1

Chapter 11

Adaptasi Biomekanika pada Latihan

Optimisasi Gerakan

Pada bagian ini akan dijelaskan bagaimana latihan menyebabkan adaptasi,

yaitu meningkatnya mekanika gerakan. Prinsip dasar latihan adalah berdasarkan

pada tubuh sebagai suatu sistem biologis, berfungsi secara lebih optimal sebagai

suatu konsekuensi dari terjadinya adaptasi dalam merespon latihan. Gagasan

optimisasi mengimplikasikan bahwa berbagai subsistem tubuh yang bertanggung

jawab terhadap gerakan menjadi semakin lebih baik dan mampu untuk

memberikan kontribusinya terhadap gerakan yang diakibatkan latihan dan bekerja

secara optimum dan terkoordinasi. Dengan latihan, jumlah perubahan dalam

komponen-komponen sistem biasanya lebih besar dari pada perbaikan-perbaikan

proses komponen itu sendiri. Pengaruh latihan dapat diamati dengan jelas pada

atlet pemula, yaitu perubahan penampilan yang semakin baik dan nampak sekali

setelah periode latihan pendek. Pada atlet yang terampil optimisasi pengaruh

latihan nampak lebih kecil. Perubahan-perubahan kecil dapat mengakibatkan

perbedaan yang besar terhadap hasil gerakan yang ditampilkan dalam konteks

pertandingan. Jika seorang perenang memperbaiki tingkat efisiensinya dengan 0,5

persen efek kumulatif dari 0,15 detik per lap pada nomor perlombaan 1500 m (

mendekati 0,5 persen perbaikan) dapat membuat perbedaan kurang lebih 4,5 detik

dengan waktu renangan keseluruhan, dan hal ini tentu menjadi perbedaan

diantara peraih medali emas dan urutan finish berikutnya.

Contoh lainnya juga akan membantu memperlihatkan mengapa optimisasi

gerakan merupakan bidang kajian yang penting dan menarik. Pada saat belajar

mengayunkan club golf, maka waktu aktivasi otot yang tepat di berbagai

persendian pada tubuh penting untuk menciptakan kehalusan gerakan yang

diperlukan untuk mengembangkan kecepatan maksimum, orientasi, serta arah

clubhead pada saat impact. Untuk menciptakan gerakan yang terkoordinasi, maka

otot harus diaktivasi pada waktu yang tepat, pemanjangan dan pemendekan

2

dengan jarak yang sesuai dan dengan kualitas kekuatan dan daya tahan yang

diperlukan. Lebih jauh lagi, untuk gerakan yang terkoordinasi dan akan diubah

menjadi gerakan yang superior, maka alat-alat yang akan digunakan harus

disesuaikan dengan atletnya. Dengan kombinasi yang tepat, maka penampilan

optimal dapat dicapai. Oleh karenanya, optimisasi penampilan memerlukan

kontrol yang simultan terhadap berbagai faktor, dan hal ini telah menarik

beberapa ilmuwan dari berbagai disiplin ilmu untuk melakukan riset kolaboratif.

Salah satu aspek optimisasi yang esensial dan seringkali menyulitkan

adalah kemampuan dalam mengukur perubahan-perubahan spesifik yang terjadi

dalam merespon latihan. Pada saat atlet melakukan latihan kekuatan, maka relatif

mudah untuk menentukan perubahan kekuatan meskipun tipe kekuatan yang

diperoleh sangat tergantung pada sifat latihan yang dilakukan. Pengukuran

terhadap perubahan yang menyertai pada kekuatan jaringan penghubung

(connective tissue) seperti tendon lebih sulit dilakukan. Bahkan dengan

menggunakan teknik yang modern non-invasive technique seperti magnetic

resonance spectroscopy, maka perubahan-perubahan yang terjadi pada tendon

pada tingkat seluler bahkan molekuler tidak teramati karena adanya keterikatan

atom-atom atau molekul-molekul . Satu-satunya cara untuk mengevaluasi

perubahan-perubahan tersebut adalah melalui pembedahan dengan memindahkan

jaringan dan kemudian melakukan analisis histochemical dan electron

microscopic untuk mengisolasi perubahan-perubahan pada struktur jaringannya.

Prosedur invasif tersebut tidak dapat digunakan secara terus-menerus. Karena

secara akurat dan mudah, adaptasi dalam merespon terhadap latihan dapat diukur

dan dimonitor, hal ini seringkali merupakan sebuah tantangan bagi para ahli

biomekanika dan ahli lainnya yang tertarik dengan optimisasi gerakan.

Pertimbangan lainnya yang penting dalam optimisasi adalah pemilihan

variabel kriteria dimana optimisasi akan ditemukan. Dalam berbagai situasi,

seperti endurance running, maka kriterianya adalah ekonomi, sedangkan dalam

situasi lainya seperti angkat berat, maka kriteria optimisasinya adalah tingkat

pengembangan kekuatan (force) yang maksimum. Pengetahuan bagaimana

3

biomekanika gerak yang ditampilkan berubah karena respon terhadap latihan

merupakan sumber fakta yang berguna untuk mengarahkan proses optimisasi.

Timing keterlibatan segmen tubuh Salah satu ciri yang menonjol dari penampilan atlet yang terampil adalah

gerakan yang ditampilkannya tidak banyak mengerahkan kekuatan. Pemain golf

tingkat dunia mampu memukul bola dengan power yang besar tetapi nampaknya

gerakan demikian tidak dilakukan dengan mengerahkan banyak kekuatan. Salah

satu kunci keberhasilan orang-orang tersebut adalah timing dari penggunaan

berbagai bagian anggota tubuh (segmen) yang memudahkannya memaksimalkan

kecepatan gerakan dan kontrol terhadap bagian-bagian anggota tubuhnya.

Dalam aktivitas olahraga dimana sebuah benda dipukul dengan

menggunakan sebuah bat atau raket atau sebuah peluru yang dilempar, maka hal

yang paling penting adalah memaksimalkan kecepatan alat pada saat impact atau

lepas. Dalam cabang olahraga tenis, kecepatan kepala raket merupakan hal yang

penting bagi keberhasilan dalam melakukan servis dan groundstroke. Begitu pula,

dalam keterampilan menendang dan melempar, hal tersebut merupakan salah satu

faktor yang penting. Jenis-jenis aktivitas tersebut memperlihatkan keterlibatan

penggunaan segmen tubuh dari bagian proksimal sampai distal. Yaitu segmen

tubuh yang paling proksimal mengawali gerakan, diikuti oleh bagian proksimal

lainnya sampai segmen terakhir dari hubungan berantai (linked chain) (biasanya

tangan atau kaki). Dalam keterampilan melempar, gerakan antar segmen dimulai

dengan tubuh bagian yang paling bawah dan togok serta berakhir pada

pergelangan tangan dan jari pada saat melepaskan bola. Kecepatan segmen yang

paling kecil dan ringan dengan inersia (hambatan) yang lebih kecil ditambahkan

ke segmen yang lebih besar dengan efek penciptaan kecepatan dan kekuatan yang

paling besar terjadi pada ujung segmen terakhir. Segmen tubuh yang paling kecil

dan ringan, seperti tangan dan kaki ditempatkan pada bagian distal ( dengan

demikian dilibatkan ke arah ujung gerakan yang paling terkoordinasi) sedangkan

segmen tubuh yang besar dan berat, seperti togok dan dada ditempatkan secara

4

proksimal (dengan demikian dilibatkan pada awal gerakan yang paling

terkoordinasi).

Anggapan tentang penambahan kecepatan segmen dikenal sebagai the

summation of speed principle (prinsip penjumlahan kecepatan) dan model ini

dapat dilihat pada gambar 1 dibawah ini :

Gambar 1

The summation of speed principle yang diilustrasikan untuk gerak melempar

Pada gambar ini digambarkan pola ideal untuk gerak melempar lengan (overarm

throw), segmen distal mengawali kontribusinya hanya setelah segmen proksimal

yang berdekatannya mencapai kecepatan maksimum. Misalnya, setelah lengan

atas mencapai kecepatan puncaknya, maka sikut mulai ekstensi dengan cepat,

dengan demikian meningkatkan kecepatan lengan bawah. Dengan cara yang

sama, setelah lengan bawah mencapai kecepatan puncaknya, maka pergelangan

mulai memberikan kontribusinya. Gerak sendi pergelangan tangan dapat membuat

gerakan fleksi / ekstensi atau supinasi / pronasi, tergantung pada jenis olahraga.

Pola tersebut mengoptimalkan penggunaan segmen-segmen tubuh dalam

5

memudahkan bagian-bagiannya dikontrol oleh sekelompok otot kecil untuk

membangun kecepatan yang dikembangkan oleh sekelompok otot besar pada

togok dan paha.

Seperti yang telah dijelaskan di atas, timing yang terkoordinasi dan tanpa

banyak mengeluarkan kekuatan yang ditunjukkan oleh para atlet dunia

memperlihatkan tipe penggunaan segmen ini dan penelitian telah menunjukkan

bahwa untuk berbagai jenis olahraga seperti menendang, tenis, squash, golf,

lempar lembing, badminton dan sebagainya, maka nampaknya berlaku prinsip

penjumlahan kecepatan.

Berbagai penelitian telah mempelajari fenomena tersebut dengan

menggunakan kondisi eksperimen yang sebenarnya. Sekalipun demikian,

beberapa penelitian saat ini dengan menggunakan para pegolf, telah menunjukkan

adanya sejumlah perbedaan yang menarik diantara pegolf dunia dan pegolf yang

kurang terampil. Gerak putaran pergelangan tangan (uncocking) segera sebelum

impact membedakan diantara para pegolf yang dapat memukul bola dengan jarak

jauh dengan para pegolf yang hanya dapat menghasilkan jarak pukulan biasa saja.

Penundaan gerak pergelangan tangan memudahkan pengembangan kecepatan

clubhead yang sangat tinggi dengan memudahkan clubhead untuk bergerak terus

meningkatkan kecepatannya sampai beberapa milidetik sebelum impact dan

dengan optimisasi penjumlahan kekuatan yang berasal dari gerak segmen yang

lebih proksimal seperti togok, punggung, tungkai, dan bahu. Jika pergelangan

tangan tidak diputar sebelum ayunan ke bawah, maka kecepatan tubuh bagian atas

akan hilang dan hal ini akan memperlambat laju clubhead saat mendekati bola.

Ciri lain yang membedakan antara pegolf dunia dan pemula adalah bahwa

pegolf pemula tetap mempertahankan ruang gerak (range of movement) sendi

bahu dan pergelangan yang minimum, sedangkan para pegolf dunia tidak

membatasi gerak pada sendi ini. Para pemula melakukan hal ini untuk membatasi

jumlah sendi yang diperlukan untuk mengontrol gerakan. Meskipun amplitudo

gerakan lebih kecil dan sejumlah sendi memberikan kontribusi terhadap ayunan,

tetapi para pemula tidak mahir seperti pegolf dunia dalam menciptakan pola gerak

yang konsisten. Pegolf dunia mempunyai lebih sedikit variabel pada perpindahan

6

(displacement), dan kecepatan anguler (angular velocity) dari sendi bahu,

pergelangan, dan sikutnya dibanding denga para pegolf pemula.

Penggunaan energi elastik Penggunaan energi elastik yang tersimpan telah menjadi topik sejumlah

penelitian yang mencoba menjelaskan seberapa banyak energi dapat disimpan

dalam struktur elastik pada tubuh dan untuk berapa lama energi ini dapat

disimpan. Seperti yang telah dibahas sebelumnya, kontraksi otot eksentrik terjadi

bila panjang otot meningkat meskipun bagian yang berkontraksi terstimulasi

untuk memendek. Pada tipe kontraksi ini, jaringan elastik pada otot dan tendon

teregang. Jika beban eksternal kemudian dikurangi sehingga terjadi kontraksi

konsentrik, maka strain energy potensial yang tersimpan pada struktur elastik siap

untuk digunakan. Sampai sejauhmana energi potensial diubah menjadi energi

kinetik dan meningkat karena efisiensi gerakan, ditentukan oleh tipe aktivitas dan

keterampilan yang dimiliki atlet.

Dalam olahraga lari, dilaporkan bahwa sebanyak 50 persen dari total

energi yang diperlukan tersedia melalui sumber energi elastik. Gambaran ini

bahkan lebih tinggi untuk binatang seperti kuda dan kanguru yang mempunyai

tendon lebih panjang yang mengikat pada sekelompok perut otot kecil dekat

dengan tubuhnya. Dalam aktivitas lainnya seperti bench press pada angkat berat,

menunjukkan bahwa sumber energi elastik akan memudahkan atlet meningkatkan

beban total hampir 20 persen dari beban maksimum yang dapat diangkat secara

konsentrik. Penyimpanan energi elastik berlangsung pendek. Jika penundaan

banyak terjadi antara fase gerakan konsentrik dan eksentrik, maka energi yang

tersimpan dalam struktur elastik berubah menjadi panas.

Pengetahuan ini dapat dipahami mengapa kebanyakan aktivitas yang

memerlukan kecepatan tinggi pada saat lepas (misalnya pitching softball) atau

impact menggunakan backswing panjang. Dengan menggerakkan segmen tubuh

pertama dengan arah berlawanan dengan saat lepas atau impact, maka otot-otot

yang mengontrol gerakan ke arah depan berkontraksi secara eksentrik yang

7

menghasilkan penyimpanan energi elastik. Energi ini kemudian dapat

mengkontribusikannya pada gerak ayunan ke depan saat otot-otot mengontrol

ayunannya dan akhirnya berkontraksi secara konsentrik untuk mempercepat

segmen-segmen tubuh bergerak pada arah yang diinginkan. Pada keterampilan

melempar atau servis tenis, bahu secara horisontal diekstensikan dan diputar

secara eksternal selama fase backswing, menempatkan otot-otot rotator internal

dan otot-otot fleksor horisontal untuk meregang. Energi yang tersimpan pada

tendon elastik dan serabut-serabut otot yang menyilang sendi bahu kemudian

menjadi tersedia selama fase percepatan untuk membantu menggerakkan lengan

pelempar secara cepat pada arah sasaran.

Ungkapan pertahankan lutut tetap ditekuk dan tetap berdiri pada bola

kaki yang digunakan dalam berbagai cabang olahraga memunculkan interpretasi

baru bila dilihat dari perspektif biomekanika. Dengan mengadopsi postur dan

memindahkan berat tubuh dari samping ke samping atau depan belakang (seperti

pemain tenis bersiap untuk menerima servis), maka otot-otot tungkai dilibatkan

dalam siklus pemendekan regangan (stretchshortening cycle) (eksentrik yang

diikuti dengan aksi otot konsentrik) yang membantu menigkatkan kekuatan dan

dapat dikembangkan saat aksi eksplosif diperlukan. Yaitu, saat pemain tenis

harus bergerak dengan cepat dalam merespon servis atau pemain bolabasket harus

melompat secara eksplosif untuk bertahan, maka otot-ototnya akan menyimpan

sebanyak mungkin energi elastik selama fase peregangan yang kemudian dapat

dilepaskan bila diperlukan.

Salah satu aspek penting yang berkaitan dengan penggunaan energi elastik

adalah bahwa energi ini hanya tersedia untuk periode waktu yang singkat,

mungkin kurang dari 250 ms. Kenyataan ini mempunyai implikasi untuk atlet

pemula dan anak-anak yang tidak memiliki kekuatan otot khusus untuk mengatasi

inersianya sendiri atau inersia raket atau bat. Jika raket yang digunakan terlalu

berat atau mempunyai momen inersia (resistance to action) yang besar, maka hal

ini akan mengganggu keterampilan dari yang ditampilkan sebenarnya karena

waktu antara permulaan ayunan ke depan dan impact dapat terhambat dengan

inersia sistem yang besar yaitu energi berubah menjadi panas. Setelah diubah

8

menjadi panas, maka energi mekanik tidak dapat nampak kembali sebagai energi

kinetik. Oleh karenanya penggunaan alat begitu penting untuk disesuaikan

dengan kemampuan atlet.

Aspek lain yang penting dalam penggunaan energi elastik adalah bahwa

semakin banyak jaringan tendon dan otot diregang, maka semakin besar energi

yang disimpan. Maka, penting sekali untuk meningkatkan fleksibilitas sendi yang

terlibat sehingga jumlah energi maksimum dapat disimpan. Meskipun kehilangan

kekuatan otot, koordinasi dan lainnya dapat merupakan alasan untuk menurunnya

penampilan, aspek lainnya adalah bahwa orang cenderung kehilangan

fleksibilitasnya karena usia bertambah, oleh karenanya membatasi penyimpanan

energi potensialnya. Dengan demikian, latihan fleksibilitas khusus merupakan

bagian penting dari latihan yang terprogram, dan akan terasa lebih penting jika

atlet berkeinginan untuk mempertahankan tingkat penampilan yang tinggi selama

hidupnya. Atlet terampil mempunyai fleksibilitas yang baik pada persendiannya

dalam menciptakan kekuatan untuk aktivitas khususnya.

Perubahan pola gerakan Dengan latihan seringkali secara tidak disengaja atlet terampil

mengembangkan pola-pola gerakan yang menguntungkan secara biomekanika.

Salah satu dari beberapa ciri atlet yang sangat terampil dalam keterampilan

memukul dan melempar adalah bahwa atlet menggunakan aksi backswing yang

lebih panjang dari backswing yang dilakukan oleh atlet pemula. Penggunaan pola-

pola gerak tersebut berarti bahwa jarak dari alat atau tubuh yang dapat dipercepat

lebih besar pada atlet terampil dan hal ini akan menciptakan potensi untuk

meningkatkan kecepatan alat atau benda pada saat lepas atau impact. Misalnya,

dalam pitching baseball, pitcher dunia menggunakan gerakan backswing yang

panjang dimana tungkainya ditempatkan sampai dada dan kemudian lengannya

diputar sampai posisi ekstrim. Backswing ini diikuti dengan langkah ke depan

yang sangat panjang ke arah plate. Konsekuensi dari gerakan ini adalah bahwa

tangan bergerak dengan jarak yang besar sebelum bola lepas. Jika waktu yang

diperlukan untuk ayunan ke depan atau fase akselerasi menuju pelepasan sama

9

dengan atlet yang menggunakan aksi yang singkat, maka kecepatan tangan pada

saat lepas akan lebih tinggi pada pitcher yang menggunakan jalur lintasan tangan

yang lebih panjang. Hal ini kemudian akan memberikan kecepatan saat lepas yang

lebih tinggi pada bola dan lemparan yang lebih cepat. Keuntungan tambahan dari

gerakan backswing loop (lengkung) adalah bahwa otot-otot dan tendon teregang

jauh memanjang dari pada yang menggunakan pola gerakan yang lebih pendek.

Semakin besar regangan ditempatkan pada otot dan tendon semakin besar energi

elastik yang dapat disimpan dan semakin besar potensinya untuk mengembangkan

power selama fase akselerasi dan ayunan ke bawah.

Contoh akhir yang cukup terkenal dalam perubahan teknik untuk

memperbaiki penampilan adalah Dick Fosbury, seorang pelompat tinggi Amerika

yang mengembangkan tipe lompatan yang kemudian dinamai sesuai dengan

namanya sendiri (Fosbury Flop). Sampai munculnya Fosbury, kebanyakan

pelompat tinggi menggunakan teknik western roll dimana bagian depan tubuh

berdekatan dengan mistar pada saat pelompat berada di atas mistar. Teknik

Fosbury benar-benar berbeda. Punggung berdekatan dengan mistar, memudahkan

tubuh melengkung pada saat berada di atas mistar. Gaya ini memudahkan titik

berat tubuh (center of gravity) melewati mistar, sedangkan gaya western roll

memerlukan titik berat tubuh lewat di atas mistar. Maka dengan mengubah teknik

seorang atlet dapat memperoleh keuntungan mekanika yang memudahkannya

mencapai standar prestasi baru. Perubahan-perubahan dalam teknik gerakan yang

terjadi dengan latihan, secara khusus memberikan perbaikan dalam biomekanika

yang mendasari gerakan.

Aktivasi otot Pola gerakan yang teramati dan berubah dengan latihan hanya terjadi

melalui perubahan-perubahan dan reorganisasi pola-pola aktivasi otot yang

menciptakan gerakan yang dapat diamati. Untuk alasan ini, tidak mengherankan

bahwa pola-pola aktivasi otot telah menjadi pokok persoalan dalam penelitian.

10

Para ilmuwan telah mencoba untuk mencari perbedaan antara atlet mahir dan

pemula dalam merangkaikan dan mengorganisasi kontraksi otot-ototnya.

Temuan menunjukkan bahwa atlet yang terampil dalam aktivitas yang

tidak memerlukan produksi kekuatan maksimal cenderung untuk menggunakan

sedikit mungkin aktivasi ototnya, membatasi aktivasi sampai hanya sekelompok

otot yang penting untuk menampilkan keterampilannya. Aktivasi tersebut

menyimpan energi, dengan demikian meminimalkan kelelahan. Misal, pada atlet

golf terampil fleksor sikut pada lengan kiri tidak bergerak selama ayunan ke

bawah, sedangkan pegolf pemula ekstensor dan fleksor keduanya diaktivasi pada

waktu yang sama. Kontraksi bersama pada pemula tidak memadai karena salah

satu kelompok otot mencoba untuk memanjangkan sendi sedangkan kelompok

lainnya mencoba untuk memendekkannya. Efeknya adalah bahwa sendi menjadi

kaku, itulah alasan mengapa pemula terlihat janggal dan kaku dibandingkan

dengan pegolf terampil.

Para atlet yang terlatih juga belajar bagaimana menghentikan dan memulai

gerakan ototnya dengan waktu yang tepat sehingga aksi yang diciptakannya

lembut dan berkelanjutan. Dalam kecepatan tinggi, pola aktivasi otot konsisten

dengan kinematika dan prinsip penjumlahan kecepatan, memperlihatkan

rangkaian proksimal-distal. Banyak keuntungan dari tipe pengaturan tersebut.

Pertama, secara energik lebih efisien untuk meminimalkan kontraksi otot karena

beberapa aksi otot mempunyai suatu kerugian metabolik yang berkaitan. Kedua,

kerugian metabolik dari kontraksi otot eksentrik lebih kecil dari aksi konsentrik

dan isometrik. Dengan demikian, penggunaan siklus regang memendek dimana

otot pertama diregang sebelum kontraksi konsentrik berarti bahwa tidak hanya

energi yang diperoleh disimpan untuk dilepaskan kemudian, tetapi juga kerugian

dari kontraksi eksentrik lebih kecil dari pada untuk kontraksi konsentrik.

Spesifikasi adaptasi kekuatan otot versus power otot Salah satu sifat penting latihan adalah bahwa tubuh beradaptasi secara

khusus dengan tipe beban yang diberikan. Latihan beban saat ini merupakan ciri

11

dari kebanyakan program latihan atlet dan dipahami secara lebih baik oleh para

pelatih tentang keuntungan latihan ini dan oleh para ilmuwan yang berkecimpung

dalam mekanika gerak tubuh manusia. Latihan beban dianggap semata-mata

sebagai alat untuk meningkatkan ukuran dan kekuatan otot. Sekalipun demikian,

latihan beban sekarang ini digunakan tidak hanya untuk tujuan itu saja, tetapi juga

untuk meningkatkan power dan daya tahan otot, untuk memberikan keragaman

latihan dan memberikan adaptasi pada tubuh. Kunci terhadap perubahan tersebut

adalah perwujudan pentingnya kekhasan latihan. Misalnya, jika seorang atlet ingin

meningkatkan power tungkai maka perlu menekankan pada kekuatan dan

kecepatan dan bukan hanya salah satu saja.

Penelitian memperlihatkan hubungan yang kuat antara kekuatan dan

power dan tingkat penampilan dalam sejumlah cabang olahraga termasuk renang,

lari, sepakbola, rowing, dan bola voli. Meskipun hubungan ini kuat, tetapi ada

riset lain yang telah memperlihatkan peningkatan dalam kekuatan setelah

mengikuti program latihan tahanan tetapi tidak diikuti dengan peningkatan dalam

penampilan cabang olahraganya. Deduksi dari hasil tersebut adalah bahwa

program latihan dapat menyebabkan adaptasi yang kuat pada sekelompok otot

tetapi kekuatan pada otot itu bukan merupakan faktor pembatas bagi penampilan.

Misal, jika kemampuan untuk mengembangkan power merupakan faktor yang

membedakan antara penampilan yang baik dan superior, maka pengembangan

kekuatan tak mungkin mengubah penampilan. Atau jika kekuatan yang diperoleh

tidak pada kelompok otot yang sesuai, maka diharapkan penampilan tidak akan

berubah. Misal, tidak mungkin bahwa menguatkan otot-otot dorsi-fleksi pada

pergelangan kaki akan menyebabkan penampilan dayung meningkat.

Salah satu persoalan pokok yang tidak tersedia dalam biomekanika dasar

adalah realisasi bahwa kekuatan dan power merupakan karakteristik yang

berbeda. Kekuatan merupakan gaya maksimum atau puntiran (torque) yang dapat

diterapkan. Power merupakan produk dari kekuatan dan kecepatan atau puntiran

dan kecepatan anguler. Maka, power berkaitan dengan kekuatan tetapi juga

mempunyai unsur yang berkaitan dengan kecepatan. Perhatikan hubungan

hipotetikpada gambar 2 di bawah ini dimana gaya diplot berlawanan dengan

12

waktu untuk ketiga orang. Grafik memperlihatkan bahwa atlet A mempunyai

kekuatan tinggi tetapi memerlukan banyak waktu untuk mencapai level itu. Atlet

B mempunyai kekuatan sedang tetapi dapat mencapai puncak dengan cepat. Atlet

C mempunyai tingkat kekuatan rendah dan kemampuan sedang untuk

menerapkan kekuatan dengan cepat. Grafik ini menggambarkan penampilan yang

sangat berbeda dari ketiga orang dan kemungkinan untuk mengklasifikasikan tiap

individu dengan dasar kemampuan dalam menciptakan gaya (kekuatan).

Gambar 2

Hubungan hipotetik antara kekuatan (kapasitas mengembangkan kekuatan) dan waktu dari tiga atlet yang berbeda

Atlet A mungkin seorang lifter yang mempunyai power karena menggunakan

tingkat kekuatan yang sangat tinggi dan kecepatan gerak tidak begitu penting.

Dengan demikian, olahraga angkatan yang menggunakan power merupakan

sesuatu yang tidak sesuai karena power tidak merupakan atribut penting untuk

penampilan yang sempurna. B mempunyai tingkat kekuatan sedang tetapi mampu

mengembangkan kekuatan dengan cepat. Dengan demikian orang ini paling baik

disebut sebagai atlet ber-power karena kemampuannya untuk menerapkan gaya

yang lebih besar dengan cepat. Aktivitas yang melibatkan gerak melempar

(lembing, cakram, dan pitching baseball), sprint dan angkatan akan disesuaikan

dengan orang yang mempunyai tipe kapasitas untuk mengembangkan kekuatan.

13

Atlet C sebaliknya memperlihatkan kemampuan untuk mengembangkan kekuatan

dengan cepat dan merupakan kualitas yang diperlukan untuk olahraga yang

memerlukan power, tetapi penampilan dibatasi dengan kekuatan yang rendah.

Dengan demikian, untuk memperbaiki penampilan, orang ini mungkin perlu

meningkatkan kekuatan awal yang diikuti dengan latihan khusus untuk

meningkatkan power.

Kita amati lagi hubungan kekuatan-kecepatan (force-velocity relationship).

Hubungan ini menunjukkan bahwa otot dapat menciptakan gaya terbesar bila

berkontraksi secara eksentrik yang diikuti dengan tingkat lanjutan dengan kondisi

kontraksi isometrik dan gaya yang paling kecil pada kecepatan memendek tinggi

(aksi konsentrik). Power yang diciptakan sebuah otot dapat ditentukan dari tipe

grafik dengan mengambil produk kecepatan kontraksi dan gayanya. Contohnya,

seorang pembalap sepeda yang mengayuh pada sepeda yang diam. Jika hanya

aksi otot konsentrik dan isometrik yang dipertimbangkan, maka menurut

hubungan prinsip ini kekuatan rata-rata atau puntiran yang diberikan pembalap

akan lebih besar bila pedal tidak berputar (otot berkontraksi secara isometrik).

Karena kecepatan anguler pedal atau irama meningkat, maka puntiran rata-rata

yang diterapkan akan mulai menurun sampai irama yang paling tinggi, maka

pembalap tidak akan mampu menerapkan puntiran pada pedal. Hubungan ini

diperlihatkan pada gambar 3. Power yang tersedia pada beberapa irama kayuhan

dapat diperoleh dengan mengambil produk puntiran dan irama kayuhan.

Meskipun kenyataan bahwa puntirannya paling tinggi dengan kondisi isometrik,

maka power yang diterapkan adalah nol. Begitu pula, bila irama kayuhan berada

pada nilai maksimum, maka tidak ada puntiran yang dapat diterapkan dan

powernya sama dengan nol. Hubungan pada gambar 4 menunjukkan bahwa

power puncak tersedia bilamana puntiran mendekati 50 persen dari nilai

maksimumnya dan irama kayuhan hampir 80 revolusi / menit. Tidak seperti

hubungan linier antara puntiran dan kecepatan anguler pada gambar 3, maka

hubungan ini dalam sistem biologi tidak linier. Dengan demikian power puncak

terjadi pada titik dimana gaya hampir 30-45 persen dari nilai isometrik

maksimum.

14

Latihan dapat mengubah puntiran kecepatan anguler (hubungan

kekuatan kecepatan) pada sebuah sendi dengan mengubah puntiran yang dapat

diciptakan dengan kecepatan sendi tertentu. Kenyataannya, salah satu prosedur

latihan biasanya diadopsi untuk orang-orang yang berkeinginan meningkatkan

powernya dengan meningkatkan kekuatan kemudian meningkatkan

kecepatannya.

Hubungan tegangan panjang otot juga mempunyai implikasi terhadap

latihan. Dengan mengubah postur dimana latihan dilakukan, maka tahanan

maksimal terhadap gerakan dapat diubah. Misalnya, latihan bicep curl. Biasanya

latihan ini dilakukan berdiri dan sikut dibengkokkan ke arah dada. Pada awal

aksinya, otot-otot memannjang secara maksimum dan memendek sampai batas

panjang minimum. Puntiran resistif maksimum terjadi bila sikut difleksikan

sampai 90 derajat dan beratnya mempunyai lengan momen (moment arm)

terbesar. Otot berada pada panjang optimalnya pada posisi ini dan mempunyai

kapabilitas kontraktil maksimum. Sekalipun demikian, jika latihan dilakukan

dalam posisi terlentang, maka panjang otot bisep pada awal dan selama

keseluruhan gerakan lebih pendek dari pada yang dilakukan sambil berdiri.

Puntiran yang diciptakan oleh tahanan tidak berubah dan oleh karenanya otot

tidak berada pada panjang optimal bila puntiran resistif dari berat pada tangannya

maksimum. Hasilnya adalah bahwa lebih banyak usaha yang diperlukan untuk

memindahkan berat pada posisi yang berubah dibandingkan dengan posisi berdiri,

dan adaptasi yang berbeda terhadap tipe latihan ini yang dihasilkan oleh otot.

Modifikasi peralatan atau pakaian Kita telah membahas optimisasi gerakan dalam konteks adaptasi

biomekanika yang diakibatkan oleh latihan. Tambahan lain dari optimisasi yang

mungkin tetapi tidak berkaitan dengan latihan, muncul dari modifikasi peralatan

atau pakaian yang digunakan selama menampilkan beberapa gerakan.

15

Popularisasi dan komersialisasi olahraga telah disertai dengan usaha-usaha

yang meningkat oleh para ilmuwan dan insinyur untuk memperbaiki peralatan

yang tersedia. Terdapat banyak alasan terhadap usaha yang ditingkatkan dalam

wilayah ini termasuk keuntungan periklanan, pemasaran dan penjualan yang

diperoleh dan produknya didasarkan pada prinsip-prinsip ilmiah, termasuk juga

potensi untuk meningkatkan penampilan dan kenyamanan para partisipan. Disain

peralatan modern kebanyakan ditemukan dari ilmu teknik dan prinsip mekanika,

dan hal ini telah memperbaiki penampilan dan stadar keselamatan dalam olahraga.

Pada dekade terakhir telah terlihat perubahan yang besar dalam mendisain sepeda

balap, yang dimulai pada tahun 1984 pada saat roda cakram pertama digunakan

pada pertandingan olimpiade. Para insinyur dan ilmuwan telah bekerja sama

untuk meminimalkan hambatan (drag) pada sepeda dengan mengubah bentuk

rangka, memodifikasi ukuran roda depan dan belakang dan mengubah bahan yang

digunakan. Desain lainnya termasuk pada perseneling sepeda, pedal, alat peredam

getaran pada sepeda gunung. Perubahan tersebut mengakibatkan olahraga sepeda

lebih efisien dan lebih aman.

Salah satu cabang olahraga yang telah mendapat banyak keuntungan dari

aplikasi prinsip mekanika terhadap desain peralatan adalah golf. Dalam olahraga

ini yang mempunyai keuntungan adalah pemain yang mempunyai keterampilan

sedang. Club golf modern didesain dengan perimeter weighted clubhead untuk

meningkatkan bagian clubhead yang kontak dengan bola dan menciptakan hasil

yang baik serta getaran minimal terhadap tangan. Prinsip-prinsip mekanika seperti

peningkatan tahanan terhadap rotasi yang terjadi dengan pukulan yang tidak

mengenai titik tengah (penigkatan momen inersia) dibantu dengan perimeter

weighted club. Batang baja sudah jarang digunakan pada club, tetapi bahan yang

ringan dan kaku seperti boron, titanium dan grafit lebih banyak digunakan.

Keuntungan menggunakan bahan ini adalah menurunkan inersia (hambatan)

sistim, memudahkan berat untuk ditempatkan pada ujung club dimana lebih

menguntungkan dalam hal transfer energi terhadap bola, dan memudahkan batang

panjang dan kaku tetapi tidak berat. Akhirnya, dengan bahan komposit yang

terbuat dari grafit dan bahan lainnya seperti kevlar, lebih banyak variasi

16

Gambar 3

Puntiran (torque) yang diciptakan pembalap sepeda merupakan fungsi irama kayuhan (cadence) (a). Dengan produk puntiran dan kecepatan

anguler, maka fungsi power-cadence dapat terlihat pada (b)

memungkinkan adanya unsur mekanika yang dimiliki batang. Raket tenis dan

squash juga mengalami perubahan dalam desain, dan para pemain mengubah

raketnya dari bentuk konvensional dengan kepala raket kecil, raket kayu

menggantinya dengan kepala raket lebih besar dan modern. Seperti pada golf,

teknologi sekarang dalam bahan komposit dan fibreglass adalah kaku, ringan

tetapi mempunyai rangka yang kuat. Keuntungan desain itu termasuk perluasan

bidang kontak agar menghasilkan impact yang baik dengan bola, penurunan

inersia serta keawetan raket. Karakteristik tesebut menjadi perhatian seluruh

pemain -pemain tenis dan squash, tetapi kebanyakan mendatangkan keuntungan

hanya bagi pemain yang mempunyai keterampilan sedang saja.

Ekonomi Efisiensi dan ekonomi gerakan meningkat dalam merespon terhadap

latihan dan perbaikan ini khususnya ditunjukkan pada cara berjalan (gait).

Perubahan-perubahan dalam ekonomi gerakan dengan latihan terjadi karena

berbagai alasan, alasan biomekanika yang paling relevan menurunkan kerja

internal yang dilakukan dalam menggerakkan segmen tubuh dengan

17

mengeliminasi aksi-aksi atau gerakan yang tidak mempunyai keuntungan positif

terhadap hasil yang diinginkan. Misal, gerakan ke samping tubuh tidak membantu

terhadap gerak ke arah depan, maka mengayunkan tungkai ke samping selama

fase ayunan dapat diturunkan dengan latihan. Gerakan vertikal yang berlebihan

dari titik berat tubuh menurunkan efisiensi dan gerakan ini pula dapat

diminimalkan selama latihan. Perubahan pada panjang langkah dan frekuensi

langkah juga terjadi dengan latihan dan kematangan, yang memberikan optimisasi

efisiensi gerak lari. Karena cara berjalan dan keterampilan lain yang lebih

komplek dipelajari, maka pola gerakan ditandai dengan varabilitas yang menurun

dalam kinematika dan kinetika gerakan. Penelitian menunjukkan bahwa

koefisien variasi (angka yang digunakan untuk menunjukkan variabilitas pola

gerakan) adalah 10 persen untuk variabel kinetika dalam cara berjalan.

Contoh lainnya tentang bagaimana efsiensi dapat berubah dalam merespon

latiha dapat diamati pada olahraga renang. Pada saat seseorang mulai renang

untuk pertama kalinya, pola gerak lengan dan tungkainya sangat tidak efisien.

Kepalanya berputar ke atas dan bawah, tungkainya terlalu masuk dalam air dan

mempunyai deviasi lateral yang besar, serta tarikan lengannya pada air tidak

menggunakan prinsip hambatan dan gaya angkat hidrodinamik. Dengan latihan,

orang dapat memperbaiki berbagai aspek tekniknya dan menurunkan hambatan

yang dialami pada saat bergerak di air. Penurunan tahanan (drag) terjadi karena

perbaikan secara biomekanika, yang mengakibatkan gaya renangan menjadi

semakin efisien. Penurunan dalam variabilitas kinetika dan kinematika akan

mengakibatkan efisiensi yang meningkat kareana gerakan yang tidak perlu dan

tidak membantu laju ke arah depan dieliminasi dari polanya. Adaptasi gerakan

dengan latihan bisa terjadi dengan menerapkan prinsip-prinsip biomekanika

dasar.

Sumber : The Biophysical Foundations of Human Movement (1997, p169-178) Pengarang : Bruce Abernethy dkk The University of Queensland Australia Penerbit : Human Kinetics

18