Rangka, Otot, dan Pesawat sederhana

RANGKA

Rangka merupakan sistem penyokong organisme. Sistem penyokong ini bertindak sebagai bingkai tubuh yang tegar. Biasanya rangka ini tersusun dari kalsium.

Fungsi kerangka manusia adalah sebagai berikut  :

1) Sebagai penegak tubuh

2) Sebagai pembentuk tubuh

3) Sebagai tempat melekatnya otot (otot rangka)

4) Sebagai pelindung bagian tubuh yang penting

5) Sebagai tempat pembentukkan sel darah merah

6) Sebagai alat gerak pasif

Bagian-Bagian Rangka Manusia


Rangka manusia terbagi menjadi 3 kelompok yaitu :
1. Rangka kepala/ tengkorak berfungsi melindungi otak
2. Rangka Badan berfungsi melindungi organ - organ tubuh seperti paru-paru, jantung, hati  dan lain-lain.
3. Rangka anggota gerak berfungsi bergerak seperti, berjalan, berlari, memegang benda dan sebagainya.


Baiklah untuk lebih jelasnya tiap-tiap rangka tersebut di atas kita uraikan tulang-tulang yang menyusun rangka tersebut.  Ayo kita perhatikan gambar di bawah ini !










1. Rangka kepala

Tulang-tulang yang menyusun rangka kepala adalah :
a. tulang dahi
b. tulang ubun-ubun
c. tulang pelipis
d. tulang tengkorak
e. tulang baji
f.  tulang air mata
g. tulang pipi
h. tulang hidung
i.  tulang rahang atas 
j.  tulang rahang bawah
k. tulang lidah






2. Rangka badan

Tulang-tulang penyusun rangka badan terbagi menjadi 5 kelompok, yaitu :
a. 33 ruas tulang belakang
b. 12 pasang tulang rusuk ( 7 pasang rusuk sejati, 3 pasang rusuk palsu, 2 pasang rusuk melayang)
c. Tulang dada terdiri dari : 
- tulang hulu
- tulang badan
- tulang pedang-pedangan.
- tulang bahu terdiri dari : 2 tulang selangka dan 2 tulang belikat
- tulang panggul terdiri dari : 2 tulang duduk, 2 tulang usus dan 2 tulang kemaluan


3. Rangka anggota gerak
Tulang-tulang penyusun anggota gerak terdiri dari :
                                                                                                                                                                                                                

a. Anggota gerak atas (tangan) terdiri dari :

                     - tulang pengumpil
                     - tulang lengan atas
                     - tulang hasta
                     - tulang pergelangan tangan
                     - tulang telapak tangan
                     - ruas-ruas jari tangan











b. Anggota gerak bawah (kaki)
Tulang-tulang penyusun anggota gerak bawah terdiri dari :

- tulang paha
- tulang tempurung lutut
- tulang kering
- tulang betis
- tulang pergelangan kaki
- tulang telapak kaki
- ruas-ruas jari kaki

OTOT

Otot adalah sebuah jaringan dalam tubuh manusia dan hewan yang berfungsi sebagai alat gerak aktif yang menggerakkan tulang.

a.      Macam-Macam Otot

Otot terdiri dari 3 macam, yakni otot lurik, otot polos, dan otot lurik. Berikut penjelasannya:

1)     Otot Lurik

-          Disebut otot rangka.

-          Memiliki banyak inti di tepi.

-          Berbentuk silindris.

-          Menanggapi rangsangan dengan cepat.

-          Bekerja menurut kesadaran / volunteer.

-          Memiliki daerah gelap terang yang tersusun rapi / lurik.

-          Sel otot lurik lebih panjang dibandingkan dengan sel otot polos dan jantung.

-          Contoh: otot pada tulang.

 

2)     Otot Polos

-          Memiliki 1 inti di tengah.

-          Berbentuk gelendong.

-          Menanggapi rangsangan secara lambat.

-          Bekerja diluar kesadaran kita / involunteer.

-  Tidak memiliki daerah gelap terang, karena tersusun dari serabut aktin dan miosin.

-          Contoh: otot pada dinding saluran pernapasan, pencernaan, dsb.

3)     Otot Jantung

-          Memiliki banyak inti di tengah.

-          Berbentuk seperti otot lurik, silindris, namun bercabang membentuk anyaman.

-          Bekerja seperti otot polos, yakni tidak sadar / involunteer.

-          Contoh: otot pada jantung.

b.      Sifat Kerja Otot

Menurut sifat kerjanya, otot dibagi menjadi 2, yaitu:

1)     Antagonis, yaitu kerja 2 otot secara berlawanan. Jika yang satu berkontraksi maka yang lain mengalami relaksasi, begitupun sebaliknya. Contoh:

-          Pronasi dan Supinasi pada telapak tangan.

-          Fleksi dan Ekstensi pada sendi siku dan lutut.

-          Abduksi dan Adduksi pada sendi lengan atas dan sendi paha.

-          Depresi dan Elevasi ketika kepala menunduk dan menengadah.

2)     Sinergis, yaitu 2 otot yang kerjanya bersamaan. Jika yang satu berkontraksi maka yang lain pun ikut berkontraksi, begitupun dalam hal relaksasi. Contoh: Otot Pronator Teres dan Kuadratus pada telapak tangan.

PESAWAT SEDERHANA

Pesawat sederhana adalah alat mekanik yang dapat mengubah arah atau besaran dari suatu gaya.

1. Tuas/Pengungkit

Pengungkit adalah alat untuk mengangkat atau mengungkit benda. Pengungkit bisa berupa sebilah kayu, bambu, atau logam yang diberi gaya pada salah satu sisinya. Gaya yang diberikan pengungkit disebut kuasa. Tuas/pengungkit berfungsi untuk mengungkit, mencabut atau mengangkat benda yang berat. Perhatikan gambar berikut !

Keterangan : 
A = titik kuasa
T = titik tumpu
B = titik beban
F = gaya kuasa (N)
w = gaya beban (N)
lk = lengan kuasa (m)
lb = lengan beban (m)

Pada pengungkit terdapat bagian-bagian yang diuraikan sebagai berikut.
1. Titik kuasa yaitu daerah atau tempat kita memberikan gaya.
2. Titik tumpu yaitu tempat alat bertumpu.
3. Titik beban, yaitu titik tempat dimana beban berada.
4. Gaya kuasa yaitu gaya yang diberikan ketika mengangkat benda.
5. Gaya beban yaitu beban yang akan diangkat. Satuannya Newton.
6. Lengan kuasa yaitu jarak antara titik tumpu dengan kuasa.
7. Lengan beban yaitu jarak titik tumpu dengan beban.

Prinsip Kerja Tuas
Ketika kita akan mengangkat benda dengan menggunakan tuas, maka kita harus meletakkan benda di salah satu ujung pengungkit (tuas) kemudian memasang batu atau benda apa saja sebagai penumpu dekat dengan benda. Selanjutnya tangan kita memegang ujung batang pengungkit dan menekan batang pengungkit tersebut secara perlahan-lahan sampai benda dapat diangkat atau bergeser.

Berdasarkan letak titik tumpu, beban, dan kuasanya, pengungkit dibagi menjadi 3 jenis yaitu :

a. Tuas Jenis pertama

Yaitu tuas yang kedudukan titik tumpunya terletak diantara titik beban dan titik kuasa.
Peralatan yang termasuk tuas jenis pertama adalah pemotong kuku, tang, gunting, linggis, dan jungkat-jungkit.

Peralatan yang menggunakan tuas jenis 1

b. Tuas Jenis kedua

Yaitu tuas yang kedudukan titik bebannya terletak diantara titik tumpu dan titik kuasa.

Peralatan yang termasuk tuas jenis kedua ini di antaranya adalah gerobak beroda satu, alat pemotong kertas,  alat pemecah kemiri, dan pembuka tutup botol.

Peralatan yang menggunakan tuas jenis 2

c. Tuas Jenis ketiga

Yaitu tuas yang kedudukan titik kuasanya berada diantara titik beban dan titik tumpu. 

Peralatan yang termasuk tuas jenis ketiga yaitu sekop, penjepit roti, stappler, dan pinset.

Peralatan yang menggunakan tuas jenis 3

Keuntungan Mekanik Tuas
Dengan menggunakan tuas, beban kerja terasa lebih ringan. Itu berarti kita memperoleh keuntungan. Keuntungan yang diperoleh dari pesawat sederhana seperti demikian dinamakan dengan keuntungan mekanik. Besarnya keuntungan mekanik dinyatakan sebagai perbandingan antara berat beban yang akan diangkat dengan besar gaya kuasa yang diperlukan.

2. Bidang Miring

Bidang miring merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang digunakan untuk memindahkan benda dengan lintasan yang miring. Semua alat yang mempunyai bidang miring atau bekerja dengan prinsip kemiringan dikategorikan sebagai bidang miring. Dengan menggunakan bidang miring beban yang berat dapat dipindahkan ke tempat yang lebih tinggi dengan lebih mudah. Artinya gaya yang kita keluarkan menjadi lebih kecil bila dibandingkan tidak menggunakan bidang miring. Semakin landai bidang miring semakin ringan gaya yang harus kita keluarkan. Prinsip kerja bidang miring juga dapat ditemukan pada beberapa perkakas contohnya kapak, pisau, obeng, sekrup. Berbeda dengan bidang miring lainnya, pada perkakas yang bergerak adalah alatnya. Kapak digunakan untuk membelah atau memotong kayu. Pisau digunakan untuk memotong. Obeng digunakan untuk mengencangkan atau mengendurkan baut. Sekrup juga merupakan salah satu alat yang menggunakan prinsip bidang miring. Apabila sekrup diputar atau diulir maka sekrup tersebut dapat bergerak maju mundur. 

Contoh bidang miring yang lain bisa kita temukan pada jalan di pegunungan. Jalan yang berkelok-kelok menuju pegunungan memanfaatkan cara kerja bidang miring. Dengan dibuat berkelok-kelok pengendara kendaraan bermotor lebih mudah melewati jalan yang menanjak. Bidang miring memiliki keuntungan, yaitu kita dapat memindahkan benda ke tempat yang lebih tinggi dengan gaya yang lebih kecil. Namun demikian, bidang miring juga memiliki kelemahan, yaitu jarak yang di tempuh menjadi lebih jauh dan memerlukan waktu yang lebih lama.

Keuntungan Mekanik Bidang Miring
Dengan menggunakan bidang miring beban kerja terasa lebih ringan, berarti kita memperoleh keuntungan. Keuntungan yang diperoleh jika menggunakan bidang miring disebut keuntungan mekanik bidang miring. Besarnya keuntungan mekanik dinyatakan sebagai perbandingan antara berat beban yang akan diangkat dengan besar gaya kuasa yang diperlukan.

3. Katrol

Katrol merupakan roda yang berputar pada sebuah poros yang diberi tali atau rantai pada bagian sisinya. Katrol berguna untuk mengangkat benda atau menarik suatu beban. Pada prinsipnya, katrol merupakan  pengungkit karena memiliki titik tumpu, kuasa, dan beban. Katrol digolongkan menjadi empat, yaitu katrol tetap, katrol bebas, dan katrol ganda (takal), dan blok katrol.
a. Katrol tetap 
Katrol tetap merupakan katrol yang posisinya tidak berubah pada saat digunakan dan cara menariknya dari bawah.
Keuntungan mekanik
1. Gaya tarik benda sama besar dengan gaya berat benda.
2. Dapat mengubah arah gaya ke bawah atau samping untuk mengangkat benda.
3. Arah kuasa (gaya) searah dengan gaya berat benda.
Contoh peralatan yang menggunakan katrol tetap adalah tiang bendera, kerekan timba sumur , dan kerekan sangkar burung.

b. Katrol bebas
Katrol bebas yaitu katrol yang posisinya selalu berubah dan tidak dipasang pada tempat tertentu. Katrol jenis ini biasanya ditempatkan di atas tali yang kedudukannya dapat berubah. Salah satu ujung tali diikat pada tempat tertentu. Jika ujung yang lainnya ditarik maka katrol akan bergerak. 
Keuntungan mekanik
Pada katrol bebas, panjang lengan kuasa sama dengan dua kali panjang lengan beban sehingga keuntungan mekanik pada katrol tetap adalah gaya yang diperlukan untuk menarik benda lebih kecil dibandingkan dengan menggunakan katrol tetap. 
Katrol jenis ini sering digunakan tukang bangunan untuk mengangkat barang-barang pada bagunan bertingkat tinggi.

c. Katrol ganda /takal
Katrol ganda merupakan perpaduan dari katrol tetap dan katrol bebas. Kedua katrol ini dihubungkan dengan tali. Pada katrol ganda, beban dikaitkan pada katrol bebas. Salah satu ujung tali dikaitkan pada penampang katrol tetap. Jika ujung tali yang lainnya ditarik maka beban akan terangkat serta bergeraknya  ke atas.
Keuntungan mekanik
Menggunakan katrol ganda memerlukan gaya yang lebih kecil dibandingkan dengan katrol bebas dan katrol tetap. Namun katrol ganda bergantung pada banyaknya tali yang dipergunakan untuk mengangkat beban. 

d. Blok katrol
Blok katrol adalah gabungan dari beberapa katrol yang dipasang secara berdampingan. Dengan blok katrol ini gaya yang kita keluarkan untuk memindahkan beban semakin kecil. Makin banyak roda blok katrol, makin kecil gaya yang dibutuhkan untuk pemindahan beban. Blok katrol biasanya dipergunakan pada mesin-mesin penggerak. Dalam keseharian, blok katrol sering digunakan untuk mengangkat benda berat, misalnya peti kemas di pelabuhan.

4. Roda Berporos/roda bergandar

Roda berporos merupakan roda yang di dihubungkan dengan sebuah poros yang dapat berputar bersama-sama. Kegunaaan roda berporos yaitu untuk menggeser benda agar lebih ringan dan memperkecil gaya gesek. Roda berporos merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang banyak ditemukan pada alat-alat seperti setir mobil, setir kapal, roda sepeda, roda kendaraan bermotor, dan gerinda.