Rangka, Otot, dan Pesawat Sederhana

Rangka, Otot dan Pesawat Sederhana

1.    Rangka dan Otot pada Manusia

1.    Struktur dan Fungsi Rangka pada Manusia

1.    Pentingnya Rangka bagi Tubuh Manusia

Bagi tubuh, fungsi rangka itu seperti kerangka pada sebuah bangunan. Kerangka bangunan dapat membuat sebuah bangunan berdiri dengan kokoh.

1.    Fungsi Sistem Rangka bagi Tubuh Manusia

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).

c. Struktur Tulang   

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). Cakra epifisis inilah yang berperan dalam proses bertambah panjangnya tulang pipa.

permukaan tulang yang panjang ditutup membran yang menempel dengan kuat, yang disebut periosteum. Pembuluh-pembuluhdarah 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. 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.

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.

1.    Macam-macam Tulang pada Sistem Rangka Manusia

Bentuk tulang manusia dibedakan menjadi empat, yaitu tulang panjang, tulang pipih, tulang pendek, dan tulang tak beraturan. Tulang penyusun sistem rangka manusia terdiri atas 206 tulang dengan ukuran dan bentuk yang berbeda-beda.

1.    Perkembangan Tulang

pada saat masih dalam kandungan tulang masih berupa tulang rawan. Secara bertahap, tulang rawan digantikan dengan tulang keras, kecuali tulang telinga, tulang hidung ataupun tulang rawan penyusun persendian. Tulang-tulang tersebut akan tetap menjadi tulang rawan sampai manusia menjadi tua. Proses perubahan tulang rawan menjadi tulang keras disebut dengan penulangan atau osifikasi.

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 masih bayi tulang berjumlah 300. Seiring bertambahnya usia, tulang kita berjumlah 206.

1.    Hubungan Antar tulang

Hubungan antartulang disebut artikulasi.

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.

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.

1.    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.

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.

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 adalah pertemuan antara dua tulang atau lebih. Sendi tidak mudah terlepas jika digunakan karena pertemuan antara dua tulang tersebut diikat oleh ligamen. Selain itu, ligamen juga berfungsi agar sendi kita dapat bergerak dengan fleksibel. Ligamen adalah jaringan berbentuk pita yang tersusun dari serabut-serabut liat yang mengikat tulang yang satu dengan tulang yang lain pada sendi. Pada bagian ujung tulang kita tertutup oleh kartilago. Fungsi kartilago (tulang rawan) ini adalah menjaga agar tidak terjadi benturan atau gesekan antara tulang yang satu dengan tulang yang lain yang dihubungkan oleh persendian.

4) Sendi pelana

Sendi ini merupakan pertemuan antara dua tulang yang berbentuk seperti pelana. Sendi ini dapat menggerakkan tulang ke dua arah, yaitu muka belakang 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.

2.    Struktur dan Fungsi Otot pada Manusia

1.    Fungsi Otot

Hampir 35 hingga 40 persen massa tubuh adalah jaringan otot. Otot adalah jaringan yang dapat berkontraksi (mengkerut) dan relaksasi (mengendur). Pada saat berkontraksi

otot menjadi lebih pendek, dan pada saat berelaksasi otot menjadi lebih panjang. Proses kontraksi ini mengakibatkan bagian-bagian tubuhmu bergerak. Pada kontraksi ini diperlukan energi. Pada saat melakukan kontraksi, otot akan memadat dan memendek, sehingga pada saat diukur diameter otot akan lebih besar. Sebaliknya, pada saat otot dalam keadaan relaksasi, otot akan memanjang, sehingga pada saat diukur diameter otot akan lebih kecil.

Otot yang bekerja di bawah kesadaran adalah otot yang kerjanya dikendalikan secara sadar, artinya kamu dapat mengendalikan apakah harus atau tidak menggerakkan otot-otot tersebut.

Otot yang bekerja di luar kesadaran adalah otot yang tidak dapat kamu kendalikan secara sadar. Prinsip kerja otot ini tidak dapat dikendalikan, artinya kamu tidak dapat mengendalikan apakah menggerakkan atau tidak menggerakkan otot-otot tersebut. Otot-otot tersebut bekerja sepanjang hari, sepanjang hidup di luar kesadaran. Contoh dari aktivitas otot ini antara lain aktivitas jantung untuk selalu memompa darah ke seluruh tubuh.

1.    Tiga Jenis Jaringan Otot

Ketiga otot tersebut mempunyai struktur yang berbeda, sehingga dikelompokkan dalam jaringan otot yang berbeda pula. Ada tiga jenis jaringan otot di dalam tubuhmu, yaitu otot rangka, otot polos, dan otot jantung.

1) Otot Rangka

Otot Rangka adalah otot yang paling banyak di dalam tubuh. Jika diamati di bawah mikroskop, sel-sel otot rangka terlihat bergaris-garis melintang, sehingga otot ini juga disebut dengan otot lurik. Otot rangka melekat pada tulang dengan perantaraan tendon. Tendon adalah pita tebal, berserabut, dan liat yang melekatkan otot pada tulang. Otot rangka cenderung cepat berkontraksi dan cepat lelah.

2) Otot Polos

Otot polos terdapat pada dinding organ dalam seperti lambung usus halus, rahim, kantung empedu, dan pembuluh darah. Otot polos berkontraksi dan berelaksasi dengan lambat. Otot ini berbentuk gelendong dan memiliki sebuah inti pada tiap selnya.

3) Otot Jantung

Otot jantung hanya ditemukan di jantung. Otot jantung juga tergolong otot tidak sadar. Otot jantung mempunyai garis-garis seperti otot rangka namun, otot jantung mirip otot polos karena tergolong otot tidak sadar. Otot jantung berkontraksi sekitar 70 kali per menit sepanjang hari selama hidupmu.  Otot jantung berkontraksi pada saat jantung berdenyut.

3.    Kelainan pada Sistem Gerak Manusia

Fraktura adalah salah satu jenis kelainan yang terjadi pada sistem gerak manusia.

Macam-macam kelainan yang terjadi pada sistem gerak manusia

1.    Riketsia

Riketsia terjadi karena kekurangan vitamin D yang berfungsi membantu penyerapan kalsium dan fosfor, sehingga proses pengerasan tulang terganggu. Penyakit ini terjadi pada anak-anak. Riketsia menyebabkan tulang kaki tumbuh membengkok. Penyembuhan dan pencegahan dari penyakit ini dengan penambahan kalsium, fosfor, dan vitamin D ke dalam menu makan.

Seseorang yang berusia 1-70 tahun membutuhkan vitamin D sebanyak 15Mg/hari. Seseorang yang berusia 71 tahun ke atas membutuhkan vitamin D sebanyak 20 Mg/hari.

Karena melalui paparan sinar matahari pagi selama 10-15 menit, sinar ultraviolet dari matahari akan dapat membantu tubuh mengaktifkan pro vitamin D menjadi vitamin D. Vitamin D aktif akan dapat meningkatkan penyerapan kalsium dan fosfor di dalam tubuh, sehingga akan menambah jumlah kalsium dan fosfor dalam darah.

1.    Osteoporosis

Osteoporosis disebabkan karena kekurangan kalsium. Osteoporosis umumnya terjadi pada orang dewasa. Pada orang yang sudah tua biasanya menghasilkan lebih sedikit hormon, sehingga osteoblast sebagai pembentuk tulang kurang aktif dan massa tulang pun jadi berkurang. Tulang yang kekurangan kalsium akan menjadi rapuh dan mudah patah.

1.    Fraktura (Patah Tulang)

Fraktura dapat dibedakan menjadi fraktura tertutup dan fraktura terbuka. Fraktura tertutup terjadi jika tulang patah tetapi bagian ujung yang patah tidak menembus kulit. Fraktura terbuka terjadi jika ujung tulang yang patah keluar menembus kulit.

1.    Artritis

Artritis adalah penyakit sendi. Penderita penyakit ini mempunyai tulang rawan pada

sendi yang rusak. Kerusakan ini menyebabkan sendi menjadi sakit dan bengkok. Rematik adalah salah satu bentuk artritis. Menghindari infeksi yang akut dan mengonsumsi makanan yang seimbang dapat mengurangi terjadinya artritis.

1.    Lordosis, Kifosis, dan Skoliosis

1) Lordosis

Lordosis merupakan kelainan dengan melengkungnya tulang belakang yang berlebihan ke arah depan di bagian pinggang, sehingga pinggang terlihat lebih depan. Lordosis dapat disebabkan karena perut penderita yang terlalu besar (misalnya karena hamil atau kegemukan), riketsia.

2) Kifosis

Kifosis merupakan kelainan dengan melengkungnya tulang belakang yang berlebihan di bagian dada ke arah belakang, sehingga terlihat bungkuk. Kifosis dapat disebabkan karena penyakit (misalnya TBC dan riketsia).

3) Skoliosis

Skoliosis adalah melengkungnya tulang belakang ke arah samping. Skoliosis dapat disebabkan oleh penyakit polio.

1.    Pesawat Sederhana pada Kerja Otot dan Rangka 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 per satuan waktu disebut dengan daya atau power (P). Daya secara matematis dituliskan sebagai berikut.

P = Daya (Watt)

di mana:          W = Usaha (Joule)

t = Waktu (Sekon)

1.    Jenis Pesawat Sederhana

2.    Katrol

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.

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.

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.

1.    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.

1.    Bidang Miring

           

Bidang miring merupakan bidang datar yang diletakkan miring atau membentuk sudut tertentu sehingga dapat memudahkan gerak benda. Contoh tangga, pisau dan sekrup.

KM =              Gaya Beban

Gaya Kuasa

KM =              Panjang Bidang Miring           =          I

Ketinggian                                       h

KM (Keuntungan Mekanik)

1.    Pengungkit

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.

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

Pengungkit pertama, contoh pengungkit pertama adalah gunting.

Pengungkit kedua, contohnya penjepit kertas.

Pengunkit ketiga, contohnya adalah streples.

2.    Prinsip Kerja Pesawat Sederhana pada Otot dan Rangka 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 II

Beban berada di antara titik tumpu dan kuasa. Kondisi ini terjadi ketika otot

betis pemain tenis mengangkat beban tubuhnya dengan bertumpu pada jari kakinya.

Pengungkit Jenis III

Kuasa terletak di antara titik tumpu dan beban. Kondisi ini terjadi ketika pemain

tenis menegangkan otot lengan dan bahu.

sumber : buku siswa kelas 8
             https://erlynadwi18.wordpress.com/2015/04/08/rangka-otot-dan-pesawat-sederhana/