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 :

1. 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.

2. 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.

3. 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 :

1. Ekstensor (meluruskan) dan fleksor (membengkokkan). Misalnya otot bisep dan otot trisep.
2. Abduktor (menjauhi badan) dan adduktor (mendekati badan). Misalnya gerak tangan sejajar dengan bahu dan sikapnya sempurna.
3. Depresor (ke bawah) dan elavator (ke atas). Misalnya gerak kepala dengan menundukkan dan menengadah.
4. 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.

sumber: http://alfnarj.blogspot.com/2018/07/prinsip-kerja-pesawat-sederhana-pada.html

manfaat pesawat sederhana pada kehidupan manusia

Kegunaan Pesawat Sederhana dalam kehidupan sehari-hari

Pesawat sederhana adalah sebuah alat mekanik yang mampu merubah arah atau besaran yang timbul dari sebuah gaya. Secara umum, keberadaan pesawat sederhana ini dapat disebut sebagai sebuah sistem mekanis paling sederhana dengan memanfaatkan laba mekanik guna meningkatkan gaya.

Sebuah pesawat sederana akan memanfaatkan sebuah gaya kerja buat dimanfaatkan melawan sebuah gaya beban. Tanpa memperhatikan sebuah gaya gesek yang muncul, maka kerja yang ditimbulkan oleh sebuah beban, akan memiliki besaran yang sama dengan kerja yang terjadi pada sebuah beban.

Dalam kehidupan sehari-hari, kita tak dapat melepaskan diri dari ketergantungan pada pesawat sederahana tersebut. Secara umum, ada beberapa pesawat sederhana yang mudah dijumpai dan kita manfaatkan buat membantu aktivitas keseharian kita. Beberapa pesawat sederhana tersebut antara lain ialah :

1. Bidang Miring

Bidang miring merupakan bidang datar yang diletakkan miring terhadap lantai, digunakan untuk memindahkan sebuah benda ke ketinggian tertentu.Contoh sehari hari ialah jalan nan menuju ketinggian, biasanya dibuat dengan cara berkelok kelok dan miring. Atau ketika kita memindahkan drum dari atas truk menuju bawah, biasanya menggunakan bidang miring berupa papan sehingga drum dapat digelindingkan. Kelemahan dari bidang miring ini adalah, jeda tempuh buat mencapai dua lokasi menjadi lebih jauh. Namun, gaya nan harus dikeluarkan sebenarnya lebih kecil daripada tak menggunakan tuas bidang miring tersebut (Halliday, 1991).

Secara matematis bidang miring dapat di rumuskan sebagai berikut :

wx h = F x s

keterangan : w = berat benda (N)

                           h = tinggi (m)

                           F = gayakuasauntukmengangkat beban ( N )

                           s = panjang lintasan miring (m)

Keuntungan mekanis bidang miring dapat dituliskan sebagi berikut ini :

= KM = s/h

Keterangan : KM = keuntungan mekanik

                           s = panjang

                           h = tinggi bidang miring

Keuntungan mekanik bidang miring bergantung pada panjang landasan bidang miring dantingginya. Semakin kecil sudut kemiringan bidang, semakin besar keuntungan mekanisnya atau semakin kecil gaya kuasa yang harus dilakukan.

2. Tuas

Tuas adalah alat yang digunakan untuk mempermudah mengungkit beban. sistem kerja tuas ada 3 yaitu, titik tumpu, kuasa dan beban. Titik tumpu adalah bagian yang berada di antara beban dan kuasa. Kuasa adalah gaya yang diberikan untuk mendorong tuas. Beban adalah benda yang akan dipindahkan. Perbandingan antara beban dan kuasa adalah sama dengan perbandingan antara lengan kuasa dan lengan beban (Halliday, 1991).

Tuas sendiri dibagi menjadi tiga golongan, yaitu tuas golongan pertama, tuas golongan kedua dan tuas golongan ketiga.

Tuas golongan pertama memiliki titik tumpu berada di antara beban serta kuasa. Contoh dari tuas golongan ini ialah gunting, jungkat junkit atau alat pencabut paku.

Tuas golongan kedua, beban berada di antara tiitk tumpu dan kuasa. Contoh dari tuas ini ialah gerobak beroda satu, pemecah kemiri atau pembuka tutup botol.

Tuas golongan ketika, memiliki titik kuasa berada di antara titik tumpu serta beban. Contoh dari tuas golongan ini ialah pinset.

Untuk pengungkit di atas dapat dirumuskan sebagai berikut ini:

Keterangan : = gaya beban (N)

                        = lengan beban (m)

                        = gaya kuasa (N)

                        =lengan beban (m)

                        Keuntungan mekanis dapat di tulis :

Keuntungan mekanik pada tuas bergantung pada masing-masing lengan. Semakin panjang lengan kuasanya, maka keuntungan mekaniknya akan semakin besar.

3. Katrol

Katrol merupakan pesawat sederhana berupa roda yang dikelilingi rantai atau tali. Katrol berfungsi untuk membelokkan gaya sehingga berat beban tetap sama dengan gaya kuasanya tetapi dapat dilakukan dengan mudah.katrol juga memiliki kuasa, beban, dan titik tumpu. Katrol dibedakan menjadi 3, katrol tunggal tetap, katrol bebas, dan katrol majemuk.

Berlaku persamaan:

1. Katrol tetap adalah katrol yang memiliki posisi tetap dan tak perlu dipindahkan ketika digunakan. Biasanya, katrol tetap ini akan digunakan pada tempat yang tak sering dipindahkan, misalnya pada sumur timba atau juga pada tiang buat mengibarkan bendera.Keuntungan mekanis katrol jenis ini sama dengan 1. Hal ini dikarenakan perbandingan antara lengan beban dan lengan gaya sama dengan 1.
2. Katrol bebas ini berbeda dengan katrol tetap. Pada jenis ini, kedudukan katrol dapat berubah serta tak terpasang pada suatu lokasi khusus. Biasanya, katrol jenis ini diletakkan di atas tali dimana kedudukan katrol dapat berubah. Salah satu ujung tali terikat pada loka tertentu, dan pada ujung lainnya apabila ditarik akan menyebabkan katrol bergerak. Biasanya, katrol seperti ini bisa dijumpai pada mesin buat mengangkat bandela di pelabuhan atau kawasan pabrik.Keuntungan mekanik katrol bebas adalah dua/(Giancolli, 2001)
3. Katrol majemuk merupakan perpaduan dari katrol tetap dan katrol bebas. Kedua katrol ini dihubungkan dengan tali. Pada katrol majemuk, beban dikaitkan pada katrol bebas. Salah satu ujung tali dikaitkan pada penampang katrol tetap. Jika ujung tali yang lainnya ditarik maka beban akan terangkat besert bergeraknya katrol bebas keatas.Keuntungan mekanik katrol majemuk tergantung pada jumlah tali yang menanggung beban.
4. Roda Berporos

Roda berporos merupakan jenis pesawa sederhana yang berbentuk roda. Dimana pada roda ini akan terhubung dengan satu poros yang dapat berputar bersamaan. Roda berporos ialah satu jenis pesawat sederhana yang dapat dijumpai pada beberapa alat misalnya setir mobil, kemudi kapal, roda sepeda, roda kendaraan bermotor atau juga gerinda.



sumber: https://auliawatidesi.wordpress.com/kelas-viii/pesawat-sederhana/kegunaan-pesawat-sederhana/

roda bergigi

Pengertian Roda gigi atau gir

Gir merupakan salah satu pesawat sederhana. Pengertian keuntungan mekanik pada gir sering disebut sebagai kecepatan rotasi. Besar kecepatan rotasi relatif sepasang gir dapat diketahui dengan menghitung jumlah gigi pada masing-masing gir. Semakin banyak jumlah gigi pada gir penggerak, semakin kecil kecepatan rotasinya, demikian juga sebaliknya.

Rumus Roda Gigi

Kecepatan keluaran atau kecepatan sesungguhnya sepasang gir dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut.

Rumus Roda Gigi

atau

ω1G1 = ω2 G2

Keuntungan mekanik roda gigi (gir) adalah perbandingan roda keluaran dengan roda masukan.

KM = R/r = G2/G1

Keterangan:
ω1 = kecepatan masukan
ω2 = kecepatan keluaran
G1 = jumlah gigi pada roda pertama
G2 = jumlah gigi pada roda kedua
R = jari-jari gir besar
r = jari-jari gir kecil

Contoh Soal Roda Gigi

Roda bergigi 18 buah menggerakkan roda lain yang jumlah giginya 54 buah. Jika kecepatan rotasinya 6 putaran/sekon, berapakah kecepatan rotasi roda gigi yang kedua? Berapa keuntungan mekaniknya?

Pembahasan
Diketahui:
G1 = 18
G2 = 54
ω1 = 6 putaran/sekon

Ditanya:
ω2 = …?
KM = …?

Jawab:

ω2 = (6 put/s 18)/54 = 2 put/s

KM = G2/G1
       = 54/18
       = 3

Jadi, kecepatan putaran roda yang kedua adalah 2 putaran per sekon dan keuntungan mekanik roda bergigi tersebut adalah 3.

Contoh Penerapan Pesawat Sederhana Roda Gigi (Gir) dalam Kehidupan Sehari-hari

Peralatan hasil teknologi yang memanfaatkan gir, contohnya sepeda. Dapatkah kamu menyebutkan peralatan lainnya yang menggunakan gir? Gir-gir itu ada yang dihubungkan dengan rantai, misalnya, gir pada sepeda.

Akan tetapi, ada juga gir yang langsung bertautan satu sama lain, misalnya gir pada sepeda motor. Gir-gir yang saling bertautan dikelompokkan menjadi empat macam, yaitu gir siku-siku, gir para-para, gir pendorong, dan gir cacing.

sumber: https://www.berpendidikan.com/2015/12/pengertian-pesawat-sederhana-roda-berporos-roda-gigi-dan-contoh-rumusnya.html

bidang miring

Apa sih bidang miring itu? Jika di antara kamu ada yang menjawab “bidang yang miring”, itu nggak salah kok, cuma kurang lengkap saja. Nah, kalau definisi lengkapnya, bidang miring adalah suatu lintasan yang memiliki kemiringan tertentu dan membentuk sudut terhadap permukaan mendatarnya.

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, supaya kamu nggak bingung dengan kedua rumus di atas, kita masuk ke contoh soal, ya. Let's go!

 

Penyelesaian:

Diketahui :

Panjang papan = 5 m. Selalu periksa jika satuan panjang papan dengan tinggi bidang miring sudah sama. Karena satuan tinggi bidang miring masih dalam cm, jadi kita ubah dulu ke dalam m. Sehingga, tinggi bidang miring = 100 cm = 1 m.

Massa benda = 5 kg. Massa benda berbeda dengan berat benda. Jadi, kita ubah dulu massa benda menjadi berat benda.

Berat benda = massa benda × percepatan gravitasi = 5 kg × 10 m/s² = 50 N.

Ditanya :

• Berapa gaya yang dikerjakan oleh Rogu?

Jadi, gaya yang dikerjakan Rogu untuk memindahkan beban tersebut adalah sebesar 10 N.

• Berapa nilai keuntungan mekanis bidang miring tersebut?

Catatan : Untuk mencari besar keuntungan mekanisnya, kamu bisa pilih salah satu dari rumus di atas, bisa KM = s/h atau KM = W/F karena nilainya akan sama. Tapi utamakan pilih rumus yang nilainya sudah diketahui ya, Squad.

Jadi, keuntungan mekanis bidang miringnya adalah sebesar 5.

Prinsip bidang miring ternyata banyak diterapkan dalam kegiatan sehari-hari kita, lho. Contohnya pada pembuatan tangga yang bertingkat-tingkat atau berkelok-kelok, pembuatan jalan yang meliuk-liuk di daerah pegunungan, penggunaan papan yang dimiringkan saat ingin menaikkan atau menurunkan beban yang berat, dsb. Selain itu, prinsip bidang miring juga banyak diterapkan di berbagai alat dapur dan perkakas, seperti pisau, kapak, paku, alat pahat kayu, cutter, ulir pada sekrup, ujung pada obeng, dsb. Wah, nggak nyangka ya, ternyata barang-barang di sekitar kita banyak yang menggunakan prinsip bidang miring, Squad!

Ulir pada sekrup yang menggunakan prinsip bidang miring (sumber: allfasteners.com.au)

Manfaat prinsip bidang miring tentunya untuk meringankan beban kerja kita. Misalnya, pada pembuatan jalan yang meliuk-liuk di area pegunungan. Hal ini bertujuan untuk meringankan beban yang dilalui oleh kendaraan yang sedang melaju. Jadi, kendaraan tersebut bisa deh sampai ke puncak. Nah, sekarang terjawab kan kenapa lintasan di daerah pegunungan dibuat meliuk-liuk.

sumber:https://blog.ruangguru.com/ipa-kelas-8-penerapan-dan-manfaat-prinsip-bidang-miring

katrol

katrol adalah pesawat sederhana yang berbentuk roda dan bergerak berputar pada porosnya. Katrol ini biasanya digunakan untuk menarik atau mengangkat benda yang berukuran berat.

Katrol (sumber: giphy.com)

Pada katrol, kita juga bisa menghitung keuntungan mekanisnya nih, yaitu dengan cara berikut ini! 

 

Ternyata, katrol dibagi menjadi beberapa jenis, Squad. Pembagian ini didasarkan pada prinsip kerja katrol tersebut. Hmm, kira-kira apa saja ya jenis-jenis katrol itu? Daripada kamu penasaran, langsung saja yuk kita simak!

 

1. Katrol Tetap

 

Katrol tetap adalah katrol yang porosnya dipasang di suatu tempat yang tetap, sehingga katrol tidak dapat berpindah tempat saat digunakan. Pada katrol tetap, gaya kuasa yang dikeluarkan akan bernilai sama dengan berat bebannya. Hal ini yang menyebabkan keuntungan mekanis katrol tetap bernilai satu. Katrol tetap biasanya sering kamu temukan pada tiang bendera dan sumur timba.

 

Sumur timba (Sumber: Ruangguru)

 2. Katrol Bebas

Berlawanan dengan katrol tetap, kalau katrol bebas adalah katrol yang porosnya tidak dipasang di suatu tempat yang tetap, sehingga katrol dapat berpindah tempat atau bergerak bebas saat digunakan. Pada katrol jenis ini, gaya kuasa yang dikeluarkan untuk menarik bebannya bernilai setengah dari berat bebannya. Oleh karena itu, keuntungan mekanis katrol bebas bernilai 2. Katrol bebas biasanya ditemukan pada alat-alat pengangkat peti kemas di pelabuhan.

Contoh katrol bebas pada alat konstruksi (sumber: freepik.com)

 3. Katrol Majemuk

Kalau katrol yang satu ini, merupakan gabungan dari katrol tetap dan katrol bebas, Squad. Jadi model katrolnya ada dua jenis, katrol yang paling atas adalah katrol tetap dan katrol di bawahnya adalah katrol bebas, keduanya dihubungkan dengan tali seperti pada ilustrasi gambar di atas. Keuntungan mekanis katrol majemuk sama dengan jumlah tali atau jumlah katrol yang digunakan untuk mengangkat benda tersebut. Katrol majemuk sering digunakan dalam bidang industri, yaitu membantu untuk mengangkat alat-alat yang berat.

 Contoh katrol majemuk pada alat konstruksi (sumber: freepik.com)

sumber: https://blog.ruangguru.com/ipa-kelas-8-mengetahui-3-jenis-katrol