Studi Antropometri Petani Pria Dan Aplikasinya Pada Desain Cangkul Di Kecamatan Trangkil, Pati, Jawa Tengah

STUDI ANTROPOMETRI PETANI PRIA DAN APLIKASINYA
PADA DESAIN CANGKUL DI KECAMATAN TRANGKIL,
PATI, JAWA TENGAH

SITI ASIYAH

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Studi Antropometri
Petani Pria dan Aplikasinya pada Desain Cangkul di Kecamatan Trangkil, Pati,
Jawa Tengah adalah benar karya saya dengan arahan dari Dr Ir Sam Herodian,
MS dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun.
Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun
tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan
dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Februari 2015
Siti Asiyah
NIM F14100124

ABSTRAK
SITI ASIYAH. Studi Antropometri Petani Pria dan Aplikasinya pada Desain
Cangkul di Kecamatan Trangkil, Pati, Jawa Tengah. Dibimbing oleh SAM
HERODIAN.
Sebagian besar petani di kecamatan Trangkil menggunakan cangkul sebagai
alat pengolah tanah yang masih bersifat tradisional. Hal ini menyebabkan
banyaknya keluhan dari petani jika mencangkul dalam waktu yang lama. Tujuan
dari penelitian ini untuk menganalisis kesesuaian desain cangkul dari sisi
ergonomikanya khususnya pengukuran antropometri. Statistik deskriptif
memberikan rata-rata, standar deviasi, dan nilai-nilai persentil dari masing-masing
kelompok populasi. Terdapat perbedaan yang signifikan pada berat badan, tinggi
badan, dan dimensi tubuh lainnya antar responden. Sudut pada lengan tangan
manusia sangat berpengaruh terhadap momen gaya yang dihasilkan, begitu juga
dengan titik berat benda. Semakin jauh jarak titik berat benda dari titik dasar maka

semakin besar stabilitas ke arah badan atau benda bergerak dan semakin dekat
jarak titik berat benda dari titik dasar maka semakin kecil stabilitasnya ke arah
badan atau benda bergerak. Berdasarkan data antropometri, rekomendasi desain
cangkul yang cocok untuk petani di kecamatan Trangkil adalah panjang pisau
cangkul yaitu 28 cm (rata-rata), lebar pisau cangkul sebesar 18 cm (rata-rata),
tebal pisau cangkul yaitu 0.3 cm (rata-rata), panjang tangkai cangkul 71 cm
(persentil 50), diameter tangkai cangkul sebesar 3 cm (persentil 5).
Kata kunci : antropometri, cangkul, ergonomika, momen, titik berat

ABSTRACT
SITI ASIYAH. Anthropometry of Male Farmer and Its Application in Hoes
Design in Trangkil District, Pati, Central Java. Supervised by SAM HERODIAN.
Most farmers in Trangkil district are using the conventional hoe as tilling
tools. This led to many complaints from farmers when tilling a long time. The
main purpose of this research is to analyze the suitability of the safety hoe design
especially using anthropometric measurements. The descriptive statistics shows an
average, standard deviation, and the percentile values of each population group.
There are significant differences in body weight, height, and other body
dimensions among respondents. The angle on the human arm is very influential
on the force generated moment, as well as the weight of the object point. The

farther distance of the center of gravity (cog) of the object base point, the greater
stability towards the body or moving objects and the closer the center of gravity of
the object, the smaller the base point stability direction the body or moving
objects. Based on the anthropometric data, the recommended hoe design that
suitable for farmers in the Trangkil district is a hoe blade length of 28 cm
(average), the width of a hoe blade of 18 cm (average), hoe blade thickness of 0.3
cm (average), hoe steam length of 71 cm (percentile 50), diameter hoe of 3 cm
(percentile 5).
Keywords : anthropometry, hoes, ergonomics, moment, center of gravity

STUDI ANTROPOMETRI PETANI PRIA DAN APLIKASINYA
PADA DESAIN CANGKUL DI KECAMATAN TRANGKIL,
PATI, JAWA TENGAH

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015

PRAKATA
Alhamdulillah penulis panjatkan kepada Allah atas segala karunia-Nya
sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Skripsi ini berjudul Studi
Antropometri Petani Pria dan Aplikasinya pada Desain Cangkul di Kecamatan
Trangkil, Pati, Jawa Tengah. Penelitian ini dilaksanakan sejak bulan Juli–
Desember 2014. Terima kasih penulis ucapkan kepada:
1. Bapak Kaseh dan Ibu Istianah sebagai orang tua yang selalu hadir dan tidak
pernah lelah dalam memberikan motivasi dan doa bagi kelancaran studi dan
skripsi penulis.
2. Dr Ir Sam Herodian, MS selaku pembimbing yang senantiasa memberikan
arahan, bimbingan, dan motivasinya kepada penulis.
3. Dr Lenny Saulia, STP, MSi yang memberikan arahan dan bimbingan dalam
penyelesaian tugas akhir ini.
4. Dr Ir Desrial, MEng dan Dr Ir M Faiz Syu’aib, MAgr sebagai dosen penguji

pada skripsi ini yang telah banyak memberikan saran kepada penulis.
5. Beasiswa Utusan Daerah (BUD) Kementerian Agama RI yang telah
memberikan kepercayaan beasiswa selama penulis belajar di IPB.
6. Prof Dr Ir Kudang Boro Seminar, MSc, Dr Ir Mohamad Solahudin, MSi, Dr
Liyantono, STP, MAgr, Supriyanto, STP, Mkom, Dr Slamet Widodo, MSc,
yang senantiasa memberikan motivasi kepada penulis.
7. Seluruh dosen dan staf departemen TMB IPB yang telah banyak memberi
saran dan masukan.
8. Kepala Desa dan petani se-kecamatan Trangkil yang telah membantu saya
dalam pencarian responden dan pengumpulan data.
9. Keluarga besar Kementerian Agama RI, BUD CSS 47, CSS MoRA IPB, TMB
IPB 47, HIMATETA IPB, KMNU IPB, IKMP IPB, Ikamaru Jabodetabek dan
keluarga besar Pondok Pesantren Al-Ihya Dramaga yang telah memberikan
inspirasi, semangat, dan bantuannya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi semua pihak.

Bogor, Februari 2015
Siti Asiyah

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL

vi

DAFTAR GAMBAR

vi

DAFTAR LAMPIRAN

ix

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Tujuan Penelitian

3

Manfaat Penelitian

3

METODE

3

Waktu dan Tempat Penelitian

3

Alat dan Bahan Penelitian

3

Prosedur Penelitian

4

Pelaksanaan Penelitian

4

Penelitian Pendahuluan

4

Pengambilan Data

6

Pengolahan Data

8

Analisis Kesesuaian Desain
HASIL DAN PEMBAHASAN

10
11

Data Antropometri Petani Pria Pengguna Cangkul di Kecamatan Trangkil

11

Analisis Korelasi Antarparameter

12

Analisis Gerakan Mencangkul

13

Pengaruh Perbedaan Berat Cangkul

16

Analisis Diameter Tangkai Cangkul

20

Analisis Panjang Tangkai Cangkul

21

Analisis Momen Pencangkulan

23

Analisis Titik Berat (Center of Gravity) pada Cangkul

28

SIMPULAN DAN SARAN

29

Simpulan

29

Saran

29

DAFTAR PUSTAKA

29

RIWAYAT HIDUP

47

DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

Distribusi jumlah sampel minimal subyek antropometri berdasarkan
distribusi populasi petani di lokasi penelitian
Parameter pengukuran antropometri statis
Parameter pengukuran antropometri saat posisi membungkuk
Parameter pengukuran dimensi cangkul
Nilai koefisien korelasi Pearson yang dapat diandalkan 0.9 ≤ r ≤ 1.0
Selang gerakan berdasarkan zona gerakan
Parameter pengukuran yang terkait dengan desain tangkai cangkul
Parameter yang terkait desain tangkai cangkul
Data antropometri petani pria di kecamatan Trangkil pada saat posisi
berdiri
Data antropometri petani pria di kecamatan Trangkil pada saat posisi
duduk
Data antropometri petani pria di kecamatan Trangkil pada saat
membungkuk (satuan dalam (º))
Data dimensi cangkul 110 petani di kecamatan Trangkil

6
7
8
8
12
14
20
23
31
32
33
33

DAFTAR GAMBAR
1 Bagian-bagian cangkul
2 Diagram alur penelitian
3 Grafik keluhan petani pengguna cangkul
4 Selang alami gerakan pada tubuh manusia
5 Proses kegiatan pencangkulan
6 Ilustrasi berat maksimal tanah yang dapat diambil dengan
memperhatikan luas permukaan cangkul dan sudut bilah cangkul
7 Grafik hubungan antara panjang pisau cangkul dan berat maksimal
tanah yang dapat diangkat
8 Grafik hubungan antara lebar pisau cangkul dengan berat maksimal
tanah yang bisa diangkat
9 Grafik hubungan antara sudut pisau dan tangkai cangkul dan berat
maksimal tanah yang dapat diangkat
10 Genggaman tangan manusia
11 Ilustrasi kegiatan mencangkul
12 Ilustrasi mencari panjang tangkai cangkul
13 Diagram gaya pada tangan saat mengangkat cangkul kosong
14 Diagram gaya pada tangan saat mengangkat cangkul berisi tanah
15 Diagram gaya pada tangan saat membuang tanah hasil cangkulan
16 Grafik hubungan antara sudut dan keseimbangan momen gaya saat
memasukkan cangkul ke dalam tanah
17 Grafik hubungan antara sudut dan momen gaya pada saat
mengangkat cangkul berisi tanah
18 Grafik hubungan antara sudut dan momen gaya pada saat membuang
tanah hasil cangkulan
19 Pengukuran antropometri pada posisi berdiri dan duduk

2
4
13
15
16
17
18
19
19
21
21
22
24
25
26
27
27
28
42

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4

Data antropometri petani pria di kecamatan Trangkil, Pati, Jawa
Tengah (nilai rata-rata, simpangan baku, dan persentil)
Contoh perhitungan secara manual
Gambar pengukuran antropometri pada posisi berdiri dan duduk
Gambar teknik cangkul rekomendasi

31
34
42
43

47

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kecamatan Trangkil sebagai daerah tempat lahir penulis merupakan salah
satu kecamatan di kabupaten Pati, Jawa Tengah, Indonesia. Kecamatan Trangkil
memiliki potensi besar di bidang pertanian khususnya tanaman pangan dan
hortikultura. Berdasarkan Badan Pusat Statistik (BPS) Pati 2013, kecamatan
Trangkil terdiri dari 16 desa yang memiliki lahan sawah seluas 1035 ha dan lahan
kering seluas 3249 ha. Sebagian besar wilayah kecamatan Trangkil merupakan
daerah agraris yang sebagian penduduknya hidup dari pertanian. Sebagian besar
petani di kecamatan tersebut masih menggunakan cangkul sebagai alat pengolah
tanah yang masih bersifat tradisional.
Cangkul merupakan salah satu alat pertanian untuk mengolah tanah yang
digunakan oleh masyarakat Indonesia sampai saat ini. Penggunaan cangkul sangat
luas di bidang pertanian. Pada umumnya cangkul digunakan untuk membalik,
memecah dan meratakan tanah pada petakan lahan yang sempit dimana tidak
memungkinkan dilakukan pembajakan (Kurniadi 1990). Cangkul dapat digunakan
pada lahan kering maupun lahan basah. Penggunaan cangkul pada lahan basah
biasanya dipakai untuk mengolah tanah pada budidaya padi sawah, sedangkan
pada lahan kering digunakan untuk mengolah tanah pada budidaya ketela maupun
tebu, serta membuat guludan pada budidaya semangka dan bawang merah.
Cangkul secara umum terdiri atas empat bagian, yaitu pisau cangkul, tangkai
pacul, bawak, dan mata cangkul yang dapat dilihat pada Gambar 1. Pisau cangkul
terbuat dari baja sedangkan tangkai cangkul biasanya terbuat dari kayu jati atau
kayu waru.
4
3
2

1

Keterangan :
1. Tangkai cangkul
2. Pisau cangkul

2
3. Bawak
4. Mata cangkul
Gambar 1 Bagian-bagian cangkul
Dimensi cangkul di setiap daerah juga beraneka ragam dikarenakan
perbedaan jenis tanah, keadaan topografi dan kebiasaan masyarakat setempat.
Menurut Kurniadi (1990), tersedianya beraneka ragam cangkul di pasaran yang
penggunaannya berhubungan dengan gerakan tangan serta dalam sikap-sikap
tubuh, cara-cara kerja, bentuk, dan berat bilah serta tangkai yang secara
ergonomis dapat diperbaiki untuk meningkatkan produktivitas kerja, kesehatan,
keselamatan, dan kenyamanan dalam bekerja.
Penggunaan cangkul di kalangan petani lokal di Indonesia sangat banyak
dan meluas, akan tetapi penelitian dari segi ergonomikanya masih belum banyak
dilakukan terutama dalam hal antropometri. Hal ini dapat dilihat dari penelitian
terdahulu tentang cangkul seperti yang dilakukan oleh Rahmawan (2011) yang
bertujuan untuk mengetahui antropometri petani pria di kecamatan Dramaga,
menganalisa serta mendesain tangkai cangkul dengan data yang telah diperoleh
dari lapangan. Hasil penelitian tersebut menyatakan bahwa desain tangkai cangkul
optimal yang direkomendasikan untuk wilayah Dramaga adalah panjang tangkai
cangkul 106.80 cm (persentil ke-50), diameter genggaman tangkai cangkul bagian
tengah yaitu 3.94 cm (persentil ke-5), diameter genggaman tangkai cangkul
bagian ujung (grip) sebesar 3.54 cm (persentil ke-5) serta panjang gagang
genggaman tangan bagian ujung (grip) sebesar 10.59 cm. Widanarti et al. (2013)
juga melakukan penelitian di Merauke yang bertujuan mencari sebuah persamaan
untuk menentukan panjang tangkai cangkul dengan pendekatan ergonomika
sehingga membuat petani wanita merasa nyaman menggunakan cangkul. Hasil
dari penelitian tersebut menyatakan bahwa mencangkul dengan membungkuk
dalam waktu yang lama akan menurunkan daya tahan tubuh pengguna. Oleh
karena itu, solusi yang digunakan dalam mengatasi permasalahan tersebut adalah
menggunakan nomor Fibonacci, yaitu formula yang dikembangkan untuk
menentukan panjang ergonomis tangkai cangkul. Berbeda lagi dengan Vanderwal
et al. (2011) yang melakukan penelitian yang bertujuan untuk mengevaluasi
penggunaan cangkul bergagang pendek dan cangkul bergagang panjang pada
persiapan lahan yang digunakan untuk mengolah sayuran di Afrika. Metode yang
digunakan dengan melakukan pengukuran dimensi cangkul dan denyut jantung
manusia serta melakukan wawancara pada responden. Hasil dari penelitian
tersebut meyatakan bahwa cangkul bergagang panjang lebih baik dalam uji coba
pada penelitian ini akan tetapi responden lebih menyukai cangkul bergagang
pendek. Oleh karena itu responden harus mengetahui manfaat cangkul bergagang
panjang dari segi ergonomikanya.
Berdasarkan hasil penelitian terdahulu tentang cangkul, penulis tertarik
untuk melanjutkan penelitian tersebut dan bermaksud untuk mengangkat topik
tentang ergonomika yaitu melakukan studi antropometri petani pria pengguna
cangkul dengan mendesain ulang cangkul baik tangkai maupun bilah cangkul
yang ada di pasaran (kecamatan Trangkil). Hal ini dikarenakan banyaknya
keluhan dari petani yang merasa kelelahan saat mencangkul dalam jangka waktu
yang lama.

3
Hal-hal yang dibutuhkan dalam mendesain ulang cangkul adalah
mengidentifikasi faktor-faktor yang berpengaruh pada penggunaan cangkul yaitu
menentukan posisi tubuh yang paling baik saat penggunaan cangkul, mengetahui
bagian-bagian tubuh yang berisiko cidera, serta menentukan karakteristik cangkul
yang baik dengan memperhatikan momen serta titik berat pada kegiatan
pencangkulan. Penelitian ini nantinya diharapkan dapat menjadi rekomendasi
desain cangkul yang ergonomis sesuai dengan antropometri petani lokal Indonesia
serta dapat memberikan manfaat untuk perkembangan ilmu pengetahuan di
Indonesia.
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah mengidentifikasi dan menganalisis
data antropometri petani pria, menganalisis momen serta titik berat pada proses
pencangkulan serta membuat rekomendasi desain dimensional cangkul yang
ergonomis.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat di antaranya untuk
desainer dan produsen peralatan dan mesin pertanian baik alat pertanian modern
maupun alat pertanian tradisional terutama pada cangkul dengan database
antropometri yang telah didapatkan penulis, petani pengguna cangkul terutama di
kecamatan Trangkil, serta pihak-pihak yang membutuhkan data antropometri
lokal petani Indonesia.

METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dalam dua tahap, yaitu pengambilan data yang
dilakukan di 16 desa di kecamatan Trangkil, kabupaten Pati, Jawa Tengah selama
2 bulan terhitung dari bulan Juli-Agustus 2014 dan analisis data beserta
penyusunan skripsi yang dilaksanakan di Bogor selama 4 bulan terhitung dari
bulan September-Desember 2014.
Alat dan Bahan Penelitian
Alat dan bahan yang digunakan selama penelitian adalah sebagai berikut:
antropolometer, goniometer, timbangan berat badan, kursi, kamera digital, laptop
beserta software analisis hasil penelitian, diantaranya spread-sheet, video
converter to jpeg, Statistical Program for Social Science (SPSS) 22, software
Solid Work 2011. Subyek penelitian yaitu petani pengguna cangkul dan obyek
penelitian berupa cangkul yang digunakan oleh petani di kecamatan Trangkil,
kabupaten Pati, Jawa Tengah.

4

Prosedur Penelitian
Penelitian ini dibagi menjadi tiga tahap yaitu penelitian pendahuluan,
pengambilan data, dan pengolahan data.
Pelaksanaan Penelitian
Alur pelaksanaan penelitian disajikan pada Gambar 2 berupa diagram alur
penelitian.

Mulai

Tahapan pendahuluan : pemilihan lokasi, pemilihan
subyek dan obyek, metode pengambilan data

Data antropometri statis
responden petani pria

Analisis mean, standar
deviasi, persentil 5, 50,
dan 95, coefficient of
variation

Pengambilan video
pencangkulan petani pria

Data dimensi cangkul
responden petani pria

Analisis gerakan
mencangkul

Analisis titik berat dan
momen pada lengan
saat melakukan
kegiatan pencangkulan

Analisis kesesuaian desain

Rekomendasi desain

Selesai
Gambar 2 Diagram alur penelitian
Penelitian Pendahuluan
Penelitian pendahuluan dilakukan dengan pengambilan subjek di lokasi
penelitian untuk diukur dimensi tubuhnya. Pengambilan subjek dilakukan penulis
secara acak dikarenakan penulis tidak mengetahui penduduk kecamatan Trangkil

5
yang berprofesi sebagai petani, letak tempat tinggal mereka, umur dari petani di
setiap daerah. Pengambilan subjek dilakukan dengan:
1. Mengunjungi petani secara langsung ketika di sawah maupun di ladang tanpa
mengetahui tempat tinggal mereka.
2. Mengunjungi ketua Rukun Tetangga (RT), Rukun Warga (RW), Gapoktan
(Gabungan Kelompok Tani), serta teman penulis yang bertempat tinggal di
daerah tersebut untuk pengambilan data subjek. Hal ini untuk menghindari
penilaian subjektif penulis saat melakukan penelitian.
Menurut Hu (2007), pengambilan subjek penelitian berdasarkan persamaan
yang tersedia pada gabungan ISO 15535 : 2003 “Persyaratan umum dalam
membangun database antropometri” dengan selang kepercayaan 95% untuk
persentil ke-5, ke-50, dan ke-95 yang disajikan pada persamaan 1 dan 2.
(1)
Keterangan :
CV
= Coefficient of variation
α
= Percentage of Relative Accuracy Desired
n
= Ukuran sampel
di mana,
(2)
Keterangan :
CV
= Coefficient of variation
= Simpangan baku (standar deviasi)
µ
= Nilai rata-rata
Pengukuran data antropometri untuk kabupaten Pati belum pernah
dilakukan sebelumnya, oleh karena itu penulis melakukan pengambilan data di
salah satu kecamatan yang terdapat pada kabupaten tersebut. Penulis hanya
memilih kecamatan Trangkil dalam pengambilan data sebagai sampel pada
penelitian ini.
Parameter berat badan pada penelitian ini dipilih karena setelah dilakukan
perhitungan subjek minimum diambil yang terbesar ada pada parameter tersebut
yaitu 108 subjek, agar data yang diperoleh lebih baik maka dalam penelitian ini
diambil 110 subjek dengan rasio pengambilan sampel yang berbeda pada setiap
daerahnya yang akan disajikan pada Tabel 1. Perhitungan subjek diacu dari
penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Hanani (2011) dengan memakai nilai
CV= 17.27, α = 0.05, sehingga diperoleh pengambilan subjek 108. Perhitungan
pengambilan subjek dapat dilihat pada Lampiran 2. Menurut penulis rasio
pengambilan sampel tiap daerah kurang proporsional akan tetapi hal tersebut tidak
berpengaruh secara signifikan dikarenakan masih dalam satu ras yaitu ras Jawa.

6
Tabel 1 Distribusi jumlah sampel minimal subyek antropometri berdasarkan
distribusi populasi petani di lokasi penelitian
No

Nama desa

Jumlah
penduduk

Populasi
petani

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

Kajar
Trangkil
Pasucen
Tegalharjo
Mojoagung
Ketanen
Karanglegi
Karangwage
Krandan
Rejoagung
Kadilangu
Tlutup
Guyangan
Kertomulyo
Sambilawang
Asempapan
Jumlah

4 257
11 080
9 398
5 704
5 182
2 152
3 544
2 985
1 049
3 352
1 964
2 446
4 004
2 463
2 609
2 667
64 856

379
586
427
1 301
955
466
305
498
122
292
391
503
405
354
533
576
8 093

Rasio
sampel tiap
daerah (%)
4.55
5.45
5.45
14.55
10.91
4.55
4.55
6.36
3.64
4.55
5.45
6.36
5.45
4.55
6.36
7.27
100

Subjek
berdasarkan
penelitian
5
6
6
16
12
5
5
7
4
5
6
7
6
5
7
8
110

Sumber : BPS Kecamatan Trangkil 2013

Selain proses penentuan subjek, penentuan objek penelitian juga dilakukan
dengan melakukan survei terlebih dahulu. Cangkul dipilih sebagai objek alat di
sini dikarenakan banyak sekali petani di kecamatan Trangkil yang masih
menggunakan cangkul pada pengolahan tanah baik pengolahan tanah primer
maupun sekunder.
Pengambilan Data
Pengambilan data di lapangan dilakukan dengan pengukuran antropometri
petani meliputi 31 parameter pengukuran posisi berdiri, 14 parameter pengukuran
posisi duduk, 8 parameter pengukuran posisi membungkuk, dan 8 parameter
pengukuran dimensi cangkul. Penulis mengunjungi petani ke rumahnya masingmasing yang diambil secara acak di 16 desa di kecamatan Trangkil, Pati.
Penentuan subjek-subjek petani yang akan diambil datanya berdasarkan ukuran
subjek petani di masing-masing desa yang telah ditetapkan. Selain itu penulis juga
melakukan pengambilan video pencangkulan. Berikut terdapat beberapa
parameter pengukuran terkait antropometri statis yang akan disajikan pada Tabel
2, antropometri petani saat membungkuk yang akan disajikan pada Tabel 3 dan
pengukuran dimensi cangkul yang akan disajikan pada Tabel 4. Gambar
pengukuran antropometri dapat dilihat pada Lampiran 3.

7
Tabel 2 Parameter pengukuran antropometri statis
(satuan dalam cm kecuali berat badan dalam kg)
Data yang diukur dalam posisi berdiri
No Keterangan
1 Berat badan
2 Tinggi badan
3 Tinggi mata
4 Tinggi bahu
5 Tinggi siku tangan
6 Tinggi pinggang
7 Tinggi pinggul
8 Tinggi lutut
9

Tinggi mata kaki

10

Tinggi genggaman tangan

11

Tinggi ujung tangan

12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31

Jangkauan tangan ke atas
menggenggam
Jangkauan tangan ke atas terbuka
Jangkauan tangan ke depan
terbuka
Jangkauan tangan ke depan
menggenggam
Jengkal dua tangan ke samping
terbuka
Jengkal dua tangan ke samping
menggenggam
Jengkal dua siku
Panjang telapak kaki
Lebar telapak kaki
Lebar telapak tangan
Diameter genggaman tangan
Panjang telapak tangan sampai
jari
Keliling genggaman tangan
Panjang ibu jari
Panjang jari telunjuk
Panjang jari tengah
Panjang jari manis
Panjang jari kelingking
Panjang jengkal tangan
Panjang siku ke genggaman
tangan

Data yang diukur dalam posisi duduk
No Keterangan
32 Tinggi dudukan
33 Tinggi pinggul
34 Tinggi bahu
35 Tinggi mata
36 Tinggi duduk
37 Tebal badan
38 Lebar pantat
39 Panjang siku ke ujung jari
Panjang siku ke pergelangan
40
tangan
41 Tinggi siku tangan
Panjang kedudukan hingga siku
42
kaki
43

Panjang kedudukan hingga lutut

44

Panjang pergelangan tangan

45

Lebar bahu

8
Tabel 3 Parameter pengukuran antropometri saat posisi membungkuk
No
1
2
3
4
5
6
7
8

Parameter pengukuran (º)
Posisi punggung sudut lurus
Posisi punggung serong kiri
Posisi punggung serong kanan
Posisi tangan nyaman
Posisi tangan maksimal
Posisi jangkauan tangan kanan maksimal serong
Posisi jangkauan tangan kiri maksimal serong
Posisi bukaan kaki

Tabel 4 Parameter pengukuran dimensi cangkul
No
1
2
3
4
5
6
7
8

Parameter pengukuran
Panjang pacul (cm)
Lebar pacul (cm)
Panjang tangkai pacul (cm)
Sudut pisau cangkul dan tangkai cangkul (°)
Diameter tangkai cangkul (cm)
Berat cangkul (kg)
Jenis kayu cangkul
Tebal cangkul (cm)

Pengolahan Data
Pengolahan data ini meliputi pengolahan data antropometri, pengolahan data
video dan pengolahan data untuk rekomendasi desain.
a. Pengolahan data antropometri
Software yang digunakan pada pengolahan data antropometri adalah spreadsheet. Berikut data-data yang akan dianalisis serta penjelasan pengolahan data
baik secara manual maupun menggunakan formula di salah satu spread-sheet,
yaitu Microsoft Excel 2010 dan SPSS statistik 22.
1. Rata-rata (Mean)
Mean atau nilai rata-rata dapat diperoleh dengan persamaan 3:
∑
(3)
Keterangan :
mean = Rata-rata
n
= Jumlah data
xi
= Data ke-i
Fomula di dalam Microsoft Excel 2010 adalah AVERAGE
2. Simpangan baku atau standar deviasi
Simpangan baku dapat diperoleh dari persamaan 4:
∑

√

(4)

9
Keterangan :
S = Simpangan baku
n = Jumlah data
xi = Data ke-i
m = Nilai rata-rata
Formula dalam Microsoft Office Excel 2010 adalah STDEV
3. Persentil ke-5, ke-50, ke-95
Persentil dapat diperoleh dengan persamaan 5:
(5)
Keterangan :
Pn = Persentil yang dicari
S = Simpangan baku
m = Nilai rata-rata
z = Z-score
Formula dalam Microsoft Excel 2010 adalah PERCENTILE
4. CV (Coefficient of Variation)
CV adalah gambaran tentang seberapa jauh keragaman yang didapat dalam
suatu populasi dalam suatu percobaan. Sedangkan nilai CV itu sendiri dapat
diperoleh dengan rumus pada persamaan 6 :
(6)
Keterangan :
CV
= Koefisien keragaman (dalam %)
s
= Simpangan baku
m
= Nilai rata-rata
5.

Koefisien korelasi
Menurut Walpole (1992), koefisien korelasi adalah hubungan linier antara
dua peubah X dan Y diduga dengan koefisien korelasi contoh r yang
disajikan pada persamaan 7, yaitu :
√

Keterangan :
n = Jumlah data
Xi = Nilai peubah Xi
Yi = Nilai peubah Yi

∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑

(7)

Menurut Reksoatmodjo (2009), koefisien korelasi adalah sebuah bilangan
yang menunujukkan tingkat kedekatan hubungan antara dua variabel dan
menggambarkan sejauh mana variansi pada suatu variabel berdampak atas
variansi variabel yang lain. Jika dihubungkan hanya berarti dua peubah yang
terhubung artinya bahwa salah satu dari dua peubah adalah penyebab dari
peubah lain. Korelasi memberi tahu bahwa jika suatu peubah berubah, maka

10
peubah lain tampak berubah dengan suatu teknik peramalan. Koefisien korelasi
dinyatakan dengan bilangan, bergerak antara 0 sampai +1 atau 0 sampai -1.
Jika variabel-variabel keduanya memiliki hubungan linier sempurna, koefisien
korelasi itu akan bernilai 1 atau -1. Berikut adalah hubungan variabel menurut
koefisien korelasi :
1. Koefisien korelasi yang diperoleh sama dengan nol (r=0), berarti hubungan
kedua variabel yang diuji tidak ada
2. Koefisien korelasi yang diperoleh positif (r= +1), artinya kenaikan variabel
yang satu diikuti variabel yang lain dan kedua variabel memiliki hubungan
positif
3. Koefisien korelasi yang bernilai negatif (r = -1), artinya kedua variabel
negatif dan menunjukkan meningkatnya variabel yang satu diikuti
menurunnya variabel yang lain.
Suatu koefisien korelasi yang nilainya lebih besar (mendekati
1)
menunjukkan hubungan yang lebih kuat sedangkan korelasi yang nilainya lebih
kecil (mendekati 0.00) menunjukkan hubungan yang lebih lemah. Nilai
koefisien korelasi sebesar 0.00 berarti tidak ada hubungan sedangkan nilai
koefisien korelasi 1 berarti hubungan erat atau sempurna.
b. Pengolahan data video pencangkulan
Data video proses pencangkulan diperoleh dari rekaman video di sawah saat
petani pengguna cangkul mengolah lahan. Video proses pencangkulan yang
digunakan dibatasi menjadi 3 kondisi yaitu pada saat petani mengangkat
cangkul dalam keadaan kosong, pada saat petani mengangkat cangkul dalam
keadaan terisi tanah pada permukaan cangkul, dan pada saat petani membuang
tanah yang menjadi beban cangkul tersebut. Hasil video rekaman yang telah
dipilih akan dilakukan konversi dari format video menjadi format foto (.jpeg)
kemudian hasil pengukuran penulis yang dilakukan secara statis terkait posisi
sudut petani dimasukkan ke dalam gambar.
c. Pengolahan data analisis dimensi cangkul untuk rekomendasi desain
Terdapat beberapa tahapan yang dilakukan dalam menganalisis desain
cangkul, antara lain:
a. Mengambil data antropometri petani pria sebanyak 110 sampel dan data
dimensi cangkul yang digunakan oleh petani pria di kecamatan Trangkil,
Pati, Jawa Tengah.
b. Menentukan data antropometri apa saja yang terkait dengan desain cangkul.
c. Menghitung nilai rata-rata, standar deviasi, koefisien korelasi, persentil ke-5,
persentil ke-50, serta persentil ke-95 dari data antropometri yang telah
diambil.
d. Menganalisis desain cangkul berdasarkan nilai momen dan titik berat.
e. Menganalisa apakah desain cangkul yang digunakan petani sesuai dengan
data antropometri atau tidak.
f. Mendesain cangkul baru yang sesuai dengan data antropometri petani pria di
kecamatan Trangkil, Pati, Jawa Tengah.
Analisis Kesesuaian Desain
Analisis kesesuaian dimensi cangkul dengan subjek penelitian diketahui
dengan melakukan pengukuran terhadap petani pengguna cangkul, dimensi
cangkul yang digunakan serta wawancara dengan petani secara langsung pada saat

11
melakukan pengukuran. Analisis kesesuaian desain ini penting dilakukan untuk
mendapatkan cangkul yang sesuai dengan antropometri tubuh petani sehingga
aman dan nyaman pada saat digunakan. Pada penelitian ini, penulis juga
mengamati dua model cangkul yang digunakan petani di kecamatan Trangkil
yaitu model cangkul dengan pisau model kotak dan pisau model bulat. Penulis
melakukan analisis titik berat pada cangkul dan analisis momen pada kegiatan
pencangkulan sehingga didapatkan cangkul yang ergonomis bagi petani di
kecamatan Trangkil.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Data Antropometri Petani Pria Pengguna Cangkul di Kecamatan Trangkil
Menurut Sanders dan Mc Cormick (1987), Pheasant (1988), dan Pulat
(1992), antropometri adalah pengukuran dimensi tubuh atau karakteristik fisik
tubuh lainnya yang relevan dengan desain yang dipakai orang pada umumnya.
Tujuan utama pengukuran antropometri pada penelitian ini dipakai untuk
mendesain cangkul yang ergonomis di kecamatan Trangkil, Pati. Produk dapat
dikatakan berhasil ketika seseorang dapat menggunakannya dengan baik. Hal ini
sesuai dengan prinsip ergonomi yang disesuaikan dengan manusia (Kroemer dan
Grandjean 1997 yang diacu dalam Chuan 2010).
Hasil pengolahan data antropometri akan disajikan dalam Lampiran 1.
Masing-masing pengukuran antropometri petani akan dicari nilai rata-rata,
simpangan baku, sebaran persentil ke-5, persentil ke-50, dan persentil ke-95 serta
coefficient of variation untuk digunakan dalam analisis kesesuaian desain.
Menurut Walpole (1992), persentil adalah nilai-nilai yang membagi segugus
pengamatan menjadi 100 bagian yang sama. Nilai-nilai itu dilambangkan dengan
P1-P99. Nilai persentil yang digunakan dalam perencanaan desain cangkul yang
ergonomis adalah persentil 5 yang mewakili penggguna cangkul yang dimensi
tubuhnya kecil, persentil 50 yang mewakili pengguna cangkul dengan dimensi
tubuh rata-rata serta persentil ke-95 yang mewakili pengguna cangkul yang
dimensi tubuhnya besar. Nilai persentil ke-50 digunakan penulis untuk
merencanakan desain cangkul dikarenakan dapat mewakili pengguna cangkul
sesuai rataan (tidak memperhatikan dimensi tubuh yang besar dan kecil).
Simpangan baku biasanya digunakan untuk melihat penyimpangan nilai
yang terdapat dalam suatu kumpulan data. Apabila simpangan baku nilainya lebih
besar berarti dimensi tubuh petani lebih bervariasi dan kurang seragam.
Berdasarkan hasil analisis data didapatkan bahwa nilai simpangan baku terbesar
(SD > 10%) terdapat pada pengukuran antropometri tinggi bahu baik pada posisi
berdiri maupun posisi duduk. Hal ini membuktikan bahwa tinggi bahu petani lebih
bervariasi dibandingkan pengukuran dimensi tubuh lainnya. Berdasarkan hasil
perhitungan CV, dapat dilihat bahwa nilai CV terbesar (CV> 10%) terdapat pada
pengukuran antropometri posisi berdiri, antara lain berat badan, tinggi lutut,
panjang ibu jari, panjang jengkal tangan, serta pada posisi duduk, antara lain
tinggi dudukan, tinggi lutut, tinggi pinggul, tinggi bahu, tebal badan, lebar pantat,

12
panjang siku ke pergelangan tangan, panjang kedudukan hingga lutut, panjang
kedudukan hingga siku kaki.

Analisis Korelasi Antarparameter
Koefisien korelasi menunjukkan seberapa dekat hubungan suatu variabel
dengan variabel lain. Koefisien korelasi antarparameter dalam pengukuran ini
diperoleh dari pengolahan data antropometri di SPSS 22. Nilai koefisien korelasi
-1.00 s/d 1.00. Apabila diperoleh data koefisien korelasi yang nilainya lebih besar
dari koefisien korelasi antarparameter lain berarti korelasi antarparameter tersebut
memiliki hubungan yang lebih erat dari korelasi antar parameter lain.
Berdasarkan hasil analisis data pada 45 parameter pengukuran pada saat
posisi berdiri dan posisi duduk terdapat 8 parameter pengukuran yang mempunyai
korelasi sangat tinggi atau dapat diandalkan (nilai koefisien korelasi 0.9≤r≤1.0),
yaitu parameter saat posisi berdiri antara lain parameter tinggi badan dengan
tinggi mata, parameter tinggi pinggang dan tinggi pinggul, parameter jangkauan
tangan ke atas terbuka dengan jangkauan tangan ke atas menggenggam, serta
parameter tinggi bahu dan tinggi mata saat posisi duduk).
Tabel 5 Nilai koefisien korelasi Pearson yang dapat diandalkan 0.9 ≤ r ≤ 1.0
Parameter pengukuran
Tinggi mata
Tinggi pinggul
Jangkauan tangan ke atas
menggenggam
Tinggi mata saat posisi
duduk
*Signifikansi pada alfa 0.05

Tinggi
badan
0.900**
0.459**

Tinggi
pinggang
0.651**
0.901**

Jangkauan tangan Tinggi
ke atas terbuka
bahu
0.815**
0.846**
0.467**
0.758**

0.856**

0.586**

0.951**

0.803**

0.205*

0.286**

0.16

0.913**

**Signifikansi pada alfa 0.01

Hasil analisis korelasi yang disajikan pada Tabel 5 menunjukkan bahwa
nilai koefisisen korelasi antarparameter antropometri diatas memiliki keeratan
hubungan antarparameter, antara lain :
1. Parameter tinggi badan berkorelasi sangat kuat dengan parameter tinggi mata
dengan tingkat kepercayaan sebesar 99%. Hal ini menunjukkan bahwa adanya
keseragaman panjang wajah responden pengguna cangkul.
2. Parameter tinggi pinggang berkorelasi sangat kuat dengan parameter tinggi
pinggul dengan tingkat kepercayaan 99%. Hal ini menunjukkan bahwa bagian
atas tubuh dan bagian bawah tubuh memiliki rasio keseragaman.
3. Parameter jangkauan tangan ke atas terbuka berkorelasi sangat kuat dengan
jangkauan tangan ke atas menggenggam dengan tingkat kepercayaan 99%. Hal
ini menunjukkan bahwa keduanya memiliki rasio yang seragam.
4. Parameter tinggi bahu berkorelasi sangat kuat dengan tinggi mata saat posisi
duduk dengan tingkat kepercayaan 99%. Hal ini dikarenakan adanya
keseragaman antara ukuran panjang wajah dengan panjang leher.

13
Analisis Gerakan Mencangkul

Prosentase (%)

Kegiatan mencangkul yang dilakukan di kecamatan Trangkil sebagian besar
dilakukan di lahan sawah. Gerakan-gerakan mencangkul di 16 daerah memiliki
karakteristik yang hampir sama yang terdiri dari kegiatan mengangkat cangkul
dalam kondisi kosong, memasukkan cangkul ke dalam tanah sehingga dapat
mengambil tanah sesuai kemampuan petani tersebut, serta membuang tanah hasil
cangkulan tersebut.
Gerakan mencangkul yang dilakukan subjek umumnya belum
memperlihatkan kenyamanan dalam bekerja. Berdasarkan hasil wawancara yang
dilakukan penulis, sebagian besar petani pria melakukan kegiatan pencangkulan di
sawah pada pagi hari dimulai pada pukul 05.30-12.00 WIB tergantung luasan
lahan yang digarap petani pada waktu itu. Umumnya lahan dengan luas 160
membutuhkan 2 petani pria untuk mengolah lahan. Proses wawancara
dilakukan di rumah petani dan di sawah berdasarkan persepsi subjektif dari
masing-masing petani. Petani tersebut mengaku sering mengalami nyeri otot di
daerah lengan, bahu, pinggang, dan punggung apabila mencangkul dalam waktu
yang lama (4-5 jam). Sebagian besar dari petani tersebut mencangkul selama satu
jam kemudian istirahat selama 10 menit baru melakukan kegiatan mencangkul
kembali. Keluhan yang ditanyakan kepada petani terdiri dari 6 pertanyaaan, yaitu
keluhan pada daerah leher, punggung, bahu, pinggang, betis atau kaki, dan tangan
atau lengan. Petani diperbolehkan untuk menjawab lebih dari satu keluhan.
Berdasarkan hasil pengolahan data keluhan petani pria pada segmen tubuh
tertentu di kecamatan Trangkil didapatkan grafik seperti disajikan pada Gambar 3.
Pada grafik tersebut dapat dilihat bahwa seluruh petani menjadi subjek pada
penelitian ini mengeluhkan sakit didaerah lengan dan yang kedua di daerah
punggung sebesar 99.09% dari populasi petani dan pinggang sebesar 90.91% dari
populasi petani di daerah tersebut.
120
100
80
60
40
20
0

99.09
81.82

90.91

100.00

77.27

17.27
Keluhan Petani Pria

Parameter

Gambar 3 Grafik keluhan petani pengguna cangkul
Selama melakukan gerakan pencangkulan, pengguna cangkul harus
menghindari gerakan berulang-ulang (repetitive) dalam waktu yang lama.
Menurut Openshaw (2006) terdapat empat zona yang dihadapi manusia ketika
duduk dan berdiri (Gambar 4), yaitu : Zona 0 (zona hijau/ green zone), yaitu
merupakan zona yang dianjurkan untuk melakukan sebagian besar gerakan. Pada

14
zona ini terdapat tekanan minimal pada otot dan sendi. Zona 1 (zona kuning/
yellow zone), yaitu merupakan zona yang dianjurkan untuk melakukan sebagian
besar gerakan. Pada zona ini terdapat tekanan minimal pada otot dan sendi. Zona
2 (zona merah/ red zone), yaitu zona dimana terdapat banyak posisi tubuh yang
ekstrim. Pada zona ini terdapat lebih besar tekanan pada otot dan sendi. Zona 3
(melewati zona merah), yaitu zona dimana terdapat sangat banyak posisi tubuh
yang ekstrim, sebaiknya dihindari jika memungkinkan, terutama ketika
mengangkat beban berat atau kegiatan yang dilakukan berulang-ulang.
Zona-zona tersebut merupakan zona dimana anggota tubuh dapat bergerak
secara bebas. Pada zona 0 dan 1 terdapat pergerakan sendi yang kecil, sedangkan
zona 2 dan 3 menunjukkan posisi yang ekstrim. Zona 0 dan 1 merupakan zona
dimana pergerakan banyak terjadi, sedangkan zona 2 dan 3 seharusnya dihindari
khususnya untuk pekerjaan barat dan berulang. Gerakan dalam zona 2 dan 3 akan
menempatkan ketegangan otot dan tendon yang berlebih sehingga menyebabkan
gangguan pada muskoskeletal. Tabel 6 dan Gambar 4 menunjukkan selang dari
zona gerakan (º) berdasarkan Chaffin (1999) dan Woodson (1992) diacu dalam
Openshaw (2006).
Tabel 6 Selang gerakan berdasarkan zona gerakan
Gerakan

Pergelangan
tangan

Bahu

Punggung

Zona 0

Zona 1

Zona 2

Zona 3

Fleksi (Flexion)

0 – 10

11 – 25

26 – 50

51+

Ekstensi (Extension)

0–9

10 – 23

24 – 45

46+

Deviasi Radial (Radial Deviation)

0–3

4–7

8 – 14

15+

Deviasi Ulnar (Ulnar Deviation)

0–5

6 – 12

13 – 24

25+

Fleksi (Flexion)

0 – 19

20 – 47

48 – 94

95+

Ekstensi (Extension)

0–6

7 – 15

16 – 31

32+

Aduksi (Adduction)

0–5

6 – 12

13 – 24

25+

Abduksi (Abduction)

0 – 13

14 – 34

35 – 67

68+

Fleksi (Flexion)

0 – 10

11 – 25

26 – 45

46+

Ekstensi (Extension)

0–5

6 – 10

11 – 20

21+

Berputar (Rotation)

0 – 10

11 – 25

26 – 45

46+

0–5

6 – 10

11 – 20

21+

Fleksi (Flexion)

0–9

10 – 22

23 – 45

46+

Ekstensi (Extension)

0–6

7 – 15

16 – 30

31+

Berputar (Rotation)

0–8

9 – 20

21 – 40

41+

0–5

6 – 12

13 – 24

25+

Membengkok ke samping (Lateral
bend)

Leher

Selang dari zona gerakan (dalam °)

Membengkok ke samping (Lateral
bend)

Sumber : Chaffin (1999) dan Woodson (1992) diacu dalam Openshaw (2006)

15

Gambar 4 Selang alami gerakan pada tubuh manusia
Sumber : Chaffin (1999) dan Woodson (1992) diacu dalam Openshaw (2006)

16

63º

60º

Gambar 5 Proses kegiatan pencangkulan
Gambar 5 memperlihatkan bahwa pada saat memasukkan cangkul ke dalam
tanah untuk memotong tanah, mengangkat tanah, dan membuang tanah hasil
cangkulan. Rata-rata posisi punggung pada saat lurus berada pada sudut 70.04º
dan berdasarkan pengamatan (Tabel 6) itu masuk ke dalam zona 3 (posisi ekstrim)
sebaiknya dihindari karena memungkinkan terjadinya cidera jika dilakukan secara
berulang-ulang dan dalam jangka waktu yang lama. Begitu juga dengan rat-rata
posisi punggung pada saat serong kiri dan serong kanan yang masuk pada zona 3
yaitu zona ekstrim dalam SAG. Berdasarkan pengamatan di lapangan bahwa
gerakan seluruh subjek belum menunjukkan gerakan yang aman. Hal ini dapat
dibuktikan bahwa gerakan mereka sebagian besar masuk ke dalam zona 3 yang
termasuk dalam kategori ekstrim dan mengakibatkan cidera apabila dilakukan
dalam waktu yang lama.
Pengaruh Perbedaan Berat Cangkul
Menurut Kurniadi (1990), cangkul merupakan salah satu alat pengolah tanah
tradisional yang murah dan banyak digunakan oleh masyarakat Indonesia.
Cangkul juga termasuk alat pertanian yang mudah dalam penggunaannya bagi
semua kalangan baik remaja maupun lanjut usia. Penggunaan cangkul sangat luas

17
baik di bidang pertanian maupun bidang lainnya. Oleh karena itu cangkul masih
menjadi perhatian petani sampai saat ini.
Berdasarkan pengamatan di lapangan, ukuran dan berat cangkul di
kecamatan Trangkil sangat beraneka ragam dikarenakan keadaan lahan serta mata
pencaharian penduduk di kecamatan tersebut yang beraneka ragam pula. Misalnya
cangkul orang daerah pesisir umumnya mempunyai ukuran tangkai cangkul lebih
pendek daripada cangkul orang daerah pegunungan, akan tetapi pada dasarnya
fungsi cangkul itu sama yaitu untuk mengolah tanah. Menurut Suma’mur (1987)
dalam Kurniadi (1990) menyatakan bila dilihat dari fungsinya, cangkul dapat
melipatgandakan kemampuan daya tahan tangan manusia sebagai sumber tenaga
dalam memecah, menarik, mengaduk, dan mengangkat tanah atau barang lain
yang sedang dikerjakan. Pelipatgandaan ini mungkin puluhan atau lebih dari
seratus kali hasil kerja tangan manusia dan tergantung dari sifat tanah serta faktor
bentuk, berat serta ukuran cangkul.
Beraneka ragamnya cangkul di daerah menyebabkan perbedaan dalam
gerakan tangan serta cara kerja penggunanya yang akan berdampak pada
produktivitas kerja, keselamatan serta kenyamanan dalam bekerja. Bentuk
cangkul yang digunakan masyarakat pada umumnya bervariasi baik berat maupun
dimensinya.
Berat maksimal hasil cangkulan petani pengguna cangkul dapat dihitung
dengan pendekatan dibawah ini :

k

α1

c
α2

b

a

Keterangan :
k = Panjang tangkai cangkul (cm)
a = Panjang pisau cangkul (cm)
b = Kedalaman pencangkulan ( asumsi 10-20 cm)
c = Permukaan tanah
α = Sudut kemiringan antara tangkai cangkul dan pisau cangkul (º)
α1 = Sudut antara tangkai cangkul dan permukaan tanah (º)
α2 = Sudut antara permukaan tanah dan pisau cangkul (º)
Gambar 6 Ilustrasi berat maksimal tanah yang dapat diambil dengan
memperhatikan luas permukaan cangkul dan sudut bilah cangkul

18
Berat maksimal tanah yang dapat diangkut oleh cangkul seperti ditunjukkan
ilustrasi pada Gambar 6 dapat dihitung dengan pendekatan persamaan 8 dibawah
ini :
m=ρxV
(8)
Untuk mendapatkan besarnya sudut α2 dapat dicari dengan persamaan
trigonometri seperti ditunjukkan dengan persamaan 9 :
Arc sin
(9)
Massa tanah didapat dari massa jenis tanah dibagi dengan volume. Massa
jenis tanah yang digunakan pada penelitian ini menggunakan 2700 kg/m3. Volume
tanah dapat dicari dari persamaan 10 :
Volume = Luas alas x tinggi (lebar pisau cangkul)
Luas alas = ½ × (P sin α2) × (P cos α2)

(10)

Berdasarkan analisis data dimensi cangkul yang diambil dari 110 responden
diperoleh bahwa berat hasil cangkulan dipengaruhi oleh panjang dan lebar pisau
cangkul. Semakin panjang dan lebar pisau cangkul maka semakin banyak tanah
yang bisa diambil, semakin dalam pisau cangkul masuk dalam tanah maka
semakin banyak tanah yang terambil, dan semakin besar sudut antara permukaan
tanah dengan pisau cangkul maka semakin banyak tanah yang dapat diangkat oleh
petani. Hasil analisis ini dapat dilihat pada grafik yang disajikan pada Gambar 7, 8
dan 9.

Berat maksimal tanah yang diangkat (g)

14000
12000

10000
8000
6000

Panjang cangkul

4000
2000
0
0

5

10

15

20

25

30

35

Panjang pisau cangkul (cm)

Gambar 7 Grafik hubungan antara panjang pisau cangkul dan berat
maksimal tanah yang dapat diangkat

19

Berat maksimal tanah yang dapat diambil (g)

14000
12000
10000
8000
6000

Lebar pisau cangkul

4000
2000
0
0

5

10

15

20

25

Lebar pisau cangkul (cm)

Gambar 8 Grafik hubungan antara lebar pisau cangkul dengan berat
maksimal tanah yang bisa diangkat

Berat maksimal tanah yang diangkat (g)

14000
12000
10000
8000
sudut antara pisau cangkul
dengan tangkai cangkul

6000
4000
2000
0
0

20

40

60

80

Sudut antara pisau cangkul dan tangkai cangkul (º)

Gambar 9 Grafik hubungan antara sudut pisau dan tangkai cangkul dan
berat maksimal tanah yang dapat diangkat

20
Analisis Diameter Tangkai Cangkul
Menurut Pheasant (2003), ahli anatomi telah membuat sejumlah upaya
untuk mengklasifikasikan secara bebas jenis-jenis gerakan yang mampu dilakukan
oleh tangan manusia. Tangan manusia memiliki kemampuan untuk melakukan
berbagai aktivitas mulai dari aktivitas yang membutuhkan kontrol penuh maupun
yang membutuhkan tenaga besar. Secara garis besar ada 3 tipe kebutuhan
penggunaan tangan yaitu ketepatan, perpindahan, dan kekuatan.
Penentuan diameter tangkai cangkul dapat dilihat dari parameter diameter
genggaman tangan, keliling genggaman tangan, dan lebar telapak tangan.
Diameter tangkai cangkul sebaiknya menggunakan persentil ke-5 supaya rata-rata
dan sebagian besar dari populasi dapat menggenggam tangkai cangkul tersebut.
Hasil analisis antropometri yang terkait dengan diameter tangkai cangkul dapat
dilihat pada Tabel 7.
Tabel 7 Parameter pengukuran yang terkait dengan desain tangkai cangkul
Parameter pengukuran (cm)
Diameter genggaman tangan
Lebar telapak tangan 5 jari
Keliling genggaman tangan

Persentil 5
5.0
10.0
14.0

Persentil 50
5.3
10.5
16.3

Persentil 95
6
12
17.5

Pada saat menggenggam tangkai cangkul biasanya petani melakukannya
pada dua bagian yaitu bagian ujung tangkai cangkul dan bagian tengah tangkai
cangkul. Menurut Napier (1956) yang diacu dalam Pheasant (2003), gerakan
menggenggam dibagi menjadi dua kategori utama:
1. Genggaman kekuatan (power grip), dimana jari-jari (dan kadang-kadang ibu
jari) digunakan untuk menjepit objek berlawanan dengan telapak tangan
(Gambar 10).
2. Genggaman keakuratan (precision grip), dimana objek digerakkan atau
dimainkan diantara ujung-ujung (alas/bantalan/sisi-sisinya) dan jari-jari dan ibu
jari.
Berdasarkan penjelasan diatas, penulis mengamati genggaman petani saat
melakukan kegiatan pencangkulan termasuk tipe power grip dimana jari-jari
(kadang-kadang ibu jari) digunakan untuk menjepit objek berlawanan dengan
telapak tangan. Hal ini dikarenakan gerakan mencangkul yang dilakukan oleh
petani itu membutuhkan kekuatan untuk menggenggam kuat tangkai cangkul
dalam menekan pisau cangkul supaya masuk ke dalam tanah untuk memotong
tanah yang sedang diolah. Berdasarkan pengamatan penulis, pada saat petani
menggenggam tangkai cangkul bagian tengah yaitu genggaman antara ibu jari dan
jari tengah, posisi ibu jari tidak berada tepat pada jari tengah melainkan terjadi
overlap sebesar 1 ruas jari (Gambar 10). Jika diasumsikan overlap 1 ruas jari
bernilai 2 cm, maka data diameter genggaman tangan tersebut adalah 3 cm
(persentil ke 5), 3.3 cm (persentil ke-50), dan 4 cm (persentil ke-95). Penulis
menggunakan persentil ke-5 yaitu 3 cm untuk rekomendasi desain diameter
tangkai cangkul.

21

Sumber : Pheasant (2003)

Gambar 10 Genggaman tangan manusia

Analisis Panjang Tangkai Cangkul
Analisis panjang tangkai cangkul penting untuk dilakukan supaya
mendapatkan cangkul yang sesuai dengan antropometri tubuh petani sehingga
petani tersebut dapat mencangkul dengan aman dan nyaman. Pada umumnya
petani di kecamatan Trangkil hanya membeli pisau cangkulnya saja, sedangkan
untuk panjang tangkai serta diameter tangkai cangkul disesuaikan dengan
memperhatikan kenyamanan masing-masing pengguna. Hal inilah yang membuat
penulis melakukan studi kasus mengenai desain cangkul yang ergonomis untuk
petani tanpa harus memisahkan antara pisau cangkul dan tangkai cangkul.
Setelah mendapatkan data antropometri petani pria di kecamatan Trangkil
dan mengetahui beberapa gerakan petani berdasarkan SAG ternyata masuk pada
zona 3 (zona ekstrim) maka diperlukannya perbaikan desain tangkai cangkul yang
sesuai untuk petani di kecamatan Trangkil. Ilustrasi kegiatan orang mencangkul
dapat ditunjukkan pada Gambar 11.

Gambar 11 Ilustrasi kegiatan mencangkul
Berdasarkan Rahmawan (2011) menyatakan bahwa panjang tangkai cangkul
merupakan panjang dari perpanjangan dari titik B menuju titik A hingga ke bawah
tanah dikurangi panjang BA. Untuk mendapatkan nilai panjang cangkul dapat
diperoleh dari trigonometri sudut ABC dan telah diketahui besar sudutnya yaitu
70.04º namun belum diketahui panjang dari titik B menuju titik C ke bawah tanah,

22
untuk itu diperlukan tinggi titik B. Tinggi titik B bisa didapatkan dari tinggi titik
D dikurangi panjang DB. Secara umum dapat dirumuskan pada persamaan 11 dan
12 sebagai berikut :
(11)
(12)
Tinggi titik D ditentukan dari trigonometri sudut DEF, maka didapatkan rumus
seperti pada Gambar 12 dan persamaan 13 dibawah ini :

Gambar 12 Ilustrasi mencari panjang tangkai cangkul
(13)
Berdasarkan hasil analisis terdapat beberapa parameter yang terkait dengan desain
tangkai cangkul beserta perhitungannya, antara lain seperti ditunjukkan pada
Tabel 8.

23
Tabel 8 Parameter yang terkait desain tangkai cangkul
No

Parameter pengukuran (cm)

1.

Sudut membungkuk ratarata petani dengan pinggang
sebagai porosnya (70.04º)

2.

3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.

Sudut membengkok lengan
bawah terhadap lengan atas
rata-rata petani (º)
Sudut membengkok bahu
terhadap lengan rata-rata
(64°)
Parameter tinggi lutut
Parameter tinggi pinggang
Parameter tinggi bahu
Parameter tinggi badan
Parameter panjang lengan
Parameter panjang lengan
atas
Parameter panjang telapak
tangan (sampai jari)
Panjang tangkai cangkul

5

Persentil ke50

95

29.00

34.00

48.00

36.00
84.00
121.45
150.00
61.00
37.00

44.50
92.35
130.00
158.55
69.00
42.00

52.55
100.00
139.55
170.00
76.27
46.50

16.00

18.00

19.11

40.21

53.00

77.50

Berdasarkan Tabel 8, panjang tangkai cangkul yang sesuai dengan
antropometri petani di kecamatan Trangkil adalah 40.21 cm (persentil ke-5), 53.00
cm (persentil ke-50), serta 77.50 cm (persentil ke-95). Panjang tangkai cangkul ini
dihitung dari genggaman tangan ditengah tangkai cangkul sampai tangkai cangkul
bagian bawah dikarenakan rata-rata petani disana memegang tangkai cangkulnya
dari tengah bukan dari ujung tangkai cangkul. Panjang tangkai cangkul dari
tengah ke ujung diasumsikan rata-rata adalah 18.00 cm. Jadi panjang tangkai
cangkul yang direkomendasikan adalah 58.21 cm (persentil ke-5), 71