-
BIOMEKANIKA
Oleh :M. Mansyur
Bagian Fisika KedokteranFakultas KedokteranUniversitas Wijaya Kusuma Surabaya
-
FISIKA KEDOKTERANFisika kedokteran adalah aplikasi konsep-konsep fisika dalam bidang kedokteran. Ada 2 peran fisika kedokteran :1. Penggunaan ilmu fisika untuk menentukan fungsi tubuh Faal fisika,2. Penggunaan ilmu fisika dalam peralatan bidang kedokteran, misalnya : sinar x, sinar radioaktif, gelombang ultrasonik dll. Pokok Bahasan Fisika Kedokteran diantaranya :- Biomekanika - Biohidrodinamika- Bioakustik- Biooptika- Biolistrik- Spektroskopi
-
I. BIOMEKANIKA Hukum Dasar BiomekanikaHukum Newton Tentang Gerak :
1. Hukum Kelembaman Setiap benda selalu mempertahankan keadaan semula
Secara matematik ditulis dengan F = 0
-
2. Hubungan antara gaya dan percepatan F = m.a dengan F = gaya ( N ) m = massa ( kg ) a = percepatan ( ms-2 )
untuk sistem gaya F = m.a
3. Hukum aksi reaksi gaya berat (aksi) = Gaya Normal (reaksi). Apakah gaya berat Selalu sama dg gaya normal ?
-
Penerapan Hukum NewtonGaya pada tubuh manusia ada 2 macam :1. Tubuh dalam keadaan statis (statika)2. Tubuh dalam keadaan dinamis (dinamika) 1.1 Statika Gaya pada tubuh manusia dapat berupa : a. Gaya Vertikal b. Gaya horisontal c. Gaya membentuk sudut
-
a. Gaya Vertikal .
-
b. Gaya horisontal.
-
c. Gaya membentuk sudut
-
Tubuh dalam keadaan setimbang statis Hal ini terjadi bila : F = 0 dan = 0
* Momen gaya ( ) Definisi : = l x F . Nm = l . F sin
-
Resultan Momen Gaya
A = AB.F1 + AC.F2 sin - AD.F3 Akan terjadi keseimbangan jika A = 0
-
Tuas / Pengungkit
Lw : lengan beban LM : lengan gaya otot
Setimbang bila = 0 W. Lw - M. LM = 0 M / W = LW / LM Keuntungan mekanik (KM) didefinisikan dengan KM = gaya otot / gaya berat atau KM = M / W
-
Sistem Tuas Pada Tubuh Manusia
-
Contoh penggunaan 1.
-
Contoh penggunaan 2.
-
1.2 Dinamika
Vektor posisi : r1 = x1 i + y1 j r2 = x2 i + y2 j Perpindahan : r = x i + y j Jarak |r| = x2 + y2
Kecepatan rata-rata vr = r/t atau vr = vx i + vy j
kecepatan sesaat v = dr/dt
-
Percepatan rata-rata ar = r/t atau ar = ax i + ay jPercepatan sesaat a = dv/dt Harga sesaat dari masing-masing besaran tentang gerak
r r v = dr/dt r = v dt = ro + vo.t + a.t2 v v a = dv/dt v = a.dt = vo + a.t a a
-
Contoh soal :Pertumbuhan massa bayi yang baru dilahirkan dinyatakan dengan persamaan m (t) = t2 + 5t + 3000 dengan m : massa (gram), t : waktu (bulan). Tentukan :a. massa bayi saat lahirb. massa bayi setelah 2 bulan dilahirkan.c. kecepatan awal pertumbuhan massa bayi.d. percepatan pertumbuhan massa bayi
-
Contoh soal 2. Seekor kuman bergerak dengan percepatan a (t) = 2t, dengan t bersatuan s dan a bersatuan m/s2. jika posisi dan kecepatan awalnya berturut-turut 2 m dan 5 m/s. Tentukan persamaan gerak kuman tersebut.
-
Usaha dan MomentumUsaha Definisi W = F cos ds joule W = F s cos atau W = Ek atau W = Ep
Momentum Dari hukum Newton II : F = m dv/dt F dt = m dv F ( t2 t1 ) = m ( v2 v1 ) Impuls Perubahan momentum
-
Hukum Kekekalan Momentum
m1.v1 + m2.v2 = m1.v1 + m2 v2 momentum awal momentum akhir
Pada setiap tumbukan berlaku hukum kekekalan momentum tetapi tidak selalu berlaku hukum kekekalan energi.
Ada 3 macam tumbukan : 1. tak elastis e = 0 2. elastis sebagian 0 < e < 1 3. elastis sempurna e = 1 Koefisien elastisitas e = - ( v2 - v1 ) / ( v2 - v1 )
-
Balistokardiograf
Mula-mula darah tersembur bergerak menuju kepala dan badan tertolak ke kiri. Sewaktu darah mencapai puncak aorta naik (busur aortik) , kecepatannya berbalik, akibatnya badan terdorong berlawanan arah dengan semburan darah.
Gerakan ini dapat dideteksi dengan alat balistokardiograf
-
Piranti balistokardiograf dan hasil rekamannyaPiranti balistokariograf
b. Hasil rekaman
-
Titik Berat Benda
Elemen massa dari benda m1 (x1, y1, z1), m2 (x2, y2, z2), ..dengan berat w1, w2, Resultan beratnya w dan titik tangkap gaya beratnya C. w = w1 + w2 dan C (xc, yc, zc) dengan xc = xn. wn/ wn , yc = yn.wn / wn , zc = zn.wn / wn
-
Pemahaman tentang titik berat Bagaimana cara menentukan letak titik berat benda yang tidak beraturan ?
Dimana letak titik berat manusia normal ?
Apakah titik berat suatu benda terletak pada bendanya ? Apakah pusat massa selalu berhimpit dengan pusat berat suatu benda ?
-
Contoh soal :3. Seorang pemain ski bermassa 50 kg meluncur tanpa gesekan dari atas sebuah bukit yang mempunyai kemiringan 30o. Jika tinggi bukit 80 m dan g = 10 m/s2. Tentukan : a. Percepatan pemain skib. kecepatan pemain ski saat di dasar bukitc. usaha yang dilakukan pemain ski saat di mencapai dasar bukit.4. Seorang mahasiswa bermassa 60 kg lari dengan kelajuan 10 m/s. tiba-tiba menabrak pohon dengan waktu kontah 0,1 detik. Tentukan gaya rata-rata yang mengenai mahasiswa tersebut.
-
*.
