Mekanika Otot Asli

MEKANIKA OTOT RANGKAOleh : Hedison Polii

Bagian Fisiologi Fakultas Kedokteran Unsrat

PENDAHULUAN

Sampai sejauh ini kita telah membahas proses kontraksi di sebuah serat otot. Kita

sekarang akan mengalihkan perhatian pada kontraksi seluruh otot. Setiap

orang memiliki sekitar enam ratus otot rangka, yang ukurannya berkisar dari otot-

otot mata eksternal yang halus dengan hanya beberapa ratus serat sampai otot

paha yang besar dan kuat dan mengandung beberapa ratus ribu serat.

Setiap otot dibungkus oleh selaput jaringan ikat yang menembus dari

permukaan ke dalam otot untuk meliputi tiap-tiap serat otot dan membagi otot

menjadi kolom-kolom atau berkas-berkas. Jaringan ikat ini berlanjut melewati

ujung-ujung otot untuk membentuk tendon kolagenosa yang kuat yang

melekatkan otot ke tulang. Sebuah tendon mungkin berukuran cukup panjang,

melekat ke suatu tulang yang terletak cukup jauh dari bagian daging dari otot.

Sebagai contoh, sebagian otot yang terlibat dalam pergerakan jari-jari tangan

terletak di lengan bawah, dengan tendon panjang berjalan ke bawah untuk melekat

ke tulang-tulang jari. (Anda mudah melihat pergerakan tendon-tendon tersebut di

punggung tangan sewaktu Anda menggeliatkan jari-jari.) Susunan seperti ini

memungkinkan keterampilan yang lebih tinggi; jari tangan akan lebih tebal

dan canggung apabila semua otot yang terlibat dalam pergerakan jari tangan

benar-benar terletak di jari.

KEKUATAN KONTRAKSI SELURUH OTOT

Sebuah potensial aksi di serat otot menimbulkan kontraksi lemah dan singkat

yang dikenal sebagai kedutan (twitch), yang terlalu singkat dan lemah untuk

dapat digunakan dan dalam keadaan normal tidak berlangsung di tubuh. Serat-

serat otot tersusun dalam otot-otot utuh yang dapat berfungsi secara kooperatif

untuk menimbulkan kontraksi dengan berbagai tingkat kekuatan yang lebih kuat

daripada kedutan. Dengan kata lain, gaya yang ditimbulkan oleh suatu otot dapat

1

dibuat bervariasi, bergantung pada apakah seseorang mengangkat selembar kertas,

sebuah buku, atau beban seberat dua puluh lima kilogram. Untuk menghasilkan

gradasi tegangan seluruh otot terdapat dua faktor yang dapat disesuaikan:

1)jumlah serat otot yang berkontraksi di dalam sebuah otot dan tegangan yang

dihasilkan oleh setiap serat yang berkontraksi (Tabel 8-2). Kita akan membahas

kedua faktor ini berikutnya.

Tabel 8-2. Faktor-faktor penentu tegangan otot keseluruhan pada otot rangka

JUMLAH SERAT YANG BERKONTRAKSI

TEGANGAN YANG TERJADI OLEH SETIAP SERAT

Jumlah unit motorik yang direkrut.

Jumlah serat otot per unit motorik

Jumlah serat otot yang tersedia untuk kontraksi

- ukuran otot (jlh serat otot di dlm otot)

- adanya penyakit (miss: distrofi otot

- tingkat pemulihan setelah kehilangan akibat trauma.

Frekuensi rangsangan (penjumlahan kedutan dan tetanus)

Panjang serta pada permulaan kontraksi (hubungan panjang tegangan)

Tingkat kelelahan

- lama (durasi) aktivitas

- jumlah rekrutmen unit-unit motorik yang asinkron

- jenis serat (oksidatif yang resisten kelelahan atau glikolitik yang rentan kelelahan)

Ketebalan serat

- jenis serat (oksidatif berdiameter kecil

atau glikolitik berdiameter besar)

- pola aktifitas saraf (hipertrofi , atrofi)

- jumlah ntestosteron (lebih besar serat-serat pada pria daripada wanita)

REKRUITMEN UNIT MOTORIK.

Karena semakin banyak jumlah serat yang berkontraksi, semakin besar tegangan

otot total, otot-otot besar yang terdiri dari lebih banyak serat otot jelas lebih

2

mampu menghasilkan tegangan yang lebih besar daripada otot kecil yang

mengandung lebih sedikit serat.

Setiap otot utuh dipersarafi oleh sejumlah neuron motorik yang berlainan.

Sewaktu masuk ke otot, sebuah neuron motorik membentuk cabang-cabang,

dengan setiap terminal akson mempersarafi sebuah serat otot (Gtr. 1).

GAMBAR 1. Gambaran Skematik Unit Motorik di Sebuah Otot

Satu neuron motorik mempersarafi sejumlah serat otot, tetapi setiap serat otot

hanya dipersarafi oleh satu neuron motorik. Sewaktu sebuah neuron motorik

diaktifkan, semua serat otot yang dipersarafinya terangsang untuk berkontraksi

secara bersamaan. Unit fungsional ini-satu neuron motorik ditambah semua serat

otot yang dipersarafinya-disebut unit motorik. Serat-serat otot yang

membentuk sebuah unit motorik tersebar di seluruh otot; dengan demikian,

kontraksi unit-unit motorik tersebut secara simultan menimbulkan kontraksi otot

keseluruhan yang tersebar merata walaupun lemah. Setiap otot terdiri dari

sejumlah unit motorik yang bercampur-baur. Untuk menimbulkan kontraksi

lemah pada suatu otot, hanya satu atau beberapa unit motorik yang diaktifkan.

Untuk kontraksi yang lebih kuat, lebih banyak unit motorik yang direkrut, atau

dirangsang untuk berkontraksi, suatu fenomena yang dikenal sebagai rekrutmen

unit motorik.

Seberapa kuat kontraksi yang akan terjadi pada setiap rekrutmen unit motorik

tambahan bergantung pada ukuran unit motorik (yaitu, jumlah serat otot yang

dikontrol oleh sebuah neuron motorik) (Gbr. 2).

3

GAMBAR 2. Pembandingan Rekrutmen Unit Motorik pada Otot dengan Unit Motorik Kecil dan Otot dengan Unit Motorik Besar (a) Kenaikan kecil yang meningkatkan kekuatan kontraksi terjadi selama perekrutan unit motorik pada otot dengan unit motorik kecil, karena hanya beberapa serat tambahan yang berperan sewaktu setiap unit motorik direkrut. (b) Kenaikan besar yang meningkatkan kekuatan kontraksi terjadi selama perekrutan unit motorik pada otot dengan unit motorik besar, karena sangat banyak serat tambahan dirangsang dengan perekrutan setiap unit motorik tambahan.

Jumlah serat otot per unit motorik dan jumlah unit motorik per otot berbeda-

beda, bergantung pada fungsi spesifik otot. Untuk otot-otot yang menghasilkan

gerakan yang halus dan cermat, misalnya otot bola mata eksternal dan tangan,

sebuah unit motorik mungkin hanya mengandung selusin serat otot. Setiap

rekrutmen unit motorik tambahan hanya sedikit meningkatkan kekuatan kontraksi

otot keseluruhan, karena hanya sedikit serat otot yang dipersarafi oleh setiap

unit motorik. Unit-unit motorik yang kecil ini memungkinkan kita mengontrol

derajat ketegangan otot dengan sangat cermat. Namun, pada otot-otot yang

dirancang untuk melakukan gerakan yang kuat dan terkontrol secara kasar,

misalnya otot-otot paha, sebuah unit motorik mungkin mengandung 1.500 sampai

2.000 serat otot. Rekrutmen unit-unit motorik pada otot-otot ini menyebabkan

peningkatan mencolok tegangan otot keseluruhan. Kontraksi yang lebih kuat

terjadi dengan mengorbankan sedikit gradasi yang terkontrol secara cermat.

Dengan demikian, jumlah serat otot yang berperan serta dalam usaha kontraksi

total otot keseluruhan bergantung pada jumlah unit motorik yang direkrut dan

jumlah serat otot per unit motorik di otot tersebut.

4

KELELAHAN (FATIGUE)

Untuk menunda atau mencegah kelelahan (fatigue, ketidakmampuan

mempertahankan ketegangan otot pada tingkat tertentu) selama kontraksi

menetap yang hanya melibatkan sebagian unit motorik otot, seperti yang

diperlukan oleh otot-otot yang menunjang berat tubuh terhadap gaya tarik bumi,

maka terjadi rekrutmen unit motorik yang asinkron. Tubuh secara berselang-

seling mengaktifkan unit-unit motorik yang berlainan, seperti giliran (shift) kerja

di pabrik, untuk memberi kesempatan unit motorik yang telah aktif beristirahat

sementara yang lain mengambil alih. Perubahan giliran tersebut terkoordinasi

dengan cermat, sehingga kontraksi yang menetap tersebut berlangsung mulus

tidak tersendatsendat. Rekrutmen unit motorik yang asinkron tersebut hanya

dapat terjadi untuk kontraksi submaksimum selama hanya sebagian unit motorik

diperlukan untuk mempertahankan tingkat ketegangan yang diinginkan. Selama

kontraksi maksimum, saat diperlukan partisipasi semua serat otot, aktivitas unit

motorik tidak mungkin digilir untuk mencegah kelelahan. Ini adalah salah satu

alasan mengapa Anda tidak dapat menahan sebuah benda berat selama benda lain

yang ringan.

Selain itu, jenis serat otot yang diaktifkan bervariasi sesuai dengan tingkat

gradasi. Sebagian besar otot terdiri dari campuran jenis serat yang secara metabolis

berbedabeda, sebagian lebih resisten terhadap kelelahan dibandingkan dengan

yang lain. Selama aktivitas jenis endurance (lebih mengutamakan daya tahan,

seperti olahraga aerobik) yang lemah atau sedang, unit-unit motorik yang lebih

resisten terhadap kelelahan lebih dahulu direkrut. Serat-serat yang paling akhir

direkrut untuk memenuhi kebutuhan peningkatan ketegangan otot adalah serat-

serat yang cepat lelah. Dengan demikian, individu dapat melakukan aktivitas

jenis daya tahan untuk waktu yang lama, tetapi hanya dapat mempertahankan

gerakan tiba-tiba yang menguras tenaga (all-out) dalam waktu singkat. Tentu saja,

bahkan serat-serat otot yang paling tahan terhadap kelelahan pun pada akhirnya

juga mengalami kelelahan apabila digunakan untuk mempertahankan ketegangan

yang terus menerus pada tingkat tertentu.

5

FREKUENSI RANGSANGAN

Ketegangan otot keseluruhan tidak hanya bergantung pada jumlah serat otot yang

berkontraksi, tetapi juga pada ketegangan yang dihasilkan oleh setiap serat yang

berkontraksi. Berbagai faktor mempengaruhi tingkat ketegangan yang dapat

dihasilkan. Faktor-faktor tersebut mencakup:

1. frekuensi rangsangan;

2. panjang serat pada permulaan kontraksi;

3. tingkat kelelahan; dan

4. ketebalan serat.

Kita akan membahas tiap-tiap faktor tersebut secara bergiliran, dengan

memusatkan pembahasan pertama mengenai efek frekuensi rangsangan.

Walaupun sebuah potensial aksi pada serat otot hanya menimbulkan kedutan,

kontraksi dengan durasi yang lebih lama dan kekuatan yang lebih besar

dapat dicapai dengan stimulasi serat secara repetitif. Marilah kita lihat apa yang

terjadi sewaktu timbul potensial aksi kedua di serat otot. Apabila serat otot

telah mengalami relaksasi sempurna sebelum potensial aksi selanjutnya

berlangsung, timbul kedutan kedua dengan kekuatan yang sama seperti vang

pertama (Gbr. 3).

GAMBAR 3. Penjumlahan dan Tetanus

(a) Apabila sebuah serat otot dirangsang ulang setelah mengalami relaksasi sempurna, kedutan kedua memiliki kekuatan yang sama dengan yang pertama.

6

(b) Apabila serat otot dirangsang ulang sebelum mengalami relaksasi sempurna, kedutan kedua ditambahkan ke kedutan pertama dan menyebabkan penjumlahan.

(c) Apabila serat otot dirangsang sedemikian cepat sehingga sama sekali tidak memiliki kesempatan untuk beristirahat di antara rangsangan, terjadi kontraksi maksimum yang menetap dan dikenal sebagai tetanus.

Proses eksitasi kontraksi yang sama berlangsung setiap waktu, meng-

hasilkan respons kedutan serupa. Namun, apabila serat otot dirangsang untuk

kedua kalinya sebelum serat tersebut mengalami relaksasi sempurna dari

kedutan pertama, timbul potensial aksi kedua yang menyebabkan respons

kontraktil kedua, yang ditambahkan secara "dukung-dukungan" di atas

kedutan pertama (Gbr. 3.b). Kedua kedutan yang timbul dari dua potensial

aksi tersebut saling menambahkan satu sama lain, atau menjumlahkan,

untuk menghasilkan ketegangan serat yang lebih besar daripada yang

dihasilkan oleh satu potensial aksi. Apabila serat otot dirangsang sedemikian

cepat sehingga tidak memiliki kesempatan untuk melemas sama sekali di

antara rangsangan, terjadi kontraksi dengan kekuatan maksimum yang menetap

yang dikenal sebagai tetanus (Gbr. 3c). Kontraksi tetanus biasanya tiga sampai

empat kali lebih kuat daripada sebuah kedutan. (Tetanus fisiologis normal ini

jangan dikacaukan dengan penyakit tetanus; )

Pada tetanus, jumlah maksimum tempat pengikatan jembatan silang masih

terbuka, sehingga siklus jembatan silang, dan dengan demikian pembentukan

ketegangan otot, juga maksimum. Karena otot rangka harus dirangsang oleh

neuron motorik agar berkontraksi, sistem saraf berperan penting dalam mengatur

kekuatan kontraksi. Dua faktor utama yang dapat dikontrol untuk

menghasilkan gradasi kontraksi adalah jumlah unit motorik yang dirangsang dan

frekuensi perangsangan. Daerah-daerah di otak yang bertanggung jawab untuk

mengarahkan aktivitas motorik dengan menggunakan kombinasi kontraksi tetanik

dan rekrutmen unit motorik asinkron yang digilir dengan presisi tinggi untuk

melaksanakan kontraksi agar berlangsung mulus dan tidak tersendat-sendat.

Faktor-faktor tambahan yang tidak secara langsung di bawah kontrol saraf

juga mempengaruhi ketegangan yang terbentuk selama kontraksi.

7

KONTRAKSI ISOTONIK DAN ISOMETRIK.

Aktivitas jembatan silang menghasilkan ketegangan (tension) di dalam sarkomer,

komponen kontraksi otot. Namun, sarkomer tidak secara langsung melekat ke

tulang. Ketegangan yang dihasilkan oleh unsur-unsur kontraksi tersebut harus

disalurkan ke tulang melalui jaringan ikat dan tendon sebelum tulang dapat

digerakkan. Jaringan ikat, serta komponen lain otot, misalnya retikulum

sarkoplasma, memperlihatkan tingkat elastisitas pasif tertentu. Jaringan

nonkontraktil ini disebut sebagai komponen rangkaian elastik (series-elast ic

components) otot; komponen ini berfungsi seperti pegas (per) yang dapat

diregangkan yang terletak di antara unsur-unsur penghasil ketegangan internal

dan tulang yang akan digerakkan melawan suatu beban eksternal (Gbr. 4).

GAMBAR 4 Hubungan antara Komponen Kontraktil dan Komponen Rangkaian Elastik pada Transmisi Ketegangan Otot ke Tulang Ketegangan otot disalurkan ke tulang melalui peregangan dan pengencangan jaringan ikat elastik otot dan tendon akibat pemendekan sarkomer yang ditimbulkan oleh siklus jembatan silang.

Pemendekan sarkomer meregangkan komponen rangkaian elastik. Ketegangan otot

8

disalurkan ke tulang melalui pengetatan komponen rangkaian elastik. Ketegangan

eksternal inilah yang menggerakkan tulang melawan beban.

Biasanya suatu otot melekat ke paling sedikit dua tulang yang berlainan yang

melintasi sebuah sendi melalui tendon yang berjalan dari kedua ujung otot

(Gbr. 5).

GAMBAR 5. Ekstensi dan Fleksi Sendi Siku

Sewaktu otot memendek selama kontraksi, posisi sendi berubah karena salah

satu tulang bergerak terhadap tulang yang lain-sebagai contoh, fleksi sendi

siku oleh kontraksi otot biseps dan ekstensi siku oleh kontraksi triseps. Ujung

otot yang melekat ke bagian kerangka yang lebih diam disebut origo (origin),

sedangkan ujung yang melekat bagian kerangka yang bergerak disebut sebagai

insersi (insertion).

Namun, tidak semua kontraksi otot menyebabkan pemendekan otot dan

pergerakan tulang. Agar otot memendek selama kontraksi, ketegangan yang

terbentuk di otot harus melebihi gaya-gaya yang melawan pergerakan tulang

tempat insersi otot tersebut. Pada kasus fleksi sendi siku, gaya yang melawan,

atau beban, adalah berat benda yang akan diangkat. Ketika Anda melakukan fleksi

sendi siku Anda tanpa mengangkat benda eksternal, masih terdapat beban,

walaupun minimal-berat lengan bawah Anda yang digerakkan melawan gaya tarik

bumi.

Terdapat dua jenis utama kontraksi, bergantung pada apakah terjadi

perubahan panjang otot selama kontraksi. Pada kontraksi isotonik, ketegangan

otot tetap konstan ketika panjang otot berubah. Pada kontraksi isometrik, otot

9

dicegah untuk memendek, sehingga terjadi pembentukan ketegangan pada

panjang otot yang konstan. Pada kontraksi isotonik dan isometrik terjadi proses-

proses internal yang sama: proses kontraktil yang menghasilkan ketegangan

diaktifkan oleh eksitasi otot; jembatan silang mulai melakukan siklusnya; dan

pergeseran filamen yang memperpendek sarkomer, yang meregangkan

komponen rangkaian elastik untuk menimbulkan gaya di tulang tempat insersi

otot.

Ambillah contoh otot biseps Anda sewaktu Anda akan mengangkat sebuah

benda. Apabila ketegangan yang terbentuk di biseps Anda menjadi cukup besar

untuk mengatasi berat benda di tangan Anda, Anda dapat mengangkat benda

tersebut, dengan otot keseluruhan memendek selama proses tersebut. Karena

berat benda tidak berubah sewaktu diangkat, ketegangan otot tetap konstan selama

periode pemendekan tersebut. Ini adalah kontraksi isotonik (secara harafiah,

"ketegangan konstan"). Kontraksi isotonik digunakan untuk menggerakkan tubuh

dan untuk melakukan kerja dengan menggerakkan benda-benda eksternal. Apa

yang terjadi apabila Anda mencoba mengangkat benda yang terlalu berat bagi Anda

(yaitu, apabila ketegangan yang dapat Anda ciptakan di otot-otot lengan Anda

kurang dari yang diperlukan untuk mengangkat benda tersebut)? Dalam hal ini, otot

tidak dapat memendek dan mengangkat benda, tetapi tetap berada dalam

panjang konstan walaupun terbentuk ketegangan, sehingga terjadi kontraksi

isometrik ("panjang konstan"). Selain berlangsung ketika beban terlalu besar,

kontraksi isometrik juga terjadi apabila ketegangan yang terbentuk di otot secara

sengaja dibuat lebih kecil dari yang diperlukan untuk menggerakkan beban.

Dalam hal ini, tujuannya adalah menahan otot pada panjang tertentu walaupun

otot mampu menciptakan ketegangan yang lebih besar. Kontraksi isometrik

submaksimum ini penting untuk mempertahankan postur (misalnya menjaga

tungkai tetap kaku sementara berdiri) dan untuk menunjang benda pada posisi-

posisi tetap. Selama suatu gerakan, otot dapat berpindah-pindah antara kontraksi

isotonik dan isometrik. Sebagai contoh, sewaktu Anda mengambil sebuah buku

untuk dibaca, biseps Anda melakukan kontraksi isotonik ketika buku sedang

diangkat, tetapi kontraksi menjadi isometrik sewaktu Anda berhenti untuk

menahan buku di depan Anda.

10

Sebenarnya terdapat dua jenis kontraksi isotonik konsentrik dan eksentrik.

Pada keduanya, otot mengalami perubahan panjang pada ketegangan tetap. Namun,

pada kontraksi konsentrik otot memendek, sedangkan pada kontraksi eksentrik

otot memanjang, karena otot tersebut diregangkan oleh gaya eksternal selagi ber-

kontraksi. Pada kontraksi eksentrik, aktivitas kontraktil melawan peregangan.

Suatu contoh adalah menurunkan sebuah beban ke tanah. Selama tindakan ini,

serat-serat otot biseps memanjang tetapi tetap berkontraksi melawan

peregangan. Ketegangan ini menahan berat benda.

Tubuh tidak dibatasi untuk melakukan kontraksi isotonik dan isometrik murni.

Panjang dan ketegangan otot sering berubah-ubah dalam seluruh rentang gerakan.

Marilah kita pikirkan mengenai gerakan menarik busur dan anak panah.

Ketegangan otot biseps terus meningkat untuk mengatasi peningkatan resistensi

ketika busur semakin diregangkan. Pada saat yang sama, otot secara progresif

memendek karena busur semakin tertarik ke belakang. Kontraksi semacam ini

tidak terjadi pada ketegangan tetap atau panjang tetap.

Sebagian otot rangka tidak melekat ke tulang di kedua ujungnya, tetapi

tetap dapat menimbulkan gerakan. Sebagai contoh, otot-otot lidah tidak melekat di

ujung bebasnya. Kontraksi isotonik otot-otot lidah menggerakkan bagian lidah

yang bebas dan tidak melekat untuk memudahkan kita berbicara dan makan. Otot-

otot mata eksternal melekat ke tengkorak di origonya, tetapi ke mata untuk

insersinya. Kontraksi isotonik otot-otot ini menghasilkan gerakan mata yang

memungkinkan kita mengikuti gerakan benda, membaca, dan sebagainya.

Beberapa otot rangka yang sama sekali tidak melekat ke tulang sebenarnya

menghambat pergerakan. Otot-otot ini adalah cincin otot rangka yang dikontrol

secara volunter dan dikenal sebagai sfingter yang menahan keluarnya urin dan

feses dari tubuh dengan berkontraksi secara isotonis.

HUBUNGAN BEBAN DENGANKECEPATAN PEMENDEKAN OTOT

Beban juga merupakan penentu penting untuk kecepatan pemendekan (Gbr. 6).

Semakin besar beban, semakin rendah kecepatan serat-serat otot memendek

selama kontraksi tetanik isotonik. Kecepatan pemendekan maksimum apabila

tidak terdapat beban eksternal, menurun secara progresif seiring dengan

11

peningkatan beban, dan menjadi nol (tidak ada pemendekan kontraksi

isometrik) apabila beban tidak dapat diatasi oleh ketegangan tetanik maksimum.

Anda sering mengalami hubungan beban-kecepatan ini. Anda dapat mengangkat

benda-benda ringan yang memerlukan sedikit ketegangan otot dengan cepat,

sedangkan Anda dapat mengangkat benda yang sangat berat hanya secara

lambat, itupun kalau Anda sanggup. Hubungan antara beban dan kecepatan

pemendekan ini merupakan sifat mendasar otot, mungkin karena jembatan

silang memerlukan waktu lebih lama untuk mengayun melawan beban yang lebih

besar.

ENERGI YANG DIUBAH MENJADI PANAS.

Otot melaksanakan kerja dalam arti fisik hanya apabila benda berpindah. Kerja

didefinisikan sebagai gaya dikali jarak. Gaya dapat dipersamakan dengan

ketegangan otot yang diperlukan untuk mengatasi beban (berat benda). Dengan

demikian, jumlah kerja yang dilakukan oleh suatu otot yang berkontraksi

bergantung pada berapa berat benda tersebut dan seberapa jauh dipindahkannya.

Pada kontraksi isometrik sewaktu tidak ada benda yang dipindahkan, efisiensi

kontraksi otot sebagai penghasil kerja eksternal adalah nol. Semua energi yang

digunakan oleh otot selama kontraksi diubah menjadi panas. Pada kontraksi

isotonik, efisiensi otot adalah sekitar 25%. Dari energi yang digunakan oleh otot

selama kontraksi, 25% direalisasikan sebagai kerja eksternal sementara sisa

75% diubah menjadi panas. Sebagian besar panas yang dihasilkan ini secara

fisiologis sebenarnya tidak dibuang percuma, karena panas tersebut digunakan

untuk mempertahankan suhu tubuh. Pada kenyataannya, menggigil, suatu bentuk

kontraksi otot rangka yang diinduksi secara involunter, adalah mekanisme

yang digunakan untuk meningkatkan pembentukan panas pada hari yang dingin.

Olahraga berat pada hari yang panas, di pihak lain, dapat menyebabkan panas

tubuh berlebihan, karena mekanisme pengeluaran panas mungkin tidak mampu

mengkompensasi peningkatan pembentukan panas ini ).

12

SISTEM TUAS OTOT RANGKA

Otot rangka melekat ke tulang melewati sendi, membentuk sistem tuas

(pengungkit). Tuas (lever) adalah struktur kaku yang mampu bergerak

mengelilingi suatu poros (sumbu) yang dikenal sebagai fulkrum. Di tubuh, tulang

berfungsi sebagai tuas, sendi sebagai fulkrum, dan otot rangka menghasilkan gaya

untuk menggerakkan tulang. Bagian tuas antara fulkrum titik tempat gaya ke atas

(mengangkat) bekerja disebut lengan gaya (power arm); bagian antara fulkrum

dan gaya ke bawah yang ditimbulkan oleh beban disebut sebagai lengan beban

(load arm) (Gbr. 7).

Jenis sistem tuas yang paling banyak dijumpai pada tubuh dicontohkan

oleh fleksi sendi siku. Otot-otot rangka, misalnya biseps yang kontraksinya

menyebabkan fleksi sendi siku, terdiri dari banyak serat penghasil ketegangan

yang berjalan paralel (sejajar, bersisian) yang dapat menghasilkan gaya yang besar

pada insersinya, tetapi memendek hanya dalam jarak yang dekat dan pada

kecepatan yang relatif lambat. Sistem tuas pada sendi siku memperbesar gerakan

biseps yang dekat (pendek) dan lambat tersebut menjadi gerakan tangan yang

lebih cepat dan meliputi jarak yang lebih jauh. Pertimbangkan bagaimana sebuah

benda seberat 5 kg diangkat oleh tangan (Gbr. 7b).

GAMBAR 7 Sistem Tuas Otot, Tulang, dan Sendi

Dengan demikian, otot-otot rangka biasanya melakukan kerja dalam

13

kerugian mekanis, yaitu bahwa mereka menggunakan gaya yang lebih besar

daripada beban sesungguhnya yang akan dipindahkan. Meskipun demikian,

penguatan kecepatan dan jarak yang dihasilkan oleh sistem tuas memungkinkan

otot-otot menggerakkan beban secara lebih cepat dan lebih jauh daripada

kemungkinan sebaliknya. Penguatan ini menghasilkan peningkatan kecepatan

dan kemampuan kita bermanuver.

14