## Penerapan Biomekanika pada Alat Peraga Push Up
Kasyfi Rifqi Mouromadhoni 1* , Heru Kuswanto 2
*e-mail: 7117000020.2017@student.uny.ac.id
1 Program Studi Pendidikan Sains, Program Pascasarjana Universitas Negeri Yogyakarta 2 Program Studi Pendidikan Fisika, Program Pascasarjana Universitas Negeri Yogyakarta

## ABSTRACT
Biomechanics is part of a scientific discipline that applies basic mechanical principles to explain the performance system in the human body (living things). One application in  the  human  body  is  when  doing  push  ups.  Push  up  props  are  made  to  find  out  the relationship  between  arm  length,  mass,  and  angle  to  the  force  and  torque.  After  the tool  is  assembled,  the  tool  is  experimented  with  mass  manipulation  variables  125  g; 290  g;  515  g and body  length  20;  40;  60  cm.  Based  on  the  experimental  results  that the greater the arm's length, the greater the force and torque. The greater the mass of the object, the greater the force.
Keywords : biomechanics, push-ups, torque, newton

## ABSTRAK
Biomekanika merupakan  bagian  dari  disiplin  ilmu  yang  menerapkan  prinsip  dasar mekanik  untuk  menjelaskan  sistem  kinerja  pada  tubuh  manusia  (makhluk  hidup). Salah  satu  penerapannya  dalam  tubuh  manusia  adalah  ketika  melakukan  push  up. Dibuatlah  alat  peraga  push  up  untuk  mengetahui  hubungan  antara  panjang  lengan, massa,  dan  sudut  terhadap  besar  gaya  dan  torsi.  Setelah  alat  terangkai,  alat dieksperimenkan  dengan  variable  manipulasi  massa  125  g;290  g;515  g  dan  panjang lengan  badan  20;  40;  60  cm.  Berdasarkan  hasil  eksperimen  bahwa  semakin  besar panjang lengan badan  maka semakin besar pula gaya dan torsi. Semakin besar massa benda maka semakin besar pula gaya.
Kata Kunci: biomekanik, push-up, torsi, newton

## PENDAHULUAN (12Pt)
Biomekanik merupakan  bagian dari disiplin ilmu yang meminjam prinsip dasar  mekanik  untuk  menjelaskan  sistem kinerja  pada  tubuh  manusia  (makhluk hidup).  Dalam  biomekanika,  prinsip- prinsip mekanika dipakai dalam penyusunan  konsep,  analisis,  desain,  dan pengembangan peralatan yang merefleksikan  sistem  kinerja  otot  pada tubuh  manusia. Pendekatan  biomekanik dapat  dilihat  pada  penerapan  biomekanik olahraga  atau  latihan  kebugaran  tubuh seperti push-up .  Biomekanik  di  bidang
olahraga dan latihan memerlukan pendekatan penelitian berdasarkan campuran  eksperimen  dan  pemodelan teoritis  (Payton  dan  Bartlett,  2008). Secara ekstensif olahraga push-up digunakan dalam pengujian dan pelatihan kekuatan  dari  beragam  individu,  seperti atlet  dan  pemanasan  pada  anak-anak (Suprak, Dawes, dan Stephenson, 2011).
Push-up menjadi  bagian  dari olaraga yang tidak membutuhkan mekanisme  dan  peralatan  yang  rumit dalam praktisnya. Namun secara
prosedural perlu dimegerti, olaraga push- up yang  dilakukan  tidak  sesuai  dengan mekanisme  akan  memicu  cidera  ringan maupun  cidera  berat.  Contreras, et.  el
(2012),  pola  pembentukan  otot  dan tekanan  sendi  yang  dapat  memicu pontensi  cidera  dipengaruhi  variasi  yang melibatkan  perubahan  posisi  kaki  dan tangan.  Konsep  dasar  biomekanik  pada olahraga push-up yaitu  menghasilkan kesetimbangan  pada  kekakuan  tulang punggung, panggul, pinggang, dan persendian lutut pada satu garis lurus.
Mengaplikasikan biomekanik pada olahraga push-up untuk menghasilkan instrument praktikum sederhana masih tergolong baru. Youdas, et.  el (2010)  modifikasi  peralatan  pada olahraga push-up hanya  pada  pegangan yang dirancang bergerak (berputar) dapat mengurangi  ketengan  otot  dan  cidera serta memperbaiki kesetimbangan,
fleksibilitas, dan kekuatan
saat melakukan push-up .  Meskipun,  olahraga push-up  merupakan  latihan  penguatan dasar,  ketersediaan  informasi  mengenai pengaplikasian pada instrument praktikum masih terbilang kurang.
Aplikasi  konsep  sederhana  pada push-up dapat direfleksikan pada tuas (pengungkit). USAID PRIORITAS,
(2017)  aktivitas  manusia  dalam  proses push-up dapat diaplikasikan pada penerapan  pesawat  sederhana  pada  tuas jenis  ke  dua.  Disamping  itu,  pengukuran variabel  lain  yang  dapat  dilakukan  pada aktivitas  push-up  mengukur  tegangan geser  pada  siku,  gaya  reaksi  tanah  yang ditimbulkan terhadap gaya tekan tubuh.
Ketika sedang push up ada berbagai hukum fisika yang bekerja. Yang pertama adalah Hukum III Newton yang berbunyi ketika  dua  benda  berinteraksi,  gaya  pada kedua  benda  yang  berasal  dari  satu  sama lain selalu selalu sama magnitudonya dan berlawanan arah (Halliday,2005).
Kemudian  menurut Hewitt  (2007) bahwa kita  bisa  memanggil  satu  kekuatan  gaya tindakan,  dan  kita  bisa  memanggil  yang
lain kekuatan reaksi. Yang penting adalah bahwa  mereka  adalah  bagian  yang  sama dari  satu  interaksi  dan  bahwa  kekuatan tidak  ada  tanpa  yang  lain.  Gaya  aksi  dan reaksi sama dalam kekuatan dan berlawanan arah. Mereka terjadi berpasangan,  dan  mereka  membentuk satu interaksi antara dua hal.
Berdasarkan  paparan  diatas  adalah gaya pertama disebut gaya aksi dan gaya yang  lain  disebut  gaya  reaksi.  Gaya  aksi sama  besarnya  dengan  gaya  reaksi  serta memiliki  arah  yang  berlawanan.  Gaya- gaya  tersebut  terjadi  secara  berpasangan dan  membuat  interaksi  tunggal  diantara dua  benda  dan  tidak  akan  ada  satu  gaya yang  muncul  jika  tidak  ada  gaya  lainya. Sehingga menurut hukum ketiga Newton, lantai  memberikan  reaksi  ke  atas  dengan gaya yang sama, misalnya F. Gaya reaksi ini bekerja pada orang tersebut . sehingga dapat dirumuskan debagai berikut:
F aksi = -F reaksi Dalam  gerakan push-up berlaku juga  kesetimbangan  gaya  dan  torka. Menurut  Halliday  (2005),  persyaratan agar benda menjadi setimbang adalah:
1. Jumlah  vector  semua  gaya  eksternal yang bekerja pada benda harus nol.
2. Jumlah  vector  semua  torsi  eksternal yang  bekerja  pada  benda  diukur disekitar  titik  yang  mungkin  harus nol (titik kesetimbangan).
Karena  manusia  termasuk  kategori benda  tegar,  benda  tegar  adalah  benda yang  tidak  mengalami  perubahan  bentuk bila gaya dikerjakan pada benda tersebut. Benda  tegar  akan  melakukan  gerak translasi  apabila  gaya  yang  diberikan pada  benda  tepat  mengenai  suatu  titik yang  disebut  titik  berat.  Titik  berat merupakan  titik  dimana  benda  akan berada  dalam  keseimbangan  rotasi(  tidak mengalami rotasi) (Giancoli, 2001).
Menurut Davidovits (2008:2),
Pusat  gravitasi  (c)  orang  tegak  dengan lengan  di  sisinya  adalah  sekitar  56% tinggi  badan  seseorang  yang  diukur  dari
telapak kaki. Berdasarkan paparan tersbut, pusat gravitasi yang menjadi titik kesetimbangan  tubuh  manusia  dalam posisi  tegak  kira-kira  56%  dari  tinggi orang  tersebut  dan  diukur  dari  telapak kaki, sehingga posisinya berada di sekitar pusar.
Dengan menggunakan syarat kesetimbangan torka, kita dapat
menghitung  gaya  reaksi  F.  Misalkan massa  orang  itu  adalah  m,  jarak  antara telapak  kaki  sampai  pusat  berat  adalah L1,  jarak  antara  telapak  kaki  sampai telapak tangan adalah L2.

## BAHAN DAN METODE
Penelitian ini merupakan penelitian  eksperimen,  adapun  alat  dan bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut.
Alat dan Bahan a. Alvaboard
b. Karton
c. Lem Tembak
d. Cutter
e. Pipa U Kabel Listrik
f. Neraca Pegas
g. Statif
h. Baut
i. Engsel Jendela 9 inchi
j. Beban 3 buah

## Prosedur

## Prosedur Pembuatan Alat
a. Menyiapkan  alat  dan  bahan  yang dibutuhkan.
b. Memotong  pipa  U  kabel  listrik dengan  panjang  75  cm  sebagai  poros utama alat simulasi push up.
c. Memasang  engsel  jendela  sebagai tangan dibagian kanan dan kiri 13 cm dari atas menggunakan baut.
d. Membuat  2  buah  kaki  menggunakan karton.
e. Memasang  kaki  5  cm  dari  belakang menggunakan baut.
f. Memasang alas pada tangan dan kaki menggunakan alvaboard.
g. Jadilah  alat  biomekanika  simulasi push up sebagai berikut.

## Prosedur Kerja
a. Menyiapkan alat biomekanika simulasi push up
b. Mengaitkan  neraca  pegas  bagian  atas pada statif
c. Mengukur massa beban
d. Mengaitkan  neraca  pegas  bagian bawah pada alat
e. Menetapkan  jarak  antara  beban  dan pengait  neraca  sebesar  20,  40  dan  60 cm
f. Menetapkan  panjang  lengan  sebesar 22 cm
g. Mengukur gaya dalam keadaan standar sebelum diberi beban
h. Menetapkan  lengan  sudut  sebesar 180 o atau  dalam  keadaan  tegak  lurus agar torsi dalam keadaan setimbang
i. Mengukur massa beban 1
j. Meletakkan beban pada lengan dengan jarak 20 cm
k. Mengukur  besar  gaya  serta  besar sudutnya
l. Mengulangi  dengan  menggunakan variasi  massa  beban  dan  jarak  lengan 40 dan 60 cm

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Setelah  merangkai  alat  simulasi push  up,  dilakukan  pengambilan  data dengan  menggunakan  berbagai  variabel manipulasi  yaitu  massa  dan  panjang lengan badan. Pengambilan data dilakukan sebanyak 3 kali agar data yang didapat  valid.  Massa  benda  (m)  yang digunakan bervariasi seperti pada tabel 1.
Panjang  lengan  badan  (L)  adalah  pajang dari kepala sampai posisi massa pusat.
Tabel 1. Hasil Pengambilan Data No.  m (g) L (cm) F (N) °
1 125
20 2,1 120 2,2 115 2,2 115 40 2,5 115 2,5 110 2,6 100 60 2,9 110
2,9 95 3,0 95 2 390 20 2,5 115 2,4 115 2,5 115 40 3,6 100 3,6 100 3,6 105 60 5,0 90 4,9 90 5,0 90 3 515
20 3,1 100 3,0 105 3,0 105 40 4,2 90 4,3 90 4,2 95 60 5,0 85 5,2 90 5,1 90
Tujuan  pembuatan  alat  ini  adalah untuk  mengetahui  pengaruh  panjang lengan,  massa,  dan  sudut  terhadap  besar gaya  dan  torsi.  Berdasarkan  grafik  1, pada  massa  125  g,  gaya  yang  dihasilkan yang  paling  besar  berada  pada  panjang badan  60  cm  yaitu  sebesar  2,9  N.  Pada massa  290  g,  gaya  yang  dihasilkan  yang paling  besar  berada  pada  panjang  badan 60  cm  yaitu  sebesar  5,0  N.  Pada  massa 515  g,  gaya  yang  dihasilkan  yang  paling besar  berada  pada  panjang  badan  60  cm yaitu  sebesar  5,1  N.  Berdasarkan  data tersebut,  semakin  panjang  jarak  massa pusat  maka  semakin  besar  gaya  yang
dihasilkan  dalam  setiap  massa  yang berbeda.
Grafik 1. Hubungan antara Gaya dan Panjang Lengan Badan
Selanjutnya,  semakin  besar  massa pusat maka semakin besar pula gaya yang dihasilkan.  Hal  ini  dapat  dijelaskan bahwa    semakin  besar  masssa  badan maka  gaya  berat  yang  ditimbulkan  juga akan  semakin  besar.  Seperti  ditegaskan pada  hukum  Newton  yang  ketiga  yang berbunyi, “ketika dua benda berinteraksi, gaya pada kedua benda  yang berasal dari satu  sama  lain  selalu  selalu  sama magnitudonya  dan  berlawanan  arah “(Halliday,  2005:109).  Jadi  ada  dua benda  yang  berinteraksi  disini,  yaitu badan dan lantai yang arahnya berlawanan  yang  menimbulkan  gaya yang  selalu  sama,  sehingga  semakin besar  massa  badan,  semakin  besar  juga gaya berat yang ditimbulkan tetapi dalam arah  yang  berlawanan.  Gaya  yang berikan  oleh  badan  terhadap  lantai  (ke bawah)  dinamakan  gaya  aksi  dan  lantai juga akan menghasilkan gaya berlawanan (keatas)  dengan  besar  yang  sama  yang dinamakan gaya reaksi.
Gambar 1. Alat Simulasi Push-Up
L L 1 L 2 L 3 l tg
Dalam  gerakan push-up berlaku juga  kesetimbangan  gaya  dan  torka. Manusia merupakan kategori benda tegar, suatu  benda  tegar  akan  melakukan  gerak translasi  apabila  gaya  yang  diberikan pada  benda  tepat  mengenai  suatu  titik yang disebut titik berat. Pada
kesetimbangan  torka  memiliki  salah  satu ciri  yaitu pusat  gaya gravitasi dari suatu benda tegar
merupakan titik kesetimbangan.  Karena  benda  berada dalam kesetimbangan, total torsi terhadap titik apa pun juga nol. Untuk suatu benda yang  berada  dalam  keseimbangan,  baik jumlah  gaya  maupun  jumlah  torsi  yang bekerja  pada  benda  secara  terpisah menjadi  nol.  Jika  total  torsi  tidak  nol, benda  tidak  seimbang  dan  akan  berotasi dalam  pengertian  total  torsi  yang  tidak nol beraksi padanya. Berdasarkan gambar 1,  jika  simulasi  push  up  berada  dalam keadaan  standar  dengan  gaya  1  N,  sudut 180°,  dan  22  cm,  sehingga  torsi  yang didapat 0 Nm.
Torsi  yang  dihitung  pada  simulasi push up ini adalah torsi total, yaitu selisih dari  torsi  lengan  badan  dan  torsi  lengan tangan. Persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut.
adalah  gaya  berat  yang  didapat  dari hasil  perkalian  gaya  dan  gravitasi.  Pada massa  125  g  didapat  gaya  berat  sebesar 1,25  N,  gaya  berat  pada  massa  290  g sebesar 2,9 N dan gaya berat pada massa 515  g  sebesar  5,15.  Setelah  mengetahui gaya  beratnya,  torsi  total  dapat  dihitung dan disajikan pada table 2.
Tabel 2 Hasil Perhitungan Torsi L (cm) Torsi (Nm) 125 g 390 g 515 g 20 -0.18 0.26 0.38 40 -0.03 0.78 1.13 60 0.12 1.25 1.97
Kemudian  disajikan  menjadi  grafik 2.  Berdasarkan  grafik  tersebut,  semakin besar panjang L maka semakin besar juga torsinya.
Grafik 2 Hubungan antara Torsi dengan
Panjang Lengan Badan Hasil penelitian memuat ringkasan  data  dari  penelitian  tanpa mendiskusikan  implikasinya,  ringkasan dalam  bentuk  yang  paling  informatif dapat diringkas dalam bentuk tabel/grafik/gambar  dan  harus  dijelaskan dalam teks.
Substansi  dari  pembahasan  dalam penelitian  memuat  intepretasi  data  hasil penelitian  yang  mengkaitkan  dengan teori/hasil  penelitian  terdahulu  serta pemahaman  terhadap  kondisi  yang  ada saat  ini.  Pada  bagian  ini  penulis  juga menjelaskan  logika  tentang  penerimaan atau penolakan hipotesis serta menjelaskan  mengapa hasil penelitian  ini berbeda  dengan  hasil  penelitian  orang lain.  Pembahasan  ditulis  melekat  dengan data yang dibahas. Pembahasan diusahakan  tidak  terpisah  dengan  data yang dibahas.

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil eksperimen bahwa  semakin  besar  panjang  lengan badan maka semakin besar pula gaya dan torsi.  Semakin  besar  massa  benda  maka semakin besar pula gaya.

## Ucapan Terima Kasih
Penulis mengucapkan banyak terimakasih  kepada  rekan  saya  Andi
Asmar  Pendidikan  Sains  A  2017,  bapak
Heru Kuswanto selaku dosen pembimbing  proyek  ini  dan  semua  pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan proyek ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Contreras  Bret,  Schoenfeld  Brad,  Mike Jonathan,  Tiryaki-Sonmez  Gul, Cronin John,  and Vaino Elsbeth,. The  Biomechanics  of  the  Push- up:  Implications  for  Resistance Training  Programs. Journal  of Strength and Conditioning Research 34(5): 41-46, 2012 Davidovits  Paul.  2008. Physics  in Biology  and  Medicine .  United Kingdom : Academic Press
Elsevier.
Payton  J.  Carl  and  Bartlett  J.,  Roger,
Biomechanical Evaluation of Movement  in  Sport  and  Exercise (London and New York:
Routledge  Taylor  &  Francis
Group, 2008)
Giancoli  C.  Douglas.  2001. Fisika . Jakarta : Erlangga.
Halliday ,  David.  2005. Fisika  Dasar Jilid 1 . Jakarta : Erlangga.
Hewitt G.  Paul. Conceptual  Integrated Science . USA:  Pearson Education 2007.
Suprak  N.  David,  Dawees  Jay,  And Stephenson  D.  Mark.  The  Effect Of Position On The Percentage Of Body  Mass  Supported  During Traditional  And  Modified  Push- Up  Variants. Journal  of  Strength
and  Conditioning  Research  25(2) : 497-503, 2011.
USAID  Prioritizing  Reform,  Innovation, and  Opportunities  for  Reaching Indonesia’s Teachers, Administrators, and Students (USAID  PRIORITAS).  Training Module  IV  -  Good  Practices  in The  Junior  Secondary  School: Teaching Science. RTI
International  is  a  registered trademark  and  a  trade  name  of Research Triangle Institute 2017.
Yudas  W.  James,  Budach  D.  Brian, Ellerbusch  V.  Jay,  Stucky  M. Mcraig,  Wait  R.  Kevin,  and Hollman H. John. Comparison Of
Muscle-Activation Patterns During  The  Conventional  Push- Up And Perfect Pushup TM Exercises. Journal  of  Strength and Conditioning Research 24(12): 3352-3362, 2010.