Analisis pengaruh akselarasi dan arah getaran mekanik terhadap aspek fisiologi, motorik, dan psikologi manusia

ANALISA PENGARUH AKSELARASI GETARAN MEKANIK
TERHADAP ASPEK FISIOLOGI, MOTORIK,
DAN PSIKOLOGI MANUSIA

LOVELY LADY

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013

PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Analisa Pengaruh Akselarasi
dan Arah Getaran Mekanik terhadap Aspek Fisiologi, Motorik, dan Psikologi
Manusia adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. 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 disertasi ini.

Bogor, Februari 2013

Lovely Lady
NRP : F164080071

© Hak Cipta milik IPB, tahun 2013
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa
mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk
kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan,
penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah, dan pengutipan tersebut tidak
merugikan kepentingan yang wajar IPB.
Dilarang mengumumkan atau memperbanyak sebagian atau seluruh
Karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.

ANALISA PENGARUH AKSELARASI GETARAN MEKANIK
TERHADAP ASPEK FISIOLOGI, MOTORIK,
DAN PSIKOLOGI MANUSIA

LOVELY LADY

Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
Gelar Doktor pada
Departemen Teknik Pertanian

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013

ABSTRACT
LOVELY LADY. Analyzing of Acceleration and Direction of Mechanical
Vibration to Physiological, Motoric and Psychological of Human. Under
direction of SAM HERODIAN, BAMBANG PRAMUDYA N., and I DEWA
MADE SUBRATA.

Machinery has helped human work but also generate mechanical
vibration. Mechanical vibration has disturbed human performance. This research

analyzed effect of mechanical vibration to human in laboratory. Simulator was
designed based on mechanical concept. It vibrates at frequency below 50 Hz and
acceleration between 1 m/sc2 and 10 m/sc2, like vibration in sugar cane factory.
Objective of this paper is analyzing effect of mechanical vibration to exhausted,
energy, response time, and human discomfort at some levels of vibration
accelerations. Simulator has produced vibration in six levels of acceleration.
Fourteen subjects participated in this simulation.

Human exhausted was

measured by flicker test, working energy based on human heart rate, discomfort
based on respondent questioner, and response time based on response time
simulation. On this research, WBV didn’t have significant effect on human
exhausted. Curve of working energy and response time have the similar shapes,
increased as polynomial pattern as increased of acceleration simulation. Longer
stimulus time and higher working energy happened at acceleration 1.5 m/sc2 –
4.5 m/sc2. Graph of discomfort had power curve shape, because discomfort was
subjective judgment which involved human sensor. Effect of vibration on
horizontal direction is higher from vertical direction on working energy,
response time, and discomfort of human.

Keywords : Whole Body Vibration, physiological, psychological, motoric.
response time.

RINGKASAN
Getaran mekanik merupakan dampak fisik yang hampir selalu terjadi pada
mesin-mesin yang sedang beroperasi. Getaran dapat terpapar kepada operator
dalam bentuk Whole Body Vibration (WBV) atau Tool Hand Vibration (THV).
Pekerjaan pengolahan lahan dan hasil pertanian menggunakan sistem mekanisasi
mengakibatkan operator terpapar getaran dalam tingkat tidak aman.
Penelitian efek getaran terhadap manusia umumnya menilai getaran dari
ukuran frekuensi, karena frekuensi berhubungan dengan efek resonansi bagian
tubuh. Pengaruh efek akselarasi getaran masih sedikit diteliti, akselarasi dan
frekuensi mengukur getaran dari pendekatan yang berbeda. Secara umum
penelitian ini bertujuan menganalisa efek kenaikan akselarasi getaran mekanik
dan arah getar terhadap kelelahan, energi kerja, waktu respon, dan
ketidaknyamanan yang dirasakan oleh manusia.
Novelty dalam penelitian ini merupakan eksplorasi terhadap bagaimana
getaran berpengaruh terhadap manusia dilihat dari perubahan nilai akselarasi dari
1 sampai 10 m/dt2 dan perbandingan pengaruh setiap arah getar translational

terhadap aspek fisiologi, motorik, dan ketidaknyamanan operator.
Penelitian dilakukan dalam tiga tahap yaitu membangun simulator,
simulasi, dan terakhir pengolahan dan analisis data. Membangun simulator
dilakukan di Laboratorium Lapangan Teknik Mesin dan Biosistem IPB. Simulasi
getaran dilakukan di Laboratorium Ergonomika Departemen Teknik Mesin dan
Biosistem IPB.
Simulasi dilakukan selama bulan Oktober 2012 dengan 14 orang responden
terdiri atas mahasiswa dan karyawan Departemen Teknik Mesin dan Biosistem
IPB.

Responden duduk di atas meja getar sehingga terpapar getaran dalam

bentuk Whole Body Vibration. Setiap responden akan menjalani simulasi selama
tiga puluh lima menit yang terdiri atas enam kondisi dengan getaran dan satu
kondisi tanpa getaran. Setiap kondisi membutuhkan waktu lima menit. Getaran
meja getar arah vertikal sesuai posisi vertikal responden yaitu arah naik turun,
sedangkan arah horizontal adalah arah depan-belakang (fore-aft) dari responden.
Akselarasi getaran yang digunakan dalam penelitian ini bervariasi antara 1 m/dt2

sampai 10 m/dt2. Akselarasi sebesar ini merupakan kondisi tidak aman

berdasarkan grafik fatigue-decreased proficiency dari ISO 2631 untuk terpapar
getaran selama lima menit. Frekwensi getaran antara 9 Hz sampai 30 Hz.
Selama simulasi, responden melakukan kegiatan pengoperasian komputer.
Pengukuran getaran menggunakan accelerometer tipe dual channel data
collector dan pemasangan sensor menggunakan magnet pada tempat duduk
responden. Tingkat kelelahan dilihat dari kemampuan mata responden melihat
frekuensi kedipan cahaya menggunakan flicker. Waktu respon akan terekam
langsung pada komputer selama kegiatan simulasi. Rata-rata denyut jantung
diukur menggunakan heart rate monitor. Ketidaknyamanan merupakan penilaian
subjektif yang dilakukan oleh responden terhadap

getaran yang dirasakan.

Penilaian ketidaknyamanan dilakukan menggunakan kuesioner.
Dalam pengolahan data nilai akselarasi getaran dikelompokkan atas 9
tingkat akselarasi yaitu a < 0,5 m/dt2, 0.5 < a < 1,5 m/dt2, 1,5 < a < 2,5 m/dt2, 2,5
< a < 3,5 m/dt2 3,5< a < 4,5 m/dt2, 4,5< a < 5,5 m/dt2 5,5< a < 6,5, 6,5< a < 8,5,
dan 8,5< a < 10,5 m/dt2. Pengelompokkan data bertujuan agar setiap pengaruh
akselarasi terhadap variable penelitian disebabkan oleh kondisi getaran yang
sama. Penelitian ini lebih memfokuskan pada pengaruh kenaikan akselarasi dari 0

sampai 6 m/dt2, karena data lebih lengkap tersedia hanya sampai akselarasi 6
m/dt2. Untuk selanjutnya nilai akselarasi dalam pengolahan data diwakili oleh
nilai tengah setiap level.
Nilai rata-rata akselarasi diperoleh dari nilai Root Mean Square akselarasi
untuk ketiga arah getar. Tidak digunakan nilai Vibration Dose Value (VDV)
karena nilai crestfactor yang dihasilkan berada dibawah 1. Jika crestfactor lebih
dari 9 maka digunakan nilai VDV sebagai rata-rata akselarasi untuk menjamin
efek dari getaran kejut ikut dipertimbangkan.
Berdasarkan pengujian menggunakan flicker tidak terdapat perbedaan nilai
Critical Frequency of Flicker (CFF) yang menggambarkan tingkat kelelahan
pada berbagai kondisi getaran. Data CFF menunjukkan pola garis datar. Energi
kerja dihitung berdasarkan rata-rata denyut jantung selama simulasi berdasarkan
pola energi yang dikeluarkan oleh masing-masing responden. Berdasarkan uji
anova (a = 0,05) tidak terdapat perbedaan signifikan energi yang dikeluarkan

pada berbagai kondisi getaran dan kondisi tanpa getaran. Namun jika dilihat dari
grafik, pola energi kerja akibat getaran sampai 6 m/dt2 adalah pola kuadratik.
Energi kerja naik dengan meningkatnya akselarasi dan menurun setelah nilai
akselarasi 3,5 m/dt2. Energi terbesar terjadi pada nilai akselarasi antara 3,5 m/dt2.
Pada akselarasi 3,5 m/dt2

responden lebih merasakan efek getaran,

guncangan akibat getaran lebih terasa, sehingga berdampak pada peningkatan
energi kerja. Semakin meningkat akselarasi berarti perubahan posisi gelombang
getar semakin cepat sehingga guncangan akibat getaran yang dirasakan
responden mulai berkurang. Intensitas getaran yang semakin tinggi berpengaruh
pada fisiologi manusia berupa penurunan energi kerja. Jika akselarasi getaran
terus meningkat, kurva energi kerja akan kembali naik setelah akselarasi 7,5
m/dt2. Saat akselerasi di atas 9,8 m/dt2 (1 g) getaran tinggi mulai berpengaruh
negatif terhadap organ tubuh manusia. Rasa tidak nyaman sampai sakit mulai
dirasakan pada organ-organ tubuh tertentu dengan terus meningkatnya getaran.
Pola waktu respon akibat pengaruh getaran sama dengan pola energi kerja.
Pada kondisi getaran sampai akselarasi 6 m/dt2 menghasilkan pola berupa kurva
kuadratis dengan nilai performansi terendah terjadi pada akselarasi 3,5 m/dt2.
Hasil uji anova terhadap tingkat ketidaknyamanan (a = 0.01) pada berbagai
kondisi getaran menunjukkan terdapat perbedaan signifikan ketidaknyamanan
yang dirasakan antara terpapar berbagai getaran dan tidak terpapar getaran. Kurva
tingkat ketidaknyamanan berbentuk kurva pemangkatan (power). Untuk
menghilangkan pengaruh kebisingan disamping getaran maka simulasi juga

dilakukan saat responden menggunakan earplug. Kurva yang dihasilkan tetap
berupa kurva power dan tidak ditemukan perbedaan signifikan adanya pengaruh
kebisingan disamping getaran terhadap kenyamanan.
Pengaruh arah getar horizontal lebih besar dari pada arah vertikal terhadap
energi kerja, dengan perbandingan pengaruh arah getar fore-aft : lateral : vertikal
= 1,7 : 1,2 : 1. Pengaruh arah getar horizontal juga ditemukan lebih besar
terhadap waktu respon, dengan dengan perbandingan pengaruh arah getar fore-aft
: lateral : vertikal = 1,2 : 1,7 : 1. Pengaruh arah getar horizontal juga lebih besar
terhadap ketidaknyamanan dengan perbandingan pengaruh arah fore-aft: lateral :
vertikal = 1,9 : 2,2 : 1.

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Pariaman Sumatera Barat pada tanggal 17 Januari
1971 sebagai anak pertama dari pasangan Hasan Basri dan Asma. Pendidikan
sarjana ditempuh pada Departemen Tenik dan Manajemen Industri ITB, lulus
tahun 1994. Pada tahun 1997 penulis melanjutkan pendidikan pada jurusan
Transportasi Pascsarjana ITB dan lulus tahun 2000. Kesempatan untuk
melanjutkan ke program doktor pada mayor Teknik Pertanian, Departeman
Teknik Mesin dan Biosistem IPB diperoleh pada tahun 2008. Beasiswa
pendidikkan pascasarjana diperoleh dari Dirjen Dikti melalui program BPPS.

Penulis bekerja sebagai dosen pada jurusan Teknik dan Manajemen Industri
(TMI) Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Banten, dalam kelompok keahlian
Analisis Perancangan Kerja dan Ergonomi. Sebelum melanjutkan pendidikan
doktor, penulis banyak terlibat dalam pengembangan laboratorium dan menjabat
sebagai kepala laboratorium Jurusan TMI.
Penulis telah menjadi anggota Perhimpunan Ergonomi Indonesia (PEI)
sejak tahun 2007. Karya ilmiah berjudul Analisis variasi paparan getaran Whole
Body vibration (WBV) pada pengendara sepeda motor telah disajikan di dalam
seminar : Serving Humanity for a Better Life , National Conference of Indonesia
Ergonomic Society 2011, pada bulan September 2011 di Universitas Indonesia,
Jakarta. Sebuah artikel berjudul Design of Vibration Simulator with Output
Vibration in Translational Direction telah diterbitkan pada International Journal
of Scientific and Engineering Research volume 3, issue 12, Desember 2012.
Artikel lain berjudul Analyzing of RMS Acceleration (aRMS) of Mechanical
Vibration to Physical and Psychological Response sedang dalam proses revisi
pada jurnal Industrial Engineering & Management Systems – Korea. Karya-karya
ilmiah tersebut merupakan bagian dari program S3 penulis.

PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunianya

sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam
penelitian yang dilaksanakan sejak awal tahun 2010 ini adalah efek getaran
mekanik dalam arah translational terhadap manusia.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir Sam Herodian, MS,
Bapak Prof. Dr. Ir. Bambang Pramudya N., M. Eng, dan Bapak Dr. Ir. Dewa
Made Subrata, M.Agr. yang telah banyak memberi saran. Disamping itu
penghargaan disampaikan kepada adik-adik program S1 dan S2 serta karyawan
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem yang telah menjadi responden dalam
penelitian penulis.. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada ibu, suami,
serta kedua anak penulis, atas segala doa dan kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Februari 2013

Lovely Lady

Penguji pada Ujian Tertutup: 1. Dr Ir. Desrial, M. Eng.
2. Dr. Ir. M Fais Syuaib, M. Agr.

Penguji pada Ujian Terbuka: 1. Dr. Ir. Iftikar Z. Sutalaksana
2. Dr. Lenny Saulia, STP. MSi.

Judul Disertasi

: Analisis Pengaruh Akselarasi dan Arah Getaran Mekanik
terhadap Aspek Fisiologi, Motorik, dan Psikologi Manusia

Nama

: Lovely Lady

NIM

: F164080071

Disetujui
Komisi Pembimbing

Dr. Ir Sam Herodian, MS
Ketua

Prof. Dr. Ir. Bambang Pramudya N, M. Eng

Dr. Ir. Dewa Made Subrata,M.Agr.

Anggota

Anggota

Mengetahui

Ketua Departemen Teknik Pertanian

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS

Dr. Ir. Dahrul Syah, MScAgr

Tanggal ujian : 2 April 2013

Tanggal lulus :

GLOSSARY

Whole Body Vibration (WBV) : Getaran pada seluruh tubuh pekerja yang bekerja
sambil duduk atau sedang berdiri dimana landasannya menimbulkan getaran
Tool Hand Vibration (THV) : Merupakan getaran setempat yaitu getaran yang
merambat melalui tangan akibat pemakaian peralatan yang bergetar.
Translational : Getaran searah sumbu koordinat
Rotational : Getaran dalam bentuk gerakan berputar
Lateral : Arah getaran dari kiri ke kanan pada posisi orang berdiri atau duduk
Fore-aft : Arah getaran dari depan ke belakang pada posisi orang berdiri atau
duduk
Vertikal : Arah getaran atas ke bawah pada posisi orang berdiri atau duduk
(kepala ke kaki dan sebaliknya)
Level akselarasi (L) : diukur dengan satuan dB (decibels) yang berpatokan pada
skala akselarasi 10-6m/dt2 = 0 dB.
Root Mean Square Acceleration (aRMS): akar pangkat dua dari penjumlahan
kuadrat setiap arah getar.
Frequency weighted : Faktor pengali untuk penghitungan nilai total getaran yang
mempertimbangkan nilai frekuensi.
Faktor pengali : Menggambarkan pengaruh relatif diantara arah getaran.
Cresfactor adalah rasio antara nilai awmax terhadap awRMS
Vibration dose value (VDV) : Akar pangkat empat dari penjumlahan pangkat
empat setiap arah getar.
Critical Frequency of Flicker (CFF) adalah rata-rata otak manusia menangkap
frekuensi kedipan cahaya lampu berulang-ulang.
Tactil sensor : Sensor yang berhubungan dengan sentuhan, tekanan atau gaya
dari luar.
Fisiologi : Bagaimana tubuh manusia dapat berfungsi agar dapat bertahan hidup
dan berkembang biak.
Sistem Cardiovascular : Sistem peredaran darah
Psikologi : Berhubungan dengan apa, bagaimana, dan mengapa suatu tingkah
laku terjadi.

Kognitif : Proses mental atau aktifitas fikiran, dimana individu aktif dalam mencari,
menemukan, mengetahui, dan memahami informasi.

Motorik : Gerakan yang dilakukan oleh tubuh.

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL ……………………………………………………….. xiii
DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………. xiv
DAFTAR LAMPIRAN ………………………………………………….. xvi
PENDAHULUAN ......……………………………………………………
Latar Belakang ……………………………………………………..
Perumusan Masalah ………………………………………………..
Tujuan Penelitian …………………………………………………..
Manfaat Penelitian …………………………………………………
Kebaruan Penelitian ..………………………………………………

1
4
4
4
5

TINJAUAN PUSTAKA
Getaran Mekanik ………………………………………………….. 6
Ukuran Getaran ……………………………………………………. 8
Pengukuran Getaran pada Manusia ……………………………….. 10
Frekwensi Weighted ……………………………………………….. 12
Efek Getaran terhadap Manusia …………………………………... 14
Getaran Akselarasi Tinggi …………………………………………. 16
Standar Keamanan Paparan Getaran terhadap Manusia …………... 17
Energi Kerja ……………………………………………………….. 20
Metode Step Test ………………………………………………….. 21
Kecepatan Reaksi Manusia ………………………………………… 21
Menilai Kondisi Tubuh dengan Angka Critical Frequency
of Flicker (Wellnes number) ………………………………………... 22
Penerimaan Stimulus oleh Sensor Tactile …...……………………… 23
METODE PENELITIAN
Hipotesis dan Variabel Penelitian …………….……………………. 26
Prosedur Percobaan …………………………….………………….. 26
Sampling Operator ……………………………….………………… 27
Pengukuran ……………………………………….………………... 28
Pengolahan Data ………………………………….………………... 30
Pengaruh Getaran terhadap Aspek Fisiologi, Motorik dan
Psikologi Manusia ………………………………….………………. 31
Pengaruh Arah Getaran terhadap Waktu Respon dan Fisiologi
Manusia .............................................................................................. 32
RANCANGAN SIMULATOR GETARAN DENGAN OUTPUT ARAH
GETAR DOMINAN VERTIKAL DAN HORIZONTAL
Konsep akselarasi getaran pada simulator ………………………….. 32
Mekanisme gerakan linier …………………………...……………… 32
xi

Mekanisme perubahan akselarasi ……………………………….…. 34
Meja getar ……………………………………………………….…. 35
Pengkondisian getaran …………………………………….…...….… 36
Pengumpulan data getaran ……………………………….……..….. 38
Hasil pengujian simulator ……………………………………….…. 38
EFEK GETARAN MEKANIK DAN ARAH GETARAN
TERHADAP MANUSIA
Pengaruh Akselerasi Getaran terhadap Manusia …………………... 40
Pengaruh Akselerasi Getaran terhadap Tingkat Kelelahan ………... 41
Pengaruh Akselarasi Getaran terhadap Energi ……..……………….. 42
Pengaruh Akselarasi Getaran terhadap Waktu Respon Manusia ….... 48
Pengaruh Akselarasi Getaran terhadap Ketidaknyamanan ………..... 52
Pengaruh Arah Getaran terhadap Kemampuan Motorik,
Fisiologi, dan Ketidaknyamanan Manusia ......................................... 54
Aplikasi Hasil Penelitian ..................................................................... 60

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan ............................................................................................. 61
Saran ................................................................................................... 61
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 62
LAMPIRAN ..................................................................................................... 67

xii

DAFTAR TABEL

1

Studi efek getaran terhadap manusia yang sudah dilakukan …………… 2

2

Arah positif dan negatif akselarasi berdasarkan NASA ………………... 8

3

Karakteristik segmen tubuh dibawah getaran vertikal WBV …………… 15

4

Kecepatan getaran simulator tanpa pemberian pegas dan ukuran
sabuk yang digunakan …….……………………………………….….... 36

5

Rata-rata nilai CFF per-level akselarasi ………………………………... 42

6

Rata-rata energi per-level akselarasi ………….…………...…………… 44

7

Konsumsi energi pada kondisi terpapar getaran ……………………………… 45

8

Perbandingan denyut jantung responden saat terpapar getaran ……..… 45

9

Rata-rata waktu respon per-level akselarasi …………………..……….. 49

10 Rata-rata tingkat ketidaknyamanan per-level akselarasi ………..…….. 54
11 Faktor pengali arah getaran terhadap waktu respon ................................ 56
12 Faktor pengali arah getaran terhadap energi ........................................... 58
13 Faktor pengali arah getaran terhadap ketidaknyamanan ........................ 60

xiii

DAFTAR GAMBAR

1

Arah getaran Whole Body Vibration pada getaran translational
(x,y,z) dan rotasional (Rx, Ry, Rz) …………………………………

7

2

Kesepakatan arah positif akselarasi getaran berdasarkan NASA ….

8

3

Getaran sinusoidal untuk jarak perpindahan, kecepatan

4

dan akselarasi ……………………………………………………….

10

Weighting factor berdasarkan ISO .…………………………………

13

5 Batas aman untuk kenyamanan kerja karena paparan
WBV berdasarkan ISO 2631 ……………………………………….

18

6

Tiga kriteria utama yang digunakan untuk menilai pengaruh WBV ...

19

7

Langkah-langkah penelitian ………………………………….………

25

8

Skedul simulasi dalam satu kali jalan ….…………………………….

26

9

Skema proses simulasi ……………………………………………......

27

10 Tampilan pada layar komputer untuk uji waktu respon ……………..

29

11 Mekanisme perubahan gerak rotasi motor listrik menjadi
gerakan linier (a) ukuran komponen (b) komponen mesin ….…….....

34

12 Perhitungan panjang keliling sabuk V ……………………………….. 35
13 Skema simulator getaran pada (a) posisi tuas vertikal
(b) posisi tuas Horizontal ……………….……………………………

38

14 Plot data CFF pada beberapa akselarasi getaran ….………………….

43

15 Pola energi kerja interval akselarasi …………………………………

46

16 Analisis pengaruh stimulus getaran terhadap kenaikan energi
dan waktu respon ……………………………………………………..... 47
17 Analisis pola energi dan waktu respon akibat kenaikan akselarasi
getaran ……………………………………………………………….... 48
18 Pola energi kerja pada nilai akselarasi getaran sampai 10 m/s2 ………

48

19 Pola waktu respon manusia per-interval akselarasi .………………….

50

20 Pola waktu respon sampai nilai akselarasi getaran sampai 10 m/s …

51

2

21 Perbandingan pengaruh akselarasi getaran terhadap energi kerja
dan waktu Respon ……………………………………………………. 52
xiv

22 Contoh pola energi kerja akibat kenaikan akselarasi getaran
(a) Responden ke-6 (b) Responden ke-8 ……………………….……. 52
23 Contoh pola waktu respon akibat kenaikan akselarasi getaran
(a) Responden ke-2 (b) Responden ke-11 ………………………….… 53
24 Pola ketidaknyamanan per-interval akselarasi karena pengaruh
getaran dan kebisingan ……………………………...………………… 54
25 Perbandingan kurva pengaruh akselarasi getaran terhadap energi
(a) tanpa faktor pengali terhadap (b) dengan faktor pengali .................... 57
26 Perbandingan kurva pengaruh akselarasi getaran terhadap waktu
respon(a) tanpa faktor pengali terhadap (b) dengan faktor pengali ........ 59
27 Perbandingan kurva pengaruh akselarasi getaran terhadap
ketidaknyamanan (a) tanpa faktor pengali (b) dengan faktor
pengali .................................................................................................... 61

xv

DAFTAR LAMPIRAN
1

Formulir kesediaan responden ……………………………………….. 69

2

Data responden ………………………………………………………. 70

3

Desain simulator ………………….…………………………………… 71

4

Hasil pengukuran simulator getaran arah dominan vertikal ………….. 77

5

Hasil pengukuran simulator getaran arah dominan horizontal ……….. 78

6

Contoh analisa FFT getaran saat simulasi ……………………………. 79

7

Nilai cresfactor pada sampel getaran ……………………………….…. 97

8

Nilai Critical Frequency Flicker (CFF) manusia pada berbagai
tingkat akselarasi dan hasil uji t …………………………………..…... 99

9

Rumus energi kerja setiap responden ………………………………… 103

10 Energi selama simulasi berdasarkan tingkat akselarasi (kkal/mt)
dan hasil uji t …………………………………………………………... 105
11 Waktu respon manusia berdasarkan tingkat akselarasi dan
hasil uji t ……………………………………………………………….. 109
12 Perubahan energi (kkal/menit) per-responden akibat perubahan
akselarasi getaran …………………..……………………………….….. 113
13 Perubahan waktu respon (ms) per-responden akibat perubahan
akselarasi getaran ……………………………………………..……..… 114
14 Nilai ketidaknyamanan berdasarkan tingkat akselarasi dan
hasil uji t ………………………………………………...……………… 115

xvi

xvii

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perkembangan teknologi permesinan telah membantu pekerjaan manusia di
berbagai bidang. Dalam industri produksi penggunaan mesin telah menggantikan
tenaga manusia sehingga mampu berproduksi secara masal. Namun penggunaan
mesin produksi juga menghasilkan lingkungan fisik kerja yang buruk bagi
manusia. Getaran mekanik merupakan dampak fisik yang hampir selalu terjadi
pada mesin-mesin yang sedang beroperasi. Getaran dapat terpapar kepada
operator dalam bentuk Whole Body Vibration (WBV) atau Tool Hand Vibration
(THV). Beberapa penelitian telah dilakukan untuk melihat efek getaran. WBV
dapat menimbulkan keluhan tidak nyaman pada operator, menaikan beban mental
(Newell 2008), pengaruh terhadap aktifitas otot belakang (Santos 2008), sampai
gangguan keseimbangan (Mani 2010) tergantung kepada amplitudo, akselerasi,
dan lama terpapar getaran.
Pekerjaan pengolahan lahan dan hasil pertanian menggunakan sistem
mekanisasi mengakibatkan operator terpapar getaran dalam tingkat tidak aman.
Paparan getaran yang tinggi diterima oleh operator traktor tangan dalam
kegiatannya mengolah tanah sebelum ditanam, getaran pada traktor tangan
bervariasi dari 3.43 sampai 5.26 m/s2 (Binisam 2007). Getaran mesin pertanian di
atas batas aman berdasarkan standar keamanan ISO 2631-1-1997 ditemukan pada
traktor roda empat, all-terrain vehicles (ATVs), kendaraan offroad berupa skidder,
haulage truck, mesin pemanen zaitun, gergaji kayu (Ragni 1999; Mehta 2000;
Servadioa 2007; Eger 2007; Smets 2010; Tewari 2009; Milosavljevic 2010;
Cationa 2008; Çakmak 2011; Goglia 2005; Sarah 2008). Getaran sebesar 1
sampai 13 m/s2 terpapar kepada operator di dalam industri gula lokal di
Indonesia (Cahyono 2008; Mukti 2008).
Di samping frekuensi dan magnitudo getaran, dampak getaran yang
diterima manusia juga dipengaruhi oleh arah getaran (Haris 2002). Jika
menggunakan kendaraan seperti forewarder, mobil, motor, truk, traktor, atau
mesin pemadat jalan getaran dominan yang terjadi adalah dalam arah vertikal
(Googlia 2003; Rehn 2005; Binisam 2007; Salmoni 2008; Lady 2011; Chen
2009; Subhash 2011; Kathirvel 2007). Penumpang kereta api rel listrik dan rel
diesel di Indonesia terpapar getaran dengan akselarasi hampir sebanding antara
arah vertikal dan horizontal (Suwandi 2008).
Dampak getaran terhadap manusia banyak diteliti berdasarkan frekuensi
getaran. Rasa pusing dan mual saat berkendaraan terjadi akibat terpapar getaran
pada frekuensi rendah dibawah 0.5 Hz. Getaran akan semakin meningkatkan
kecepatan reaksi manusia dengan kenaikan frekuensi getar dari 4 sampai 8 Hz
diteliti oleh Notbohm dan Gross dalam Pulat (1992). Frekuensi getaran yang
sama dengan frekuensi alami bagian tubuh manusia memberikan efek resonansi
pada bagian tubuh tersebut. Resonansi tangan terjadi pada frekuensi 4 sampai 5
Hz berdampak pada penurunan kemampuan gerakan presisi tangan pada
frekuensi ini. Resonansi bola mata terjadi pada frekuensi 20 sampai 70 Hz
mengakibatkan orang mengalami kesulitan melihat. Getaran frekuensi tinggi, 30
sampai 50 Hz dapat memperlancar peredaran darah sehingga mempercepat

2
pemulihan kelelahan otot, banyak dimanfaatkan untuk pemijatan dengan getaran.
Kemampuan cognitive manusia tidak dipengaruhi oleh getaran (Ljungberga
2007); Shoenberger (1974) dalam Oborne (1987)). Begitu juga kemampuan
aritmatika tidak terpengaruh oleh getaran pada frekuensi rendah. Namun di sisi
lain getaran berfungsi sebagai general stressor, manusia akan bekerja lebih keras
untuk menjaga kecepatan reaksinya saat terpapar getaran, akibatnya kecepatan
reaksi manusia lebih tinggi setelah terpapar getaran dibandingkan sebelum atau
saat terpapar getaran. International Standardization Organization (ISO) sudah
mengeluarkan batasan aman terpapar getaran berdasarkan efek getaran terhadap
manusia. Pada getaran vertikal respon manusia lebih besar pada selang frekuensi
4 sampai 8 Hz, dan pada getaran lateral respon manusia lebih besar pada selang
frekuensi 1 sampai 2 Hz.
Penelitian efek getaran terhadap manusia umumnya menilai getaran dari
ukuran frekuensi, karena frekuensi berhubungan dengan efek resonansi bagian
tubuh. Pengaruh efek akselarasi getaran masih sedikit diteliti, akselarasi dan
frekuensi mengukur getaran dari pendekatan yang berbeda. Pada beberapa
penelitian sudah dilakukan penilaian getaran berdasarkan akselarasi, tetapi
akselarasi yang diamati hanya pada satu atau dua kondisi saja. Tabel 1 berisi
penelusuran penelitian yang sudah dilakukan tentang efek getaran terhadap
manusia dan ukuran getaran yang diamati.
Tabel 1 Studi efek getaran terhadap manusia yang sudah dilakukan
No

Peneliti

Tahun

1.

Newell

2008

2.

Santos

2008

3.

Mani

2010

4.

Notbohn
(dalam
Pulat)
Shoenberger
(dalam
Oborne)
Wohlwill
(dalam
Oborne)

1992

7.

Ljungberga

2007

Kemampuan cognitive manusia
tidak dipengaruhi oleh getaran

8.

Hacaambwa

2006

9.

Marjanen

2010

Ketidaknyamanan
naik
dengan
meningkatnya getaran mengikuti Steven
Power Law.
Arah getar berpengaruh terhadap
ketidaknyamanan dengan faktor pengali
arah getarx : y : z = 2.7 : 1.8 : 1

5.

6.

1987

1987

Pengaruh Getaran terhadap Manusia

Akselarasi
(m/s2) dan
frekuensi (Hz)
Getaran berpengaruh pada kenaikan a = 1.4
beban mental.
Getaran tidak meningkatkan aktifitas a = 0.86
otot tulang belakang.
f = 0.5 – 20
Getaran
mengakibatkan
gangguan a = 0.9 - 4.9
keseimbangan
f = 0.5 – 20
Getaran meningkatkan kecepatan reaksi f = 4 – 8
Waktu reaksi terutama dipengaruhi oleh
arah getar lateral, terutama pada f =1
dan 3 Hz.
Getaran berfungsi sebagai general
stressor terhadap kecepatan reaksi
manusia.

a = 1.05 & 0.2
f < 50.5
a = 2.5
f = 1 – 20

3
Lanjutan tabel 1
10. Guignard
(dalam
Griffin)
11. Maikala

f = 2 – 20

1990

Getaran meningkatkan respon
cardiovascular.

2007

a = 0.9 g
f = 2, 4.5, 6
a=0.125, 0.25,
0.625, 1.25
f = 0.25 – 20
Kenyamanan berkendara dimodelkan a = 0.2, 0.4,
dari Vibration Greatness ( fungsi dari f 0.8, dan 1.2
f = 4, 8, 16,
dan a).
31.5, dan 63
Getaran menurunkan waktu respon dan
meningkatkan jumlah kesalahan.
Getaran meningkatkan daya genggam a = 2.8 – 89.9
pada paparan Hand Tool Vibration.
f = 0 – 125
Heart rate, rasio transmisi pada bagian a = 0.69
tubuh, dan kelelahan naik dengan f = 2 – 20
naiknya frekuensi getaran.
Penyerapan energi pada tangan akibat a = 15 dan 30
Hand Tool Vibration dipengaruhi oleh f < 550
arah getaran.
Terdapat perbedaan ketidaknyamanan a = 0.2, 0.4,
antara pria dan wanita pada getaran arah dan 0.8
lateral dan fore-aft, tidak pada arah f = 1 – 20
vertikal.
Kesiagaan berkurang akibat getaran, a = 0.6
sementara Visual analog sleepiness f = 10
scale (VASS) meningkat.
Tubuh manusia lebih sensitif pada
frekuensi 4 – 8 Hz getaran arah vertikal,
dan 1- 2 Hz pada getaran horizontal.
Ketidaknyamanan dipengaruhi oleh a = 0.25, 0.4,
perbedaan fasa antara getaran di kaki 0.63, 1 dan 1.6
dan kursi, terutama pada frekuensi dan f = 2.5, 3.15,
4, 5, dan 6.3
magnitude rendah.
Energi getaran terbesar diserap oleh f = 0.5 – 40
tubuh manusia pada frekuensi 4 – 16 a = 1
Hz.
Ketidaknyamanan paling sensitif terjadi f = 0.9 – 16
pada range frekuensi 5 – 6.3 Hz.
a = 0.35 –
2.89 (VDV)
Paparan getaran meningkatkan heart f = 1.8 dan 6
rate variability dan kelelahan.
a = 0.05g
Orang Korea lebih sensitif terhadap f = 2 - 250
WBV vertikal pada f= 6.3 Hz.
a = 0.35 – 4

12.

Nawayseh

2010

13.

Maeda

2008

14.

Tian

1996

15.

Dowell

2007

16.

Kubo

2001

17.

Besa

2007

18.

Shibata

2012

19.

Saton

2006

20.

ISO

21.

Jang

2000

22.

Wang

2006

23.

Ahn

2010

24.

Jiao

2004

25.

Kim

2009

Getaran meningkatkan respon
Metabolisme.
Penyerapan energi getaran meningkat
dengan naiknya kuadrat magnitudo.

4
Perumusan Masalah
Efek getaran terhadap manusia dilihat dari nilai akselarasi masih sedikit
diteliti. Akselarasi dan frekuensi merupakan dua ukuran getaran yang berbeda.
Akselarasi menilai magnitudo getaran yang menggambarkan besarnya energi
getaran sedangkan frekuensi merupakan jumlah getaran persatuan waktu. Paparan
getaran terhadap manusia tidak hanya dipengaruhi oleh frekuensi tapi juga oleh
akselarasi. Akselarasi getaran diduga akan berpengaruh terhadap aspek fisiologis,
performansi, dan tingkat ketidaknyamanan manusia.
Ketidaknyamanan karena getaran dipengaruhi oleh arah getar (Hacaambwa
2006). Arah getaran juga berpengaruh pada energi getaran yang diserap oleh
tubuh manusia ((Burström (1996) dikutip oleh Dewangan (2009)). Penyerapan
energi getaran berkorelasi positif dengan terjadinya luka atau kecelakaan akibat
getaran (vibration disorder), karena energi getaran yang diserap oleh tangan akan
merusak jaringan otot. Seberapa besar pengaruh masing-masing arah getar
terhadap manusia perlu diekplorasi lebih dalam. Permasalahan yang muncul
dalam penelitian ini adalah :
1. Bagaimana pengaruh peningkatan akselarasi getaran terhadap aspek
fisiologi, motorik, dan ketidaknyamanan manusia.
2. Bagaimama pengaruh ketiga arah getaran translational terhadap aspek
fisiologi, motorik, dan ketidaknyamanan manusia.
Tujuan Penelitian
Secara umum penelitian ini bertujuan menganalisa efek akselarasi getaran
mekanik dan arah getar terhadap kelelahan, energi kerja, waktu respon, dan
ketidaknyamanan yang dirasakan oleh manusia. Secara khusus tujuan penelitian
ini diuraikan dalam enam bagian sebagai berikut :
1. Menganalisa pola pengaruh akselarasi getaran mekanik terhadap
energi kerja dan kelelahan operator.
2. Menganalisa pola pengaruh akselarasi getaran mekanik terhadap
waktu respon.
3. Menganalisa pola pengaruh akselarasi getaran mekanik terhadap
ketidaknyamanan yang dirasakan.
4. Menganalisa pengaruh arah getar translational terhadap energi kerja
dan kelelahan operator.
5. Menganalisa pengaruh arah getar translational terhadap waktu
respon.
6. Menganalisa pengaruh arah getar translational terhadap
ketidaknyamanan yang dirasakan.

Manfaat Penelitian
Simulator yang digunakan dalam penelitian ini bergetar pada frekuensi di
atas 10 Hz dan akselarasi 1 sampai 10 m/s2. Getaran yang dihasilkan berupa
getaran translational pada tiga arah getaran : fore-aft (x), lateral (y), dan vertikal
(z). Hasil yang diperoleh dari pada penelitian ini bisa dijadikan sebagai acuan

5
dalam merancang mesin-mesin mekanik yang memiliki frekuensi di atas 10 Hz
dan bergetar secara translational.
Berdasarkan analisa efek getaran terhadap manusia maka dalam
perancangan mesin industri, getaran dalam interval akselarasi tertentu sebaiknya
dihindari untuk mengurangi efek negatif getaran terhadap manusia. Penyesuaian
rancangan mesin tentu juga tanpa mengurangi efektifitas mesin.

Kebaruan Penelitian
Penelitian-penelitian terdahulu pada umumnya menganalisa pengaruh
getaran terhadap manusia tanpa membedakan ukuran getaran. Novelty dalam
penelitian ini merupakan eksplorasi terhadap bagaimana getaran berpengaruh
terhadap manusia dilihat pola yang dihasilkan akibat perubahan nilai akselarasi
dari 1 sampai 6 m/s2 dan perbandingan pengaruh arah getar translational terhadap
aspek fisiologi, motorik, dan ketidaknyamanan operator.

6

2 TINJAUAN PUSTAKA
Getaran Mekanik
Yang dimaksud dengan getaran adalah gerakan yang teratur dari benda atau
media dengan arah bolak–balik dari kedudukan keseimbangan. Getaran mekanis
disebabkan oleh mesin atau alat-alat mekanis lainnya. Getaran terjadi saat mesin
atau alat dijalankan dengan motor, sehingga pengaruhnya bersifat mekanis.
Getaran merupakan suatu faktor fisik yang menjalar ke tubuh manusia, mulai dari
tangan sampai ke seluruh tubuh.
Getaran mekanis dapat diartikan sebagai getaran yang ditimbulkan oleh
alat-alat mekanis yang sebagian dari getaran ini sampai ke tubuh dan dapat
menimbulkan akibat-akibat yang tidak diinginkan pada tubuh kita.
Ada dua kelompok getaran mekanik yaitu :
1. Getaran Bebas.
Getaran bebas terjadi jika sistem berosilasi karena bekerjanya gaya yang
ada dalam sistem itu sendiri (inherent). Sistem yang bergetar bebas akan bergerak
pada satu atau lebih frekuensi naturalnya, yang merupakan sifat sistem dinamika
yang dibentuk oleh distribusi massa dan kekuatannya. Semua sistem yang
memiliki massa dan elastisitas dapat mengalami getaran bebas atau getaran yang
terjadi tanpa rangsangan dari luar.
2. Getaran Paksa.
Getaran paksa adalah getaran yang terjadi karena rangsangan gaya luar, jika
rangsangan tersebut berosilasi maka sistem dipaksa untuk bergetar pada frekuensi
rangsangan. Jika frekuensi rangsangan sama dengan salah satu frekuensi natural
sistem, maka akan didapat keadaan resonansi dan osilasi besar yang berbahaya
mungkin terjadi.
Getaran mekanis dapat dibedakan berdasarkan pajanannya. Terdapat dua
bentuk yaitu getaran seluruh badan (Whole Body Vibration / WBV) dan getaran
pada lengan dan tangan (Tool Hand Vibration).

1.

Whole Body Vibration (WBV)
Getaran pada seluruh tubuh atau umum Whole Body Vibration yaitu
terjadinya getaran pada tubuh pekerja yang bekerja sambil duduk atau sedang
berdiri dimana landasannya menimbulkan getaran. Getaran seperti ini biasanya
dialami oleh pengemudi kendaraan seperti: traktor, bus, helikopter, kereta api,
atau bahkan kapal.
2. Tool Hand Vibration
Merupakan getaran setempat yaitu getaran yang merambat melalui tangan
akibat pemakaian peralatan yang bergetar.
Paparan getaran WBV terhadap manusia bisa dalam bentuk gerakan
berputar (rotational) atau gerakan searah sumbu koordinat (translational).
Gerakan translational pada arah lateral searah sumbu y, arah fore-aft searah

7
sumbu x, dan arah vertikal searah sumbu z dari tubuh operator, sistem koordinat
untuk arah gerakan seperti terlihat pada Gambar 1.

Gambar 1 Arah getaran Whole Body Vibration pada getaran translational (x,y,z)
dan rotasional (Rx, Ry, Rz)
Sumber : ISO 2631-1 (2004)
Arah positif pada masing-masing arah berdasarkan arah yang dikeluarkan
oleh NASA 1989. Di dalam pesawat luar angkasa arah akselarasi ditentukan
relative terhadap mata atau organ tubuh lain yang bergeser akibat akselarasi.
Sistem akan mempunyai akselarasi positif dalam arah x dari belakang ke arah
dada (bola mata tertarik ke dalam), akselarasi positif dalam arah y dari kiri ke
kanan (bola mata ke kiri), dan akselarasi positif dalam arah z dari kepala ke arah
kaki ((bola mata ke atas) (Kroemer, 2001). Sistem arah diperlihatkan pada
Gambar 2 dan Tabel 2.

8

Gambar 2 Kesepakatan arah positif akselarasi getaran berdasarkan NASA
Sumber : NASA (1989)
Tabel 2 Arah positif dan negatif akselarasi berdasarkan NASA
Gerakan linier Aksi
ke depan
+ax
ke belakang
- ax
ke kanan
+ay
ke kiri
- ay
ke atas
- az
ke bawah
+az
Sumber : Kroemer (2000)

Arah Aksi
Arah akselarasi
ke depan
ke belakang
ke kanan lateral
ke kiri lateral
ke arah kepala
ke arah kaki

Reaksi pada tubuh manusia
Reaksi
Keterangan
+gx
bola mata ke dalam
- gx
bola mata ke luar
+gy
bola mata ke kiri
- gy
bola mata ke kanan
+gz
bola mata ke bawah
- gz
bola mata ke atas

Ukuran Getaran
Gerak osilasi dapat berulang secara teratur atau dapat juga tidak teratur, jika
gerak itu berulang dalam selang waktu yang sama maka gerak itu disebut gerak
periodik. Waktu pengulangan tersebut disebut perioda osilasi dan kebalikannya
disebut frekuensi. Jika gerak dinyatakan dalam fungsi waktu x (t), maka setiap
gerak periodik harus memenuhi hubungan (t) = x (t +τ).
Bentuk gerak periodik yang paling sederhana adalah gerak harmonik. Hal
ini dapat diperagakan dengan sebuah massa yang digantung pada sebuah pegas
ringan. Jika massa tersebut dipindahkan dari posisi diamnya dan dilepaskan,
maka massa tersebut akan berosilasi naik turun sehingga dapat dinyatakan dengan
persamaan :
x = A sin 2πft
dimana : A = Amplitudo
t = Waktu

9
Getaran diukur dengan menentukan besarnya energi mekanik yang di
hantarkan selama periode waktu tertentu, Energi mekanis ini adalah fungsi dari
frekuensi dan intensitas gerakan osilasi yang menghasilkan getaran. Besar energi
yang diserap adalah fungsi dari frekuensi, intensitas dan lamanya getaran.
Besarnya getaran didefinisikan dalam dua parameter yaitu kecepatan dan
intensitas. Kecepatan adalah getaran yang diekspresikan sebagai frekuensi
gerakan, dinyatakan dalam satuan Hertz (Hz), dimana 1 Hz = 1 cycle getaran perdetik. Sering juga digunakan frekuensi angular  yang dinyatakan dalam radian
per-detik. Karena satu gelombang (360o) sama dengan 2 radian, maka  = 2f
(dalam rad/s2).
Intensitas getaran dinyatakan sebagai maksimum getaran dari titik tetapnya
atau diistilahkan dengan amplitudo. Tetapi intensitas getaran lebih sering
menggunakan unit akselarasi, secara konvensional dinyatakan dengan g (1 g
adalah jumlah akselarasi yang dibutuhkan untuk mengangkat tubuh orang dari
permukaan bumi). Satuan metrik untuk akselarasi adalah meter per-second2 (1g =
9.81 m/s2).
Akselarasi getaran dinotasikan dengan a dapat diukur dalam satuan g
(gafitasi) atau m/s2 jika menggunakan sistem metrik. Sementara level akselarasi
dinotasikan dengan L diukur dengan satuan dB (decibels) yang berpatokan pada
skala akselarasi 10-6m/s2 = 0 dB. Sehingga akselarasi a m/s2 dapat dinyatakan
sebagai level L(dB) :
L (dB) = 20 log10 [a/aref]
dimana :
L = level getaran dalam decibels
a = akselarasi terukur dalam m/s2
aref = patokan level = 10-6m/s2
Pada jarak gelombang getaran maksimum dari titik tengah kecepatan
menjadi nol dan akselarasi pada nilai minimumnya. Ketika jarak nol kecepatan
maksimal dan akselarasi juga nol. Pada saat t, maka perpindahan x dinyatakan
sebagai :
x(t) = Xsin(2ft + ), dan kecepatan merupakan turunan pertama jarak
v(t) = 2fXcos2ft = Vcos2ft, dan akselarasi merupakan turunan kedua jarak
a(t) = -(2f)2Xsin 2ft = -A sin 2ft
dimana .
X = Jarak maksimum gelombang dari titik tengah
V = 2fX adalah puncak kecepatan
A = (2f)2X atau 2fV adalah puncak akselarasi
 = sudut fasa

Penjelasan tentang amplitudo, kecepatan dan akselarasi getaran dijelaskan
pada Gambar 3.

10

Gambar 3 Getaran sinusoidal untuk jarak perpindahan, kecepatan
dan akselarasi
Sumber : Kroemer (2001)
Pada tubuh yang kaku, gaya dan akselarasi selalu dalam satu fasa, sehingga
pada berbagai rasio frekuensi terhadap rms menunjukkan masa benda. Pada
frekuensi tertentu tubuh manusia tidak bersifat sebagai benda kaku, dan gaya dan
akselarasi tidak satu fasa tergantung pada kekakuan dan peredaman pada masingmasing frekuensi sehingga sulit untuk menghitung masa benda. Invers rasio juga
memiliki nama sendiri, akselarasi dibagi gaya adalah accelerance, kecepatan
dibagi gaya disebut mobility dan perpindahan x dibagi gaya disebut dynamic
compliance (Griffin, 1990).
Setiap struktur sederhana seperti meja, buku, bangunan, memiliki resonansi
frekuensi sendiri. Jika suatu getaran diterapkan pada struktur dan kemudian
struktur tersebut bergetar dengan getaran yang lebih besar daripada yang
diterapkan padanya, maka itu disebut beresonansi. Jika struktur menyerap
intensitas getaran maka proses tersebut disebut peredaman (damping).

Pengukuran Getaran pada Manusia
Tubuh yang terpapar getaran diukur pada interface tertentu dari tubuh dan
sumber getaran. Pada operator yang bekerja duduk biasanya pengukuran
dilakukan pada permukaan tempat duduk atau sandaran punggung. Pada operator
berdiri pengukuran pada lantai di posisi kaki. Pada operator yang bersandar
diukur pada permukaan penyangga tubuh di daerah torso, pelvis dan kepala.

11
Ketika getaran ditransmisikan ke tubuh melalui material yang tidak kaku
penempatan transducer pengukur harus pada permukaan tubuh untuk
meminimasi perubahan tekanan permukaan pada material tersebut. Waktu
pengukuran juga harus cukup untuk mewakili data getaran dan mendapatkan
sinyal random.
Jika pengukuran getaran dilakukan pada satu titik ditubuh untuk arah
translational (x, y, dan z) maka dapat dihitung nilai getaran total dalam bentuk
Root Mean Square Acceleration (aRMS) dengan komponen akselarasi pada setiap
arah ax, ay, dan az.

Ketika getaran mengenai tubuh pada beberapa titik (seperti kaki, tempat
duduk, sandaran punggung ), maka nilai total akselarasi av merupakan kombinasi
nilai dari setiap titik.

Efek getaran yang diterima tubuh dipengaruhi oleh frekuensi getaran,
sehingga penghitungan nilai total getaran yang dipengaruhi oleh frekuensi
menggunakan faktor frequency weighted. Nilai rata-rata getaran dalam bentuk
rms frequency weighted acceleration dengan rumus sebagai berikut dalam
domain frekuensi :

Pada tubuh yang terpapar getaran dengan kejadian sementara dan
mempunyai nilai crestfactor lebih dari 9, maka perlu dihitung nilai vibration dose
value (VDV) atau maximum transient vibration value (MTVV(T)), keduanya
digunakan untuk menjamin efek dari getaran sementara tidak underestimed.
Cresfactor adalah rasio antara nilai awmax terhadap awRMS
Hubungan antara respon manusia terhadap getaran sementara bisa
diketahui dengan menghitung maximum transient vibration value (MTVV(T))
selama pengukuran.
MTVV(T) |aw(t0)|max
Pangkat 4 Vibration Dose Value (VDV) didefinisikan sebagai :
VDV =
Dengan r = 4, memberikan sebuah pengukuran terpapar getaran yang lebih
sensitif untuk amplitudo besar dengan membentuk frequency-weighted

12
acceleration time history pangkat empat aw4(t). Jika total getaran terdiri atas
beberapa elemen getaran maka total VDV adalah :
VDV total =
Penggunaan maximum transien vibration value atau total vibration dose
value untuk ditambahkan pada nilai rms frequency weighted acceleration
dianjurkan jika :
MTVV(T) >1.5aw atau
VDVtotal >1.75awT1/4
Perhitungan VDV total tidak dipengaruhi oleh waktu dan besarnya
akselarasi, hanya merupakan penjumlahan dari elemen getaran. Tetapi
perhitungan MTVV memperhatikan pengaruh akselarasi yang terjadi dalam
waktu satu detik dan sangat sedikit dipengaruhi oleh kejadian yang terjadi lebih
dari 1 detik.
Total vibration dose value (VDV) akan mengintegrasikan semua pengaruh
kejadian sementara terlepas dari kekuatan dan lama kejadian. Berbeda dengan
total VDV maka maximum transient vibration value akan menghasilkan
pengukuran yang didominasi oleh kekuatan getaran yang besar yang hanya terjadi
pada saat yang pendek (1 detik), tetapi sangat sedikit dipengaruhi oleh getaran
yang terjadi dalam waktu yang lebih lama. Aplikasi kedua pengukuran ini
terhadap WBV tergantung kepada kondisi kejadian getaran sementara dan
antisipasi berdasarkan respon manusia.
Efek WBV terhadap kesehatan berdasarkan ISO 2631-1 pada getaran yang
dirambatkan melalui kursi duduk pada frekuensi 0,5 – 10 Hz, pengukuran getaran
berdasarkan frequency-weighted acceleration. Jika paparan getaran berisi
kejadian sementara (transient event) yang memenuhi persyaratan diatas maka
penilaian dilakukan berdasarkan vibration dose value (VDV). Frequency weighted
yang digunakan adalah Wd dan Wk. Dikalikan dengan factor 1 untuk getaran
dalam arah z dan 1,4 untuk getaran dalam arah x dan y sesuai koordinat pada
gambar.

Frequency Weighted
Sensitifitas tubuh manusia terhadap getaran mekanis tergantung kepada
frekuensi dan arah getaran. Kedua faktor ini perlu dipertimbangkan dalam
perhitungan untuk memperkirakan efek bahaya. ISO (International Standards
Organization) sudah menghasilkan tiga kurva weighting factor, yang dapat
digunakan ketika menaksir tingkat bahaya suatu kondisi getaran.
Ketika getaran diukur dalam arah yang berbeda-beda, level getaran diukur
pada semua frekuensi dalam daerah sensitif terhadap manusia. Frekuensi saat
tubuh manusia lebih sensitif akan memberikan weighting faktor yang lebih besar
dari pada saat frekuensi dimana tubuh kurang sensitif. Weighting factor
memberikan korelasi yang lebih bagus antara level getaran yang diukur dan

13
penilaian subjek atau dampak yang dihasilkan getaran (Bruej 2013). Level
kebisingan juga diukur dengan cara yang sama, weighting filter digunakan untuk
mensimulasikan respon pendengaran manusia terhadap kebisingan.
Tiga weighting faktor utama ISO diperlihatkan pada Gambar 4. Tambahan
weighting factor kadang-kadang digunakan ketika memperkirakan level getaran
yang berhubungan dengan motion sickness, getaran bangunan, dan transportasi
dengan ambulan. Pengukuran getaran pada tubuh manusia yang terjadi dalam
selang frekuensi 0.1 Hz sampai 1500 Hz menarik untuk diamati. Sementara jika
getaran terpapar dalam bentuk WBV maka frekuensi antara 1 Hz sampai 80 Hz
lebih menarik, dan kalau pengukuran getaran dalam bentuk THV (Tool-hand
vibration) selang frekuensi 5 Hz sampai 1500 Hz lebih menarik. Dalam selang
frekuensi ini tubuh manusia lebih sensitif sesuai bentuk paparan getaran yang
terjadi.

Gambar 4 Weighting factor berdasarkan ISO
Sumber : Bruej and Kjaer (2013)

WBV harus diukur dalam arah sesuai si