Pesawat Sederhana pada Kerja Otot, Rangka Manusia

Pesawat Sederhana pada Kerja Otot, Rangka Manusia

Pesawat Sederhana pada Kerja Otot, Rangka Manusia

Kerja Otot, Rangka Manusia – Pada tubuh manusia berlaku prinsip-prinsip kerja pesawat sederhana. Prinsip-prinsip tersebut kemudian ditiru dan dimodifikasi untuk mendesain berbagai macam peralatan yang memudahkan kerja manusia. Ketika kerja dipermudah, artinya energi yang dikeluarkan lebih sedikit. Energi dan kerja (usaha) dinyatakan dalam satuan Joule (Newton meter).

Kerja Otot, Rangka Manusia – Kerja atau usaha didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya dengan jarak, sehingga dapat dituliskan dengan rumus berikut. W = F.S di mana: W = Usaha (Joule) F = Gaya (Newton) S = Jarak (Meter) Usaha dapat bernilai nol apabila gaya yang dikerjakan pada benda tidak mengakibatkan perpindahan tempat. Besarnya usaha yang dilakukan per satuan waktu disebut dengan daya atau power (P).

Kerja Otot, Rangka Manusia – Daya secara matematis dituliskan sebagai berikut. di mana: P = Daya (Watt) W = Usaha (Joule) t = Waktu (Sekon) Pada saat manusia melakukan aktivitas, manusia selalu berupaya untuk melakukannya dengan usaha dan daya yang sekecil-kecilnya. Oleh karena itu, manusia menggunakan pesawat sederhana untuk membantu melakukan aktivitasnya.

Kerja Otot, Rangka Manusia

1. Jenis Pesawat Sederhana Agar kamu dapat memahami pentingnya pesawat sederhana bagi kehidupan sehari-hari lakukanlah aktivitas pada kegiatan “Ayo Kita Coba” yang berjudul “Mengidentifikasi Manfaat Pesawat Sederhana”. Menurut pendapatmu, aktivitas-aktivitas tersebut lebih mudah dilakukan dengan menggunakan alat bantu atau dengan tangan saja?

Kerja Otot, Rangka Manusia

a. Katrol Tahukah kamu bagaimana seseorang dapat mengambil air dari sumur yang dalam dengan menggunakan timba . Hal ini karena orang tersebut memanfaatkan katrol tetap yang berfungsi untuk mengubah arah gaya. Jika tali yang terhubung pada katrol ditarik ke bawah, maka secara otomatis timba berisi air akan terkerek ke atas.

Kerja Otot, Rangka Manusia – Keuntungan mekanik katrol tetap sama dengan 1. Jadi, katrol tetap tunggal tidak menggandakan gaya kuasa atau dengan kata lain gaya kuasa sama dengan gaya beban. Penerapan katrol dalam kehidupan sehari-hari biasa divariasi sehingga membentuk katrol bebas maupun katrol majemuk. Variasi tersebut dimaksudkan untuk mempermudah pekerjaan yang dilakukan. Agar lebih memahami variasi katrol secara lebih lanjut!

Berbeda dengan katrol tetap, kedudukan katrol bebas berubah dan tidak dipasang di tempat tertentu. Biasanya katrol bebas diletakkan di atas tali

Kerja Otot, Rangka Manusia
Kerja Otot, Rangka Manusia

Kerja Otot, Rangka Manusia – beban. Katrol bebas berfungsi untuk melipatkan gaya, sehingga gaya pada kuasa yang diberikan untuk mengangkat benda menjadi setengah dari gaya beban. Katrol jenis ini biasanya ditemukan di pelabuhan yang digunakan untuk mengangkat peti kemas. Keuntungan mekanik dari katrol bebas lebih besar dari

Kerja Otot, Rangka Manusia

1. Pada kenyataannya nilai keuntungan mekanik dari katrol bebas tunggal adalah 2. Hal ini berarti bahwa gaya kuasa 1 N akan mengangkat beban 2 N. Agar gaya kuasa yang diberikan pada benda semakin kecil, maka diperlukan katrol majemuk. Katrol majemuk merupakan gabungan dari katrol tetap dan katrol bebas yang dirangkai menjadi satu sistem yang terpadu. Katrol majemuk biasa digunakan dalam bidang industri untuk mengangkat benda-benda yang berat. Keuntungan mekanik dari katrol majemuk sama dengan jumlah tali yang menyokong berat beban.

b. Roda Berporos Kamu tentunya sudah tidak asing lagi dengan sepeda, bahkan sebagian besar di antara kamu pasti pernah menggunakannya. Gear pada sepeda adalah salah satu contoh pesawat sederhana yang tergolong roda berporos. Roda berporos adalah pesawat sederhana yang memiliki dua roda dengan ukuran berbeda yang berputar bersamaan.

Gaya kuasa biasanya bekerja pada roda yang besar, gaya beban bekerja pada roda yang lebih kecil. Roda berporos memiliki fungsi untuk mempercepat gaya. Selain gear sepeda, contoh penerapan pesawat sederhana jenis roda berporos adalah kursi roda, mobil, dan sepatu roda.

c. Bidang Miring Contoh dari bidang miring selain tangga adalah sekrup dan pisau. Bidang miring merupakan bidang datar yang diletakkan miring atau membentuk sudut tertentu sehingga dapat memudahkan gerak benda. Keuntungan mekanik bidang miring dapat dihitung dengan membagi jarak kuasa dengan jarak beban.

KM = Gaya Beban Gaya Kuasa KM = = Panjang Bidang Miring l Ketinggian h

KM (Keuntungan Mekanik)

d. Pengungkit Pengungkit merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang paling banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Contoh alatalat yang merupakan pengungkit antara lain gunting, linggis, jungkatjungkit, pembuka botol, pemecah biji kenari, sekop, koper, pinset, dan sebagainya.

 menjelaskan berbagai macam jenis pengungkit yang dikelompokkan berdasarkan variasi letak titik tumpu, lengan kuasa, dan lengan beban. Pengungkit dapat memudahkan usaha dengan cara menggandakan gaya kuasa dan mengubah arah gaya. Agar kita dapat mengetahui besar gaya yang dilipatgandakan oleh pengungkit maka kita harus menghitung keuntungan mekaniknya.

Cara menghitung keuntungan mekaniknya dengan membagi panjang lengan kuasa dengan panjang lengan beban. Panjang lengan kuasa adalah jarak dari tumpuan sampai titik bekerjanya gaya kuasa. Panjang lengan beban adalah jarak dari tumpuan sampai dengan titik bekerjanya gaya beban.

Mengidentifikasi Keuntungan Mekanik Pengungkit

Jika terdapat dua orang yang memiliki berat badan berbeda, yaitu gemuk dan kurus ingin bermain jungkat-jungkit, di manakah posisi yang dapat diduduki orang yang gemuk jika orang yang kurus duduk di ujung kiri? Coba jawab pertanyaan ini dengan bantuan kegiatan berikut. Apa yang harus kamu persiapkan? Set percobaan pengungkit seperti pada gambar.

Apa yang harus kamu lakukan? 1. Susunlah set percobaan seperti pada gambar 2. Tentukan sisi yang bertindak sebagai kuasa dan bertindak sebagai beban 3.Gantungkan beban gantung pada sisi beban dan beban gantung lain pada sisi kuasa. 4. Aturlah jaraknya antara beban dan kuasa hingga posisinya seimbang. 5. Lakukan langkah 2-4 sebanyak 5 kali dengan menambah berat beban (Fb ), tetapi letak beban (Lb ) dan berat kuasa (Fk ) tetap. Amati dan catat datanya pada tabel pengamatan.

Keuntungan mekanik adalah bilangan yang menunjukkan berapa kali pesawat menggandakan gaya. Dapatkah kamu menghitungnya? Caranya dengan menghitung besar perbandingan gaya beban dengan gaya kuasa yang diberikan pada benda. Berikut adalah persamaan matematisnya:

Akan tetapi, tidak semua pesawat sederhana dapat menggandakan gaya. Contohnya adalah katrol tetap tunggal. Katrol ini berfungsi mengubah arah gaya. Oleh karena itu, pada katrol tersebut hanya memiliki keuntungan mekanik sebesar 1. Hal ini disebabkan karena gaya kuasa besarnya sama seperti gaya beban.

Mengidentifikasi Pesawat Sederhana yang Ada di Rumah Apa yang harus kamu persiapkan? Buku IPA dan alat tulis. Apa yang harus kamu lakukan? 1. Identifikasilah minimal 10 macam alat-alat yang termasuk pesawat sederhana yang ada di rumahmu. 2. Catatlah hasilnya di buku IPA mu

Membuat Sekrup Sederhana (Membuktikan Bahwa Sekrup adalah Salah Satu Contoh Bidang Miring) Apa yang harus kamu persiapkan? 1. Paku besar. 2. Kertas berbentuk segitiga siku-siku. Apa yang harus kamu lakukan? 1. Meletakkan paku besar di atas kertas segitiga  2. Gulunglah paku tersebut hingga mencapai ujung kertas! Amati bentuk kertas pada bagian sisi gulungan. 3. Berdasarkan pengamatanmu, buatlah kesimpulan yang berkaitan dengan bidang miring!

Prinsip Kerja Pesawat Sederhana pada Otot dan Rangka Manusia

Seorang atlet yang sedang berlari. Cermati otot dan rangka yang bekerja pada atlet tersebut pada saat berlari. Apa kaitannya dengan pesawat sederhana? Otot dan rangka bekerja bersama-sama pada saat seseorang melakukan gerakan. Hal ini seperti setiap bagian yang terdapat pada sepeda akan bekerja bersama-sama ketika sepeda tersebut bergerak.

Pada saat kamu melakukan suatu aktivitas, otot, tulang, dan sendi akan bekerja bersama-sama. Prinsip kerja ketiganya seperti sebuah pengungkit, di mana tulang sebagai lengan, sendi sebagai titik tumpu, dan kontraksi atau relaksasi otot memberikan gaya untuk menggerakkan bagian tubuh.

Kegiatan A: mengangkat beban dengan tangan terlentang (tidak memanfaatkan kerja sendi yang ada di antara lengan atas dan lengan bawah). Kegiatan B: mengangkat beban dengan kondisi tangan terlipat (memanfaatkan kerja sendi yang ada di antara lengan atas dan lengan bawah). Mengapa kegiatan B lebih ringan dilakukan bila dibandingkan dengan kegiatan A? Prinsip apakah yang sebenarnya berlaku pada aktivitas B?

 

Struktur dan Fungsi Rangka pada Manusia

Struktur dan Fungsi Rangka pada Manusia

Struktur dan Fungsi Rangka pada Manusia

Rangka pada Manusia
Rangka pada Manusia

Rangka pada Manusia

1. Struktur dan Fungsi Rangka pada Manusia

a. Pentingnya Rangka bagi Tubuh Manusia

Rangka pada Manusia – Coba amati teman yang sedang duduk di sebelah kamu! Mengapa tubuh temanmu itu dapat duduk dengan tegak? Apa yang membuat tubuhnya seperti itu? Temanmu dapat duduk dengan tegak seperti itu, karena memiliki sistem rangka. Bagi tubuh, fungsi rangka itu seperti kerangka pada sebuah bangunan. Kerangka bangunan dapat membuat sebuah bangunan berdiri dengan kokoh.

b. Fungsi Sistem Rangka bagi Tubuh Manusia

Rangka pada Manusia – Pernahkah kamu bertanya, mengapa kamu dapat berdiri tegak? Mengapa jantung berada dalam rongga dada dan otak berada dalam tengkorak kepala? Ada empat fungsi utama sistem rangka bagi tubuh kita, yaitu 1. memberikan bentuk dan mendukung tubuh kita; 2. melindungi organ internal atau organ dalam, misal tulang rusuk melindungi jantung dan paru-paru, tulang tengkorak melindungi otak; 3. tempat menempelnya otot yang merupakan alat gerak aktif yang dapat menggerakkan tulang; 4. tempat dibentuknya sel darah, yaitu pada bagian sumsum tulang (jaringan lunak yang terdapat di bagian tengah tulang).

Rangka pada Manusia – Mengamati Sistem Rangka pada Tubuh Manusia Apa yang harus kamu persiapkan? 1. Model rangka atau gambar sistem rangka manusia 2. Alat tulis 3. Buku IPA Apa yang harus kamu lakukan? 1. Lakukan pengamatan pada torso atau gambar rangka manusia! 2. Identifikasilah minimal 10 macam tulang penyusun sistem rangka manusia! 3.Selain mengidentifikasi macamnya, jelaskan letak dan fungsi tulang tersebut! Bekerjasamalah dengan teman satu kelompokmu dalam menyelesaikan kegiatan ini. 4. Catatlah hasil pegamatanmu pada buku IPA !

c. Struktur Tulang Pada Manusia

Rangka pada Manusia – tulang pipa. Tulang pipa bekerja sebagai pengungkit pada tubuh. , tulang tersebut ternyata tidak lurus seperti pipa, melainkan membesar pada bagian ujungujungnya. Bagian yang membesar tersebut dinamakan epifisis. Bagian tulang yang berada di antara epifisis dinamakan diafisis. Pada bagian epifisis berbentuk bulat serta terdapat titik-titik kasar pada bagian ujung, terdapat lekukan, tonjolan, dan lubang. Masing-masing bagian ini mempunyai fungsi yang berbeda-beda. Lekukan dan tonjolan berfungsi sebagai tempat menempelnya otot. Lubang berfungsi sebagai tempat keluar masuknya pembuluh-pembuluh darah dan saraf. Antara diafisis dan epifisis terdapat cakra epifisis, yang terdiri atas tulang rawan dan mengandung osteoblas (calon osteosit).

Rangka pada Manusia – Cakra epifisis inilah yang berperan dalam proses bertambah panjangnya tulang pipa. terlihat bahwa permukaan tulang yang panjang ditutup membran yang menempel dengan kuat, yang disebut periosteum. Pembuluhpembuluh darah kecil pada periosteum membawa zat-zat makanan ke dalam tulang. Membran ini penting dalam pertumbuhan dan perbaikan tulang. Pada bagian bawah periosteum terdapat tulang kompak atau disebut juga tulang keras, yaitu suatu lapisan tulang yang keras dan kuat. Tulang kompak mengandung sel-sel tulang, pembuluh-pembuluh darah, zat kapur dan fosfor, serta serabut elastis. Kerasnya tulang disebabkan karena tulang mengandung zat kapur dan fosfor. Sedangkan serabut-serabut elastis mempertahankan tulang agar tetap kuat, tidak mudah rapuh atau patah.

Tulang spons dalam tulang pipa terdapat di daerah ujung tulang. Tulang spons kurang kompak dan mempunyai banyak ruang-ruang kecil terbuka yang membuat tulang menjadi ringan. Tulang panjang mempunyai lubang atau saluran yang besar. Saluran-saluran itu terdapat di tengah tulang panjang dan diisi oleh jaringan berlemak yang disebut sumsum.

Agar kamu lebih memahaminya,. Sumsum merah berada di daerah tulang panjang bagian ujung di antara tulang spons, sedangkan sumsum kuning berada di tulang panjang bagian tengah yang sebagian besar berisi lemak. Pada orang sehat, sumsum tulang merah menghasilkan sel-sel darah merah dengan kecepatan sampai tiga juta sel per detik. Sumsum merah juga menghasilkan sel-sel darah putih dengan jumlah yang lebih sedikit.

Ujung tulang panjang ditutup dengan suatu lapisan jaringan tebal, lunak dan lentur, yang disebut dengan tulang rawan (kartilago). Tulang rawan tersusun atas sel-sel yang dikelilingi oleh matriks protein yang dihasilkan oleh sel-sel tersebut. Selain di ujung-ujung tulang panjang, tulang rawan juga dapat ditemukan di ujung-ujung tulang rusuk, dinding saluran pernapasan, hidung, dan telinga.

d. Macam-macam Tulang pada Sistem Rangka Manusia

Tahukah kamu bentuk tulang yang ada pada lengan bawah, tulang jari, dan tulang pipi? Coba sekarang kamu raba tulang lengan bawah, tulang jari-jari tangan, dan tulang pipi. Kamu akan merasakan bahwa bentuk dan ukuran tulang-tulang tersebut tidak sama. Bentuk tulang manusia dibedakan menjadi empat, yaitu tulang panjang, tulang pipih, tulang pendek, dan tulang tak beraturan.

Selanjutnya, coba hitung ada berapa jumlah tulang yang menyusun jarijarimu Tulang jari-jari adalah bagian dari sistem rangka manusia. Tahukah kamu tulang penyusun sistem rangka manusia terdiri atas 206 tulang dengan ukuran dan bentuk yang berbeda-beda. Agar kamu mengetahui tulang-tulang penyusun sistem rangka manusia.

e. Perkembangan Tulang

Meskipun tulang yang ada di tubuh kita merupakan suatu benda yang keras, tetapi tulang itu bukan suatu benda yang memiliki ukuran tetap. Beberapa bulan sebelum kamu dilahirkan, tulang kamu tersusun dari kartilago (tulang rawan). Secara bertahap, tulang rawan akan rusak dan digantikan oleh tulang yang keras. Akan tetapi, pada perkembangannya tidak semua tulang rawan pada tubuh manusia akan digantikan oleh tulang keras. Contohnya tulang telinga, tulang hidung ataupun tulang rawan penyusun persendian. Tulang-tulang tersebut akan tetap menjadi tulang rawan sampai manusia menjadi tua.

Pada saat janin (calon bayi yang masih ada di dalam kandungan), hampir semua tulang yang terdapat pada tubuh merupakan tulang rawan. Seiring dengan perkembangan janin dan setelah kelahiran, tulang rawan tersebut berkembang menjadi tulang keras. Agar kamu dapat memahami proses osifikasi dengan baik. Proses perubahan tulang rawan menjadi tulang keras disebut dengan penulangan atau osifikasi. Bagaimanakah proses tersebut berlangsung? Proses osifikasi berawal dari tulang rawan. Tulang rawan bentuknya mirip dengan tulang dewasa.Tulang rawan memiliki rongga yang terisi oleh osteoblas (sel-sel pembentuk tulang). Selanjutnya, osteoblas akan membentuk osteosit (sel-sel tulang). Proses osifikasi dimulai dari bagian tengah tulang rawan dan kemudian meluas ke seluruh arah sesuai dengan pertumbuhan tulang rawan.

Diantara jaringan tulang yang terbentuk terdapat pembuluh darah. Pembuluh darah ini akan membawa mineral seperti kalsium sehingga tulang yang terbentuk menjadi keras. Selain mengalami osifikasi, tulang juga mengalami fusi atau penggabungan. Pada saat kamu baru lahir, jumlah seluruh tulang yang ada pada sistem rangkamu adalah lebih dari 300 tulang. Seiring bertambahnya usia, beberapa tulang akan mengalami fusi atau mengalami pertumbuhan bersama-sama. Oleh karena itu, ketika kamu sudah dewasa, jumlah tulang pada sistem rangka sebanyak 206 tulang.

f. Hubungan Antartulang

Sebelum kamu mempelajari materi selanjutnya, coba sekarang kamu berdiri, kemudian lakukan gerakan sesuka hatimu! Namun demikian, berhatihatilah dalam melakukannya. Menurutmu, mengapa kamu dapat melakukan berbagai macam gerakan? Bandingkan gerakan lengan atas dengan tulang belakangmu. Apakah tulang belakangmu dapat digerakkan ke segala arah?

Berbagai macam gerak yang kamu lakukan tersebut dapat terjadi karena ada hubungan antartulang atau artikulasi.. Apakah hubungan antartulang pada tulang tengkorak dapat digerakkan? Ternyata tidak semua hubungan antartulang dapat digerakkan. Kalau kamu perhatikan hubungan antartulang pada manusia dibedakan menjadi tiga, yaitu sebagai berikut.

1) Hubungan antartulang yang tidak memungkinkan adanya gerakan yang disebut sinartrosis. Contohnya, hubungan antartulang pada tengkorak yang dihubungkan oleh jaringan ikat atau sutura. Pada saat kamu baru lahir terdapat jarak atau ruang antara tulang-tulang tengkorak, fungsinya memungkinkan otak kita bertambah ukurannya. Dalam waktu yang tidak terlalu lama jaringan ikat akan menggabungkan tulang satu dengan tulang yang lainnya sehingga tidak memungkinkan adanya gerakan satusatunya tulang pada tengkorak yang dapat digerakkan adalah rahang bawah. Contoh lain dari tipe persendian ini adalah sendi yang terdapat pada tulang pinggul.

2) Hubungan antartulang yang menimbulkan sedikit gerakan. yang disebut amfiartrosis. Contohnya, hubungan antartulang pada tulang belakang (vertebra) oleh tulang rawan.

3) Hubungan antartulang yang memungkinkan gerakan yang disebut diartrosis atau persendian. Persendian inilah yang memungkinkan kamu dapat menggerakkan pangkal lengan atas, lutut, bahkan ibu jari tanganmu.

g. Tipe Persendian

Kamu telah mempelajari hubungan antartulang. Salah satu jenis hubungan tulang yaitu diartrosis atau persendian. Pada sistem gerak kita terdapat beberapa tipe persendian.

1) Sendi peluru/sendi lesung

Sendi ini menghubungkan antara satu tulang yang mempunyai satu ujung bulat yang masuk ke ujung tulang lain yang berongga seperti mangkok. Sendi ini dapat membentuk gerakan paling bebas di antara sendi-sendi lain. Contoh sendi peluru adalah sendi antara tulang pinggul dengan tulang paha, antara tulang lengan atas dengan tulang belikat. Dengan adanya sendi ini memungkinkan tulang-tulang tersebut dapat diayunkan ke arah mana pun.

2) Sendi engsel

Tipe sendi ini mempunyai gerakan satu arah, ada yang ke depan dan ada yang ke belakang seperti engsel pintu. Contoh sendi engsel yaitu sendisendi pada siku, lutut, dan jari. Sendi ini memiliki ruang gerak yang lebih sempit dibandingkan sendi peluru.

3) Sendi putar

Tipe persendian ini memiliki prinsip kerja ujung tulang satu yang berfungsi sebagai poros dan ujung tulang yang lain berbentuk cincin yang dapat berputar pada poros tersebut. Contohnya adalah persendian yang terdapat di antara tulang tengkorak dengan tulang leher. Sendi tersebut memungkinkan kepala kita dapat memutar, mengangguk serta menggeleng.

4) Sendi pelana Sendi ini merupakan pertemuan antara dua tulang yang berbentuk seperti pelana. Sendi ini dapat menggerakkan tulang ke dua arah, yaitu mukabelakang dan ke samping. Contoh sendi ini adalah pada pangkal ibu jarimu.

5) Sendi geser Sendi ini menghubungkan antara dua tulang yang memiliki permukaan yang datar. Prinsip kerja sendi ini adalah satu bagian tulang bergerak menggeser di atas tulang lain. Sendi geser juga memungkinkan tulang bergerak ke depan dan ke belakang. Contoh sendi geser berada pada tulang-tulang pergelangan tangan dan pergelangan kaki dan di antara tulang belakang. Sendi ini merupakan sendi yang paling sering digunakan dalam melakukan aktivitas sehari-hari, misalnya mengambil buku, naik tangga, makan serta beberapa aktivitas lainnya.