Formula & Persamaan Metrik Jalan
Fondasi matematis analitik jalan – persamaan yang tervalidasi secara ilmiah untuk intensitas, energi, dan performa
Halaman ini menyajikan formula yang tervalidasi secara ilmiah yang digunakan dalam analitik jalan. Semua persamaan dikutip dengan referensi penelitian dan rentang akurasi yang tervalidasi.
1. Konversi Kadence ke METs
Persamaan Metabolik Berbasis Kadence Moore et al. (2021)
Kadence ke METs
METs = 0,0219 × Kadence (langkah/menit) + 0,72
Mengapa formula ini penting: Persamaan ini 23-35% lebih akurat dibandingkan persamaan ACSM tradisional berbasis kecepatan untuk berjalan. Ini bekerja karena kadence secara langsung mencerminkan frekuensi gerakan dan pengeluaran energi, sedangkan kecepatan bergantung pada panjang langkah yang variabel.
Contoh:
Berjalan pada 100 spm:
METs = 0,0219 × 100 + 0,72 = 2,19 + 0,72 = 2,91 METs
≈ 3 METs = Ambang intensitas sedang ✓
Berjalan pada 110 spm:
METs = 0,0219 × 110 + 0,72 = 2,409 + 0,72 = 3,13 METs
Intensitas sedang yang solid
Berjalan pada 120 spm:
METs = 0,0219 × 120 + 0,72 = 2,628 + 0,72 = 3,35 METs
Intensitas sedang-kuat
Berjalan pada 130 spm:
METs = 0,0219 × 130 + 0,72 = 2,847 + 0,72 = 3,57 METs
Ambang intensitas kuat (6 METs berdasarkan pengukuran langsung CADENCE-Adults)
Catatan: Studi CADENCE-Adults mengukur secara langsung bahwa 130 spm = 6 METs dalam kondisi laboratorium terkontrol. Persamaan Moore dirancang untuk rentang 80-130 spm dan mungkin meremehkan pada kadence yang sangat tinggi.
Data Validasi:
- Sampel: 76 orang dewasa berusia 21-40
- Metode: Kalorimetri tidak langsung (standar emas)
- Nilai R²: 0,87 (korelasi sangat baik)
- Mean absolute error: 0,47 METs
- Rentang yang berlaku: 80-130 langkah/menit
2. Persamaan VO₂ ACSM untuk Jalan
Kalkulasi Metabolik ACSM
Jalan Datar (kemiringan 0%)
VO₂ (mL/kg/menit) = 0,1 × Kecepatan (m/menit) + 3,5
Kecepatan dalam meter per menit (kalikan km/jam dengan 16,67 atau mph dengan 26,82)
Jalan dengan Kemiringan (naik/turun)
VO₂ = 0,1(Kecepatan) + 1,8(Kecepatan)(Kemiringan) + 3,5
Kemiringan dinyatakan sebagai desimal (misalnya, 5% = 0,05)
Contoh:
Berjalan 5 km/jam (83,3 m/menit) di tanah datar:
VO₂ = 0,1 × 83,3 + 3,5 = 8,33 + 3,5 = 11,83 mL/kg/menit
Konversi ke METs: 11,83 / 3,5 = 3,38 METs
Berjalan 5 km/jam pada kemiringan 5%:
VO₂ = 0,1(83,3) + 1,8(83,3)(0,05) + 3,5
= 8,33 + 7,497 + 3,5 = 19,33 mL/kg/menit
= 19,33 / 3,5 = 5,52 METs
Kemiringan meningkatkan intensitas sebesar ~64%!
Konversi Kecepatan:
- km/jam ke m/menit: kalikan dengan 16,67
- mph ke m/menit: kalikan dengan 26,82
- m/detik ke m/menit: kalikan dengan 60
3. Pengeluaran Energi & Pembakaran Kalori
Kalkulasi Kalori yang Akurat
Kalori per Menit
Kal/menit = (METs × 3,5 × Berat Badan kg) / 200
Total Kalori untuk Sesi
Total Kalori = Kal/menit × Durasi (menit)
Contoh:
Orang 70 kg berjalan 100 spm (3 METs) selama 45 menit:
Kal/menit = (3 × 3,5 × 70) / 200 = 735 / 200 = 3,675 kal/menit
Total = 3,675 × 45 = 165,4 kalori
Orang 85 kg berjalan 120 spm (5 METs) selama 30 menit:
Kal/menit = (5 × 3,5 × 85) / 200 = 1487,5 / 200 = 7,44 kal/menit
Total = 7,44 × 30 = 223,2 kalori
Mengapa Formula Ini?
Persamaan ini berasal dari definisi MET (Metabolic Equivalent of Task):
- 1 MET = 3,5 mL O₂/kg/menit (laju metabolik istirahat)
- 1 liter O₂ yang dikonsumsi ≈ 5 kkal dibakar
- Konversi: (METs × 3,5 × kg × 5) / 1000 = (METs × 3,5 × kg) / 200
Pembakaran Kalori Bersih (Hanya Latihan)
Kalori Bersih (tidak termasuk istirahat)
Kal Bersih/menit = [(METs - 1) × 3,5 × Berat Badan] / 200
Mengurangi 1 MET untuk mengecualikan kalori yang tetap terbakar saat istirahat
70 kg, 3 METs, 45 menit – Kalori bersih:
Bersih = [(3 - 1) × 3,5 × 70] / 200 × 45 = 2,45 × 45 = 110,3 kalori bersih
vs 165,4 total kalori (55 kalori sudah terbakar saat istirahat)
4. Indeks Simetri Gaya Jalan (GSI)
Mengukur Asimetri Kiri-Kanan
Indeks Simetri Gaya Jalan
GSI (%) = |Kanan - Kiri| / [0,5 × (Kanan + Kiri)] × 100
Dapat diterapkan pada panjang langkah, waktu langkah, atau waktu kontak
Interpretasi:
- <2-3%: Normal, gaya jalan simetris
- 3-5%: Asimetri ringan
- 5-10%: Asimetri sedang, pantau
- >10%: Signifikan secara klinis, perlu penilaian profesional
Contoh:
Waktu langkah: Kanan = 520 ms, Kiri = 480 ms
GSI = |520 - 480| / [0,5 × (520 + 480)] × 100
= 40 / [0,5 × 1000] × 100 = 40 / 500 × 100 = 8% asimetri
Asimetri sedang – pertimbangkan untuk memperkuat sisi yang lebih lemah
Panjang langkah: Kanan = 1,42 m, Kiri = 1,38 m
GSI = |1,42 - 1,38| / [0,5 × (1,42 + 1,38)] × 100
= 0,04 / 1,4 × 100 = 2,86% asimetri
Normal, rentang sehat ✓
Catatan Klinis: Walking Asymmetry Apple HealthKit menggunakan kalkulasi yang sedikit berbeda (perbedaan persentase sederhana antara waktu langkah) tetapi ambang interpretasinya serupa.
5. Skor WALK (Metrik Proprietary Walk Analytics)
Skor Efisiensi Jalan
Skor WALK
Skor WALK = Waktu (detik) + Langkah per 100 meter
Skor lebih rendah = efisiensi lebih baik (seperti SWOLF untuk renang)
Cara Kerjanya:
Skor WALK menggabungkan waktu dan jumlah langkah untuk mengukur efisiensi jalan. Pejalan yang menempuh 100m dalam 75 detik dengan 140 langkah memiliki Skor WALK 215. Meningkatkan kecepatan ATAU efisiensi langkah menurunkan skor.
Contoh:
100m dalam 80 detik, 120 langkah:
Skor WALK = 80 + 120 = 200
100m dalam 70 detik, 110 langkah:
Skor WALK = 70 + 110 = 180
Efisiensi lebih baik melalui peningkatan kecepatan + langkah
100m dalam 60 detik, 130 langkah (jalan cepat):
Skor WALK = 60 + 130 = 190
Cepat tetapi langkah lebih pendek
Rentang Tipikal:
- >250: Gaya jalan lambat/tidak efisien, kemungkinan masalah mobilitas
- 200-250: Pejalan santai, efisiensi rata-rata
- 170-200: Pejalan kebugaran, efisiensi baik
- 150-170: Pejalan lanjutan, efisiensi sangat baik
- <150: Level elit/jalan cepat
Latihan dengan Skor WALK: Lacak skor Anda pada rute 100m yang sama setiap minggu. Peningkatan menunjukkan koordinasi neuromuskular, kekuatan, dan ekonomi jalan yang lebih baik.
6. Metrik Gaya Jalan Dasar
Kalkulasi Fundamental
Kecepatan Jalan
Kecepatan (m/detik) = Jarak (m) / Waktu (detik)
Kadence dari Total Langkah
Kadence (spm) = Total Langkah / Waktu (menit)
Panjang Langkah Ganda
Panjang Langkah Ganda (m) = Jarak (m) / (Langkah / 2)
Bagi langkah dengan 2 karena satu langkah ganda = dua langkah
Panjang Langkah
Panjang Langkah (m) = Jarak (m) / Langkah
Kecepatan dari Kadence & Panjang Langkah Ganda
Kecepatan = Panjang Langkah Ganda × (Kadence / 2) / 60
Atau: Kecepatan (m/detik) = Panjang Langkah × Kadence / 60
Contoh Alur Kerja:
Berjalan 1000m dalam 12 menit dengan 1320 langkah:
Kecepatan: 1000m / 720 detik = 1,39 m/detik
Kadence: 1320 langkah / 12 menit = 110 spm
Panjang Langkah Ganda: 1000m / (1320/2) = 1000 / 660 = 1,52 m
Panjang Langkah: 1000m / 1320 = 0,76 m
7. Kalkulasi Zona Detak Jantung
Metode Zona HR Tradisional
Estimasi Detak Jantung Maksimum
HR Maks = 220 - Usia
Sederhana tetapi variasi individual ±10-15 bpm
Alternatif: Formula Tanaka (lebih akurat)
HR Maks = 208 - (0,7 × Usia)
Kalkulasi Rentang Zona
Zona = HR Maks × (%, Atas%)
Contoh: Usia 40 tahun
Tradisional: HR Maks = 220 - 40 = 180 bpm
Tanaka: HR Maks = 208 - (0,7 × 40) = 208 - 28 = 180 bpm
Zona 2 (60-70%): 180 × 0,60 = 108 bpm hingga 180 × 0,70 = 126 bpm
Catatan: Meskipun zona HR berguna, zona berbasis kadence lebih akurat dan praktis untuk berjalan (lihat panduan Zona Jalan).
8. Biaya Transportasi & Ekonomi Jalan
Biaya Energi Berjalan
Biaya Transportasi (C)
C = Energi yang Dikeluarkan / (Massa Tubuh × Jarak)
Satuan: J/kg/m atau mL O₂/kg/m
Kurva Berbentuk U: Ekonomi jalan mengikuti kurva berbentuk U. Ada kecepatan optimal (biasanya 1,2-1,4 m/detik atau 4,3-5,0 km/jam) di mana biaya transportasi diminimalkan. Berjalan lebih lambat ATAU lebih cepat dari ini meningkatkan biaya energi per jarak yang ditempuh.
Faktor yang Mempengaruhi Biaya Transportasi:
- Kecepatan: Hubungan berbentuk U (optimal sekitar 1,3 m/detik)
- Gradien: Menanjak meningkatkan biaya secara signifikan; menurun meningkatkan biaya eksentrik
- Massa tubuh: Individu yang lebih berat memiliki biaya absolut lebih tinggi tetapi biaya relatif serupa
- Mekanika langkah: Panjang langkah optimal meminimalkan biaya
- Medan: Permukaan tidak rata meningkatkan biaya vs trotoar halus
Biaya yang Disesuaikan dengan Kemiringan
Pengganda biaya = 1 + (Kemiringan × 10)
Perkiraan kasar: +10% biaya per 1% kemiringan
Contoh:
Berjalan pada kemiringan 5%:
Pengganda biaya = 1 + (0,05 × 10) = 1,5×
Peningkatan 50% dalam biaya energi dibandingkan tanah datar
9. Beban Latihan & Skor Stres
Skor Stres Jalan (WSS)
WSS Berbasis Zona
WSS = Σ (Menit di Zona × Faktor Zona)
Zona 1: ×1,0 | Zona 2: ×2,0 | Zona 3: ×3,0 | Zona 4: ×4,0 | Zona 5: ×5,0
Contoh: Jalan 60 menit
10 menit Zona 1 × 1 = 10 poin
40 menit Zona 2 × 2 = 80 poin
10 menit Zona 3 × 3 = 30 poin
Total WSS = 120
Beban Latihan Mingguan
Beban Mingguan
Beban Mingguan = Σ WSS Harian (7 hari)
Beban Progresif
Minggu Berikutnya = Minggu Saat Ini × 1,05-1,10
Tingkatkan 5-10% per minggu maksimum
Minggu Pemulihan
Minggu Pemulihan = Saat Ini × 0,50-0,70
Setiap 3-4 minggu, kurangi menjadi 50-70%
Beban Mingguan Tipikal:
- Pejalan kesehatan pemula: 200-400 WSS/minggu
- Pejalan kebugaran reguler: 400-700 WSS/minggu
- Pejalan kebugaran serius: 700-1000 WSS/minggu
- Pejalan cepat kompetitif: 1000-1500+ WSS/minggu
10. Persamaan Prediktif
Prediksi Jarak Tes Jalan 6 Menit (6MWT)
Jarak 6MWT yang Diprediksi (Enright & Sherrill)
Pria: (7,57 × Tinggi cm) - (5,02 × Usia) - (1,76 × Berat kg) - 309
Wanita: (2,11 × Tinggi cm) - (5,78 × Usia) - (2,29 × Berat kg) + 667
Memprediksi jarak dalam meter untuk orang dewasa sehat
Contoh: Pria 40 tahun, 175 cm, 75 kg
6MWT = (7,57 × 175) - (5,02 × 40) - (1,76 × 75) - 309
= 1324,75 - 200,8 - 132 - 309 = 682,95 meter
Kapasitas fungsional baik untuk usia
Penggunaan Klinis: 6MWT digunakan untuk menilai kapasitas latihan fungsional pada pasien kardiopulmoner, evaluasi pra/pasca operasi, dan kebugaran umum pada orang dewasa yang lebih tua.
11. Konversi Satuan
Konversi Metrik Jalan Umum
| Dari | Ke | Formula |
|---|---|---|
| km/jam | m/detik | km/jam ÷ 3,6 |
| mph | m/detik | mph × 0,447 |
| m/detik | km/jam | m/detik × 3,6 |
| m/detik | mph | m/detik × 2,237 |
| km/jam | m/menit | km/jam × 16,67 |
| mph | m/menit | mph × 26,82 |
| METs | mL/kg/menit | METs × 3,5 |
| mL/kg/menit | METs | VO₂ ÷ 3,5 |
Referensi Cepat:
- 1,0 m/detik = 3,6 km/jam = 2,24 mph (kecepatan jalan orang dewasa sehat tipikal)
- 1,4 m/detik = 5,0 km/jam = 3,1 mph (jalan cepat)
- 1 MET = 3,5 mL O₂/kg/menit (metabolisme istirahat)
- 3 METs = 10,5 mL O₂/kg/menit (ambang intensitas sedang)
- 6 METs = 21 mL O₂/kg/menit (ambang intensitas kuat)