Dokumen tersebut membahas tentang fisiologi kerja yang meliputi definisi fisiologi kerja, beban kerja fisik dan mental, pembentukan energi melalui proses metabolisme, dan pengukuran beban kerja melalui pengukuran konsumsi oksigen dan denyut jantung."

1. FISIOLOGI
KERJA
doyoyekti@yahoo.com
(YFN)

2. OVERVIEW
Definisi Fisiologi
Beban Kerja Fisik dan Mental
Pembentukan Energi (Proses Metabolisme)
Perhitungan beban kerja
• Pengukuran Konsumsi Oksigen
• Pengukuran Denyut Jantung

3. DEFINISI
FISIOLOGI
dapat
didefinisikan
sebagai ilmu yang mempelajari fungsi,
mekanisme dan cara kerja organ,
jaringan dan sel-sel organisme.
Fisiologi kerja merupakan studi tentang faktor-faktor yang
mempengaruhi kinerja dan kelelahan selama otot bekerja.
Relevansinya dengan Ergonomi antara lain :
• Identifikasi resiko kelelahan otot dan gangguan trauma kumulatif, dan
upaya untuk mencegahnya
• Desain sistem kerja : penjadwalan istirahat, lingkungan kerja, perancangan
alat kerja.
• Pengupahan

4. KERJA FISIK DAN MENTAL
Tingkat intensitas kerja optimum tercipta, ketika tidak ada tekanan dan
ketegangan, dimana Tekanan berkenaan dengan beberapa aspek dari aktivitas
manusia dari lingkungannya yang terjadi akibat adanya reaksi individu tersebut
tidak mendapatkan keinginan yang sesuai. Sedangkan, ketegangan merupakan
konsekuensi logis yang harus diterima oleh individu tersebut akibat dari
tekanan.
Secara garis besar, kegiatan-kegiatan manusia dapat digolongkan menjadi kerja
fisik dan kerja mental. Pemisahan ini tidak dapat dilakukan secara sempurna,
karena terdapatnya hubungan yang erat antar satu dengan
lainnya.
Beban
kerja fisik Beban kerja
mental

5. KERJA MENTAL
Kerja mental merupakan kerja
yang melibatkan proses berpikir
dari otak kita. Pekerjaan ini
mengakibatkan kelelahan mental
bila intensitas kerja ini relatif
tinggi. Hal ini bukan diakibatkan
oleh
aktifitas
fisik
secara
langsung, melainkan akibat kerja
kognitif (saraf, otak) kita.

6. Pengukuran kerja mental memperhatikan
beberapa hal berikut :
Beban waktu
• Waktu yang tersedia
• Pekerjaan yang terlampaui (task Overlapping)
Beban usaha
mental
• Beban ini misalnya dalam proses perhitungan, pembuatan
keputusan, menyimpan sejumlah informasi dalam memori
ingatan dan memunculkannya dan lain-lain
Beban stress
psikologi
• Hal yang memberikan kontribusi terhadap rasa bingung
dan frustasi operator. Variabel diri operator antara lain
motivasi, pelatihan, kelelahan dan emosional. Variabel
tersebut dimunculkan dalam bentuk rasa takut akan gagal,
terluka, keterasingan dan lain-lain

7. SKALA BEBAN KERJA MENTAL
Merupakan suatu ukuran skala untuk mengukur tingkat
beban kerja mental suatu pekerjaan berdasarkan
ketiga variabel di atas.
1. Beban Waktu
• Sering memiliki waktu luang (Interupsi dan overlapping
antar aktifitas jarang / tidak terjadi)
• Waktu Luang sering terjadi sekali - kali (Interupsi dan
overlapping antar aktifitas sering terjadi)
• Hampir tidak ada waktu luang (Interupsi dan
overlappingantar aktifitas sangat sering dan selalu terjadi)
2. Beban usaha mental
• Sangat sedikit memerlukan konsentrasi, aktifitas bersifat
otomatis, memerlukan sedikit perhatian
• Konsentrasi moderat diperlukan, kompleksitas meningkat
sehingga menyebabkan hal ketidakastian dan keterasingan
• Usaha mental yang intensif dan konsentrasi yang tinggi
diperlukan. Aktifitas sangat kompleks dan memerlukan
perhatian penuh.

8. SKALA BEBAN KERJA MENTAL (2)
3. Beban stress psikologi
• Sedikit membingungkan, beresiko, frustasi
muncul dan dengan mudah dan diatasi
• Tingkat stress yang menengah / moderate
dimana kebingugan dan frustasi
menambah beban kerja. Kompensasi
secara signifikan diperlukan untuk
menjaga performansi yang cukup
• Kebingungan dan rasa frustasi yang tinggi
sehingga memerlukan kontrol diri dan
determinasi yang tinggi hingga titik
ekstrim.

9. KERJA FISIK
Kerja fisik adalah kerja yang
memerlukan energi fisik otot
manusia sebagai sumber
tenaganya. Dalam kerja fisik,
konsumsi energi merupakan
faktor utama yang dijadikan
tolok ukur penentu berat atau
ringannya suatu pekerjaan

10. Kerja fisik akan mengakibatkan
perubahan fungsi pada alat-alat tubuh,
yang dapat dideteksi melalui :
•
•
•
•
•
•
•
Konsumsi oksigen
Denyut jantung
Peredaran udara dalam paru-paru
Temperatur tubuh
Konsentrasi asam laktat dalam darah
Komposisi kimia dalam darah dan air seni
Tingkat penguapan

11. Konsumsi Energi
Konsumsi energi pekerja dalam bekerja
merupakan faktor utama yang dapat membatasi
prestasi harian atau performansi kerjanya. Untuk
mengefisienkan
konsumsi
energi
dan
mempertahankan performansi kerja, dibutuhkan
perancangan lingkungan kerja yang baik
Faktor yang mempengaruhi konsumsi energi
diantaranya adalah metode kerja, sikap kerja,
tingkat kerja dan perancangan peralatan kerja.
Sedangkan
besarnya
konsumsi
energi
tergantung pada berat badan, tinggi badan, dan
jenis kelamin. Skala untuk konsumsi energi
adalah kilo kalori (kkal). Satu liter oksigen yang
dihasilkan tubuh manusia menghasilkan rata-rata
sebesar 4,8 kkal

12. Proses Metabolisme
•
Proses metabolisme yang terjadi dalam
tubuh merupakan fase penting sebagai
penghasil energi untuk kerja.
•
Proses metabolisme ini bisa dianalogikan
dengan proses pembakaran dalam mesin
motor bakar. Lewat proses metabolisme
dihasilkan panas dan energi yang diperlukan
untuk kerja mekanis lewat sistem otot
manusia. Zat-zat makanan bersenyawa
dengan oksigen (O2) yang dihirup, terbakar
dan menimbulkan panas serta energi
mekanik.

13. Proses Metabolisme Dalam Tubuh Manusia
Zat
makanan
Oksigen
(O2)
Lambung,
usus
Paru-paru
Hat i
PROSES METABOLISME
Panas
Energi

14. Pengukuran Konsumsi Oksigen
• Besarnya pengeluaran energi sebagai akibat kerja fisik sangat
berkaitan dengan konsumsi energi. Satuan pengukuran konsumsi
energi adalah kilo kalori (KKal). 1 KKal adalah jumlah panas yang
dibutuhkan untuk menaikkan tempertaur 1 liter air dari 14,5o C
menjadi 15,5o C. Energi yang dikonsumsikan seringkali bisa diukur
secara langsung yaitu melalui konsumsi oksigen (O2) yang dihisap.
Menurut Mc. Cormick, volume oksigen yang dibutuhkan bekerja
dapat dipakai sebagai dasar menentukan jumlah kalori yang
diperlukan selama kerja atas dasar persamaan berikut ini :
1 liter oksigen = 4,7 – 5 Kkal
• Sedangkan menurut Nurmianto (2000), jika 1 liter oksigen
dikonsumsi oleh tubuh, maka tubuh akan mendapatkan 4,8 KKal
energi. Faktor inilah yang merupakan nilai kalori suatu oksigen.

16. Pengukuran Denyut Jantung
• Derajat beban kerja tidak hanya tergantung pada jumlah kalori yang
dikonsumsi, akan tetapi juga bergantung pada jumlah otot yang
terlibat pada pembebanan otot statis. Sejumlah konsumsi energi
tertentu akan lebih berat jika hanya ditunjang oleh sejumlah kecil
otot relatif terhadap sejumlah besar otot.
• Astrand dan Christensen meneliti pengeluaran energi dari tingkat
denyut jantung dan menemukan adanya hubungan langsung antara
keduanya. Tingkat pulsa dan denyut jantung per menit dapat
digunakan untuk menghitung pengeluaran energi. [Retno Megawati,
2003]
• Secara lebih luas dapat dikatakan bahwa kecepatan denyut jantung
dan pernapasan dipengaruhi oleh tekanan fisiologis, tekanan oleh
lingkungan atau tekanan akibat kerja keras, di mana ketiga faktor
tersebut memberikan pengaruh yang sama besar. Pengukuran
berdasarkan kriteria fisiologis ini bisa digunakan apabila faktorfaktor yang berpengaruh tersebut dapat diabaikan atau situasi
kegiatan dalam keadaan normal.

17. • Besarnya denyut jantung
dapat meningkat dapat
disebabkan karena
beberapa hal antara lain :
– Temperatur sekeliling
yang tinggi.
– Tingginya
pembebanan otot
statis.
– Semakin sedikitnya
otot yang terlibat
dalam suatu kondisi
kerja. [Nurmianto,
2000]
• Pengukuran denyut
jantung
salah satu
alat untuk mengetahui
beban kerja. Hal ini dapat
dilakukan dengan
berbagai cara :
– Merasakan denyut yang
ada pada arteri radial pada
pergelangan tangan.
– Mendengarkan denyut
jantung dengan
stethoscope.
– Menggunakan ECG
(Electrocardiogram), yaitu
mengukur signal elektrik
yang diukur dari otot
jantung pada permukaan
kulit dada.

18. •
Tahap pertama adalah menyetarakan besaran kecepatan denyut
jantung ke dalam bentuk energi. Untuk merumuskan hubungan antara
Energy expenditure kecepatan denyut jantung dilakukan pendekatan
kuantitatif hubungan antara energi expenditure dengan kecepatan
denyut jantung dengan analisa regresi. Bentuk regresi hubungan energi
dengan kecepatan denyut jantung secara umum adalah regresi
kuadratis dengan persamaan sebagai berikut :
•
Di mana : Y = Energi (Kilokalori/menit)
X = Kecepatan denyut jantung (denyut per menit)
Lalu ditentukan besarnya konsumsi energi yang ada dengan rumus
matematis :
KE = Et – Ei
Dimana :
KE = Konsumsi energi untuk kegiatan tertentu (Kkal/mnt)
Et = Pengeluaran energi pada waktu kerja tertentu
(Kkal/mnt)
Ei = Pengeluaran energi pada waktu istirahat (Kkal/mnt)
[Martyaningsih, 2003]
•
•

19. Kebutuhan Energi Manusia
Grandjean (1988) menyatakan pengeluaran
energi untuk metabolisme basal selama waktu
istirahat dan konsumsi energi untuk keperluan
pribadi adalah sekitar 2000 – 2300 Kkal. Ini
Berarti dalam bekerja rata-rata dikeluarkan
energi sebesar 4,5 – 5 Kkal/menit. Untuk
menjaga kebugaran fisik, setiap hari harus
dicukupi kebutuhan energi minimal 3000 Kkal
untuk pria dan 2400 Kkal untuk wanita.
[Retno Megawati, 2003]

20. Kebutuhan fisik akan berbeda untuk setiap aktivitas.
Semakin tinggi beban fisik, maka semakin tinggi pula kebutuhan
energinya. Dr.Lucien Broucha telah membuat tabel klasifikasi
beban kerja dalam reaksi Fisiologi, untuk menentukan berat
ringannya pekerjaan :

21. Ada beberapa definisi Muller (1962) sebagai berikut :
a. Denyut jantung selama istirahat (resting
pulse) adalah rata-rata denyut jantung
sebelum suatu pekerjaan dimulai
b. Denyut jantung selama bekerja
(working pulse) adalah rata-rata
denyut jantung selama seseorang
bekerja
c. Denyut jantung untuk kerja (work pulse)
adalah selisih antara denyut jantung
selama bekerja dan selama istirahat
d. Denyut jantung selama istirahat total
(total recovery cost) adalah jumlah
aljabar denyut jantung saat suatu
pekerjaan selesai dikerjakan sampai
dengan denyut berada pada kondisi
istirahatnya
e. Denyut total (total work pulse or cardiac
cost) adalah jumlah denyut jantung
dari mulainya suatu pekerjaan sampai
denyut
berada
pada
kondisi
istirahatnya (resting level)

22. Peningkatan denyut nadi mempunyai peran yang
sangat penting di dalam peningkatan cardiac output dari
istirahat sampai kerja maksimum. Peningkatan yang
potensial dalam denyut nadi dari istirahat sampai kerja
maksimum tersebut oleh Rodahl (1989) didefinisikan
sebagai Heart Rate Reserve (HR Reserve).
% HR Reserve =
Denyut nadi ker ja Denyut nadi istirahat
x100
Denyut Nadi Maksimum Denyut nadi istirahat

23. Lebih lanjut, Manuaba & Vanwonteerghem (1996)
menentukan klasifikasi beban kerja berdasarkan peningkatan
denyut nadi kerja yang dibandingkan dengan denyut nadi
maksimum karena beban kerja kardiovaskuler
(cardiovasculair load = %CVL) yang dihitung dengan rumus
sebagai berikut
%CVL
100 x( Denyut nadi ker ja Denyut nadi istirahat)
Denyut nadi maksimum Denyut nadi istirahat
Dimana :
Denyut nadi istirahat
= rerata denyut nadi sebelum
pekerjaan dimulai
Denyut nadi kerja
= rerata denyut nadi selama bekerja
Denyut nadi maksimum = (220 – umur) untuk laki-laki dan
(200 – umur) untuk wanita.

24. Dari hasil perhitungan %CVL tersebut kemudian
dibandingkan dengan klasifikasi yang telah
ditetapkan sebagai berikut :
< 30%
30 s.d. < 60%
60 s.d < 80%
80 s.d <100%
> 100%
= Tidak terjadi kelelahan
= Diperlukan perbaikan
= Kerja dalam waktu singkat
= Diperlukan tindakan segera
= Tidak diperbolehkan
beraktivitas

25. STUDY CASE
Dikarenakan setiap harinya Bapak Ergo
diberi target untuk membersihkan seluruh
gedung baru sebuah Universitas swasta baru di
Dayeuh Kolot, maka beliau bekerja lebih keras
dari sebelumnya. Seorang mahasiswa Teknik
Industri mencatat denyut istirahat Bapak Ergo
sebesar 70 pulse/menit sedangkan denyut
kerjanya sebesar 123 pulse/menit. Berapa besar
%CVL dari pekerjaan Pak Ergo membersihkan
gedung baru tersebut jika umur Pak Ergo saat
ini adalah 47 tahun dan berikan rekomendasi!
Jika beliau bekerja 11 jam perhari!

26. Jawaban
%CVL
100 x( Denyut nadi ker ja Denyut nadi istirahat)
Denyut nadi maksimum Denyut nadi istirahat
Denyut nadi istirahat
Denyut nadi kerja
Denyut nadi maksimum
= denyut nadi sebelum
= denyut kerja
= (220 – umur)
%CVL = 100 x (123 – 70) / (173 – 70) = 51.46 %
Kesimpulan : Dikarenakan %CVL adalah 51.46 %
Sehingga diperlukan perbaikan
= 70
= 123
= 173

27. Rekomendasi Perbaikan
Jika dilihat dari segi energi yang dikeluarkan, maka kita
bisa melihat bahwa konsumsi energi yang dikeluarkan
adalah sebagai berikut :
Energi saat bekerja :
Y = 1,80 – 0,022 (123) + 4,71 x 0,0001 x (123x123)
Y = 6.2198
Energi saat istirahat :
Y = 1,80 – 0,022 (70) + 4,71 x 0,0001 x (70x70)
Y =2.5679
KE = Et – Ei
KE =6.2198 – 2.5679 = 3.6519 Kkal/mnt

28. Konsumsi energi Pak Ergo adalah 3.7 kkal/mnt.
Jika beliau bekerja selama 11 jam, maka Total energi
yang dikeluarkan adalah = 11 x 60 x 3.7 = 2442 kkal
Sedangkan menurut angka kecukupan gizi 2013
menunjukan bahwa nilai gizi seorang laki-laki berusia 47
tahun adalah 2350 kkal (Diasumsikan bahwa energi
yang dikonsumsi Pak Ergo sesuai dengan angka
kecukupan gizi tersebut).
Karena Energi Output >
Energi Input. Maka
masalah tersebut tidak
bisa diselesaikan hanya
dengan memenuhi gizi
Pak Ergo

29. Maka solusi yang disarankan adalah
– Perancangan alat bantu ergonomis,
– Faktor lingkungan harus diperbaiki
– Pengurangan pembebanan