---
title: "Otot dan Sendi"
book: "Biologi Sekolah Menengah Atas"
subject: biology
language: id
chapter: 9
exercises: 15
source: https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/9-otot-dan-sendi
---

# Bab 9 — Otot dan Sendi

Seorang pemain bola menancapkan kakinya, berputar, lalu jatuh sambil mencengkeram lututnya. Diagnosisnya, satu jam kemudian: [ligamen](#def-g10-muscles-and-joints-joint) yang robek. Tidak ada tulang yang patah, tidak ada otot yang gagal; sebuah tali jaringan sepanjang beberapa sentimeter, yang tugasnya menjaga dua tulang tetap sejajar, telah menyerah oleh puntiran yang tidak pernah menjadi rancangannya. Untuk memahami apa yang robek, dan mengapa lututnya akan menuntut berbulan-bulan untuk pulih, kita perlu tahu [sendi](#def-g10-muscles-and-joints-joint) itu terbuat dari apa, bagaimana otot menariknya, dan gaya apa yang mengalir lewatnya ketika tubuh bermassa tujuh puluh kilogram mendarat pada satu kaki.

## 9.1 Sendinya

**Definisi 9.1 (Sendi).**

Sebuah *sendi* adalah tempat dua tulang bertemu. Pada sendi yang dapat bergerak seperti lutut, pinggul, bahu atau siku, ujung tulangnya terlapisi selapis *tulang rawan* yang licin, setebal beberapa milimeter, dan terkurung dalam kantong tertutup, yaitu *kapsul*, yang selaputnya mengeluarkan *cairan sinovial* yang melumasi permukaannya. Pita jaringan yang liat, yaitu *ligamen*, membentang dari tulang ke tulang melintasi sendinya dan membatasi gerakannya pada gerakan yang dituju. Pada lutut, dua sabit tulang rawan, yaitu *meniskus*, duduk di antara tulangnya dan menyebarkan bebannya.

![Lutut dalam irisan: femur di atas, tibia di bawah, patela (tempurung lutut) di depan pada tendon otot pahanya; tulang rawan pada ujung tulangnya, meniskus di antara keduanya, ligamen yang menahan tulangnya tetap bersatu.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-muscles-and-joints/fig-74b2dfe89518.svg)

*Lutut dalam irisan: femur di atas, tibia di bawah, patela (tempurung lutut) di depan pada [tendon](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) otot pahanya; [tulang rawan](#def-g10-muscles-and-joints-joint) pada ujung tulangnya, meniskus di antara keduanya, [ligamen](#def-g10-muscles-and-joints-joint) yang menahan tulangnya tetap bersatu.*

**Proposisi 9.2 (Untuk apa masing-masing bagiannya).**

[Tulang rawan](#def-g10-muscles-and-joints-joint) dan cairan sinovial membuat permukaannya meluncur dengan gesekan yang lebih kecil daripada es di atas es; meniskusnya menyebarkan beban yang jika tidak akan terpusat pada beberapa milimeter persegi; [ligamennya](#def-g10-muscles-and-joints-joint) membolehkan lutut membengkok dan lurus tetapi menahan puntiran dan pembengkokan menyamping; kapsulnya menahan cairannya tetap di dalam. Tiap bagian punya kegagalannya sendiri: [tulang rawan](#def-g10-muscles-and-joints-joint) aus (artrosis), meniskus robek oleh puntiran ketika lututnya membengkok, [ligamen](#def-g10-muscles-and-joints-joint) terkilir atau putus ketika [sendinya](#def-g10-muscles-and-joints-joint) dipaksa melampaui jangkauannya.

**Bukti.** *Diterima tanpa bukti pada tingkat ini.* ∎

**Contoh 9.3 (Terkilir, robek, lepas sendi).**

Puntirlah pergelangan kaki di tepi trotoar: [ligamen](#def-g10-muscles-and-joints-joint) di sisi luarnya terentang melampaui batasnya — itulah *keseleo*; [sendinya](#def-g10-muscles-and-joints-joint) membengkak karena kapsulnya berdarah dan cairannya menumpuk. Tariklah kuat-kuat otot paha belakang yang dingin: sebagian seratnya putus — itulah *robekan* otot. Jatuhlah dengan lengan terjulur: kepala humerusnya dapat meninggalkan mangkuknya — itulah *lepas [sendi](#def-g10-muscles-and-joints-joint)*, dengan [ligamen](#def-g10-muscles-and-joints-joint) dan kapsulnya terentang atau robek seiring lepasnya. Tidak satu pun berupa tulang patah; semuanya dapat memakan waktu lebih lama untuk sembuh daripada tulang patah.

## 9.2 Otot menarik, secara berpasangan

**Definisi 9.4 (Otot rangka dan tendon).**

Sebuah *otot rangka* adalah organ yang terbuat dari ribuan [sel](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/2-sel-satuan-bersama-kehidupan#def-g10-cells-common-unit-cell) panjang, yaitu *serat otot*, yang terikat menjadi berkas; tiap seratnya memendek ketika dirangsang sebuah saraf. Pada kedua ujungnya ototnya menyempit menjadi *tendon*, yaitu tali jaringan yang tidak dapat berkerut dan melekat pada tulang. Sebuah otot hanya dapat *menarik*, dengan memendek, dan hanya sepanjang panjangnya sendiri: ia menggerakkan [sendi](#def-g10-muscles-and-joints-joint) dengan menarik tulang di seberangnya.

**Proposisi 9.5 (Pasangan yang berlawanan).**

Karena otot tidak dapat mendorong, setiap gerakan sebuah [sendi](#def-g10-muscles-and-joints-joint) menuntut dua otot atau dua kelompok yang bekerja berlawanan: sebuah *fleksor* yang membengkokkan [sendinya](#def-g10-muscles-and-joints-joint) dan sebuah *ekstensor* yang meluruskannya. Ketika yang satu berkerut, yang lain mengendur dan terentang; untuk menahan sebuah sikap, keduanya berkerut bersama. Bisep membengkokkan siku dan trisep meluruskannya; kuadrisep di depan paha meluruskan lutut, otot paha belakang di belakangnya membengkokkannya.

**Bukti.** *Diterima tanpa bukti pada tingkat ini.* ∎

![Sepasang otot berlawanan pada siku. Bisepnya, yang melekat pada lengan bawah tepat di seberang sendinya, memendek dan membengkokkan sikunya; trisepnya, yang melekat di belakang sendinya, mengendur dan terentang. Baliklah perannya untuk meluruskan lengannya.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-muscles-and-joints/fig-b4a554833975.svg)

*Sepasang otot berlawanan pada siku. Bisepnya, yang melekat pada lengan bawah tepat di seberang [sendinya](#def-g10-muscles-and-joints-joint), memendek dan membengkokkan sikunya; trisepnya, yang melekat di belakang [sendinya](#def-g10-muscles-and-joints-joint), mengendur dan terentang. Baliklah perannya untuk meluruskan lengannya.*

**Proposisi 9.6 (Tuas dan gaya).**

Tulang yang berputar pada sebuah [sendi](#def-g10-muscles-and-joints-joint) adalah sebuah tuas. [Tendon](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) ototnya melekat pada jarak pendek $d$ dari titik tumpunya, sedangkan bebannya bekerja pada jarak $D$ yang lebih besar; agar seimbang ototnya harus menarik dengan gaya

$$
F_{\text{otot}} = F_{\text{beban}} \times \frac{D}{d},
$$

beberapa kali bebannya. Susunan itu menukar gaya dengan kecepatan dan jangkauan: pemendekan kecil ototnya menghasilkan gerakan tangan atau kaki yang besar dan cepat, dengan harga berupa gaya yang besar dalam [tendon](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) dan [sendinya](#def-g10-muscles-and-joints-joint).

**Bukti.** *Diterima tanpa bukti pada tingkat ini.* ∎

**Contoh 9.7 (Menjinjing sebuah tas).**

Sebuah tas $5\,\mathrm{kg}$ (beratnya $49\,\mathrm{N}$) tergantung pada tangan, $35\,\mathrm{cm}$ dari siku; [tendon](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) bisepnya melekat $5\,\mathrm{cm}$ darinya. Bisepnya menarik dengan $49 \times 35/5 = 343\,\mathrm{N}$ — tujuh kali bebannya, yaitu berat $35\,\mathrm{kg}$ — dan [sendi](#def-g10-muscles-and-joints-joint) sikunya tertekan menyatu dengan sekitar $300\,\mathrm{N}$. Otot, [tendon](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) dan [tulang rawan](#def-g10-muscles-and-joints-joint) memang dibangun untuk gaya sebesar ini; yang merusaknya adalah gaya mendadak dalam arah yang salah, atau beban yang berulang melampaui apa yang dapat diperbaiki jaringannya.

![Lengan bawah sebagai tuas: bisepnya menarik dekat ke titik tumpu, bebannya tergantung jauh darinya. F_ otot × d = F_ beban × D, sehingga gaya ototnya D/d = 7 kali bebannya.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-muscles-and-joints/fig-fcd127834223.svg)

*Lengan bawah sebagai tuas: bisepnya menarik dekat ke titik tumpu, bebannya tergantung jauh darinya. $F_{\text{otot}} \times d =
F_{\text{beban}} \times D$, sehingga gaya ototnya $D/d = 7$ kali bebannya.*

## 9.3 Di dalam otot

**Proposisi 9.8 (Struktur sebuah serat otot).**

[Serat otot](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) adalah satu [sel](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/2-sel-satuan-bersama-kehidupan#def-g10-cells-common-unit-cell) raksasa, selebar $10$–$100\,\text{µ}\mathrm{m}$ dan panjangnya sampai beberapa sentimeter, dengan banyak [inti sel](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/2-sel-satuan-bersama-kehidupan#def-g10-cells-common-unit-organelle). Ia padat dengan *miofibril* yang sejajar, yang masing-masing berupa rantai satuan berulang tempat dua jenis filamen [protein](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families), yang tebal dan yang tipis, saling menyisip. Kerutannya adalah meluncurnya filamen tipis di antara filamen tebal, yang dijalankan ATP: tiap satuannya memendek sepersekian, miofibrilnya sebanyak jumlahnya, dan seratnya ikut bersamanya. [Mitokondria](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/2-sel-satuan-bersama-kehidupan#def-g10-cells-common-unit-organelle) di antara miofibrilnya memasok ATP-nya; ujung saraf pada tiap seratnya memberi perintahnya.

**Bukti.** *Diterima tanpa bukti pada tingkat ini.* ∎

![Dari otot utuh sampai molekul yang memendekkannya: lima aras penataan, yang masing-masing berupa berkas aras berikutnya. Meluncurnya filamen melewati satu sama lain, yang berulang pada tiap satuannya, adalah kerutannya.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-muscles-and-joints/fig-70eb7f4ff339.svg)

*Dari otot utuh sampai molekul yang memendekkannya: lima aras penataan, yang masing-masing berupa berkas aras berikutnya. Meluncurnya filamen melewati satu sama lain, yang berulang pada tiap satuannya, adalah kerutannya.*

**Definisi 9.9 (Jenis serat).**

[Serat otot](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) hadir dalam dua jenis utama. *Serat lambat* berkerut dengan lambat dan lemah tetapi tanpa lelah: kaya [mitokondria](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/2-sel-satuan-bersama-kehidupan#def-g10-cells-common-unit-organelle) dan kapiler, merah oleh [protein](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families) penyimpan oksigen, seratnya berjalan dengan respirasi dan berkuasa pada otot penegak tubuh serta pada atlet ketahanan. *Serat cepat* berkerut dengan cepat dan kuat tetapi lelah dalam satu menit: lebih miskin [mitokondria](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/2-sel-satuan-bersama-kehidupan#def-g10-cells-common-unit-organelle), lebih pucat, seratnya bersandar pada simpanan fosfat dan [fermentasi](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#def-g10-cell-metabolism-fermentation) serta berkuasa pada pelari cepat. Perbandingannya dalam sebuah otot sebagian besar diwariskan; latihan lebih mengubah ukuran dan perlengkapan seratnya daripada jumlahnya.

**Contoh 9.10 (Membaca sebuah biopsi otot).**

Pewarna bagi [enzim](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#def-g10-cell-metabolism-metabolism) [mitokondria](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/2-sel-satuan-bersama-kehidupan#def-g10-cells-common-unit-organelle) pada irisan tipis otot paha memperlihatkan mosaik: serat gelap (lambat) dan serat pucat (cepat). Cuplikan seorang pelari maraton 80% gelap; cuplikan pelari cepat 30%; cuplikan orang tak terlatih kira-kira separuh-separuh. Pewarna yang sama pada pelari yang sama setelah setahun latihan lari cepat memperlihatkan serat pucatnya membesar tetapi tidak bertambah banyak.

## 9.4 Kelelahan, kerusakan, perbaikan

**Proposisi 9.11 (Batas ototnya).**

Otot gagal dengan tiga cara yang berbeda. *Kelelahan*: gayanya menurun ketika pasokan ATP-nya tidak dapat mengimbangi — dalam satu menit pada serat cepat, sepanjang berjam-jam pada serat lambat — dan pulih dengan istirahat. *Kram*: kerutan mendadak, berkepanjangan dan tak disengaja, yang sering berasal dari kekurangan cairan atau hilangnya garam. *Cedera*: serat yang robek oleh gaya yang melampaui kekuatannya, lazimnya ketika ototnya dingin, lelah, atau terentang sambil berkerut. Serat diperbaiki dalam hitungan pekan dari [sel](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/2-sel-satuan-bersama-kehidupan#def-g10-cells-common-unit-cell) cadangan dalam ototnya; [tendon](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) atau [ligamen](#def-g10-muscles-and-joints-joint), yang buruk pasokan darahnya, diperbaiki dalam hitungan bulan.

**Bukti.** *Diterima tanpa bukti pada tingkat ini.* ∎

**Metode 9.12 (Menganalisis sebuah cedera otot dan sendi).**

1. Kenali gerakan yang menyebabkannya dan arahnya: apakah [sendinya](#def-g10-muscles-and-joints-joint) digerakkan dalam jangkauannya (persoalan otot) atau melampauinya (persoalan [ligamen](#def-g10-muscles-and-joints-joint) atau kapsul)?
2. Kenali jaringannya: [serat otot](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) robek (nyeri pada perut ototnya, lemas); [ligamen](#def-g10-muscles-and-joints-joint) terkilir (nyeri dan bengkak pada [sendinya](#def-g10-muscles-and-joints-joint) , tidak mantap); [tendon](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) meradang di bawah beban yang berulang; [tulang rawan](#def-g10-muscles-and-joints-joint) aus diam-diam selama bertahun-tahun.
3. Perkirakan gayanya: pakai aturan tuasnya; ingatlah bahwa mendarat atau mengerem melipatgandakan berat tubuh beberapa kali.
4. Ramalkan pemulihannya dari pasokan darah jaringannya: otot dalam hitungan pekan, [ligamen](#def-g10-muscles-and-joints-joint) dan [tendon](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) dalam hitungan bulan, [tulang rawan](#def-g10-muscles-and-joints-joint) nyaris tidak sama sekali.

**Catatan 9.13 (Mengapa pemanasan berhasil).**

Sepuluh menit gerakan lembut menaikkan suhu ototnya satu atau dua derajat, yang membuat [proteinnya](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families) lebih dapat merentang dan [enzimnya](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#def-g10-cell-metabolism-metabolism) lebih cepat; pemanasan itu membuka kapiler yang akan mengantarkan oksigen [Bab 8](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/8-jantung-dan-paru-paru-selama-usaha#ch-g10-heart-lungs-effort), dan menebalkan selaput cairan sinovialnya pada [tulang rawannya](#def-g10-muscles-and-joints-joint). Otot dingin yang diminta berkerut maksimal adalah penyebab robekan yang terlazim; [sendi](#def-g10-muscles-and-joints-joint) yang dibebani sebelum cairannya menyebar akan lebih cepat aus.

## 9.5 Latihan

**Latihan 9.1 ★.**

Sebutkan bagian [sendi](#def-g10-muscles-and-joints-joint) yang dapat bergerak dan berikan peran masing-masing.

**Solusi Latihan 9.1.**

[Tulang rawan](#def-g10-muscles-and-joints-joint) pada ujung tulangnya (meluncur licin, menyebarkan beban); kapsul (menutup [sendinya](#def-g10-muscles-and-joints-joint)) beserta cairan sinovialnya (pelumasan); [ligamen](#def-g10-muscles-and-joints-joint) (menahan tulangnya tetap bersatu, membatasi gerakannya); pada lutut, meniskus (menyebarkan bebannya).

**Latihan 9.2 ★.**

Apa beda [tendon](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) dan [ligamen](#def-g10-muscles-and-joints-joint)?

**Solusi Latihan 9.2.**

[Tendon](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) menyambungkan otot ke tulang dan meneruskan tarikannya; [ligamen](#def-g10-muscles-and-joints-joint) menyambungkan tulang ke tulang melintasi [sendi](#def-g10-muscles-and-joints-joint) dan membatasi gerakannya. Tidak satu pun dari keduanya dapat berkerut.

**Latihan 9.3 ★.**

Mengapa setiap [sendi](#def-g10-muscles-and-joints-joint) memerlukan sedikitnya dua otot untuk bergerak?

**Solusi Latihan 9.3.**

Otot hanya dapat menarik dengan memendek; ia tidak dapat mendorong. Untuk menggerakkan [sendi](#def-g10-muscles-and-joints-joint) ke dua arah, diperlukan sebuah fleksor dan sebuah ekstensor, yang masing-masing membatalkan apa yang dikerjakan yang lain.

**Latihan 9.4 ★.**

Bedakan keseleo, robekan otot dan lepas [sendi](#def-g10-muscles-and-joints-joint) menurut jaringan yang terlibat.

**Solusi Latihan 9.4.**

Keseleo: [ligamen](#def-g10-muscles-and-joints-joint) yang terentang atau robek. Robekan otot: [serat otot](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) yang putus. Lepas [sendi](#def-g10-muscles-and-joints-joint): ujung tulang yang terpaksa keluar dari [sendinya](#def-g10-muscles-and-joints-joint), dengan kapsul dan [ligamennya](#def-g10-muscles-and-joints-joint) terentang atau robek.

**Latihan 9.5 ★.**

Berikan dua beda antara [serat otot](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) lambat dan [serat otot](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) cepat.

**Solusi Latihan 9.5.**

Serat lambat: lambat, lemah, tanpa lelah, kaya [mitokondria](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/2-sel-satuan-bersama-kehidupan#def-g10-cells-common-unit-organelle) dan kapiler, merah, berjalan dengan respirasi. Serat cepat: cepat, kuat, lelah dalam satu menit, sedikit [mitokondria](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/2-sel-satuan-bersama-kehidupan#def-g10-cells-common-unit-organelle), pucat, berjalan dengan simpanan fosfat dan [fermentasi](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#def-g10-cell-metabolism-fermentation).

**Latihan 9.6 ★★.**

Sebuah dambel $2\,\mathrm{kg}$ dipegang di tangan, $32\,\mathrm{cm}$ dari sikunya; bisepnya melekat $4\,\mathrm{cm}$ darinya. Hitung gaya dalam bisepnya ($g = 9.8\,\mathrm{N}/\mathrm{kg}$).

**Solusi Latihan 9.6.**

Bebannya $2 \times 9.8 = 19.6\,\mathrm{N}$; gaya bisepnya $19.6 \times 32/4
\approx 157\,\mathrm{N}$.

**Latihan 9.7 ★★.**

Jelaskan mengapa bisep dan trisep harus sama-sama berkerut untuk menahan lengan tetap diam melawan dorongan yang tak terduga.

**Solusi Latihan 9.7.**

Dorongan dapat datang dari arah mana pun, dan tiap otot hanya dapat menahan satu arah. Keduanya yang berkerut mengakukan [sendinya](#def-g10-muscles-and-joints-joint) ke dua arah sekaligus; ke arah mana pun dorongannya datang, salah satu dari keduanya sudah menarik melawannya.

**Latihan 9.8 ★★.**

[Serat otot](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) sepanjang $3\,\mathrm{cm}$ memendek 20% ketika berkerut. Berapa jauh tangannya bergerak jika [tendon](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) seratnya melekat $5\,\mathrm{cm}$ dari sikunya dan tangannya $35\,\mathrm{cm}$ darinya?

**Solusi Latihan 9.8.**

Seratnya memendek $0.6\,\mathrm{cm}$; [tendonnya](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) menggerakkan tulangnya sejauh $0.6\,\mathrm{cm}$ pada $5\,\mathrm{cm}$ dari sikunya, sehingga tangannya bergerak $0.6 \times 35/5 = 4.2\,\mathrm{cm}$.

**Latihan 9.9 ★★.**

Mengapa bahu, [sendi](#def-g10-muscles-and-joints-joint) yang paling dapat bergerak dalam tubuh, juga yang paling sering lepas [sendi](#def-g10-muscles-and-joints-joint)?

**Solusi Latihan 9.9.**

Keleluasaan gerak menuntut mangkuk yang dangkal dan [ligamen](#def-g10-muscles-and-joints-joint) yang longgar; kelonggaran yang sama membiarkan kepala humerusnya meninggalkan mangkuknya ketika sebuah gaya mendorongnya melampaui jangkauan yang dapat ditahan [ligamennya](#def-g10-muscles-and-joints-joint).

**Latihan 9.10 ★★.**

Otot betis seorang pelari kram pada akhir lomba yang panas. Usulkan dua sebab dari bab ini dan satu penawarnya.

**Solusi Latihan 9.10.**

Kekurangan cairan dan hilangnya garam lewat keringat, serta kelelahan seratnya pada akhir lombanya. Penawarnya: regangkan ototnya dengan lembut dan minumlah air bergaram.

**Latihan 9.11 ★★.**

Dengan [Contoh 9.10](#ex-g10-muscles-and-joints-biopsy), jelaskan mengapa pelari cepat yang berlatih untuk maraton meningkat lebih sedikit daripada orang tak terlatih seumurnya.

**Solusi Latihan 9.11.**

Paha pelari cepat itu 70% berserat cepat dan perbandingannya sebagian besar diwariskan; latihan membesarkan serat dan memperbaiki perlengkapannya tetapi tidak mengubah jumlahnya. Orang yang tak terlatih berangkat dari separuh-separuh dan punya lebih banyak serat lambat untuk dikembangkan.

**Latihan 9.12 ★★★.**

Ketika mendarat dari lompatan, lututnya membengkok dan [tendon](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) kuadrisepnya membawa sekitar empat kali berat tubuhnya. Untuk atlet $70\,\mathrm{kg}$, hitung gaya itu. [Tendonnya](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) berpenampang sekitar $1\,\mathrm{cm}^{2}$ dan putus pada sekitar $100\,\mathrm{N}/\mathrm{mm}^{2}$; berapa jauh ia dari putus?

**Solusi Latihan 9.12.**

$4 \times 70 \times 9.8 \approx 2.7\,\mathrm{kN}$. Tegangannya $2744/100
\approx 27\,\mathrm{N}/\mathrm{mm}^{2}$: sekitar seperempat tegangan putusnya, yaitu faktor keamanan empat.

**Latihan 9.13 ★★★.**

[Ligamen](#def-g10-muscles-and-joints-joint) yang robek sembuh dalam hitungan bulan, otot yang robek dalam hitungan pekan, dan [tulang rawan](#def-g10-muscles-and-joints-joint) yang rusak nyaris tidak sembuh sama sekali. Hubungkan ketiganya dengan pasokan darah jaringannya dan dengan [sel](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/2-sel-satuan-bersama-kehidupan#def-g10-cells-common-unit-cell) yang tersedia untuk memperbaikinya.

**Solusi Latihan 9.13.**

Otot kaya pasokan darah dan memuat [sel](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/2-sel-satuan-bersama-kehidupan#def-g10-cells-common-unit-cell) cadangan yang membangun kembali seratnya: hitungan pekan. [Ligamen](#def-g10-muscles-and-joints-joint) punya sedikit pembuluh, sehingga zat gizi dan [sel](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/2-sel-satuan-bersama-kehidupan#def-g10-cells-common-unit-cell) pemulihnya tiba dengan lambat: hitungan bulan. [Tulang rawan](#def-g10-muscles-and-joints-joint) sama sekali tidak punya pembuluh darah dan hampir tidak punya [sel](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/2-sel-satuan-bersama-kehidupan#def-g10-cells-common-unit-cell) yang membelah; ia hanya diberi makan cairan sinovial dan nyaris tidak memperbaiki diri.

**Latihan 9.14 ★★★.**

Binaraga membesarkan ototnya; peregangan memanjangkan jangkauan sebuah [sendi](#def-g10-muscles-and-joints-joint). Jaringan mana yang diubah masing-masing, dan mengapa tidak satu pun mengubah jumlah seratnya?

**Solusi Latihan 9.14.**

Binaraga menebalkan seratnya (lebih banyak miofibril dalam masing-masing) dan peregangan memanjangkan satuan otot–tendon serta ketahanan kapsulnya. Jumlah seratnya sudah tetap sejak awal kehidupan; otot orang dewasa tumbuh atau menyusut dengan mengubah ukuran serat yang sudah ada.

**Latihan 9.15 ★★★.**

[Tulang rawan](#def-g10-muscles-and-joints-joint) lutut seorang lanjut usia telah aus menjadi separuh tebalnya. Jelaskan, dari bab ini, mengapa [sendinya](#def-g10-muscles-and-joints-joint) nyeri di tangga, mengapa meniskusnya lebih menentukan daripada sebelumnya, dan mengapa otot di sekeliling lututnya menjadi bagian pengobatannya.

**Solusi Latihan 9.15.**

Di tangga [sendinya](#def-g10-muscles-and-joints-joint) membawa beberapa kali berat tubuhnya; [tulang rawan](#def-g10-muscles-and-joints-joint) yang lebih tipis meneruskan tekanan itu ke tulang di bawahnya, yang punya saraf dan terasa nyeri. Dengan [tulang rawan](#def-g10-muscles-and-joints-joint) yang lebih sedikit, meniskusnya menjadi hal terakhir yang menyebarkan bebannya. Otot yang kuat di sekeliling lututnya menyerap sebagian kejutnya dan memantapkan [sendinya](#def-g10-muscles-and-joints-joint), sehingga puncak tekanan pada [tulang rawan](#def-g10-muscles-and-joints-joint) yang tersisa berkurang.

## 9.6 Soal: Gaya dalam Sebuah Lutut

**Soal 9.1.**

Soal akhir pekan — lutut seorang pemain bola yang dibongkar: tuas kakinya, tarikan otot pahanya, ligamen yang robek, dan angka yang dibawa sebuah tendon pada setiap langkah

Karim, $70\,\mathrm{kg}$, mencederai lututnya ketika berputar tajam dengan kaki tertancap. Ambil $g = 9.8\,\mathrm{N}/\mathrm{kg}$. [Tendon](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) kuadrisepnya melekat pada tibia $5\,\mathrm{cm}$ dari titik tumpu lututnya; dorongan tanah pada kakinya bekerja sekitar $20\,\mathrm{cm}$ darinya ketika lututnya membengkok dalam, seperti saat mendarat.

**Bagian I — Berdiri dan melangkah.**

1. Hitung berat Karim.
2. Ketika berdiri pada satu kaki dengan lutut sedikit membengkok, tanah mendorong kakinya ke atas dengan seluruh beratnya, yang bekerja $10\,\mathrm{cm}$ dari titik tumpu lututnya. Hitung gaya dalam [tendon](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) kuadrisepnya.
3. Ketika menaiki tangga, lututnya membengkok lebih jauh dan gaya tanahnya bekerja $20\,\mathrm{cm}$ dari titik tumpunya. Hitung lagi gaya [tendonnya](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) .
4. Nyatakan kedua hasilnya sebagai kelipatan berat tubuhnya, dan jelaskan mengapa tangga melelahkan pahanya.
5. Kelompok otot mana yang menjadi lawan kuadrisepnya, dan apa yang dikerjakannya selama langkahnya?

**Bagian II — Pendaratannya.**

6. Ketika mendarat dari sundulan, tanah mendorong dengan tiga kali berat Karim, $20\,\mathrm{cm}$ dari titik tumpunya. Hitung gaya [tendonnya](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) .
7. Penampang [tendonnya](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) $1.2\,\mathrm{cm}^{2}$ . Hitung tegangan di dalamnya, dalam newton tiap milimeter persegi, dan bandingkan dengan tegangan putusnya yang sekitar $100\,\mathrm{N}/\mathrm{mm}^{2}$ .
8. Permukaan [sendinya](#def-g10-muscles-and-joints-joint) tertekan menyatu oleh kira-kira gaya [tendonnya](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) ditambah gaya tanahnya. Hitung beban itu, lalu tekanan pada [tulang rawannya](#def-g10-muscles-and-joints-joint) jika luas sentuhnya $6\,\mathrm{cm}^{2}$ dengan meniskusnya dan $1\,\mathrm{cm}^{2}$ tanpa meniskusnya.
9. Turunkan mengapa lutut yang telah kehilangan meniskusnya mengauskan [tulang rawannya](#def-g10-muscles-and-joints-joint) lebih cepat.
10. Jelaskan apa yang disumbangkan cairan sinovialnya selama pendaratan itu.

**Bagian III — Cederanya.**

11. Kaki Karim tertancap dan tubuhnya berputar: arah gerakan mana yang dipaksakan pada lututnya, dan jaringan mana yang dibangun untuk menahannya?
12. Mengapa kuadrisepnya, yang cukup kuat untuk menarik dengan beberapa kilonewton, tidak melindungi [ligamennya](#def-g10-muscles-and-joints-joint) ?
13. Lututnya membengkak dalam satu jam. Apa yang mengisinya, dan bagian [sendi](#def-g10-muscles-and-joints-joint) mana yang jebol?
14. Pemindaian memperlihatkan [ligamennya](#def-g10-muscles-and-joints-joint) putus dan sebuah meniskus robek. Dengan [Metode 9.12](#met-g10-muscles-and-joints-analyse) , ramalkan waktu pemulihan masing-masing dan berikan alasannya dari pasokan darahnya.
15. Karim bertanya mengapa ahli bedahnya ingin menguatkan otot paha belakangnya sebelum operasinya. Jawablah dengan [Proposisi 9.5](#prop-g10-muscles-and-joints-antagonists) .

**Bagian IV — Tiap langkah berarti.**

16. Karim melangkah sekitar 8000 kali sehari; separuhnya pada kaki yang cedera. Dengan gaya pada pertanyaan 2, berapa kali sehari [tendonnya](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) membawa sedikitnya beban itu?
17. Sepanjang setahun, berapa jumlah pembebanannya seluruhnya? Jelaskan mengapa [tendon](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) yang meradang oleh pemakaian berlebih (tendinitis) memerlukan istirahat alih-alih kekuatan.
18. Selama satu pertandingan ia mendarat dari lompatan sekitar 40 kali. Bandingkan beban seluruhnya yang terbawa dalam pendaratan (pertanyaan 6) dengan beban yang terbawa dalam langkah sehariannya.
19. Berlari melipatduakan gaya tanahnya dibandingkan berjalan. Mengapa dokter menganjurkan bersepeda dan berenang alih-alih berlari bagi lutut yang sedang sembuh?
20. Nyatakan hasilnya: kelipatan berat tubuh yang dibawa [tendon](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) kuadrisepnya di tangga dan saat mendarat, dan satu jaringan lutut yang kekuatannya tidak pernah diuji angka itu — sampai putarannya.

**Solusi Soal 9.1.**

**1.** $70 \times 9.8 = 686\,\mathrm{N}$.

**2.** $686 \times 10/5 \approx 1.4\,\mathrm{kN}$.

**3.** $686 \times 20/5 \approx 2.7\,\mathrm{kN}$.

**4.** Dua dan empat kali berat tubuhnya: pada tiap anak tangga kuadrisepnya menarik dengan berat empat orang, dan itulah sebabnya paha terbakar pada tanjakan yang panjang.

**5.** Otot paha belakangnya, di belakang pahanya; otot itu mengendur dan terentang ketika kuadrisepnya meluruskan lututnya, sambil berkerut ringan untuk memantapkan [sendinya](#def-g10-muscles-and-joints-joint).

**6.** Gaya tanahnya $3 \times 686 \approx 2.06\,\mathrm{kN}$; gaya [tendonnya](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) $2058 \times 20/5 \approx 8.2\,\mathrm{kN}$, dua belas kali berat tubuhnya.

**7.** $8232/120 \approx 69\,\mathrm{N}/\mathrm{mm}^{2}$: sekitar dua pertiga tegangan putusnya. Tiap pendaratan memakai sebagian besar selisih aman [tendonnya](#def-g10-muscles-and-joints-muscle).

**8.** Bebannya $8.2 + 2.1 \approx 10.3\,\mathrm{kN}$. Dengan meniskusnya: $10300/600 \approx 17\,\mathrm{N}/\mathrm{mm}^{2}$; tanpanya: $10300/100 \approx
103\,\mathrm{N}/\mathrm{mm}^{2}$, enam kali lebih besar.

**9.** Tekanan enam kali lipat pada [tulang rawan](#def-g10-muscles-and-joints-joint) yang sama pada tiap pendaratan: permukaannya tergerus lebih cepat daripada yang dapat dirawatnya, dan ia pun aus.

**10.** Selaput cairan di antara [tulang rawannya](#def-g10-muscles-and-joints-joint), sehingga keduanya meluncur selama pembengkokannya tanpa gesekan kering, serta sedikit peredaman tumbukannya.

**11.** Puntiran tibia di bawah femurnya, disertai pembengkokan menyamping: perputaran yang bukan rancangan lututnya, dan ligamennyalah yang ada untuk menahannya.

**12.** Kuadrisepnya hanya menarik sepanjang kakinya, yang meluruskan lututnya; ia tidak punya tindakan melawan puntiran. Lagi pula cederanya terjadi dalam beberapa perseratus sekon, lebih cepat daripada tanggapan otot mana pun.

**13.** Darah dari pembuluh [ligamen](#def-g10-muscles-and-joints-joint) dan kapsulnya yang robek, ditambah cairan sinovial yang berlebih: kapsulnya jebol atau meradang dan [sendinya](#def-g10-muscles-and-joints-joint) pun terisi.

**14.** [Ligamennya](#def-g10-muscles-and-joints-joint), yang buruk pasokan darahnya, menuntut berbulan-bulan dan sering pembedahan; meniskusnya yang robek, yaitu [tulang rawan](#def-g10-muscles-and-joints-joint) yang nyaris tanpa pembuluh, lazimnya tidak sembuh dan bagian yang robek dipangkas atau dijahit.

**15.** Otot paha belakangnya adalah lawan kuadrisepnya dan menarik tibianya ke belakang; sepasang otot yang kuat dan berkerut bersama mengakukan lututnya melawan luncuran ke depan yang tidak lagi dicegah [ligamennya](#def-g10-muscles-and-joints-joint) yang robek, sehingga [sendinya](#def-g10-muscles-and-joints-joint) terlindungi sebelum dan sesudah pembedahan.

**16.** Sekitar 4000 kali sehari pada $1.4\,\mathrm{kN}$ atau lebih.

**17.** Sekitar $1.5 \times 10^{6}$ pembebanan tiap tahun. Tendinitis adalah kerusakan yang menumpuk lebih cepat daripada perbaikan jaringan [tendon](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) yang lambat; hanya istirahat yang membiarkan perbaikannya menyusul, karena kekuatan tidak mengurangi beban tiap langkahnya.

**18.** Pendaratannya $40 \times 8.2 \approx 330\,\mathrm{kN}$ seluruhnya; langkahnya $4000 \times 1.4 \approx 5600\,\mathrm{kN}$ — langkahnya membawa beban seluruhnya tujuh belas kali lebih besar, tetapi pendaratannyalah yang membawa puncak yang mengancam putus.

**19.** Melipatduakan gaya tanahnya melipatduakan gaya [tendon](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) dan [sendinya](#def-g10-muscles-and-joints-joint) pada tiap langkahnya; bersepeda dan berenang melatih ototnya sambil membebani lututnya jauh di bawah berat tubuhnya.

**20.** [Tendon](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) kuadrisepnya membawa empat kali berat tubuh di tangga dan sekitar dua belas kali saat mendarat; [ligamennya](#def-g10-muscles-and-joints-joint), yang tidak pernah diuji beban itu, adalah jaringan yang ditemukan puntirannya.