Mari Belajar "Alat Gerak"

Mari Belajar "Alat Gerak"

Pada saat anak-anak SMP (murid saya) sudah bosan belajar matematika dan fisika, mereka minta diajari bahan biologi. Awalnya saya gelagapan karena saya bukan guru biologi. Namun karena anak-anak mengeluh kurang paham materi biologi, akhirnya saya mencoba membuatkan ringkasannya. Bahan materi saya ambil dari mana-mana. Internet sangat memudahkan guru seperti saya mengembangkan materi apapun yang diperlukan.

Pada akhirnya saya menyadari, bahwa bukan masalah kemampuan namun modal utama guru mengajar adalah dedikasi dan rasa kasih pada anak-anak yang membuat guru bisa melakukan banyak hal.

Saya berkata sejujurnya pada anak-anak, "Kalau pelajaran biologi, kalian jangan tanya macam-macam ya. Karena Bu Rini tidak bisa menjawabnya. Bu Rini hanya membantu kalian saja."

Namun jawaban anak-anak, "Enggak apa-apa, Bu. Cara ngajar 'biologi' Bu Rini lebih enak. Kita ngerti kok, Bu." (Ngerti untuk tidak tanya macam-macam, maksudnya ^_^).

Berikut salah satu contoh materi biologi yang saya buat.

Rangka Manusia (Tulang)

Sel-sel tulang terdiri dari:
Zat perekat kolagen dan endapan garam-garam mineral terutama garam kalsium (kapur). Sehingga tulang tidak terlalu kaku (jika terlalu kaku mudah patah) dan tidak terlalu lentur.

1. Fungsi rangka (tulang) = alat gerak pasif, yang hanya dapat bergerak bila dibantu oleh otot.
2. Fungsi persendian = menghubungkan antara tulang yang satu dengan tulang yang lainnya.
3. Fungsi otot = alat gerak aktif, yang dapat menggerakkan organ lain sehingga terjadi suatu gerakan.
4. Rangka manusia terdiri dari 3 bagian, yaitu: …
a. Rangka badan
b. Rangka kepala (tengkorak)
c. Rangka anggota gerak
Berdasarkan bentuknya tulang dibedakan menjadi tulang pipa, tulang pipih, tulang pendek.
Berdasarkan pada zat penyusun dan sturkturnya tulang dibedakan menjadi tulang rawan dan tulang keras.

Fungsi Rangka Pada Manusia
Kerangka pada tubuh manusia memiliki fungsi yang sangat penting, yaitu:
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

Kerangka manusia dapat dikelompokan menjadi 3 yaitu:
1. Bagian Tengkorak
2. Bagian Badan
3. Bagian Anggota Gerak

Keterangan:
1. Skull
2. Neck vertebra
3. Clavicle
4. Humerus
5. Scapula
6. Sternum
7. Ribs
8. Lumbar vertebrae
9. Radius
10. Ulna
11. Carpals
12. Phalanges
13. Femur/ thigh bone
14. Patella / knee cap
15. Tibia/ shin bone
16. Fibula/ Calf bone
17. Metatarsals
18. Phalanges
19. Pelvis

Rangka kepala terdiri dari:…
1. tulang dahi
2. tulang rahang atas
3. tulang rahang bawah
4. tulang air mata
5. tulang hidung
6. tulang ubun-ubun
7. tulang pipi

Keterangan:

Agar tambah lengkap, lihat gambar di bawah ini:

Tulang Belakang

Tulang Anggota Gerak

Sendi Mati

Sendi mati yaitu persendian yang tidak memiliki celah sendi sehingga tidak memungkinkan terjadinya pergerakan, misalnya persendian antar tulang tengkorak.
Sendi Kaku

Sendi kaku yaitu persendian yang terdiri dari ujung-ujung tulang rawan, sehingga masih memungkinkan terjadinya gerak yang sifatnya kaku, misalnya persendian antara ruas- ruas tulang.
Sendi Gerak

Sendi Gerak yaitu persendian yang terjadi pada tulang satu dengan tulang yang lain tidak dihubungkan dengan jaringan sehingga terjadi gerakan yang bebas.
Contoh Sendi Gerak
a. Sendi Engsel

Sendi Engsel yaitu persendian yang dapat digerakan kesatu arah.
Contohnya:
- tulang paha dengan tulang betis
- tulang lengan dengan tulang hasta

b. Sendi Putar

Sendi Putar yaitu persendian yang dapat digerakan secara berputar
Contohnya:
- tulang leher dengan tulang atlas
- hasta dengan tulang pengumpil

C. Sendi Peluru

Sendi Peluru yaitu persendian yang dapat digerakan kesegala arah
Contohnya:
- gelang bahu dengan tulang lengan atas
- gelang panggul dengan tulang paha

d. Sendi Pelana

Sendi Pelana yaitu persendian yang dapat digerakan kedua arah
Contohnya:
- persendian pada ibu jari tangan
- tulang pergelangan tangan dengan Tulang tapak tangan

Sumber gambar: edukasi.net dan Om Google

Untuk anak RSBI, hafalkan nama-nama tulang di bawah ini:

Mari Belajar "Hukum Newton" 2 SMA

Mari Belajar "Hukum Newton" 2 SMA

Mengapa kita terasa berat saat mendorong tembok? Mengapa kita merasa berat saat mengambil air dari sumur dengan kerekan? Anggap kerekannya licin ya. Mengapa saat kita mencubit teman otomatis secara refleks teman itu membalas mencubit kita. (Bu Rini sambung-sambungin saja dengan fisika ... ^_^). Fenomena-fenomena ini akan dijawab sama Om Isaac Newton lewat pengamatannya terhadap kejadian sehari-hari.
Disamping beliau juga mengamati mengapa apel bisa jatuh ke bawah.

Om Isaac Newton mengatakan, "jika terhadap sebuah benda tidak diberikan kekuatan eksternal (bilang gaya luar) maka benda yang semula diam akan tetap diam dan benda yang semula bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan."
Dalam hal ini dikatakan, resultan gaya sama dengan nol.
ΣF = 0
Selanjutnya, pernyataan di atas dinamakan hukum I Newton.
Sekarang, bayangkan adikmu yang masih berumur 4 tahun naik sepeda roda tiga. Adik akan mengayuh sepedanya dengan kecepatan maksimal tetap jika tidak diapa-apain sama kamu.

Dorong sepeda adikmu dari belakang (jangan keras-keras), maka kecepatan gerak sepeda adikmu akan bertambah. Artinya ada pertambahan kecepatan. Pertambahan kecepatan dalam sekian waktu tertentu itulah dinamakan percepatan.
Maka ditemukanlah rumus percepatan:

Ternyata besarnya a ini jika dihitung-hitung melalui berbagai percobaan, sebanding dengan besar gaya (kekuatan eksternal) yang diberikan dan berbanding terbalik dengan massa bendanya.

Dikatakan juga bahwa F = m x a, artinya besarnya gaya F yang diberikan terhadap suatu benda ternyata sebanding dengan massa benda (m) itu dikalikan dengan percepatan (a) yang timbul.
Wah, memang hebat sekali ya Om yang satu ini. Kamu pun bisa jadi orang hebat seperti Om Isaac Newton.
Nah, sekarang kamu tahu bahwa:
ΣF = m.a
inilah yang dimaksud dengan hukum II Newton.
Apakah ada hukum III Newton? Oh, ada.
Doronglah dinding kamar dalam rumahmu, apa yang kamu rasakan? Berat bukan? Mengapa terasa berat? (Pertanyaannya, ngapain juga kamu mendorong-dorong tembok segala... "Belajar sana, gih!" ^_^ )
Saat mendorong tembok, artinya kamu memberi gaya aksi sebesar F terhadap tembok. Akibatnya, tembok akan memberikan gaya reaksi yang besarnya sama namun arahnya berlawanan.
Gaya aksi = - gaya reaksi
Inilah yang dinamakan hukum III Newton.

Bagaimana contoh hukum III Newton yang lain? Misalnya sebuah buku bermassa m terletak di atas lantai. Buku akan menekan lantai sebesar W (W = m.g). Sebagai reaksinya, lantai akan menekan buku dengan gaya normal, yang besarnya sama dengan W namun arahnya berlawanan. (Gaya normal selalu tegak lurus terhadap bidang yang menekannya).

Bagaimana aplikasi ketiga hukum di atas dalam kehidupan sehari-hari? Mengapa saat mendorong sebuah meja di lantai kasar, akan terasa berat olehmu dibanding jika didorong di lantai licin. Hal ini dikarenakan adanya gaya gesekan antara lantai dengan permukaan meja, yang besarnya sebanding dengan tingkat kekasaran lantai dengan gaya normalnya.

Kalian sudah mempelajari apa itu gaya normal. Perhatikan diagram gaya di bawah ini:

Dari diagram gaya di atas, kalian akan bisa dengan mudah menyelesaikan berapa percepatan yang timbul pada benda jika diberi gaya F, dengan koefisien kekasaran lantai sebesar μ.
Langkah perhitungan:
1. W = m.g = ….
2. Σfy = 0
N – W = 0
N = W = ….
3. f gesek = μ. N = ….
4. ΣFx = m.a
F dorong – f gesek = m.a
Maka a = ….

Dari konsep di atas, kalian bisa mencari percepatan yang timbul jika F dorong, μ, dan massa benda (m) diketahui. Aplikasi soalnya buanyak sekali, contohnya seperti gambar-gambar di bawah ini.

Kalian tidak perlu takut dulu terhadap gambarnya. Kita selesaikan per bagian, sesuai hukum Newton dan rumus nalarnya. Maka akan terselesaikanlah jawabannya.
Kata suami Bu Rini yang orang teknik fisika nih, "Fisika itu jauh lebih mudah dari matematika. Karena penyelesaian soal hitungan di fisika itu rumusnya jelas dan pasti. Sementara penyelesaian matematika ada banyak cara untuk mendapatkan jawaban yang sama."
Lama-lama Bu Rini juga ikutan suami, memang iya ya, fisika itu mudah asal kalian tahu cerita dan nalarnya.
Coba kalian perhatikan langkah demi langkah perhitungan yang Bu Rini tulis. Langkahnya saaaangat jelas; 1, 2, 3, dan 4.

Pertemuan selanjutnya kita akan membahas lagi soal yang mirip. Dan lama-lama kalian akan saya ajari ke soal yang lebih sulit tapi nanti kalian merasa bisa. Dibaca lagi di rumah ya, catatannya. Jangan lupa, cari soal yang mirip seperti di atas. Coba kalian kerjakan. Ada baiknya juga kalian mencoba model soal yang lain. Salah = tidak apa-apa.

Mari Belajar "Pesawat Sederhana"

Mari Belajar "Pesawat Sederhana"

1. Pesawat sederhana diciptakan untuk:

a. Mempermudah usaha
b. Memperkecil gaya yang harus kita keluarkan

2. Macam-macam pesawat sederhana:

a. Bidang miring
b. Pengungkit/ tuas
c. Katrol

3. Bidang miring

Rumus-rumus yang dipakai adalah:
F = W : KM
F x s = W x h
KM = keuntungan mekanik

Dimana:
s = panjang papan (meter)
h = tinggi bak truk (meter)
F = gaya dorong kuli bangunan (Newton)
W = berat benda (Newton)
m = massa benda (kg)

4. Contoh soal:

Perhatikan gambar di bawah ini!

Berapakah gaya minimum yang diperlukan agar benda dapat terdorong ke atas?

Jawab:

Tinggi H dihitung dengan rumus Phytagoras.

Keuntungan mekanik = KM

Gaya dorong F minimum = W : KM =

5. Pengungkit/tuas

Pada jungkat-jungkit berlaku:
mb x Lb = mk x Lk
Keuntungan mekaniknya dapat dicari dengan rumus:

Dimana:
Mb = massa beban
Mk = massa kuasa
Lb = panjang lengan beban
Lk = panjang lengan kuasa

6. Contoh soal

Perhatikan gambar di bawah ini! Berapakah massa B minimum agar beban A yang bermassa 30 kg dapat terangkat ke atas? Diketahui panjang AC = 2 m dan panjang BC = 4 m.

Jawab:

Perhitungan
mA x LA = mB x LB
30 kg x 2 = m x 4
60 = 4 x m
m = 15 kg
massa B minimum = 15 kg

7. Katrol

a. Katrol tetap hanya berfungsi mengubah arah gaya, bukan untuk memperkecil gaya
b. Katrol ganda berfungsi untuk memperkecil gaya.
KM = n
F = (mxg) : KM
F = (mxg) : n
KM = keuntungan mekanik
n = jumlah tali yang berada pada katrol bebas

8. Contoh soal

Berdasarkan gambar di bawah ini, besarnya kuasa F agar dapat mengangkat beban adalah ….

Jawab:
Jumlah tali yang berhubungan dengan katrol bebas = n = 3
Jadi keuntungan mekanik = KM = 3
Kuasa F untuk mengangkat beban = W : KM = 90 N : 3 = 30 Newton

9. Contoh soal

Lihat gambar di bawah ini!
Berapakah gaya yang harus dikeluarkan orang tersebut untuk bisa mengangkut beban bermassa 100 kg?

Jawab:

Perhitungan:
Diketahui m = 100 kg
Berat beban = W = m.g = 100 kg. 10 m/s² = 1.000 N
Keuntungan mekanik = 4
Gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban seberat 1.000 N adalah
F = W : KM = 1.000 N : 4 = 250 N

Latihan:
Coba kalian cari gaya F yang diperlukan pada gambar-gambar di bawah ini:

Dan juga soal di bawah ini:

Lanjutkan juga yang ini:

Pesawat Sederhana Kelas VIII SMP

smarteducationblog.com, contoh soal dan pembahasan jawaban pesawat sederhana, materi fisika SMP Kelas 8 (VIII), tercakup katrol, bidang miring, dan pengungkit atau tuas, besar gaya / kuasa dan beban.
Soal No. 1
Cermati gambar bidang miring berikut ini.



Jika besar gaya F dalah 60 Newton, tentukan:
a) keuntungan mekanik bidang miring
b) berat beban

Pembahasan
a) keuntungan mekanik bidang miring
KM = ^S/_h
S belum diketahui, temukan dengan pythagoras

S =√(4² + 3²) = √25 = 5 meter

sehingga

KM = ⁵/₃ = 1,67

b) berat beban
W = KM x F = 60 x ⁵/₃ = 100 Newton

Soal No. 2
Seorang pekerja hendak menaikkan sebuah almari besi ke bak belakang truk dengan menggunakan bidang miring seperti gambar.

Jika massa almari 120 kg, dan percepatan gravitasi 10 m/s², tentukan:
a) gaya minimal yang diperlukan pekerja untuk menaikkan almari
b) keuntungan mekanik bidang miring

Pembahasan
a) gaya minimal yang diperlukan pekerja untuk menaikkan almari
F = ^h/_S x W
dimana
h = tinggi bidang miring
S = panjang sisi miring
W = berat beban (Newton)

Temukan berat almari lebih dulu W = m x g = 120 x 10 = 1200 N
Sehingga
F = ^h/_S x W
F = ¹/₂ x 1200 = 600 Newton

b) keuntungan mekanik bidang miring
KM = ^W/_F = ¹²⁰⁰/₆₀₀ = 2
atau bisa juga
KM = ^S/_h = ²/₁ = 2
Soal No. 3
Seorang anak memodifikasi sebuah katrol dan bidang miring untuk menaikkan sebuah balok seperti terlihat pada gambar berikut



Tentukan:
a) gaya yang diperlukan anak untuk menaikkan balok
b) keuntungan mekanik sistem katrol dan bidang miring

Pembahasan
a) gaya yang diperlukan anak untuk menaikkan balok
F = ^h/_S x W
F = ³/₅ x 1200 = 720 Newton

Gaya F kemudian dibagi ke dua buah tali, satu dipegang anak dan satu lagi terikat pada tonggak, sehingga F untuk anak saja adalah:
F_anak = F : 2 =720 : 2 = 360 Newton

b) keuntungan mekanik sistem katrol dan bidang miring
KM = W : F_anak = 1200 : 360 = 3,33

Soal No. 4
Seorang pekerja pada bangunan menaikkan pasir dengan cara seperti terlihat pada gambar berikut:




Tentukan gaya yang dikeluarkan oleh pekerja untuk beban seberat 50 N, dan keuntungan mekanik dari katrol!

Pembahasan
Katrol tetap seperti gambar diatas mempunyai KM = 1, sehingga
F = W
F = 50 N
Keterangan : Kalo gaya yang diperlukan sama saja dengan berat benda yang diangkat, lantas dimana untungnya menggunakan katrol tetap? Katrol tetap seperti gambar diatas berfungsi untuk mengubah arah gaya, sehingga beban bisa naik ke atas dengan tarikan ke arah bawah. Di lapangan, menarik beban ke arah bawah melalui katrol terasa lebih mudah dari menarik beban langsung ke arah atas.

Soal No. 5
Sistem katrol digunakan pada suatu proyek bangunan seperti gambar berikut



Tentukan gaya yang diperlukan untuk menaikkan beban seberat 120 Newton!

Pembahasan
Perhatikan beban (katrol warna merah), 2 tali yang menariknya, sehingga
F = W : 2 = 120 : 2 = 60 Newton

Soal No. 6
Seorang anak sedang mengungkit sebuah batu.



Tentukan gaya yang diperlukan anak!

Pembahasan
Rumus untuk pengungkit atau tuas:

F x L_k = W x L_b

Dimana:
L_k = panjang lengan kuasa atau lengan gaya, dihitung dari titik kerja gaya ke tumpu
L_b = panjang lengan beban, dihitung dari titik beban hingga tumpu

sehingga:

F x L_k = W x L_b

F x 180 = 360 x 20
F = 40 Newton

Soal No. 7
Perhatikan tuas di bawah ini.



Untuk menahan beban 600 Newton agar berada pada posisi seimbang, tentukan besar gaya F yang harus diberikan!

Pembahasan
Data dari soal:
L_b = ¹/₂ meter
L_k = 2 meter, perhatikan bukan 1 ¹/₂ meter

F x L_k = W x L_b
F x (2) = 600 x (¹/₂)
F = 150 Newton

Soal No. 8
Lihat gambar disamping!



Berapakah gaya yang diperlukan untuk menarik beban?
A. 10
B. 20 N
C. 30 N
D. 40 N
(Sumber soal: EBTANAS SMP Tahun 1995)

Pembahasan
Perhatikan katrol warna merah tepat di atas beban, ada 3 tali yang menarik beban, sehingga
F = W : 3
F = 60 : 3
F = 20 Newton

Soal No. 9
Perhatikan gambar di samping!



Besar kuasa (F) adalah....
A. 200 N
B. 250 N
C. 500 N
D. 2000 N
(Sumber soal: EBTANAS SMP Tahun 1994-Modificated)

Pembahasan
F x L_k = W x L_b
F x (2) = 1000 x (0,5)
F = 500 : 2 = 250 Newton

Soal No. 10
Perhatikan gambar!



Keuntungan mekanis dari tuas tersebut adalah....
A. 1
B. 1,5
C. 2,5
D. 10
(Dari Soal Ebtanas IPA Tahun 2002)

Pembahasan
Keuntungan mekanik dari sebuah tuas atau pengungkit bisa dicari dari dua cara sebagai berikut:
KM = ^W/_F

atau dari rumus lainnya
KM = ^L_k/_Lb



Jadi
KM = ^W/_F = ⁷⁵/_7,5 = 10 atau KM = ^L_k/_Lb = ⁵⁰/₅ = 10 juga hasilnya,....
Soal No. 11
Seorang pegawai ingin memindahkan kotak yang beratnya 500 N ke atas truk dengan menggunakan bidang miring seperti gambar di bawah.



Bila tinggi truk 1,5 m, berapa besar gaya yang diperlukan untuk memindahkan kotak tersebut?
A. 125 N
B. 250 N
C. 500 N
D. 1500 N

Pembahasan
Data:
w = 500 N
h = 1,5 m
s = 3 m
F =.....

Menentukan gaya yang diperlukan pada bidang miring:



Soal No. 12
Suatu peti peralatan berat akan dinaikkan dengan menggunakan papan sebagai bidang miring seperti pada gambar berikut.



Agar gaya dorong setengah dari berat peti sesungguhnya, harus disediakan papan dengan panjang.....
A. 5,0 m
B. 7,5 m
C. 10,0 m
D. 12,5 m

Pembahasan
Data:
h = 2,5 m
F = 0,5 W
s =.....

dengan rumus bidang miring: