Pesawat Sederhana Pada Kerja Otot dan Rangka Manusia

Pada tubuh manusia berlaku prinsip-prinsip kerja pesawat sederhana. Prinsip-prinsip tersebut kemudian diterapkan dalam berbagai macam peralatan yang memudahkan kerja manusia.

Satuan energi dan kerja (usaha) dinyatakan dalam satuan Joule (Nm). Kerja atau usaha didefenisikan sebagai hasil kali antara gaya dengan jarak, sehingga dapat dituliskan dengan rumus berikut.

W = F x s

W = usaha (Joule)

F = gaya (Newton)

s = jarak (meter)

Besarnya usaha yang dilakukan per satuan waktu disebut dengan daya atau power (P).

Daya secara matematis dituliskan sebagai berikut.

P = W/t

P = daya (watt)

W = usaha (Joule)

t = waktu (sekon)

Manusia menggunakan pesawat sederhana untuk membantu melakukan aktivitasnya.

Jenis-jenis Pesawat Sederhana

Tuas atau Pengungkit

Pada tuas atau pengungkit berlaku:

Hasil kali berat beban (W) dan lengan beban (lb) sama dengan hasil kali gaya kuasa (F) dan lengan kuasa (lk). Secara matematis dituliskan:

W x Lb = F x Lk

dengan:

W = beban (N)

F = gaya kuas (N)

Lb = lengan beban

Lk = lengan kuasa

Perbandingan antara beban (W) dan gaya kuasa (F) sama dengan perbandingan antara lengan kuasa (Lk) dan lengan beban (Lb) disebut “keuntungan mekanik”.

KM = W/F =Lk/Lb

Makin panjang lengan kuasa (Lk) makin besar keuntungan mekanik sehingga usaha makin mudah di lakukan.

Alat-alat yang bekerja berdasarkan prinsip tuas, antara lain:

1. Pengungkit jenis pertama (titik tumpu diantara titik beban dan titik kuasa). Contohnya, gunting, tang, jungkat-jungkit, dan timbangan.

2. Pengungkit jenis kedua (titik beban diantara titik tumpu dan titik kuasa).

Contohnya, gerobak toli beroda satu, pembuka tutup botol, alat pemotong kertas, pemecah kemiri, dan pelubang kertas.

3. Pengungkit jenis ketiga (titik kuasa diantara titik tumpu dan titik beban). Contohnya, sekop, penjepit roti, pinset, stapler, dan alat pancingan.

Bidang Miring

Pada bidang miring berlaku:

Hasil bagi beban (W) dan gaya kuasa (F) sama dengan hasil bagi panjang beban (S) dan tinggi papan (h). Secara matematis dirumuskan:

W/h = F/s

dengan,

W = beban (N)

F = gaya kuasa (N)

S = panjang bidang miring (m)

h = tinggi bidang miring (m)

Keuntungan mekanik:

KM = W/F atau KM = s/h

Alat-alat yang prinsip kerjanya berdasarkan bidang miring, antara lain tangga, sekrup, baji, gergaji, kapak, paku, pisau, dan jalan di pegunungan.

Katrol

Berdasarkan tempat kedudukannya, katrol dapat digolongkan atas 3 macam, yaitu katrol tetap, katrol bergerak, dan katrol ganda.

1. Katrol Tetap

Katrol tetap prinsip kerjanya sama yaitu titik tumpu terletak di antara titik beban dan titik kuasa. Katrol tetap sering digunakan pada tiang bendera dan sumur.

Pada katrol tetap lengan beban sama dengan lengan kuasa sehingga:

KM = Lk/Lb = 1

Ini berarti tidak dapat keuntungan mekanik, tetapi didapat keuntungan arah saja.

2. Katrol Bergerak

Katrol bergerak adalah katrol yang dapat bergerak dengan bebas saat katrol dipakai. Prinsip kerjanya sama dengan pengungkit jenis kedua yaitu titik beban di antara titik tumpu dan titik kuasa.

KM = Lk/Lb = 2

3. Katrol Ganda

Keuntungan mekanik katrol ganda dapat ditentukan dengan menghitung banyaknya tali yang terdapat pada katrol bergerak.

Roda Gigi atau Gir

Gir adalah sepasang atau lebih roda bergigi yang saling berhubungan yang berfungsi untuk meneruskan gaya dan gerakan pada sebuah mesin. Sepeda tersusun atas gir depan dan gir belakang.

Seluruh pesawat sederhana yang telah kalian pelajari di atas berfungsi untuk mengubah satu bentuk energi menjadi energi dalam bentuk lain.

Menurut hukum kekekalan energi, energi yang masuk sama dengan energi yang keluar. Walaupun demikian, tidak seluruh energi yang keluar Perbandingan antara energi keluaran (output) yang bermanfaat dengan energi yang masuk(input) disebut sebagai efisiensi.

Efisiensi = energi keluar yang berangkat : energi masukkan total

Prinsip Kerja Pesawat Sederhana pada Rangka Manusia

Pada saat kamu melakukan suatu kegiatan, tulang, otot, dan sendi akan

bekerja bersama-sama. Prinsip kerja ketiganya seperti sebuah pengungkit,dimana tulang sebagai lengan, sendi sebagai titik tumpu, dan kontraksi atau relaksasi otot memberikan gaya untuk menggerakkan bagian tubuh.

Sebagai contoh,

Ketika pemain tenis menggunakan otot leher untuk menengadahkan kepalanya (pengungkit jenis I)

Ketika otot betis pemain tenis mengangkat beban tubuhnya dengan bertumpu pada jari kakinya (pengungkit jenis II)

Ketika pemain tenis menengadahkan otot lengan dan bahu (pengungkit jenis III).