MENGIDENTIFIKASI MANFAAT PESAWAT SEDERHANA PADA KERJA OTOT DAN RANGKA MANUSIA Identitas Mata Pelajaran Sekolah : SMPN 8 Padang Kelas : VIII Semester : 1 Pelajaran / Materi : IPA/Sistem Gerak Pada Manusia Alokasi Waktu : 2 x 40 menit KELOMPOK : 1. 2. 3. 4. 5. ANGGOTA KELOMPOK:
Berdo alah sebelum memulai pekerjaan! Bacalah materi pelajaran dengan rasa ingin tahu yang tinggi sebelum menjawab pertanyaan yang diberikan! Kerjakan soal-soal pada tugas dengan sungguh-sungguh dan bertanggung jawab! Lakukan diskusi kelompok dengan bersahabat dan komunikatif! Berkomunikasilah dengan guru pembimbing dengan baik dan santun!
KOMPETENSI INTI KI 1 KI 2 KI 3 KI 4 :Menghargai dan menghayati ajaran agama yang dianutnya. :Menghargai dan menghayati perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli (toleransi, gotong royong), santun, percaya diri, dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam dalam jangkauan pergaulan dan keberadaannya. :Memahami dan menerapkan pengetahuan (faktual, konseptual, dan prosedural) berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya terkait fenomena dan kejadian tampak mata. :Mengolah, menyaji, dan menalar dalam ranah konkret (menggunakan, mengurai, merangkai, memodifikasi, dan membuat) dan ranah abstrak (menulis, membaca, menghitung, menggambar, dan mengarang) sesuai dengan yang dipelajari di sekolah dan sumber lain yang sama dalam sudut pandang/teori. KOMPETENSI DASAR DAN INDIKATOR 1.1.Mengagumi keteraturan dan kompleksitas ciptaan Tuhan tentang aspek fisik dan kimiawi, kehidupan dalam ekosistem, dan peranan manusia dalam lingkungan serta mewujudkannya dalam pengamalan ajaran agama yang dianutnya Indikator : 1.1.1 Menyadari kebesaran Tuhan yang menciptakan dan mengatur alam jagad raya. 1.1.2 Mematuhi ajaran agama yang dianut. 2.1.Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur; teliti; cermat; tekun; hati-hati; bertanggung jawab; terbuka; kritis; kreatif; inovatif dan peduli lingkungan) dalam
aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan pengamatan,percobaan, dan berdiskusi Indikator : 2.1.1 Memiliki rasa ingin tahu, jujur, disiplin, tanggung jawab, santun, percaya diri, dan bersahabat/komunikatif. 2.2.Menghargai kerja individu dan kelompok dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi melaksanakan percobaan dan melaporkan hasil percobaan 2.3.Menunjukkan perilaku bijaksana dan bertanggung jawab dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap dalam memilih makanan dan minuman yang menyehatkan dan tidak merusak tubuh. 2.4.Menunjukkan penghargaan kepada orang lain dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi penghargaan pada orang yang menjual makanan sehat tanpa campuran zat aditif yang berbahaya 3.4.Mendeskripsikan struktur rangka dan otot manusia, serta fungsinya pada berbagai kondisi Indikator : 3.4.1 Menjelaskan prinsip kerja pesawat sederhana 3.4.2 Mengidentifikasi manfaat pesawat sederhana pada kerja otot dan rangka manusia 4.4.Menyajikan tulisan tentang upaya menjaga kesehatan rangka manusia dikaitkan dengan zat gizi makanan dan perilaku sehari-hari. TUJUAN PEMBELAJARAN Setelah melakukan penyelidikan terhadap rangka manusia, ananda diharapkan dapat: 1. Menyadari kebesaran Tuhan yang menciptakan dan mengatur alam jagad raya melaui sikap keimanan dan religius yang kuat 2. Menunjukkan rasa ingin tahu, jujur, disiplin, tanggung jawab, santun, percaya diri, dan bersahabat/komunikatif melalui sikap dan tingkah laku dalam pembelajaran dengan baik 3. Menjelaskan prinsip kerja pesawat sederhana melalui kajia pustaka dengan tepat 4. Mengidentifikasi manfaat pesawat sederhana pada kerja otot dan rangka manusia melalui pengamatan dengan tepat
Materi pembelajaran pada LKS ini terdiri dari : (1) Prinsip kerja pada sendi dan (2) Otot pada manusia. Info Ilmuwan Kamu pernah melihat orang yang kaki atau tangannya digips karena mengalami patah tulang? Tahukah kamu siapa penemu gips? Penemunya adalah Al-Zahrawi atau Albucasis (936-1013M). Al -Zahrawi merupakan seorang dokter dan ahli bedah dari Andalusia. Menurut Al-Zahrawi, jika terdapat tulang yang bergeser maka tulang tersebut harus ditarik supaya kembali tempatnya semula, sedangkan untuk masalah tulang yang lebih gawat seperti patah, maka tulang tersebut harus digips. Pada topik yang terkait pesawat sederhana, tahukah kamu, ide pertama dari pesawat sederhana berawal dari seorang filsuf Yunani sekitar abad ke-3 sebelum masehi, yaitu Archimedes (sekitar 287 SM-212 SM). Archimedes mempelajari tiga macam pesawat sederhana: katrol, pengungkit, dan sekrup. Archimedes menemukan rumusan untuk mencari keuntungan mekanik pada pengungkit. Para ilmuwan Yunani sendiri akhirnya mendefnisikan lima macam pesawat sederhana (tidak termasuk bidang miring) dan mereka dapat menghitung keuntungan mekanik semua alat-alat tersebut (meski perhitungan untuk baji dan sekrup tidak terlalu akurat dikarenakan gaya gesek yang besar). Ilmuwan berikutnya adalah Al Jazari (1136-1206 M), seorang tokoh besar di bidang mekanik dan industri yang menemukan konsep robotika modern. Al Jazari mengembangkan prinsip hidrolik untuk menggerakkan mesin yang kemudian hari dikenal sebagai mesin robot. Dalam bukunya, Al Jazari begitu detail memaparkan instruksi untuk mendesain, merakit, dan membuat sebuah mesin. AlJazari mendapat julukan sebagai Bapak Modern Engineering
Untuk lebih mendalami materi, gunakan referensi berikut: 1. Anni Winarsih, dkk. 2008. IPA Terpadu Untuk SMP/MTs Kelas VII. Jakarta : Depdiknas. 2. Marthen Kanginan. 2007. IPA Fisika Kelas VIII. Jakarta: Erlangga. 3. Muhammad Nuh. 2014. Ilmu Pengetahuan Alam. Jakarta : Kemendibud 4. Teguh Sugiyarto. 2008. IPA Untuk SMP Kelas VII. Jakarta: Dediknas. 5. Wasis. 2008. Ilmu Pengetahuan Alama. Jakarta : Depdiknas. 6. Internet PRINSIP KERJA PESAWAT SEDERHANA PADA OTOT DAN RANGKA MANUSIA A. Pendahuluan Rangka manusia merupakan salah satu karya Tuhan yang menciptakan tubuh kita. Fungsi rangka pada manusia dapat kamu lihat seperti halnya rangka baja yang membangun suatu bangunan, sehingga bangunan tersebut dapat berdiri tegak. Keistimewaan rangka yang kita miliki adalah kemampuannya untuk memperbaiki diri saat tulang mengalami keretakan atau patah tulang, hal ini yang tidak bisa terjadi pada rangka baja secanggih apapun di dunia. Rangka tulang yang bekerja sama dengan sistem otot tidak hanya membuat tubuh kita dapat berdiri tegak, tetapi juga memungkinkan kita untuk bergerak, berjalan, berlari, bahkan mengangkat beban yang melebihi berat tubuhmu sendiri. Bayangkan betapa kuat dan sempurnanya ciptaan Tuhan pada tulangmu. Manusia kemudian meniru prinsip kerja rangka dan otot manusia dalam membuat pesawat sederhana. Masihkah kamu memungkiri keajaiban ciptaan Tuhan pada tulang dan ototmu? Bagaimana caranya agar tulang dan ototmu tetap tetap sehat dan terjaga?.
B. Pesawat Sederhana Pada tubuh manusia berlaku prinsip-prinsip kerja pesawat sederhana. Prinsip-prinsip tersebut kemudian ditiru dan dimodifkasi 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 didefnisikan 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 = W/t 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. C. Macam-Macam Pesawat Sederhana a. Katrol Tahukah kamu bagaimana seseorang dapat mengambil air dari sumur yang dalam dengan menggunakan timba (lihat Gambar 2). Hal ini Gambar 1. Contoh katrol
karena orang tersebut memanfaatkan 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. Penerapan katrol dalam kehidupan sehari-hari biasa divariasi sehingga membentuk katrol bebas maupun katrol majemuk. Variasi tersebut dimaksudkan untuk mempermudah pekerjaan yang dilakukan. Agar lebih memahami variasi katrol secara lebih lanjut, perhatikan Gambar 1 Gambar 2. Beberapa jenis katrol Berbeda dengan katrol tetap, kedudukan katrol bebas berubah dan tidak dipasang di tempat tertentu. Biasanya katrol bebas diletakkan di atas tali 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. Keuntungan mekanik dari katrol bebas lebih besar dari 1. Pada kenyataannya nilai keuntungan mekanik dari katrol bebas tunggal adalah 2. Hal ini berarti bahwa gaya kuasa 1 N akan mengangkat beban 2 N. Agar 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.
b. Roda Berporos Gambar 3. Gear sepeda adalah contoh roda berporos Kamu tentunya sudah tidak asing lagi dengan sepeda, bahkan sebagian besar di antara kamu pasti pernah menggunakannya. Gear pada sepeda adalah salah satu contoh pesawat sederhana yang tergolong 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. c. Bidang Miring Contoh dari bidang miring selain tangga adalah sekrup dan pisau. Bidang miring merupakan bidang datar yang diletakkan miring atau membentuk sudut tertentu sehingga dapat memudahkan gerak benda. Keuntungan mekanik bidang miring dapat dihitung dengan membagi jarak kuasa dengan jarak beban. Gambar 4. Sekrup adalah contoh bidang miring. KM (Keuntungan Mekanik) d. Pengungkit Pengungkit merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang paling banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Contoh alat-alat yang merupakan pengungkit antara lain gunting,
linggis, jungkat-jungkit, pembuka botol, pemecah biji kenari, sekop, koper, pinset, dan sebagainya. Tabel 2.3 menjelaskan berbagai macam 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. Gambar 5. Posisi lengan kuasa dan lengan beban Apabila F b x L b = F k x L k, maka Keterangan : KM = keuntungan mekanik Fb = gaya beban Fk = gaya kuasa Lk = lengan kuasa Lb = lengan beban Tabel 1. Jenis Pengungkit yang Dikelompokkan Berdasarkan Letak Titik Tumpu, Lengan Kuasa, dan Lengan Beban
C. Prinsip Kerja Pesawat Sederhana pada Otot dan Rangka Manusia Perhatikan Gambar 6. 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 kamu melakukan suatu aktivitas, otot, tulang, dan Gambar 6. Seorang atlet sendi akan bekerja bersama-sama. Prinsip kerja ketiganya seperti sedang berlari sebuah pengungkit, di mana tulang sebagai lengan, sendi sebagai titik tumpu, dan kontraksi atau relaksasi otot memberikan gaya untuk menggerakkan bagian tubuh.
Ketika kelas pengungkit dapat ditemukan pada tubuh manusia. Pada gambar di bawah ini tampak seorang pemain bulutangkis bersiap untuk memukul kok. 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 Titik tumpu berada diantara kuasa beban. Hal ini terjadi ketika pemain tenis menggunakan otot leher untuk menengadahkankepalanya Pengungkit Jenis III Kuasa terletak di antara titik tumpu dan beban. Kondisi ini terjadi ketika pemain tenis menegangkan otot lengan dan bahu Gambar 7. Visualisasi pengungkit pada tubuh manusia
1. Berdoalah sebelum menjawab soal-soal berikut! 2. Klik tugas yang ada pada kotak di bawah! 3. Baca soal dan pahami dengan baik! 4. Diskusikan soal-soal tersebut dengan kelompokmu, dan lakukanlah diskusi dengan baik dan efektif. 5. Setiap anggota harus berperan aktif dalam diskusi kelompok! 6. Setelah itu, jawablah pertanyaan yang ada pada kotak yang telah disediakan dengan tepat dan benar! 7. Jika terdapat keraguan atau kesulitan dalam menjawab soal, hubungi guru pembimbing! 8. Selesaikan semua tugas sesuai waktu yang diberikan! 9. Setelah selesai, klik submit all and finish 10. Presentasikan hasil diskusi kelompok di depan kelas dengan sungguh-sungguh dan penuh semangat! Selalu tanamkan sifat jujur dalam setiap kegiatan, karena jujur merupakan faktor terbesar penentu keberhasilan. (^_^)
Soal Objektif : 1. Berikut ini yang bukan merupakan prinsip pesawat sederhana... a. melakukan kerja b. memperbesar massa beban c. mempermudah kerja d. memperbesar gaya Perhatikan gambar di bawah ini! Gambar berikut sebagai acuan untuk menjawab pertanyaan nomor 2 dan 3 2. Alat yang termasuk ke dalam golongan bidang miring adalah... a. A b. C c. B d. D 3. Alat yang termasuk ke dalam golongan roda berporos adalah... a. A
b. C c. B d. D 4. Perhatikan gambar di samping! Prinsip kerja tangan anak pada gambar koper tersebut sama dengan prinsip kerja pengungkit jenis... a. Pertama b. Kedua c. Ketiga d. keempat 5. Panjang tangga tersebut adalah 8 meter, sedangkan ketinggiannya adalah 16 meter. Keuntungan mekanik dari penggunaan tangga tersebut adalah... a. ½ b. 4 c. 2 d. 8 6. Tetanus adalah gangguan pada sistem otot yang disebabkan oleh... a. Kram b. kejang otot c. latihan otot d. virus 7. Pembengkokan tulang belakang ke arah samping disebut... a. lordosis b. skoliosis c. kifosis d. simfisis 8. Pasangkan tiap-tiap kata kunci IPA berikut dengan istilah-istilah yang benar di bawahnya. a. tulang rawan b. sendi c. ligament d. sistem rangka
e. periosteum f. sumsum tulang g. fraktura 1) Sistem yang disusun oleh semua tulangmu... 2) Jaringan berlemak yang mengisi saluran ditengah tulang panjang. 3) Jaringan tulang tebal, lunak dan lentur. 4) Membran tipis yang melekat kuat pada tulang. 5) Kejadian patah tulang 6) Pertemuan antara 2 tulang atau lebih 7) Jaringan berbentuk pita yang tersusun serabut liat. 9. Penyakit yang disebabkan olek kekurangan kalsium adalah... a. Osteoporosis b. Riketsia c. Fraktura d. Atritis 10. Berikut merupakan gambaran skematis tangga yang ada di rumah Toni. Panjang tangga tersebut adalah 8 meter, sedangkan ketinggiannya adalah 4 meter Keuntungan mekanik dari penggunaan tangga tersebut adalah... a. ½ b. 2 c. 4 d. 8