Otot sendi, dan rangka yang merupakan sistem gerak manusia memiliki keterkaitan yang erat dengan prinsip kerja sejumlah pesawat sederhana. Pesawat sederhana sendiri dimaknai sebagai alat-alat yang dibuat khusus untuk memudahkan manusia dalam melakukan berbagai usaha fisik, seperti mendorong, memotong, atau memindahkan benda. 1 2 3 4
Pada tubuh manusia berlaku prinsip-prinsip kerja pesawat sederhana. Prinsip-prinsip tersebut kemudian ditiru dan dimodiikasi 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 atau usaha dideinisikan sebagai hasil kali antara gaya dengan jarak, sehingga dapat dituliskan dengan rumus berikut. W = 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. 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. 1. Jenis Pesawat Sederhana Agar kamu dapat memahami pentingnya pesawat sederhana bagi kehidupan sehari-hari lakukanlah aktivitas pada kegiatan “Ayo Kita Coba” yang berjudul “Mengidentiikasi Manfaat Pesawat Sederhana”. Menurut pendapatmu, aktivitas-aktivitas tersebut lebih mudah dilakukan dengan menggunakan alat bantu atau dengan tangan saja? Mengidentiikasi Manfaat Pesawat Sederhana Apa yang harus kamu persiapkan? 1. Alat tulis 2. Kertas Apa yang harus kamu lakukan? Lakukan pengamatan terhadap berbagai macam aktivitas yang sering dilakukan oleh orang-orang di sekitarmu. No Jenis Kegiatan Alat Bantu yang digunakan Jenis Pesawat Sederhana 1 Memotong Kertas Alat Pemotong Kertas Tuas Jenis Kedua 2 Menggunting Rumput Gunting Tuas Jenis Pertama 3 Memotong Daging 4 Mencabut Paku Catut 5 Mengerek Bendera dan seterusnya hingga 15 aktivitas Berdasarkan percobaan yang telah kamu lakukan, dapat diketahui bahwa manfaat dari pesawat sederhana adalah untuk mempermudah pekerjaan manusia. Berikut ini akan disebutkan beberapa jenis pesawat sederhana yang ada di sekitarmu. Selain itu, akan dijelaskan pula keuntungan mekanik dari penggunaan pesawat sederhana. a. Katrol Tahukah kamu bagaimana seseorang dapat mengambil air dari sumur yang dalam dengan menggunakan timba lihat Gambar 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. 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. Berbeda dengan katrol tetap, kedudukan katrol bebas berubah dan tidak dipasang di tempat tertentu. Biasanya katrol bebas diletakkan di atas tali Sumber Dokumen Kemdikbud Gambar Beberapa jenis katrol Katrol Tetap Tunggal Katrol Bebas Tunggal Katrol Gabungan 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 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. Sumber Dokumen Kemdikbud Gambar Katrol majemuk 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. Sumber Dokumen Kemdikbud Gambar Gear sepeda adalah contoh roda berporos KM =Gaya Beban Gaya Kuasa KM = Panjang Bidang Miring = l Ketinggian h Sumber Eyesee10. 2010 Gambar Sekrup adalah contoh bidang miring. d. Pengungkit Pengungkit merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang paling banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Contoh alat- alat yang merupakan pengungkit antara lain gunting, linggis, jungkat- jungkit, pembuka botol, pemecah biji kenari, sekop, koper, pinset, dan sebagainya. Tabel 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. Beni dan ayahnya sedang bermain jungkat-jungkit di taman kota. Ketika tumpuan berada di tengah-tengah jungkat-jungkit, Beni tidak dapat mengangkat ayahnya. Bagaimanakah caranya agar Beni dan ayahnya dapat berjungkat- jungkit? Gambar Posisi lengan kuasa dan lengan beban Lengan Kuasa Lengan Beban Gaya Kuasa Tumpuan Gaya Beban FK LK LB Tabel Jenis Pengungkit yang Dikelompokkan Berdasarkan Letak Titik Tumpu, Lengan Kuasa, dan Lengan Beban Jenis pengungkit Penerapan dalam kehidupan Konsep isika pengungkit Jenis Pertama Jenis Kedua Apabila Fb x Lb = Fk x Lk, maka KM = =Fb Lk Fk Lb Keterangan KM keuntungan mekanik Fb gaya beban Fk gaya kuasa Lk lengan kuasa Lb lengan beban Mengidentiikasi 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. Tabel Data Hasil Pengamatan No Fb N Lb m Fk N Lk m Fb x Lb J Fk x Lk J 1 2 3 4 5 Keuntungan mekanik tuas adalah perbandingan besarnya gaya beban dengan gaya kuasa. Tuliskan pada buku IPA mu persamaannya dari data yang telah dicatat di tabel! 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. Mengidentiikasi Pesawat Sederhana yang Ada di Rumah Apa yang harus kamu persiapkan? Buku IPA dan alat tulis. Apa yang harus kamu lakukan? 1. Identiikasilah minimal 10 macam alat-alat yang termasuk pesawat sederhana yang ada di rumahmu. 2. Catatlah hasilnya di buku IPA mu. KM = = FB Gaya Beban Gaya Kuasa F 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 perhatikan Gambar 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! 2. Prinsip Kerja Pesawat Sederhana pada Otot dan Rangka Manusia Perhatikan Gambar Gambar tersebut menunjukkan 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. Sumber Dokumen Kemdikbud Gambar Seorang atlet sedang berlari 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? Ketika kelas pengungkit dapat ditemukan pada tubuh manusia. Pada gambar di bawah ini tampak seorang pemain bulutangkis bersiap untuk memukul kok. Pengungkit Jenis I Titik tumpu berada diantara kuasa beban. Hal ini terjadi ketika pemain tenis menggunakan otot leher untuk menengadahkan kepalanya Pengungkit Jenis III Kuasa terletak di antara titik tumpu dan Pengungkit Jenis II Beban berada di antara titik tumpu dan kuasa. Kondisi ini terjadi ketika otot betis pemain tenis mengangkat beban tubuhnya dengan bertumpu pada jari Info Ilmuwan Kamu pernah melihat orang yang kaki atau tangannya digips karena mengalami patah tulang? Tahukah kamu siapa penemu gips? Penemunya adalah Al-Zahrawi atau Albucasis 936-1013 M. Al -Zahrawi merupakan seorang dokter dan ahli bedah dari Andalusia. Menurut Al-Zahrawi, jika terdapat tulang yang bergeser maka tulang tersebut harus ditarik supaya kembali tempatnya semula, sedangkan untuk masalah tulang yang lebih gawat seperti patah, maka tulang tersebut harus digips. Pada topik yang terkait pesawat sederhana, tahukah kamu, ide pertama dari pesawat sederhana berawal dari seorang ilsuf Yunani sekitar abad ke-3 sebelum masehi, yaitu Archimedes sekitar 287 SM-212 SM. Archimedes mempelajari tiga macam pesawat sederhana katrol, pengungkit, dan sekrup. Archimedes menemukan rumusan untuk mencari keuntungan mekanik pada pengungkit. Para ilmuwan Yunani sendiri akhirnya mendeinisikan lima macam pesawat sederhana tidak termasuk bidang miring dan mereka dapat menghitung keuntungan mekanik semua alat-alat tersebut meski perhitungan untuk baji dan sekrup tidak terlalu akurat dikarenakan gaya gesek yang besar. Ilmuwan berikutnya adalah Al Jazari 1136-1206 M, seorang tokoh besar di bidang mekanik dan industri yang menemukan konsep robotika modern. Al Jazari mengembangkan prinsip hidrolik untuk menggerakkan mesin yang kemudian hari dikenal sebagai mesin robot. Dalam bukunya, Al Jazari begitu detail memaparkan instruksi untuk mendesain, merakit, dan membuat sebuah mesin. AlJazari mendapat julukan sebagai Bapak Modern Engineering berkat temuan- temuannya yang banyak mempengaruhi rancangan mesin-mesin modern saat ini. Releksi Rangka manusia merupakan salah satu karya Tuhan yang menciptakan tubuh kita. Fungsi rangka pada manusia dapat kamu lihat seperti halnya rangka baja yang membangun suatu bangunan, sehingga bangunan tersebut dapat berdiri tegak. Keistimewaan rangka yang kita miliki adalah kemampuannya untuk memperbaiki diri saat tulang mengalami keretakan atau patah tulang, hal ini yang tidak bisa terjadi pada rangka baja secanggih apapun di dunia. Rangka tulang yang bekerja sama dengan sistem otot tidak hanya membuat tubuh kita dapat berdiri tegak, tetapi juga memungkinkan kita untuk bergerak, berjalan, berlari, bahkan mengangkat beban yang melebihi berat tubuhmu sendiri. Bayangkan betapa kuat dan sempurnanya ciptaan Tuhan pada tulangmu. Manusia kemudian meniru prinsip kerja rangka dan otot manusia dalam membuat pesawat sederhana. Masihkah kamu memungkiri keajaiban ciptaan Tuhan pada tulang dan ototmu? Bagaimana caranya agar tulang dan ototmu tetap tetap sehat dan terjaga? Rangkuman 1. Rangka tubuh membantu manusia berdiri dengan tegak, seperti halnya rangka pada bangunan. 2. Tulang terdiri atas tulang rawan dan tulang keras, Tulang keras memiliki struktur yang beragam yakni tulang kompak dan tulang spons yang di dalamnya terdapat sumsum merah dan sumsum kuning. 3. Manusia memiliki sejumlah + 206 tulang yang memiliki struktur dan fungsi yang berbeda-beda. 4. Pada tahap awal perkembangannya, manusia memiliki tulang berupa tulang rawan yang dalam perkembangannya menjadi tulang keras melalui proses osiikasi. 5. Manusia dapat melakukan berbagai macam gerakan karena dilengkapi dengan adanya sendi yang beragam yakni sendi engsel, sendi lesung, sendi putar, sendi geser, sendi pelana, dan sendi yang tidak dapat digerakkan. 6. Tubuh manusia terdiri atas 35-40% otot yang berfungsi untuk menggerakkan tulang dan persendian yang memungkinkan adanya pergerakan. 7. Jaringan otot terdiri atas otot rangka, otot polos, dan otot jantung. Otot rangka dapat dikendalikan secara sadar, otot polos dan otot jantung tidak dapat dikendalikan secara sadar. 8. Koordinasi otot dan tulang memiliki kesesuaian dengan prinsip pesawat sederhana. Alat-alat dalam kehidupan yang mengikuti prinsip pesawat sederhana terdiri atas katrol, roda berporos, bidang miring, dan pengungkit. 9. Pengungkit terdiri atas tiga jenis, yaitu jenis pertama yang titik tumpunya terletak Hubungan Antar Tulang Uji Kompetensi Bab 2 A. Pilihlah jawaban yang benar! 1. Salah satu bagian penyusun tulang yang menghasilkan sel-sel darah merah dan sel-sel darah putih adalah .... a. kartilago b. periosteum c. tulang kompak d. sumsum merah tulang 2. Salah satu fungsi sistem rangka adalah melindungi organ internal. Pada tubuh manusia tulang yang melindungi paru-paru, dan otak secara berturut-turut adalah tulang .... a. rusuk dan tulang tengkorak b. tengkorak dan tulang rusuk c. belakang dan tulang tengkorak d. belakang dan tulang rusuk 3. Berikut ini merupakan fungsi dari sistem rangka, kecuali .... a. alat gerak aktif, sehingga tulang dapat bergerak b. tempat utama menyimpan kalsium dan fosfor c. memberikan bentuk pada tubuh dan mendukung tubuh d. melindungi organ internal 4. Berikut ini merupakan contoh otot yang bekerja secara sadar dan tidak sadar yang disebutkan secara berturut-turut adalah .... a. otot jantung dan otot gastronemius b. otot jantung dan otot dahi c. otot jantung dan otot trisep d. otot bisep dan otot jantung 6. Berikut ini yang bukan merupakan prinsip pesawat sederhana .... a. melakukan kerja b. memperbesar massa beban c. mempermudah kerja d. memperbesar gaya Perhatikan gambar di bawah ini! Gambar berikut sebagai acuan untuk menjawab pertanyaan nomor 7 dan 8. 7. Alat yang termasuk ke dalam golongan bidang miring adalah .... a. A c. C b. B d. D 8. Alat yang termasuk ke dalam golongan roda berporos adalah .... a. A c. C b. B d. D 9. Perhatikan gambar di samping! Prinsip kerja tangan anak pada gambar koper tersebut sama dengan prinsip kerja pengungkit jenis .... a. pertama b. kedua c. ketiga d. keempat 10. Berikut merupakan gambaran skematis tangga yang ada di rumah Toni. Panjang tangga tersebut adalah 8 meter, sedangkan ketinggiannya adalah 4 meter. Keuntungan mekanik dari penggunaan tangga tersebut adalah .... a. c. 4 b. 2 d. 8 B. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan benar! 1. Perhatikan gambar ketiga jenis otot manusia berikut ini! Jelaskan nama masing-masing otot tersebut, lokasi dalam tubuh manusia serta sebutkan satu 1 ciri yang nampak dari otot tersebut! 2. Perhatikan gambar berikut ini! Termasuk pengungkit jenis berapakah gambar di atas? Mengapa demikian? Sebutkan dua contoh benda yang ada di sekitar kamu yang menggunakan prinsip kerja pengungkit tersebut! 3 . Identiikasilah minimal 3 tiga jenis sendi yang bekerja pada atlet pada gambar tersebut! 4 G a m b a r d i s a m p i n g m e r u p a k a n g a m b a r mitokondria. Mitokondria merupakan salah satu organel yang terdapat di dalam sel yang berfungsi untuk menghasilkan energi. Energi ini dimanfaatkan oleh tubuh untuk melakukan berbagai macam aktivitas, misalnya untuk kontraksi otot sehingga manusia dapat bergerak. Menurut pendapatmu, mengapa jumlah mitokondria pada sel otot lebih banyak daripada jumlah mitokondria pada sel lainnya? 5. Perhatikan dua gambar pengungkit di bawah ini! Pengungkit manakah yang lebih membutuhkan sedikit energi jika digunakan? 6. Perhatikan gambar berikut. a. Bandingkan kecepatan pergerakan balok pada kedua bidang miring tersebut di atas, jika massa kedua balok sama! b. Apabila kedua balok ingin ditarik ke arah atas, bagaimana cara mempermudah pergerakannya? c. Gaya apa sajakah yang bekerja pada Gambar A dan B? 7. Massa balok 4 kg, percepatan gravitasi 10 m/s2. Koeisien gesek statis dan kinetis adalah 0,4 dan 0,2. Jika besar gaya F adalah 40 Newton, apakah balok diam atau bergerak ? Jika balok bergerak, tentukan a resultan gaya yang mempercepat balok b besar dan arah percepatan balok! C. Pemecahan Masalah Bacalah teks di bawah ini dan jawablah pertanyaannya! Delapan belas persen dari pemain olahraga yang berusia 8 tahun sampai 12 tahun telah mengalami cedera tumit. Tulang rawan pergelangan kaki Menurut penelitian, pemain sepak bola yang telah bermain selama lebih dari sepuluh tahun memiliki Outgrowths pertumbuhan abnormal tulang baik pada tibia atau tumit . Hal ini adalah apa yang dikenal sebagai "soccer player's foot", yaitu suatu kelainan yang disebabkan oleh sepatu dengan sol pada bagian pergelangan kaki yang terlalu leksibel. Jika sepatu terlalu kaku, maka akan membatasi gerakan. Jika terlalu leksibel,akan meningkatkan risiko cedera dan keseleo. Sebuah sepatu olahraga yang baik harus memenuhi empat kriteria sebagai berikut. 1. Sepatu harus memberikan perlindungan eksterior, melindungi kaki dari benturan bola atau pemain lain, mengatasi ketidakrataan di tanah, dan menjaga kaki hangat dan kering bahkan ketika udara dingin dan hujan. 2. Sepatu harus mendukung kaki, khususnya sendi pergelangan kaki untuk menghindari keseleo, pembengkakan, dan masalah lain, yang bahkan dapat mempengaruhi lutut. 3. Sepatu juga harus memberikan pemain dengan stabilitas yang baik sehingga mereka tidak terpeleset di tanah basah atau selip pada permukaan yang terlalu kering. 4. Sepatu harus meredam guncangan, terutama yang dialami voli dan bola basket pemain yang selalu melompat. Untuk menghindari kondisi sepele tapi menyakitkan seperti lecet atau bahkan athlete's foot infeksi jamur, sepatu harus menguapkan keringat dan harus mencegah kelembaban. Bahan yang ideal untuk ini adalah kulit karena terbukti tahan air sehingga mencegah air masuk ke dalam sepatu ketika hujan. Pertanyaan 1. Apa maksud penulis menampilkan fenomena seperti dalam teks ini? 2. Salah satu bagian dari artikel ini mengatakan, "Sebuah sepatu olahraga yang baik harus memenuhi empat kriteria". Jelaskan empat kriteria tersebut! 3. Perhatikan kalimat dalam artikel, yang disajikan dalam dua bagian berikut. Bagian 1 Untuk menghindari kondisi sepele tetapi menyakitkan seperti lecet atau bahkan athlete's foot infeksi jamur.... Bagian 2 ....sepatu harus dapat menguapkan keringat dan harus mencegah kelembaban. Apa hubungan antara bagian pertama dan kedua dari kalimat tersebut? Mengidentiikasi Kelainan atau Penyakit pada Sistem Gerak Apa yang harus kamu persiapkan? Buku, kertas HVS 1 – 2 lembar, dan alat tulis Apa yang harus kamu lakukan? 1. Bersama dengan anggota kelompokmu identiikasilah satu jenis kelainan atau penyakit yang menyerang sistem gerak yang terjadi pada orang-orang di sekitarmu! Carilah
5prinsip kerja pesawat sederhana pada otot dan rangka manusia -membuktikan bahwa sekrup adalah salah satu contoh bidang miring 1.struktur sistem rangka dan fungsinya: -pengamatan model rangka -mengidentifikasi jenis tulang penyusun gerak manusia -mengklasifikasikan berbagai jenis tulang penyusun sistem rangka manusia manusia
menunjukkan 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. Sumber Dokumen Kemdikbud Gambar Seorang atlet sedang berlari 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? Sumber Dokumen Kemdikbud Gambar Visualisasi pengungkit pada tubuh manusia Ketika kelas pengungkit dapat ditemukan pada tubuh manusia. Pada gambar di bawah ini tampak seorang pemain bulutangkis bersiap untuk memukul kok. Pengungkit Jenis I Titik tumpu berada diantara kuasa beban. Hal ini terjadi ketika pemain tenis menggunakan otot leher untuk menengadahkan kepalanya Pengungkit Jenis III Kuasa terletak di antara titik tumpu dan beban. Kondisi ini terjadi ketika pemain tenis menegangkan otot lengan dan bahu Pengungkit Jenis II Beban berada di antara titik tumpu dan kuasa. Kondisi ini terjadi ketika otot betis pemain tenis mengangkat beban tubuhnya dengan bertumpu pada jari Info Ilmuwan Kamu pernah melihat orang yang kaki atau tangannya digips karena mengalami patah tulang? Tahukah kamu siapa penemu gips? Penemunya adalah Al-Zahrawi atau Albucasis 936-1013 M. Al -Zahrawi merupakan seorang dokter dan ahli bedah dari Andalusia. Menurut Al-Zahrawi, jika terdapat tulang yang bergeser maka tulang tersebut harus ditarik supaya kembali tempatnya semula, sedangkan untuk masalah tulang yang lebih gawat seperti patah, maka tulang tersebut harus digips. Pada topik yang terkait pesawat sederhana, tahukah kamu, ide pertama dari pesawat sederhana berawal dari seorang ilsuf Yunani sekitar abad ke-3 sebelum masehi, yaitu Archimedes sekitar 287 SM-212 SM. Archimedes mempelajari tiga macam pesawat sederhana katrol, pengungkit, dan sekrup. Archimedes menemukan rumusan untuk mencari keuntungan mekanik pada pengungkit. Para ilmuwan Yunani sendiri akhirnya mendeinisikan lima macam pesawat sederhana tidak termasuk bidang miring dan mereka dapat menghitung keuntungan mekanik semua alat-alat tersebut meski perhitungan untuk baji dan sekrup tidak terlalu akurat dikarenakan gaya gesek yang besar. Ilmuwan berikutnya adalah Al Jazari 1136-1206 M, seorang tokoh besar di bidang mekanik dan industri yang menemukan konsep robotika modern. Al Jazari mengembangkan prinsip hidrolik untuk menggerakkan mesin yang kemudian hari dikenal sebagai mesin robot. Dalam bukunya, Al Jazari begitu detail memaparkan instruksi untuk mendesain, merakit, dan membuat sebuah mesin. AlJazari mendapat julukan sebagai Bapak Modern Engineering berkat temuan-temuannya yang banyak mempengaruhi rancangan mesin-mesin modern saat ini. Releksi Rangka manusia merupakan salah satu karya Tuhan yang menciptakan tubuh kita. Fungsi rangka pada manusia dapat kamu lihat seperti halnya rangka baja yang membangun suatu bangunan, sehingga bangunan tersebut dapat berdiri tegak. Keistimewaan rangka yang kita miliki adalah kemampuannya untuk memperbaiki diri saat tulang mengalami keretakan atau patah tulang, hal ini yang tidak bisa terjadi pada rangka baja secanggih apapun di dunia. Rangka tulang yang bekerja sama dengan sistem otot tidak hanya membuat tubuh kita dapat berdiri tegak, tetapi juga memungkinkan kita untuk bergerak, berjalan, berlari, bahkan mengangkat beban yang melebihi berat tubuhmu sendiri. Bayangkan betapa kuat dan sempurnanya ciptaan Tuhan pada tulangmu. Manusia kemudian meniru prinsip kerja rangka dan otot manusia dalam membuat pesawat sederhana. Masihkah kamu memungkiri keajaiban ciptaan Tuhan pada tulang dan ototmu? Bagaimana caranya agar tulang dan ototmu tetap tetap sehat dan terjaga? Rangkuman 1. Rangka tubuh membantu manusia berdiri dengan tegak, seperti halnya rangka pada bangunan. 2. Tulang terdiri atas tulang rawan dan tulang keras, Tulang keras memiliki struktur yang beragam yakni tulang kompak dan tulang spons yang di dalamnya terdapat sumsum merah dan sumsum kuning. 3. Manusia memiliki sejumlah + 206 tulang yang memiliki struktur dan fungsi yang berbeda-beda. 4. Pada tahap awal perkembangannya, manusia memiliki tulang berupa tulang rawan yang dalam perkembangannya menjadi tulang keras melalui proses osiikasi. 5. Manusia dapat melakukan berbagai macam gerakan karena dilengkapi dengan adanya sendi yang beragam yakni sendi engsel, sendi lesung, sendi putar, sendi geser, sendi pelana, dan sendi yang tidak dapat digerakkan. 6. Tubuh manusia terdiri atas 35-40% otot yang berfungsi untuk menggerakkan tulang dan persendian yang memungkinkan adanya pergerakan. 7. Jaringan otot terdiri atas otot rangka, otot polos, dan otot jantung. Otot rangka dapat dikendalikan secara sadar, otot polos dan otot jantung tidak dapat dikendalikan secara sadar. 8. Koordinasi otot dan tulang memiliki kesesuaian dengan prinsip pesawat sederhana. Alat-alat dalam kehidupan yang mengikuti prinsip pesawat sederhana terdiri atas katrol, roda berporos, bidang miring, dan pengungkit. 9. Pengungkit terdiri atas tiga jenis, yaitu jenis pertama yang titik tumpunya terletak di antara beban dan kuasa, jenis kedua dan jenis ketiga yang titik tumpunya yang sama-sama terdapat di bagian ujung. H u b u n g a n A n ta r T u la n g Uji Kompetensi Bab 2 A. Pilihlah jawaban yang benar! 1. Salah satu bagian penyusun tulang yang menghasilkan sel-sel darah merah dan sel-sel darah putih adalah .... a. kartilago b. periosteum c. tulang kompak d. sumsum merah tulang 2. Salah satu fungsi sistem rangka adalah melindungi organ internal. Pada tubuh manusia tulang yang melindungi paru-paru, dan otak secara berturut-turut adalah tulang .... a. rusuk dan tulang tengkorak b. tengkorak dan tulang rusuk c. belakang dan tulang tengkorak d. belakang dan tulang rusuk 3. Berikut ini merupakan fungsi dari sistem rangka, ke c ua li .... a. alat gerak aktif, sehingga tulang dapat bergerak b. tempat utama menyimpan kalsium dan fosfor c. memberikan bentuk pada tubuh dan mendukung tubuh d. melindungi organ internal 4. Berikut ini merupakan contoh otot yang bekerja secara sadar dan tidak sadar yang disebutkan secara berturut-turut adalah .... a. otot jantung dan otot gastronemius b. otot jantung dan otot dahi c. otot jantung dan otot trisep d. otot bisep dan otot jantung 5. Tipe persendian yang terdapat pada rahang adalah .... a. sendi geser b. sendi pelana c. sendi putar d. sendi engsel 6. Berikut ini yang bukan merupakan prinsip pesawat sederhana .... a. melakukan kerja b. memperbesar massa beban c. mempermudah kerja d. memperbesar gaya Perhatikan gambar di bawah ini! Gambar berikut sebagai acuan untuk menjawab pertanyaan nomor 7 dan 8. 7. Alat yang termasuk ke dalam golongan bidang miring adalah .... a. A c. C b. B d. D 8. Alat yang termasuk ke dalam golongan roda berporos adalah .... a. A c. C b. B d. D 9. Perhatikan gambar di samping! Prinsip kerja tangan anak pada gambar koper tersebut sama dengan prinsip kerja pengungkit jenis .... a. pertama b. kedua c. ketiga d. keempat 10. Berikut merupakan gambaran skematis tangga yang ada di rumah Toni. Panjang tangga tersebut adalah 8 meter, sedangkan ketinggiannya adalah 4 meter. Keuntungan mekanik dari penggunaan tangga tersebut adalah .... a. c. 4 b. 2 d. 8 B. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan benar! 1. Perhatikan gambar ketiga jenis otot manusia berikut ini! Jelaskan nama masing-masing otot tersebut, lokasi dalam tubuh manusia serta sebutkan satu 1 ciri yang nampak dari otot tersebut! 2. Perhatikan gambar berikut ini! Termasuk pengungkit jenis berapakah gambar di atas? Mengapa demikian? Sebutkan dua contoh benda yang ada di sekitar kamu yang menggunakan prinsip kerja pengungkit tersebut! 3 . Identiikasilah minimal 3 tiga jenis sendi yang bekerja pada atlet pada gambar tersebut! 4 G a m b a r d i s a m p i n g m e r u p a k a n g a m b a r mitokondria. Mitokondria merupakan salah satu organel yang terdapat di dalam sel yang berfungsi untuk menghasilkan energi. Energi ini dimanfaatkan oleh tubuh untuk melakukan berbagai macam aktivitas, misalnya untuk kontraksi otot sehingga manusia dapat bergerak. Menurut pendapatmu, mengapa jumlah mitokondria pada sel otot lebih banyak daripada jumlah mitokondria pada sel lainnya? 5. Perhatikan dua gambar pengungkit di bawah ini! Pengungkit manakah yang lebih membutuhkan sedikit energi jika digunakan? 6. Perhatikan gambar berikut. a. Bandingkan kecepatan pergerakan balok pada kedua bidang miring tersebut di atas, jika massa kedua balok sama! b. Apabila kedua balok ingin ditarik ke arah atas, bagaimana cara mempermudah pergerakannya? c. Gaya apa sajakah yang bekerja pada Gambar A dan B? 7. Massa balok 4 kg, percepatan gravitasi 10 m/s2. Koeisien gesek statis dan kinetis adalah 0,4 dan 0,2. Jika besar gaya F adalah 40 Newton, apakah balok diam atau bergerak ? Jika balok bergerak, tentukan a resultan gaya yang mempercepat balok b besar dan arah percepatan balok!
Rangka Otot, dan Pesawat Sederhana Manusia melakukan gerakan untuk mencari makan, melindungi diri dan lain sebagainya.Gerakan itu akibat dari peran aktif otot. otot pada tubuh melekat pada tulang atau itu otot disebut alat gerak aktif dan rangka sebagai alat gerak pasif.
PrinsipKerja Pesawat Sederhana pada Sistem Gerak Manusia Selain pada peralatan yang biasa kamu gunakan pada kehidupan sehari-hari tersebut, prinsip pesawat sederhana juga ada yang berlaku pada struktur otot dan rangka manusia.
Prinsippesawat sederhana juga berlaku pada struktur otot dan rangka manusia. Pada lengan manusia, pada saat mengangkat barbel telapang tangan yang menggenggam barbel berperan sebagai gaya beban, titik tumpu berada pada siku (sendi antara lengan atas dan lengan bawah), dan kuasanya adalah lengan bawah.
. 393 292 257 285 112 405 277 486
prinsip kerja pesawat sederhana pada otot dan rangka manusia
