ANALISA PENGARUH STA TERHADAP ENERGI KAYUH DAN ENERGI BIOMEKANIK PENGENDARA PADA 3 JENIS SEPEDA STA
Dinny Harnany 2107100 058 Dosen Pembimbing: Prof. Dr. Ing. I Made Londen Batan, M.Eng
LATAR BELAKANG NOVI H ARIANTO(2004)
SONI WICAKSONO (2010)
WIDHIE AKBAR (2004)
ALI SAFRANI, KOMANG GEDE NARA (2005-2006)
PUTU PUSPARINI, ARISANDI, TRILAKSANA, INTAN LAZUARDI(2009)
AGUS SYAIFULLAH BAHKTIAR,R, KURNIAWAN A.H(2007-2008)
PERUMUSAN MASALAH
1. Bagaimana hubungan STA terhadap energi kayuh dan energi biomekanik per segmen kaki pengendara pada 3 jenis rangka sepeda 2. Berapa STA optimum untuk tiap jenis rangka sepeda tersebut.
BATASAN MASALAH
1. Penelitian dilakukan didalam ruangan atau laboratorium dimana kondisi lantai dianggap mendatar
2. Penelitian dititik beratkan pada variasi STA pada rangka sepeda 3. Kondisi lingkungan pengambilan data sama 4. Gaya drag pada sepeda diabaikan dan kecepatan mengayuh konstan 5. Optimasi STA hanya dibatasi oleh besar energi kayuh
TUJUAN PENELITIAN
1. Mengetahui hubungan STA dengan energi kayuh dan energi biomekanik segmen kaki 2. Mencari sudut STA yang optimal pada 3 jenis sepeda dengan mengukur energi kayuh menghitung energi biomekanik segmen kaki pengendara sepeda
STA (Seat Tube Angle) STA
STA adalah sudut yang terbentuk antara garis sumbu seat tube terhadap garis horizontal pada pusat pedal crank (Vandewalle, 1991)
STA = 1800 – (β + 900)
BIOMEKANIKA
Biomekanika adalah ilmu pengetahuan yang menerapkan hukum – hukum mekanika terhadap struktur hidup terutama sistem pergerakan dari tubuh. (Hidayat, 2003)
Konsumsi Oksigen dan Heart-Rate
Skema penggunaan energi, energi yang digunakan dan denyut jantung saat kondisi kerja steady – state. (Kroemer, Kroemer, dan Kroemer-Elbert, 1990)
DENYUT JANTUNG
Dynamic under hot condition
Static muscular work
Dynamic work involving few muscles
Heart rate during the work
Dynamic work involving many muscles
Energy consumption with increasing stress
Meningkatnya denyut jantung yang berhubungan dengan berbagai macam kondisi kerja (Grandjean, 1986)
PENELITIAN TERDAHULU Intan Lazuardi (2010) Mencari sudut STA optimal berdasarkan energi kayuh melalui heart – rate dan volume asupan oksigen. Sudut yang digunakan : 1. Sepeda balap : 74o – 78o dengan ketinggian sadel 570 mm 2. Sepeda gunung : 68o – 72o dengan ketinggian sadel 500 mm 3. Sepeda santai : 62o – 66o dengan ketinggian sadel 430 mm
HASIL PENELITIAN STA vs Energi Kayuh Rata-Rata (Jenis Sepeda Gunung) Energi Kayuh (Kcal)
50 40 30
berdasar VO2
20 berdasar heart rate
10 0 72
74
76
78
40 35 30 25 20 15 10 5 0
berdasar VO2 berdasar heart rate 66
80
68
70 STA (⁰)
STA (⁰)
STA vs Energi Kayuh Rata-Rata (Jenis Sepeda Santai) Energi Kayuh (Kcal)
Energi Kayuh (Kcal)
STA vs Energi Kayuh Rata-Rata (Jenis Sepeda Balap)
40 35 30 25 20 15 10 5 0
berdasarkan VO2 berdasarkan heart rate 60
62
64 STA (⁰)
66
68
72
74
Mulai
DIAGRAM ALIR PENELITIAN
Study Literature dan Study Lapangan
Perumusan Masalah
Penetapan Tujuan Penelitian
Uji kayuh Sepeda dengan Variasi STA pada 3 jenis Rangka Sepeda (hasil berupa data heart – rate, asupan oksigen dan rekaman video)
Perhitungan Energi Kayuh (berdasarkan data heart-rate dan asupan oksigen)
Pengolahan Data video (hasil berupa data koordinat x dan y)
Perhitungan Energi Biomekanik Segmen Kaki Pengendara
Analisa Pengaruh STA Terhadap Energi Kayuh Dan Energi Biomekanik
Kesimpulan dan Saran
Selesai
PERALATAN PENELITIAN
Sepeda yang dapat diubah STA (sepeda fleksibel karya Soni W)
Indoor bicycle trainer Stop watch Busur Bilah (Bevel Protactor) Alat ukur detak jantung (cyclometer) Spirometer Alat ukur kecepatan (speedometer) Video kamera Tripo d Marker
VARIASI STA PENELITIAN Jenis Rangka Sepeda
Ketingian Seat Tube (mm)
STA (o) 62 63
Santai
470 mm
64 65 66 67 68
Gunung
500 mm
69 70 71 72 73 74
Balap
530 mm
75 76 77 78
UJI KAYUH Spirometer
Sepeda Balap 3 r e s p o n d e n
78o, 77o, 76o, 75o, 74o, 73o
Sepeda Gunung
Cyclometer
72o, 71o, 70o, 69o, 68o, 67o
Sepeda Santai 66o, 65o, 64o, 63o, 62o
Uji kayuh dilakukan selama 6 menit dengan kecepatan 6 km/jam
Energi Kayuh (Kcal)
HASIL PERCOBAAN KAYUH
50
STA VS Energi Kayuh Pada Rangka Santai
40 30
Heart Rate
20
Spirometer
10 0 62
63
64
65
66
Pada rangka santai tren grafik energi kayuh yaitu menurun dengan STA optimal 66o
Energi Kayuh (Kcal)
HASIL PERCOBAAN KAYUH STA VS Energi Kayuh Pada Rangka Gunung
40 35 30 25 20 15 10 5 0
Heart Rate Spirometer
67
68
69
70
71
72
Pada rangka gunung tren grafik energi kayuh yaitu membentuk palung dengan STA optimal 68o
HASIL PERCOBAAN KAYUH
Energi Kayuh (Kcal)
STA VS Energi Kayuh Pada Rangka Balap 40 35 30 25 20 15 10 5 0
Heart Rate Spirometer
73
74
75
76
77
78
Pada rangka balap tren grafik energi kayuh yaitu membentuk palung dengan STA optimal 75o
Percobaan Energi Biomekanik
Pengambilan dilakukan selama 5 detik pada kecepatan 6km/jam
Kemudian video dipotong menjadi1 siklus kayuh dan dibagi kedalam beberapa gambar
LANGKAH PERHITUNGAN ENERGI BIOMEKANIK
A
Kalibrasi
Merubah Satuan (dari Pixel ke cm)
Mulai Menentukan Titik Cg Bagian Kaki
Pengambilan Video Kayuh Menghitung Kecepatan Perubahan Posisi Bagian Kaki (Vcg)
Pemotongan dan Pembagian Video Menghitung Kecepatan Perubahan Posisi Titik Pengamatan Bagian Kaki (Va, Vb, Vc)
Menentukan Posisi Titik Pengamatan Gambar (a,b)
Menghitung Kecepatan Sudut (ω)
Tidak Apakah Semua Gambar Telah Ditentukan Posisi Titik Pengamatannya?
Menghitung Inersia
Menghitung Energi Kinetik
Ya Menghitung Energi Potensial
Merubah Titik Koordinat Pengamatan (X,Y) Total Energi Biomekanik
A Selesai
HASIL PERHITUNGAN ENERGI BIOMEKANIK
E. Biomekanik (Joule)
STA VS Energi Biomekanik RataRataBagian Kaki pada Rangka Santai 800.000 600.000 400.000
Paha Betis
200.000 0.000 62
63
64
Pada rangka santai tren grafik energi biomekanik yaitu menurun dengan STA optimal 66o
65
66
HASIL PERHITUNGAN ENERGI BIOMEKANIK
E. Biomekanik (Joule)
STA VS Energi Biomekanik RataRataBagian Kaki Pada Rangka Gunung 700.000 600.000 500.000 400.000 300.000 200.000 100.000 0.000
paha betis
67
68
69
70
Pada rangka gunung tren grafik energi biomekanik yaitu membentuk palung dengan STA optimal 68o
71
72
HASIL PERHITUNGAN ENERGI BIOMEKANIK
E. Biomekanik (Joule)
STA VS Energi Biomekanik RataRataBagian Kaki Pada Rangka Balap 700.000 600.000 500.000 400.000
Paha
300.000
Betis
200.000 100.000 0.000 73
74
75
76
77
Pada rangka balap tren grafik energi biomekanik yaitu membentuk palung dengan STA optimal 75o
78
STA Optimum Jenis Rangka Sepeda
STA
Besar Energi Kayuh Rata-rata (Kcal)
Rangka Sepeda Balap
75o
13,327 Kcal
Ranka Sepeda Gunung
68o
15,488 Kcal
Rangka Sepeda Santai
66o
17,148 Kcal
KESIMPULAN 1. Pada rangka sepeda balap, hubungan STA dengan energi kayuh adalah membentuk tren grafik yang menyerupai palung dengan STA optimal sebesar 75o. 2. Pada rangka sepeda gunung, hubungan STA dengan energi kayuh adalah membentuk tren grafik yang menyerupai palung dengan STA optimal sebesar 68o. 3. Pada rangka sepeda santai, hubungan STA dengan energi kayuh adalah membentuk tren grafik menurun dengan STA optimal sebesar 66o.
SARAN 1. Hasil percobaan ini dapat digunakan sebagai rekomendasi untuk kasus yang sama, sesuai dengan penelitian yang dilakukan. 2. Apabila akan melakukan penelitian menggunakan bantuan kamera hendaknya memakai kamera dengan resolusi tinggi sehingga gambar yang dihasilkan baik dan jelas. 3. Untuk lebih memperkuat hasil, hendaknya dilakukan penelitian lanjutan mengenai ketegangan otot responden setelah melakukan percobaan kayuh.
Terima Kasih. Mohon Saran dan Bimbingan Demi Kemajuan Tugas Akhir ini
