Pengukuran & Biomekanika

1. Pengukuran

• Pendahuluan.

Fisika (sains pada umumnya) merupakan ilmu kuantitatif. Fakta dan gejala fisis harus dinyatakan secara kuantitatif. Karena itu diperlukan pengukuran.

• Konsep pengukuran

Pengukuran : membandingkan nilai dari besaran yang
diukur dengan nilai yang ditunjukkan oleh alat ukur.
Contoh : mengukur panjang menggunakan penggaris.
Pengukuran memerlukan besaran dan satuan.

• Besaran dan Satuan

Panjang seutas tali 5 meter.
Panjang adalah besaran, meter adalah satuan dan 5 adalah nilai (besar).
Besaran adalah sesuatu dari benda yang dapat ditentukan nilai atau besarnya. Untuk menyatakan nilai dari besaran secara tepat diperlukan satuan.

• Sistem Satuan

Agar ada keseragaman dalam penggunaan besaran dan satuan, diperlukan sistem (aturan) yang disebut Sistem Satuan. Sistem Satuan yang digunakan sekarang adalah Sistem Internasional (SI).

• Sistem Internasional

Dalam SI ditentukan terlebih dahulu 7 besaran yang disebut besaran pokok, serta satuannya masing-masing.

Besaran-besaran lain yang diturunkan dari besaran pokok disebut besaran turunan.
Contoh :

Konversi Satuan

• Konversi satuan dapat dilakukan dalam sistem satuan yang sama. Untuk itu perhatikan awalan dalam satuan yang menunjukkan faktor pengali.
• Konversi satuan dapat juga dilakukan dalam sistem satuan yang berbeda.

Konsep Biomekanika

• Mekanika adalah bagian dari fisika yang mengkaji 3 sub bagian yaitu:
•  Kinematika: mengkaji keadaan gerak suatu benda.
• Dinamika: mengkaji penyebab dari gerak (gaya)
• Statika: mengkaji keadaan setimbang suatu benda.

•  Biomekanika mengkaji keadaan gerak, gaya, kesetimbangan dan energi pada tubuh manusia.

2. Gerak
Konsep gerak.

• Suatu benda dikatakan bergerak jika benda itu mengalami perubahan kedudukan atau posisi terhadap suatu acuan tertentu.

Gerak bersifat relatif.

• Jenasah dalam mobil ambulans yang sedang bergerak, diam atau bergerak?
• Suatu benda dapat dikatakan diam atau bergerak, tergantung acuan yang digunakan.

Lintasan

• Kumpulan titik-titik yang dilalui oleh benda yang bergerak disebut lintasan. Berdasarkan bentuk lintasannya dikenal gerak lurus, gerak melingkar, gerak parabola dan gerak yang lintasannya tidak teratur.

Jarak

• Panjang lintasan yang ditempuh benda bergerak, disebut jarak.

Waktu = waktu tempuh:  adalah waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak tertentu.
Kecepatan = jarak / waktu
Gerak lurus 

• Gerak lurus dengan kecepatan tetap disebut Gerak Lurus Beraturan (GLB). Pada GLB berlaku rumus:

s = v x t
s = jarak, satuannya m
v = kecepatan, satuannya m/s
t =  waktu, satuannya s

3. Gaya

Gaya adalah tarikan atau dorongan yang dilakukan oleh suatu benda terhadap benda lain.

• Gaya adalah besaran vektor yang memiliki besar (nilai) dan arah. 
• Satuan gaya adalah kg m/s2 = newton (N)
• Gaya sentuh dan gaya tak sentuh.
• Gaya sentuh: ada sentuhan (kontak) antara benda yang memberi gaya dan benda yang mendapat gaya. Misal tangan mendorong meja.

Gaya tak sentuh: tidak ada sentuhan antara benda yang memberi gaya dan benda yang mendapat gaya. Misal gaya gravitasi, gaya magnet.
Akibat adanya gaya.

• Terjadi perubahan gerak.
• diam menjadi bergerak, bergerak makin cepat/lambat, bergerak menjadi diam, berbelok arah.
• Terjadi perubahan bentuk
• Terjadi perubahan volume

4. Hukum Newton

A. Hukum I Newton = Hukum Kelembaman =  Hukum Inertia = Hukum Kemalasan

Jika tidak ada resultante gaya yang bekerja pada sebuah benda, maka benda yang diam akan tetap diam, dan benda yang bergerak akan bergerak lurus dengan kecepatan tetap (bergerak lurus beraturan).

Setiap benda bersifat lembam (malas, inert). Kalau sedang diam malas untuk mulai bergerak, dan kalau sedang bergerak malas untuk berbelok dan mengubah kecepatan. Benda ingin mempertahankan keadaannya.

B. Hukum II Newton.

Percepatan (a) yang dialami sebuah benda,
berbanding lurus dengan gaya (F) yang  bekerja pada benda a ~ F
berbanding terbalik dengan massa (m) benda a ~ 1/m
Gabungan 2 kenyataan ini, dinyatakan secara matematis :

a = F/m      atau     F = m a
F = gaya, satuannya N
m = massa, satuannya kg
a = percepatan, satuannya m/s2

C. Hukum III Newton

(Hukum Aksi-Reaksi)
Jika benda A melakukan gaya pada benda B maka benda B juga akan melakukan gaya pada benda A, dengan gaya yang sama besar dan berlawanan arah.
Gaya oleh A terhadap B disebut aksi.
Gaya oleh B terhadap A disebut reaksi.
Syarat aksi-reaksi :

• Sama besar
• Berlawanan arah
• Bekerja secara timbal-balik

5. Kesetimbangan

Gaya pada tubuh dalam keadaan statis.
Tubuh dalam keadaan statis/setimbang, terjadi karena resultante gaya sama dengan nol.
Dalam keadaan ini sistem tulang dan otot saling menopang dan berfungsi sebagai sistem pengungkit atau pengumpil.
3  komponen dalam sistem pengungkit.
O = titik tumpuan
W = gaya berat
M = gaya otot
W dan M sama besar.

3 kelas sistem pengungkit

6. Analisa gaya dan kegunaan klinik

Dalam berbagai proses traksi, semua gaya yang bekerja menghasilkan resultante gaya sama dengan nol, sehingga sistem yang ditraksi berada dalam keadaan setimbang (statis).
Tunjukkan semua gaya yang bekerja pada proses traksi berikut, dan perlihatkan bahwa resultante gayanya sama dengan nol.