Tampilkan postingan dengan label IPA BAB 2. Tampilkan semua postingan
Tampilkan postingan dengan label IPA BAB 2. Tampilkan semua postingan
Minggu, 01 September 2019
Kamis, 29 Agustus 2019
prinsip pesawat sederhana dalam gerak manusia
Prinsip Pesawat Sederhana yang Berkaitan dengan Kerja Otot dan Struktur Rangka Manusia
Kerja Otot dan Struktur Rangka Manusia serta Kaitannya dengan Prinsip Kerja Pesawat Sederhana
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 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 persatuan 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.
Salah satu fungsi otot adalah untuk melaksanakan gerak. Kerangka utama tubuh manusia ditutupi oleh otot , yang berfungsi untuk memungkinkan gerakan. Untuk memindahkan atau mengangkat beban terhadap kekuatan lain, lebih mudah untuk menggunakan pengungkit. Begitu juga yang terjadi pada prinsip kerja gerak otot bisep dan trisep.
Menurut (Yusminah Hala, 2007: 78) Pada mamalia dapat dibedakan atas tiga jenis dari jaringan otot berdasarkan sifat-sifat morfologis dan fungsional yaitu sebagai berikut :
- Otot polos
Otot polos terdiri dari kumpulan sel fusiformis, yang di dalam mikroskop cahaya tidak memperlihatkan garis melintang sebagai bentu bundar kecil (5-10 µm). proses kontraksinya lambat dan tidak di bawah pengendalian kemauan sadar. Setiap sel memiliki suatu nukleus pipih yang khas terletak di bagian sentral. Pada sel yang sedang berkontraksi nukleus tersebut sering terlipat. Otot polos biasanya mempunyai kegiatan spontan bila tidak ada perangsangan saraf. Oleh karena itu, suplai sarafnya berfungsi untuk mengubah kegiatan tersebut dan tidak memulainya.
- Otot rangka
Otot rangka bergaris melintang terdiri atas berkas-berkas sel silindris sangat panjang (sampai 4 cm) yang berinti banyak yang memperlihatkan garis-garis melintang dengan diameter 10-100 µm dan disebut serabut otot. Inti banyak tersebut disebabkan oleh persatuan mioblas embrionik berinti tunggal. Nukleus bujur telur biasanya ditemukan di bagain perifer sel, yaitu di bawah membran sel. Lokasi inti yang khas ini berguna dalam membedakan otot rangka dari otot jantung, dengan inti yang terletak di tengah. Kontraksinya cepat, kuat dan biasanya di bawah pengendalian kemauan yang disadari.
- Otot jantung
Otot jantung juga memperlihatkan garis-garis melintang dan terdiri dari sel-sel individual yang panjang atau bercabang-cabang yang berjalan sejajar satu sama lain. Pada tempat perhubungan ujung ke ujung terdapat diskus interkalaris, struktur yang hanya ditemukan di dalam otot jantung inti. Inti terletak ditengah. Kontraksi otot jantung tidak di bawah pengaruh kemauan secara sadar, kuat dan berirama.
Sifat Kerja Otot Pada Manusia
Setelah kita mengetahui tentang jenis-jenis otot, sekarang kita akan bahas mengenai sifat kerja otot pada manusia. Otot bisa berkontraksi tentu karena adanya rangsangan. Pada umumnya otot berkontraksi bukan satu rangsangan saja, tapi karena suatu rangkaian rangsangan yang berurutan. Rangsangan-rangsangan yang terjadi akan menimbulkan tonus atau ketegangan yang maksimum. Tetanus adalah tonus yang maksimum terus menerus.
Adapun sifat kerja otot pada manusia terbagi menjadi dua yaitu : antagonis dan sinergis.
- Antagonis ialah kerja otot yang kontraksinya menimbulkan efek gerak berlawanan. Contohnya :
- Ekstensor (meluruskan) dan fleksor (membengkokkan). Misalnya otot bisep dan otot trisep.
- Abduktor (menjauhi badan) dan adduktor (mendekati badan). Misalnya gerak tangan sejajar dengan bahu dan sikapnya sempurna.
- Depresor (ke bawah) dan elavator (ke atas). Misalnya gerak kepala dengan menundukkan dan menengadah.
- Supinator (menengadah) dan pronator (menelungkup). Misalnya gerak telapak tangan menengadah dan gerak tangan menelungkup.
- Sinergis ialah kerja otot yang kontraksinya menimbulkan gerak searah. Contohnya pronator teres danpronator kuadratus.
Pada gerak otot bisep dan trisep untuk memindahkan atau mengangkat beban adalah menggunakan prinsip kerja pengungkit golongan pertama (1) yaitu pengungkit yang memiliki susunan letak titik tumpunya berada diantara titik tanggap gaya (titik kuasa) dan titik beban. Titik tumpu (tempat bertumpunya pengungkit pada penyangga) berada pada sendi engsel, titik kuasa berada di bahu, dan untuk titik beban adalah terletak di tangan.
Gambar. Gerak menurunkan lengan bawah
Gambar. Gerak mengangkat lengan bawah
Untuk mengangkat lengan bawah, otot bisep berkontraksi (memendek) dan otot trisep
berelaksasi (memanjang). Untuk menurunkan lengan bawah, otot trisep berkontraksi
(memendek) dan otot bisep berelaksasi (memanjang).
Gambar. Kondisi otot saat lengan
Gambar. Kondisi otot saat lengan bawah turun bawah terangkat
Kerja gerak otot bisep dan trisep tergolong menggunakan prinsip kerja pengungkit golongan 1 yaitu pengungkit yang memiliki susunan letak titik tumpunya berada diantara titik tangkap gaya dan titik beban.
Sumber: Dokumen Kemdikbud
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. Pada saat 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.
roda bergigi
Roda gigi adalah bagian dari mesin yang berputar yang berguna untuk mentransmisikan daya. Roda gigi memiliki gigi-gigi yang saling bersinggungan dengan gigi dari roda gigi yang lain. Dua atau lebih roda gigi yang bersinggungan dan bekerja bersama-sama disebut sebagai transmisi roda gigi, dan bisa menghasilkan keuntungan mekanis melalui rasio jumlah gigi. Roda gigi mampu mengubah kecepatan putar, torsi, dan arah daya terhadap sumber daya. Tidak semua roda gigi berhubungan dengan roda gigi yang lain; salah satu kasusnya adalah pasangan roda gigi dan pinion yang bersumber dari atau menghasilkan gaya translasi, bukan gaya rotasi.
Transmisi roda gigi analog dengan transmisi sabuk dan puli. Keuntungan transmisi roda gigi terhadap sabuk dan puli adalah keberadaan gigi yang mampu mencegah slip, dan daya yang ditransmisikan lebih besar. Namun, roda gigi tidak bisa mentransmisikan daya sejauh yang bisa dilakukan sistem transmisi roda dan puli kecuali ada banyak roda gigi yang terlibat di dalamnya.
Ketika dua roda gigi dengan jumlah gigi yang tidak sama dikombinasikan, keuntungan mekanis bisa didapatkan, baik itu kecepatan putar maupun torsi, yang bisa dihitung dengan persamaan yang sederhana. Roda gigi dengan jumlah gigi yang lebih besar berperan dalam mengurangi kecepatan putar namun meningkatkan torsi.
Rasio kecepatan yang teliti berdasarkan jumlah giginya merupakan keistimewaan dari roda gigi yang mengalahan mekanisme transmisi yang lain (misal sabuk dan puli). Mesin yang presisi seperti jam tangan mengambil banyak manfaat dari rasio kecepatan putar yang tepat ini. Dalam kasus di mana sumber daya dan beban berdekatan, roda gigi memiliki kelebihan karena mampu didesain dalam ukuran kecil. Kekurangan dari roda gigi adalah biaya pembuatannya yang lebih mahal dan dibutuhkan pelumasan yang menjadikan biaya operasi lebih tinggi.
Ilmuwan Yunani Kuno Archimedes pertama kali mengembangkan roda gigi dalam ilmu mekanika di sekolah Aleksandria pada abad ketiga sebelum masehi. Mekanisme Antikytheraadalah contoh aplikasi roda gigi yang rumit yang pertama, yang didesain untuk menghitung posisi astronomi. Waktu pengerjaan mekanisme ini diperkirakan antara 150 dan 100 SM [1].
#1 Rumus Hubungan Roda-Roda Sepusat
Gambar di atas adalah contoh ilustrasi hubungan roda-roda satu poros atau satu pusat seperti hubungan roda pada gir belakang dengan roda belakang sepeda ontel. Jadi anggap saja dua lingkaran di atas adalah gir dan roda sepeda. Pada saat sepeda bergerak maju, roda belakang berputar searah jarum jam. Demikian pula dengan gir belakang.
Setelah selang waktu tertentu, gir belakang dan roda menempuh posisi sudutyang sama. Ini berarti, kecepatan sudut gir belakang dan roda belakang adalah sama. Jadi, pada roda-roda yang sepusat berlaku rumus atau persamaan sebagai berikut:
bidang miring
Bidang miring adalah suatu permukaan datar yang memiliki suatu sudut, yang bukan sudut tegak lurus, terhadap permukaan horizontal. Penerapan bidang miring dapat mengatasi hambatan besar dengan menerapkan gaya yang relatif lebih kecil melalui jarak yang lebih jauh, daripada jika beban itu diangkat vertikal. Dalam istilah teknik sipil, kemiringan (rasio tinggi dan jarak) sering disebut dengan gradien. Bidang miring adalah salah satu pesawat sederhana yang umum dikenal. Bidang miring tidak menciptakan usaha. Oleh sebab itu, usaha untuk mengangkat benda tanpa bidang miring sama saja dengan bidang miring, maka: W x h = H x l atau W x h = F x l Jika panjang L = 4m, h=4m maka dari persamaan W x h = F x l Diperoleh F = W x h = 2000 N x 1m = 500 N L 4m Dari hasil yang didapat, maka dapat diambil kesimpulan bahwa benda yang pada mulanya tanpa alat harus diangkat dengan empat orang, setelah dipergunakan bidang 9miring yang panjangnya empat meter hanya memerlukan 1 orang. Keuntungan Mekanik untuk bidang miring: KM = l/h l = anjang bidang miring h = tinggi ujung bidang miring dari tanah.
Dalam bidang miring berlaku sebagai berikut: a. makin landai bidang miring, maka makin kecil gaya yang dibutuhkan, akan tetapi jalan yang dilalui lebih panjang. b. makin curam suatu bidang miring, maka makin besar gaya yang dibutuhkan, akan tetapi jalan yang dilalui lebih pendek. Dalam keseharian bidang miring ini dapat dijumpai dalam hal berikut: a. tangga naik suatu bangunan bertingkat-tingkat dan berkelok-kelok untuk memperkecil gaya b. jalan di pegunungan berkelok-kelok supaya mudah dilalui c. ulir sekrup yang bentuknya menyerupai tangga melingkar d. baji (pisau, kater, kampak, dll) e. dongkrak juga merupakan suatu contoh bidang miring karena menggunakan prinsip sekrup f. untuk menaikkan drum keatas truk menggunakan papan kayu yang dimiringkan.
Bidang miring juga termasuk salah satu jenis pesawat sederhana, lho. Hayo, ada yang masih ingat apa itu pesawat sederhana?
Baca juga: Mengenal Jenis-Jenis Tuas
Pada bidang miring, kita bisa menghitung gaya yang kita keluarkan dengan menggunakan rumus berikut ini:
Berdasarkan rumus di atas, kita jadi bisa tahu nih kalau gaya akan berbanding lurus dengan tinggi bidang miring. Semakin landai bidang miring tersebut, maka gaya yang dikerjakan akan semakin kecil. Sebaliknya, semakin curam bidang miring tersebut, maka gaya yang dikerjakan akan semakin besar.
Selain kita bisa menghitung gaya dengan rumus bidang miring, kita juga bisa mengetahui keuntungan mekanisnya, Squad. Keuntungan mekanis ini adalah sebuah angka yang menunjukkan berapa kali pesawat sederhana dapat menggandakan gaya. Caranya, dapat kamu lihat pada rumus di bawah ini!
Selanjutnya
Contoh Soal Bidang Miring
Langganan:
Postingan (Atom)