“SISTEM OTOT DAN RANGKA MANUSIA”

“SISTEM OTOT DAN RANGKA MANUSIA”

            Ergonomi terkait dengan karakteristik fungsional dari manusia, seperti kemampuan penginderaan, respon, daya ingat, posisi optimum tangan dan kaki, dll. Ergonomi membutuhkan pemahaman ilmu-ilmu terapan yang banyak berhubungan dengan fungsi tubuh manusia seperti anatomi dan fisiologi.

Sistem kerangka otot manusia, yang meliputi:

– Kinesiologi

» Mekanika pergerakan manusia (mechanics of human movement).

– Biomekanika,

» Aplikasi ilmu mekanika teknik untuk analisis sistem kerangka-otot manusia.

Contoh kasus Studi Perancangan Sistem Kerja, untuk kasus design interior kendaraan bermotor, diantaranya:

-        Acces (getting in and out)

-        Resistant

-        Visibility

-        Seating

-        Displys (visibility lighting, spidometer, gas-meter, temperatur)

-        Controls (mudah dijangkau, kemudahan identifikasi dan operasi, posisi, pergerakan standar)

-        Lingkungan (ventilasi, panas langsung, sharp-countur unt panel)

           
A. Kerangka

            Kerangka berfungsi untuk menggambarkan bentuk tubuh, penentuan tinggi seseorang, perlindungan organ tubuh yang lunak (otak, hati dan jantung), sebagai tempat melekatnya beberapa otot-otot, menggantikan sel-sel yang rusak, memberikan sistem sambungan gerak pengendali (control), dan untuk menyerap reaksi dari gaya atau force serta beban kejut. Susunan kerangka terdiri dari berbagai macam tulang-tulang, banyaknya kira-kira 206 buah tulang yang satu sama lain saling berhubungan. Tulang berfungsi sebagai alat untuk meredam dan mendistribusikan gaya atau tegangan yang ada pada kerangka. Tulang manusia tidak akan berdiri tegak tanpa peran serta otot, ligamen dan cartilago yang mengkombinasikan dan memegang sambungan tulang secara bersama-sama. Otot juga amat penting untuk menjaga posisi tubuh agar tetap tegak sikap sempurna (Nurmianto, 2003).

B. Otot.

            Bagian otot yang dibahas adalah otot striatik (striated muscle) yaitu otot sadar dengan megabaikan otot kardiak dan viseral (cardiac dan visceral muscle) yaitu otot tak sadar. Otot terbentuk atas serabut yang berukuran 0.01 sampai 0.1 mm (Nurmianto, 2003).
            Serabut otot (muscle fibre) bervariasi antara satu otot dengan yang lainnya. Beberapa diantaranya mempunyai gerakan yang lebih cepat dari yang lainnya dan hal ini terjadi pada otot yang dipakai untuk mempertahankan kontraksi badan seperti misalnya otot pembentuk postur tubuh. Otot yang pucat adalah menggambarkan kontraksi otot yang cepat. Perbandingan antara otot merah dan otot putih adalah merupakan indikasi untuk menunjukkan daya potensial bagi para olahragawan. Beberapa jenis otot disebut fiksator karena berfungsi sebagai pemberi keseimbangan pada saat melakukan suatu gerakan, dan sinergis karena berfungsi untuk mengontrol sambungan-sambungan sehingga memungkinkan suatu gerakan berjalan secara efisien.
            Suatu hal yang penting bagi para ergonom untuk mengetahui jenis otot yang sesuai untuk menopang beban statis. Beban statis yang terjadi pada semua otot harus diminimumkan. Gaya yang digunakan untuk kontraksi otot adalah sebanding dengan penampang melintangnya. Pelatihan yang cukup akan dapat meningkatkan luasan penampang melintang dari serabut otot, tanpa meningkatkan jumlah serabut otot nya.

            Kaki berfungsi sebagai organ penyangga tubuh, pengatur keseimbangan dan untuk mobilitas. Seringkali tanpa disadari, kita telah menuntut kaki untuk selalu dapat melakukan fungsinya tanpa adanya perawatan yang cukup. Ribuan urat saraf dan sensor terdapat pada telapak kaki, sehingga butiran kecil pasir pun dapat kita rasakan , kalau sekiranya ini masuk ke dalam sepatu yang sedang kita pakai.

            Hampir 30 tulang, 30 sambungan, 60 otot, lebih dari 100 ikatan dan lebih dari 200 jaringan terdapat pada telapak kaki. Ini merupakan konstruksi yang sangat komplek, yang membuat kaki menjadi suatu sistem yang teramat istimewa.

C. Klasifikasi Tulang

            Terdapat berbagai bentuk dan saiz tulang. Ini membolehkan tulang-tulang memenuhi keperluan khusus bagi tulang tersebut. Tulang-tulang diklasifikasikan berdasarkan kepada empat bentuknya

1. Tulang panjang

            Tulang-tulang dalam kumpulan ini secara umumnya lebih panjang, lebar dan berfungsi sebagai tuas. Kebanyakan dari pada tulang-tulang panjang adalah tulang-tulang mampat. Contoh Tulang pada tangan (humerus, radius, ulna, metakarpal dan falanges) dan kaki (femur, tibia, fibula, metatarsal, falangus) kecuali pergelangan tangan dan pergelangan kaki.

2. Tulang pendek

            Secara umumnya tulang-tulang pendek berbentuk kiub dan didapati di ruang-ruang yang tertutup. Tulang-tulang ini berperanan memindahkan daya. Tulang tulang ini berongga. Contoh Tulang-tulang pergelangan tangan (karpal) dan pergelangan kaki (tarsal).

3. Tulang pipih

            Tulang-tulang ini berbentuk pipih, tipis dan melengkung. Tulang-tulang ini berfungsi sebagai tempat pelekatan otot-otot dan melindungi organ-organ di bawahnya. Contoh Tulang-tulang kranium, rusuk dan sternum.

4. Tulang tak sama bentuk

            Tulang-tulang tak sama bentuk berfungsi sebagai tempat pelekatan otot atau artikulasi. Contoh tulang-tulang vertebra (servikel, torasik, lumbar, sekrum dan koksiks) dan tulang telinga tengah (stapes, inkus, maleus).

D. Kerangka

            Kerangka berfungsi untuk menggambarkan bentuk tubuh, penentuan tinggi seseorang, perlindungan organ tubuh yang lunak (otak, hati dan jantung), sebagai tempat melekatnya beberapa otot-otot, menggantikan sel-sel yang rusak, memberikan sistem sambungan gerak pengendali (control), dan untuk menyerap reaksi dari gaya atau force serta beban kejut. Susunan kerangka terdiri dari berbagai macam tulang-tulang, banyaknya kira-kira 206 buah tulang yang satu sama lain saling berhubungan. Tulang berfungsi sebagai alat untuk meredam dan mendistribusikan gaya atau tegangan yang ada pada kerangka. Tulang manusia tidak akan berdiri tegak tanpa peran serta otot, ligamen dan cartilago yang mengkombinasikan dan memegang sambungan tulang secara bersama-sama. Otot juga amat penting untuk menjaga posisi tubuh agar tetap tegak sikap sempurna (Nurmianto, 2003).

E. Susunan Kerangka

            Kerangka manusia tersusun atas tulang-tulang yang berjumlah 206 buah. Tulang-tulang itu dapat dibedakan menjadi tiga kelompok, yaitu. tulang tengkorak (kepala), tulang badan, dan tulang anggota gerak (kaki dan tangan).

            Kerangka tubuh manusia terbagi atas tiga bagian yaitu kerangka axial (tulang kerangka kepala) dan appendikuler atau tulang anggota gerak. Beberapa fungsi sistem rangka adalah sokongan tulang rangka membentuk kerangka tegar bagi pelekatan ligament lembut dan organ-organ tubuh. Contohnya adalah. otot rangka dilekatkan pada tulang-tulang rangka. Perlindungan tengkorak, kolum vertebra, sangkar rusuk dan kaviti pelvik melingkari dan melindungi organ-organ penting. Misalnya tengkorak melindungi otak, pergelangan tulang-tulang bertindak sebagai tuas apabila otot-otot yang melekat padanya menguncup lalu menghasilkan gerakan berpaksi pada sendi.

            Tulang belakang (kolumna vertebralis) adalah sebuah struktur lentur yang dibentuk oleh sejumlah tulang yang disebut vertebra atau ruas tulang belakang. Seluruhnya terdapat 33 buah ruas tulang belakang. Vertebra dikelompokkan dan dinamai sesuai dengan daerah yang ditempatinya, yaitu .

• 7 vertebra servikal . ruas tulang bagian leher membentuk tengkuk
• 12 vertebra torakalis . ruas tulang punggung membentuk bagian belakang
• 5 vertebra lumbalis . ruas tulang pinggang membentuk daerah pinggang
• 5 vertebra sarkalis . ruas tulang kelangkang membentuk sakrum (tulang kelangkang)
• 4 vertebra kosigeus . ruas tulang tungging membentuk tulang koksigeus
  (tulang tungging).

            kerangka dibentuk oleh susunan tulang-tulang yang melindungi rongga dada yang terdiri dari.

1. Tulang dada (sternum) banyaknya 1 buah, terdiri atas 3 bagian . Manubrium sterni, bagian tulang dada sebelah atas yang membentuk persendian dengan tulang selangka (klavikula) dan tulang iga Korpus sterni, bagian terbesar dari tulang dada dan membentuk persendian dengan tulang-tulang iga Prosesus xipoid, bagian ujung dari tulang dada dan pada bayi masih berbentuk tulang rawan
2. Tulang iga (kosta) banyaknya 12 pasang, bagian depan berhubungan dengan tulang dada dengan perantaraan tulang rawan, bagian belakang berhubungan dengan ruas-ruas vertebra torakalis yang memungkinkan tulang iga dapat bergerak kembang kempis menurut irama pernapasan.
3. Vertebra torakalis banyaknya 12 buah ruas.

F. Kerangka Appendikuler

            Rangka appendikuler terdiri atas pinggul, bahu, telapak tangan, tulang-tulang lengan, tungkai, dan telapak kaki. Secara umum rangka apendikuler menyusun alat gerak, yaitu tangan dan kaki yang dibedakan atas rangka bagian atas dan rangka bagian bawah. Tulang rangka apendikuler bagian atas terdiri atas beberapa tulang sebagai berikut.

1. Tulang selangka atau leher membentuk bagian depan bahu.
2. Tulang belikat terdapat dibagian atas sendi bahu dan merupakan bagian pembentuk bahu.
3. Tulang pangkal lengan, pengumpil dan hasta menyusun anggota gerak yaitu tangan.

Tulang tangan tersusun atas tulang-tulang pergelangan tangan, telapak tangan, dan jari tangan. Tangan disusun oleh karpal skafoid, lunate, triquetrum, pisiform, trapesium, trapesoid, kapitatum, hamate. Telapak tangan (metakarpal) terdiri dari bagian dasar, batang, dan kepala. Jari tangan terdiri dari tiga ruas, kecuali ibu jari yang mempunyai dua ruas.

G. Fungsi Kerangka

Kerangka tubuh manusia mempunyai banyak fungsi. Fungsi-fungsi tersubut antara lain adalah sebagai berikut.

1. Sokongan

Tulang rangka membentuk kerangka tegar bagi pelekatan tisu-tisu lembut dan organ-organ tubuh. Contoh . Otot rangka dilekatkan pada tulang-tulang rangka.

2. Perlindungan

Tengkorak, kolum vertebra, sangkar rusuk dan kaviti pelvik melingkari dan melindungi organ-organ penting. Contoh . Tengkorak melindungi otak.

3. Pergerakan

Tulang-tulang bertindak sebagai tuas apabila otot-otot yang melekat padanya menguncup lalu menghasilkan gerakan berpaksi pada sendi. Contoh . Sendi siku ulna dan humerus

4.  Pembentukan sel-sel darah

            Sumsum merah tulang orang dewasa menghasilkan sel-sel darah merah, putih dan platlet. Tulang-tulang yang terlibat adalah sternum, sebagian dari pada pelvis, femur dan humerus

5. Penyimpanan mineral

            Sebagian besar dari matriks tulang terdiri dari pada kalsium dan fosforus. Mineral ini menjadikan tulang-tulang tegar dan rintang terhadap tekanan. Mineral-mineral ini boleh dikeluarkan untuk kegunaan bagian lain tubuh apabila diperlukan. Contohnya. Kekurangan kalsium dalam diet, menyebabkan kalsium dikeluarkan untuk kegunaan bagian tulang yang lain seperti untuk pengecilan otot.

H. Sambungan Kerangka

            Tulang yang besar dan panjang selalu mempunyai bentuk berlubang yang berfungsi untuk memberikan perbandingan yang seimbang terhadap beban yang terjadi pada tulang tersebut. Bentuk tulang juga telah mengalami evolusi dalam perkembangannya untuk tempat melekatnya otot.

            Tubuh manusia tidak akan mempunyai bentuk yang indah tanpa peran serta tulang belulang ini. Sebaliknya, tulang pun juga tidak akan berdiri tegak tanpa peran serta otot, ligamen dan cartilage yang mengkombinasi dan memegang sambungan tulang secara bersamaan

1. Sambungan Cartilagenous (Cartilagenous joint)

            Adalah sambungan yang berfungsi untuk pergerakan yang relatif kecil, seperti misalnya sambungan antara tulang iga (ribs) dan pangkal tulang iga (sternum). Disamping itu terdapat pula sambungan cartilagenous khusus diantara vertebrae (ruas-ruas tulang belakang) yang dikenal sebagai intervertebral discs yang terdiri dari pembungkus intervertebral disc (outer fibrous ring) yang dikelilingi oleh inti intervertebral disc (pulpy core). Disc tersebut berfungsi sebagai peredaran getaran pada saat manusia bergerak baik translasi maupun rotasi.

2. Sambungan Synovial (Synovial joints)

            Adalah sambungan yang terdapat paling banyak pada tangan dan kaki dan berfungsi untuk pergerakan/perputaran bebas, walaupun tangan dan kaki tersebut amat terbatas pergerakannya. Misalnya arah dan rentang gerakannya.

3. Ligamen

            Ligamen adalah tisu berfiber yang menyambungkan dua atau lebih tulang atau rawan yang boleh bergerak. Ligamen memberi sokongan dan kekuatan kepada sendi. Berfungsi untuk membentuk bagian sambungan dan menempel pada tulang. Ligamen juga berfungsi untuk mencegah adanya dislokasi dan sekaligus berfungsi untuk membatasi rentang gerakan. Hal tersebut disebabkan sifat ligamen yang tidak elastis dan dapat meregang (stretch) dibawah gaya regang (tension) tertentu.

d. Sendi

            Sendi adalah tempat pertemuan dua tulang yang bersebelahan. Terdapat tiga jenis sendi pada manusia yaitu sendi tanpa gerak (synarthroses) sendi yang mempunyai gerakan terhad (amphiarthroses) dan sendi yang boleh bergerak bebas (diathroses).

I.    Sistem Sambungan Kerangka

            Panjang tulang, menentukan tinggi badan (stature) seseorang. Sedangkan batas jangkauan dapat menentukan ruang gerak, selain itu dimensi ruang yang terbentuk tersebut amat penting untuk penempatan pengendali (control) dan desain stasiun kerja. Sifat masing-masing sambungan tulang pada pergerakan adalah sangat kompleks. Contoh sambungan tulang yang sederhana ada pada siku dan lutut.

            Siku adalah merupakan sambungan yang membatasi gerakan fleksi disamping itu sambungan siku memberikan kebebasan gerak pada tulang tangan berupa gerak supinasi dan pronasi. Bahu dan pinggul merupakan sambungan bola dan soket yang memberikan kebebasan gerak secara tiga dimensi meskipun dalam rentang gerak yang relatif kecil. Lengan dan tungkai merupakan sambungan yang kompleks, yang mampu untuk mengadakan gerakan tiga dimensi. Misalkan pada gerakan mengangkat tangan dari permukaan meja ke arah mulut (Nurmianto, 2003).

IDENTIFIKASI MASALAH

            Para insinyur telah mendesain berbagai objek yang kita kagumi, baik mesin-mesin pabrik ataupun alat-alat berguna. Semua itu sebenarnya mencontoh konstruksi rangka dari tubuh. Gerakan tubuh dimungkinkan karena adanya kerjasama antara tulang dan otot. efisien dalam bekerja.

            Seperti pada contohnya pada alat pertanian yaitu alat penyemprotan untuk pembasmi hama ataupun buat nutrisi tanaman yang sering kita lihat. Alat tersebut sudah di desain sedemikian rupa untuk si pengguna berikut gambarnya

Gambar petani dan alat semprot yang sedang di gunakan

            Pada gambar tersebut alat yang di gunakan petani sudah cukup ergonomis, tuas pompa yang digunakan sudah di ukur sedemikian rupa sehingga petani tersebut menggunakannya nyaman, akan tetapi pada saat memompa dan tentunya ada otot yang bekerja, jika melakukan kegiatan tersebut dengan jangka waktu yang cukup lama, maka akan terjadi kelelahan pada otot tangan tersebut.

           

PENYELESAIAN MASALAH

            Sehingga para perusahaan membuat inovasi baru untuk mengatasi kelelahan pada saat penyemprotan jangka waktu yang lama, dengan contoh membuat produk baru yaitu mesin penyemprot berikut ini gambarnya :

            Pada gambar alat semprot diatas petani hanya memegang kendali semprotannya saja tidak perlu untuk memompanya kembali, dan hasil daya sembuaran airnya juga jauh sehinnga petani tidak perlu susah untuk turun kearea sawah sehinnga pertumbuhan tanaman tidak terganngu.