Biomekanika

BIOMEKANIKA


Mekanika merupakan salah satu cabang ilmu dari bidang ilmu fisika yang mempelajari gerakan dan perubahan bentuk suatu materi yang diakibatkan oleh gangguan mekanik yang disebut gaya. Mekanika adalah cabang ilmu yang tertua dari semua cabang ilmu dalam fisika. Tersebutlah nama-nama seperti Archimides (287-212 SM), Galileo Galilei (1564-1642), dan Issac Newton (1642-1727) yang merupakan peletak dasar bidang ilmu ini. Galileo adalah peletak dasar analisa dan eksperimen dalam ilmu dinamika. Sedangkan Newton merangkum gejala-gejala dalam dinamika dalam hukum-hukum gerak dan gravitasi.

Biomekanika didefinisikan sebagai bidang ilmu aplikasi mekanika pada system biologi. Biomekanika merupakan kombinasi antara disiplin ilmu mekanika terapan dan ilmu-ilmu biologi dan fisiologi. Biomekanika menyangkut tubuh manusia dan hampir semua tubuh mahluk hidup. Dalam biomekanika prinsip-prinsip mekanika dipakai dalam penyusunan konsep, analisis, disain dan pengembangan peralatan dan sistem dalam biologi dan kedokteran.

Filosof Yunani Aristotle (384-322 SM) adalah orang yang pertama kali melakukan studi secara sistematik terhadap gerakan tubuh manusia. Banyak prinsip yang mendeskripsikan aksi dan karakteristik geometri dari otot. Walaupun penemuan Aristotle untuk menerangkan gerakan banyak mengandung kontradiksi, usaha awal yang telah ia rintis menjadi pondasi bagi studi berikutnya seperti Galen (131-201), Galileo (1564-1643), Borelli (1608-1679), Newton (1642-1727), dan Marey (1830-1904). Studi dari para filosof dan ilmuwan tersebut telah mengakibatkan kita bisa membuktikan bahwa gerakan tubuh manusia merupakan konsekuensi dari interkasi antara otot dan gaya yang diakibatkan oleh lingkungan sekitar tubuh manusia. Seperi yang ditulis oleh Aristotle bahwa binatang yang berjalan membuat posisisnya berubah dengan menekan apa yang ada dibawahnya.

Dengan demikian gerak tubuh merupakan sebuah system biologis yang dapat diakui sebagai hasil interaksi system biologis dengan lingkungan sekelilingnya. Interaksi ini dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya :
• Stuktur dari lingkunngan (bentuk dan stabilitas).
• Medan dari gaya (arah relatif terhadap gravitasi, kecepatan gerakan).
• Stuktur dari sistem (susunan tulang, aktifitas otot, sususan segment dari tubuh, ukuran, integrasi motorik yang dibutuhkan untuk mendukung postur).
• Peranan dari keadaan psikologis (level keatifan, motivasi).
• Bentuk gerakan yang akan dikerjakan (kerangka dari organisasi dari gerakan).

GONIOMETRI

Istilah goniometri berasal dari bahasa Yunani, gonia yang berarti sudut dan metros yang mempunyai makna mengukur. Sedangkan geniometer adalah alat untuk mengukur sudut. Goniometri berhubungan dengan pengukuran sudut yang dibentuk oleh segment dari organ tubuh manusia yang dihubungkan oleh sendi. Dalam prakteknya pengukuran sudut dari sendi, dilakukan dengan melekatkan gonio meter pada segment-segment yang diukur sudutnya. Goniometer dapat digunkan untuk mengukur sudut pada suatu posisi tertentu maupun secara kontinyu dalam melakukan suatu gerakan.

PEMODELAN

Dibutuhkan asumsi-asumsi tertentu untuk membuat penyederhanaan dari sebuah sistem yang kompleks sehingga penyelesaian analitis bisa dicapai. Sebuah model yang lengkap memperhitungkan efek-efek dari keseluruhan bagian penyususn sistem secara detail. Akan tetapi model yang lengkap dan detail sulit diwujudkan dan bila dapat akan sulit menghasilkan solusi dari masalah yang akan diselesaikan. Tidak selalu mungkin untuk memodelkan system secara lengkap dan bahkan kadang-kadang tidak perlu untuk menyertakan setiap detail dari sistem dalam analisis. Sebagai contoh adalah pada hampir semua gerakan tubuh manusia, banyak kelompok otot (muscle) yang terlibat untuk menggerakkan organ-organ tubuh. Akan tetapi untuk keperluan analisis gaya yang terlibat pada sendi dan otot pada suatu gerakan tertentu, pendekatan yang terbaik adalah dengan memprediksi kelompok otot yang mana yang paling aktif dan mengabaikan kelompok otot-otot yang lain.

Pemodelan gerakan tubuh manusia dapat digolongkan berdasarkan pendekatan yang diambil:
Pendekatan teori yang menggunakan basis pengetahuan dalam bidang fisiologi, mekanika, dan robotika untuk merancang persamaan matematika yang mengekspresikan gerakan tubuh manusia. Selanjutnya dapat dipelajari dengan simulasi menggunakan model tersebut dan hasilnya dibandingkan dengan data asli yang diukur dari manusia.
Pengukuran gaya secara langsung untuk mendapatkan model yang representatif menggambarkan hibungan antar variabel dalam gerakan tubuh manusia.

Kedua pendekatan ini akan bertemu, utamanya bila sebuah studi gerakan tubuh manusia diarahkan pada aplikasi tertentu, misalnya analysa patologi maupun rehabilitasi dari suatu kelumpuhan tertentu.

Dasar dari prinsip kerja Biomekanika adalah Hukum Newton yang terdiri dari :
• Hukum I Newton
• Hukum II Newton
• Hukum III Newton

Hukum I Newton
Bunyi Hukum I Newton : Selama jumlah gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan nol (ΣF = 0) maka benda akan berada dalam keadaan diam atau bergerak secara lurus beraturan (Kecepatannya konstan).
Konsep dari hukum ini dikenal dengan kelembaman ( Inersia ) yaitu sifat suatu benda untuk cenderung mempertahankan kedudukannya. Benda yang diam cenderung untuk diam dan benda yang bergerak cenderung untuk terus bergerak.
Contoh :
• Ketika tubuh dalam keadaan istirahat semua otot dan organ lain juga dalam keadaan relaks. Maka ketika kita akan menggerakkannya harus dimulai dari perlahan lahan ( perlu pemenasan ). Jika secara tiba-tiba digerakkan maka kemungkinan akan mengakibatkan cedera pada organ tersebut.

Hukum II Newton
Jika sebuah benda diberikan gaya maka benda tersebut akan bergerak dan mengalami Percepatan. Percepatan gerak sebuah benda berbanding lurus dengan besarnya gaya yang bekerja dan berbanding terbalik dengan besar masanya.

F = m.a

F = gaya ( newton)
m = massa ( kilogram )
a = percepatan ( meter/sekon2)

konsep berat sama dengan gaya grafitasi berat merupakan hasil kali antara masa dengan percepatan grafitasi ( w = mg )

Contoh :
• Gaya otot yang diperlukan akan lebih besar ketika mengangkat beban yang berat dibandingkan dengan ketika mengangkat beban yang ringan.
• ketika mendorong sebuah sebuah kereta pasien atau kursi dorong gaya yang diperlukan lebih besar ketika mendorong pasien yang berbadan besar dibandingkan dengan ketika mendorong pasien yang bertubuh kecil.

Hukum III Newton
Jika sebuah benda melakukan gaya pada benda lain maka benda tersebut akan mendapatkan balasan gaya yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan. Hukum ini dikenal dengan hukum aksi dan reaksi.

Contoh : Kitika telapak kaki menginjak tanah dan mendorong kearah belakang maka tanah akan membalas dengan memberikan gaya yang besarnya dengan arah kedepan sehingga badan akan terdorong maju.

A. JUDUL : PEMANFAATAN MEDIA ANIMASI SEBAGAI UPAYA PENINGKATAN PEMAHAMAN KONSEP SIFAT DUALISME GELOMBANG DI KELAS XII IPA-3 SMA NEGERI 1 TENGGARONG

B. BIDANG KAJIAN : PENGGUNAAN MEDIA PEMBELAJARAN FISIKA

C. PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG

Hakekat pendidikan adalah untuk mencerdaskan dan mencetak nilai-nilai luhur mengalami reduksi besar-besaran yang cenderung bertumpu pada kepentingan pragmatis liberal semata. Dunia dalam percepatan bukan diisi oleh generasi yang mampu menghadapi perubahan, melainkan lebih pada generasi yang mengabdi pada kekuasaan.

Arah pendidikan makin jelas menuju pada kepentingan jangka pendek, seolah anak ditempa menjadi manusia yang harus paham berbagai masalah dengan mengabaikan kebebasan individunya. Anak diharuskan menjadi pribadi dengan predikat superlatif (serba cakap-pandai), sedangkan yang tak memenuhinya silakan minggir. Menurut Benny, ini akibat proses belajar yang terjadi bukan secara humanistik melainkan doktriner (h.103) sehingga pantaslah pendidikan kita hanya menghasilkan generasi robot, generasi yang dituntut selalu seragam hingga menafikan perilaku luhur.

Di bangku sekolah, teori pendidikan dan tujuan pendidikan di atas kelihatannya rumit sekali. Siswa bisa dibuat puyeng oleh segudang teori pendidikan. Padahal jika dikaji lebih dalam, kenyataannya tidaklah demikian. Hakekat pendidikan sebenarnya sederhana dan mudah diterapkan. Pula hasilnya bisa direngkuh.

Kemampuan Indonesia untuk bersaing di pasar global, penggunaan teknologi yang dapat meningkatkan pendapatan dan produktivitas, serta daya tarik Indonesia bagi kalangan investor, dibentuk melalui keberadaan sumber daya manusia. Indonesia harus mengejar ketertinggalannya dalam standar pendidikan dengan negara tetangga. Bahkan, survei yang dilakukan pada perusahaan-perusahaan Jepang yang beroperasi di negara-negara Asia di tahun 2003 mengungkapkan bahwa rendahnya kualitas sumber daya manusia dan tidak memadainya pasokan keahlian manajemen di Indonesia menyebabkan rendahnya minat investor terhadap Indonesia. Hal ini harus menjadi perhatian serius bagi Indonesia ketika pesaing regional terus menerus meningkatkan kualitas pendidikan mereka.

Rendahnya mutu pendidikan di Indonesia tidak terlepas dari rendahnya kualitas pembelajaran yang dilakukan guru dalam mentransfer pengetahuan kepada siswanya dikelas. Rendahnya daya kreasi dan inovasi merupakan problematika para guru dalam menciptakan sebuah media dan gaya pembelajaran yang atraktif dan menyenangkan. Terobosan dan ide-ide baru sangat dibutuhkan untuk meningkatkan daya nalar dan motivasi belajar siswa.

D. PERUMUSAN DAN PEMECAHAN MASALAH

1. PERUMUSAN MASALAH

a. Bagaimana mothode pembelajaran yang digunakan ketika memanfaatkan media animasi dalam pembelajaran.

b. Seperti apa implementasi penggunaan media dalam meningkatkan motivasi belajar siswa.

c. Bagaimana peran guru dalam mengkolaborasi media animasi dengan methode pembelajaran yang digunakan dalam meningkatkan aktifitas siswa.

d. Seperti apa bentuk media animasi yang digunakan

e. Sejauh mana peran media animasi dalam meningkatkan pemahaman konsep pada diri siswa.

2. PEMECAHAN MASALAH

Berkaitan dengan permasalahan yang muncul dalam kerangka penelitian ini maka pemecahan masalah yang dapat direncanakan adalah :

a. Siklus I

Pada tahapan ini merupakan pelaksanaan dari rancangan yang sudah direncanakan pada tahap sebelumnya di kelas. Adapun secara rinci kegiatan dalam tahap ini adalah sebagai berikut: Pada kegiatan pra pembelajaran guru ( peneliti ) menyiapkan software animasi yang akan digunakan dan memastikan perangkat keras yang akan digunakan dalam keadaan siap. Di kegiatan awal pembelajaran guru seperti biasanya membuka pelajaran dan dilanjutkan dengan melakukan apersepsi terhadap materi terdahulu yakni tentang konsep energi foton dan energi kinetik. Dengan cara menayangkan beberapa jenis warna cahaya dalam keterkaitannya dengan energi yang dikandungnya. Memberikan motivasi kepada siswa dengan memberikan masalah bahwa mengapa pada sel surya ketika disinari dengan cahaya matahari dapat mengantarkan arus listrik.

Pada kegiatan inti bagian pertama guru menampilkan tayangan animasi tentang gejala effek fotolistrik mulai dari gambar bagian alat yang digunakan. Kemudian diilanjutkan dengan penyinaran katoda dengan cahaya warna-warna berbeda secara bergantian. Siswa diajak mengamati peristiwa apa yang terjadi ketika warna cahaya dalam penyinaran diubah. Dalam hal ini animasi difokuskan pada kecepatan gerak elektron ketika warna cahaya diubah.

Guru mengajak siswa berdiskusi tentang besar energi foton yang datang dengan energi kinetik elektron yang bergerak serta fungsi kerja pada katoda. Guru bersama siswa membuat kesimpulan bersama tentang : 1) Pengaruh perubahan energi foton terhadap kecepatan gerak elektron dan hubungannnya dengan besar arus listrik yang mengalir dilihat dari pergerakan ampermeter . 2) menyimpulkan tentang konsep energi dan frekuensi ambang. 3) merumuskan hubungan antara energi foton, energi kinetik dan energi ambang.

Pada kegiatan inti kedua guru menayangkan animasi tentang perubahan intensitas cahaya yang datang pada katoda dengan cara merubah banyaknya/jumlah cahaya yang datang sedangkan warna tetap. Siswa disuruh mengamati peristiwa yang terjadi serta diajak berdiskusi untuk menyimpulkan pengaruh perubahan jumlah energi foton (intensitas cahaya) terhadap kuat arus listrik yang ditimbulkan.

Guru memberikan dua buah contoh soal effek foto listrik pada soal pertama guru mengajak siswa untuk membahas bersama-sama dikelas. Dan soal yang kedua dipakai siswa untuk latihan. Di akhir kegiatan guru memberikan uji test pemahaman konsep dalam bentuk tertulis untuk mengetahui sejauh mana pemahaman konsep yang telah diserap siswa

b. Siklus II

Kegiatan pembelajaran seperti pada siklus I dengan perubahan dan perbaikan-perbaikan atau penekanan-penekanan tertentu yang perlu diperbaiki dari hasil observasi dan kesimpulan refleksi siklus I. Hanya saja materi yang digunakan berbeda pada siklus II materi yang digunakan adalah Effek Compton dengan bentuk animasi penembakkan elektron dengan foton dan menghasilkan effek foton hambur dan pergerakan elektron.

c. Siklus III

Kegiatan pembelajaran seperti pada siklus I dan II dengan perubahan dan perbaikan-perbaikan atau penekanan-penekanan tertentu yang perlu diperbaiki dari hasil observasi dan kesimpulan refleksi siklus II. Materi yang digunakan berbeda pada siklus III materi yang digunakan adalah Produksi Pasangan dengan Gelombang de Brogle . Kegiatan I tentang Produksi pasangan dan kegiatan kedua tentang Panjang Gelombang de Broglie.

3. TUJUAN PENELITIAN

a. Untuk mengetahui aktivitas siswa dalam proses pembelajaran dengan menggunakan media animasi.

b. Untuk mengetahui reaksi siswa da

c. Untuk mengetahui aktivitas siswa dalam menjawab pertanyaan teman lain setelah mengikuti pembelajaran dengan menggunakan teknik berpikir berpasangan berempat.

d. Untuk mengetahui aktivitas mendengarkan siswa dalam mengikuti pembelajaran dengan menggunakan teknik berpikir berpasangan berempat.

e. Untuk mengetahui aktivitas mencatat siswa dalam mengikuti pembelajaran dengan menggunakan teknik berpikir berpasangan berempat.

4. Manfaat Penelitian

a. Bagi Guru:

1) Dapat memacu daya kreatifitas dan inovasi guru dalam mengembangkan media pembelajaran sebagai sarana peningkatan kualitas pendidikan.

2) Menambah khasanah media pembelajaran bagi para guru terutama media untuk mengkongkritkan beberapa konsep yang bersifat abstrak.

b. Bagi Siswa:

1) Dapat meningkatkan motivasi siswa dalam mengikuti pembelajaran.

2) Meningkatkan aktifitas siswa dalam pembelajaran.

3) Dapat meningkatkan kerjasama dalam kelompok belajar.

c. Bagi Sekolah:

1) Menambah motivasi seluruh warga sekolah untuk selalu berkreasi dan inovasi sehingga bermuara pada peningkatan kinerja sekalah.

2) Dengan peningkatan pemahaman konsep pada siswa akan meningkatkan prestasi belajar siswa dan sekolah pada umumnya.