Energi dan Gerak

DAR2/Profesional/097/4/2019
PENDALAMAN MATERI ILMU PENGETAHUAN ALAM
MODUL 4.
KINEMATIKA DAN DINAMIKA GERAK, SERTA
SUHU DAN KALOR
Kegiatan Belajar 2:
Aplikasi Energi dan Gerak dalam Sistem Kehidupan
Penulis:
Dr. Eka Cahya Prima, S.Pd., M.T.
Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan
2019

i
DAFTAR ISI
A. Pendahuluan................................................................................................................iii
1. Deskripsi Singkat..............................................................................................iii
2. Relevansi........................................................................................................... iv
3. Petunjuk Belajar................................................................................................. v
B. Inti.................................................................................................................................. 1
1. Capaian Pembelajaran....................................................................................... 1
2. Sub Capaian Pembelajaran................................................................................ 1
3. Uraian Materi.................................................................................................... 1
a. Energi............................................................................................................ 1
Energi pada Proses Biologis Makhluk Hidup................................................... 2
Karbohidrat .................................................................................................. 2
Protein.......................................................................................................... 3
Lemak........................................................................................................... 4
Transformasi Energi dalam Sel.................................................................... 5
Transformasi Energi oleh Klorofil............................................................... 5
Transformasi Energi oleh Mitokondria........................................................ 6
Metabolisme Sel........................................................................................... 7
Fotosintesis................................................................................................... 7
Respirasi..................................................................................................... 10
Aktivitas 2.2. Bagaimana cara menyelidiki respirasi serangga.................. 10
Metabolisme pada Manusia........................................................................ 12
Pencernaan Karbohidrat dalam Tubuh....................................................... 12
Pencernaan Protein dalam Tubuh............................................................... 13
Pencernaan Lemak dalam Tubuh............................................................... 14
Gerak............................................................................................................. 16
Jarak dan Perpindahan ............................................................................ 17
Kecepatan Rata-Rata dan Kecepatan Sesaat........................................... 18
Kecepatan Rata-rata................................................................................ 19
Kecepatan Sesaat .................................................................................... 20
Percepatan............................................................................................... 21
Gerak Lurus................................................................................................... 23
Gerak Lurus Beraturan............................................................................ 23
Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)............................................... 25
Gerak Vertikal ..................................................................................... 30
Gerak Vertikal ke Atas................................................................ 30

ii
Gerak Vertikal ke Bawah............................................................. 31
Gerak Jatuh Bebas ....................................................................... 31
Penerapan GLB dan GLBB ................................................................. 34
Perpaduan GLB dan GLB menghasilkan GLB.................................... 35
Pesawat Sederhana............................................................................... 37
Katrol........................................................................................... 38
Roda Berporos ............................................................................. 41
Bidang Miring.............................................................................. 41
Pengungkit................................................................................... 42
Prinsip Kerja Pesawat Sederhana pada Sistem Gerak Manusia........... 44
Sistem Gerak Manusia......................................................................... 48
Rangka......................................................................................... 48
Otot.............................................................................................. 52
Sendi............................................................................................ 56

iii
Kegiatan Belajar 2 : Aplikasi Energi dan Gerak dalam Sistem
Kehidupan
A. Pendahuluan
1. Deskripsi Singkat
Modul Hybrid Learning kinematika dan dinamika gerak, serta suhu dan kalor
ini merupakan Modul modul PPG dalam jabatan yang dipersiapkan Pemerintah
dalam rangka membekali guru dengan kompetensi professional yang
berorientasi pada implementasi Kurikulum 2013. Modul ini dirancang untuk
memperkuat kompetensi guru dari sisi pengetahuan, keterampilan, dan sikap
secara utuh. Proses pencapaiannya dirancang melalui pembelajaran hybrid
dengan didukung berbagai jenis media terkait yang menunjang sebagai suatu
kesatuan yang saling mendukung pencapaian kompetensi tersebut. Sebagai
transisi menuju ke pendidikan menengah, pemisahan mata pelajaran masih
belum dilakukan sepenuhnya bagi peserta didik SMP/ MTs. Materi-materi
dari bidang-bidang ilmu Fisika, Kimia, Biologi, serta Ilmu Bumi dan Antariksa
masih perlu disajikan sebagai suatu kesatuan dalam mata pelajaran IPA (Ilmu
Pengetahuan Alam). Hal ini dimaksudkan untuk memberikan wawasan yang
utuh bagi peserta didik SMP/MTs tentang prinsip-prinsip dasar yang mengatur
alam semesta beserta segenap isinya. Oleh karenanya, pengetahuan dan
kemampuan guru menguasai materi esensial IPA yang terkoneksi dan
terintegrasi secara utuh diperlukan adanya.
Modul ini menjabarkan usaha minimal yang harus dilakukan peserta didik
untuk mencapai kompetensi yang diharapkan. Sesuai dengan pendekatan yang
digunakan dalam Kurikulum 2013, peserta didorong untuk mencari sumber
belajar lain yang tersedia dan terbentang luas di sekitarnya. Peran aktif peserta
sangat penting untuk meningkatkan dan menyesuaikan daya serap mereka
dengan ketersediaan kegiatan pada Modul ini. Peserta dapat memperkayanya
dengan kreasi dalam bentuk kegiatan-kegiatan lain yang sesuai dan relevan
yang bersumber dari lingkungan sosial dan alam.

iv
Modul ini menjabarkan usaha minimal yang harus dilakukan peserta didik
untuk mencapai kompetensi yang diharapkan. Sesuai dengan pendekatan yang
digunakan dalam Kurikulum 2013, peserta didorong untuk mencari sumber
belajar lain yang tersedia dan terbentang luas di sekitarnya. Peran aktif peserta
sangat penting untuk meningkatkan dan menyesuaikan daya serap mereka
dengan ketersediaan kegiatan pada Modul ini. Peserta dapat memperkayanya
dengan kreasi dalam bentuk kegiatan-kegiatan lain yang sesuai dan relevan
yang bersumber dari lingkungan sosial dan alam.
2. Relevansi
Modul Modul IPA ini disusun dengan pemikiran di atas. Bidang ilmu Fisika,
Kimia, dan Biologi dipakai sebagai landasan (platform) pembahasan bidang
aplikasi energi dan gerak dalam sistem kehidupan yang akan disajikan.
Makhluk hidup digunakan sebagai objek untuk menjelaskan prinsip-prinsip
dasar yang mengatur alam seperti objek alam dan interaksinya, energi dan
keseimbangannya, dan lain-lain. Melalui pembahasan menggunakan
bermacam bidang ilmu dalam rumpun ilmu pengetahuan alam, pemahaman
utuh tentang alam yang dihuninya beserta benda-benda alam yang dijumpai di
sekitarnya dapat dikuasai oleh guru IPA SMP/MTs untuk diajarkan kepada
para siswanya.
Sebagai salah satu rumpun ilmu yang berperan penting dalam mempersiapkan
dan membekali siswa sebagai insan yang akan hidup di era abad 21, maka
penyusunan modul ini juga berkaitan erat dengan pengembangan kemampuan-
kemampuan abad 21. Selain itu pula, proses mengukur kemajuan pendidikan
suatu negara serta pemahaman peserta didik suatu negara terhadap IPA
dibandingkan secara rutin sebagaimana dilakukan melalui TIMSS (The Trends
in International Mathematics and Science Study) dan PISA (Program for
International Student Assessment). Melalui penilaian internasional seperti ini
kita dapat mengetahui kualitas pembelajaran IPA dibandingkan dengan negara
lain. Materi IPA pada Kurikulum 2013 ini telah disesuaikan dengan tuntutan
penguasaan materi IPA relevan dengan TIMSS dan PISA.

v
3. Petunjuk Belajar
Sebelum Anda menggunakan modul ini, Anda perlu membaca bagian petunjuk
ini. Mengapa diperlukan? Ibarat Anda sedang berlibur di tempat wisata, Anda
tentunya ingin memanfaatkan fasilitas yang ada di tempat wisata tersebut
bukan? Tentunya, agar tujuan tersebut tercapai Anda akan membaca peta di
mana fasilitas itu berada. Begitu juga dengan modul ini. Jika Anda ingin
memperoleh manfaat yang maksimal dari modul ini tentu merupakan tindakan
yang bijak jika Anda benar-benar memerhatikan dan memahami bagian
petunjuk penggunaan modul ini. Selamat mempelajari!
Fitur mari kita cari tahu ini berisi tugas atau permasalahan yang perlu untuk
dicari jawabannya atau untuk mencari pengetahuan tambahan terkait materi
yang dipelajari. Fitur mari kita diskusikan ini berisi suatu masalah yang
berkaitan dengan konsep yang perlu untuk dipecahkan melalui kelompok. Fitur
ini dapat melatih Anda dalam mengungkapkan pendapat atau berkomunikasi
dan memecahkan masalah. Fitur rangkuman ini berisi ringkasan materi dari
bab yang telah dipelajari. Anda dapat mereview keseluruhan materi yang telah
dipelajari melalui fitur ini. Fitur tes formatif ini berisi soal-soal untuk
mengevaluasi pemahaman dan penerapan konsep dalam satu bab yang telah
dipelajari.
Selamat belajar, semoga berhasil!

1
Kegiatan Belajar 2: Aplikasi Energi dan Gerak dalam
Sistem Kehidupan
B. Inti
1. Capaian Pembelajaran
Mampu menguasai teori dan aplikasi materi pelajaran IPA yang mencakup: (1)
inkuiri IPA, keterpaduan konsep dan proses dalam IPA, (2) materi dan
interaksinya, (3) gerak, gaya, dan tekanan, (4) energi, usaha, dan pesawat
sederhana, (5) gelombang dan optik serta aplikasinya dalam teknologi, (6)
kelistrikan dan kemagnetan, (7) ciri, klasifikasi, sistem, struktur, fungsi mahluk
hidup, zat aditif dan adiktif serta dampaknya terhadap kesehatan, (8) interaksi
antar mahluk hidup dan lingkungan, (9) reproduksi, hereditas, evolusi (10)
mikroorganisme dan bioteknologi, (11) tata surya, struktur bumi, perubahan
iklim, dan mitigasi bencana, termasuk advanced materials dalam IPA secara
bermakna yang dapat menjelaskan aspek “apa” (konten), “mengapa” (filosofi),
dan “bagaimana” (penerapan) dalam kehidupan sehari-hari
2. Sub Capaian Pembelajaran
Mampu menganalisis bentuk-bentuk energi, hukum kekekalan energi, energi alternatif,
usaha, dan kesetimbangan pada pesawat sederhana.
3. Uraian Materi
a. Energi
Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Energi dapat diubah dari satu
bentuk ke bentuk yang lainnya. Energi bermanfaat pada saat terjadinya perubahan bentuk.
Perubahan bentuk energi tersebut disebut dengan transformasi energi. Sebagai contoh,
energi kimia dalam baterai kering bermanfaat untuk menyalakan senter ketika terjadi
perubahan dari energi kimia menjadi energi listrik. Energi juga dapat dipindahkan dari
satu sistem ke sistem yang lainnya yang disebut dengan transfer energi. Contohnya energi
pembakaran yang ada dalam api dipindahkan ke air yang ada dalam panci sehingga air
mendidih. Energi total sebuah sistem dan lingkungannya tidak berubah (kekal). Bila energi

2
sistem berkurang, maka selalu ada pertambahan energi yang terkait dengan lingkungannya
atau sistem lain.
Energi pada Proses Biologis Makhluk Hidup
Makanan merupakan sumber energi bagi tubuh manusia (Lihat Gambar
2.1!). Fungsinya untuk berolahraga, belajar, dan melakukan aktivitas lainnya. Anda
membutuhkan makanan sebagai sumber energi. Berikut beberapa kandungan bahan
kimia yang terdapat dalam makanan yang dapat digunakan sebagai sumber energi
bagi tubuh manusia.
Gambar 2.1. Zat makanan, sumber, dan fungsinya bagi manusia
Sumber: http://ellensnewbolggader.blogspot.co.id
Makanan diperlukan oleh tubuh sebagai sumber energi. Dengan asupan
makanan yang baik dan cukup, Anda dapat melakukan berbagai aktivitas sehari-
hari. Zat makanan yang berperan sebagai sumber energi adalah karbohidrat, protein,
dan lemak.
Karbohidrat
Karbohidrat merupakan senyawa kimia yang tersusun atas unsur-unsur
karbon. Bahan makanan yang banyak mengandung karbohidrat, misalnya beras,
jagung, kentang, gandum, umbi-umbian, dan buah-buahan yang rasanya manis

3
(Lihat Gambar 2.2.!). Karbohidrat berperan sebagai sumber energi (1 gram
karbohidrat setara dengan 4 kilo kalori).
Gambar 2.2. Beberapa bahan makanan yang mengandung karbohidrat
Sumber: : www.minutkab.go.id, diarynouvanutritionis.com
Protein
Protein merupakan senyawa kimia yang mengandung unsur C, H, O, N
(kadang juga mengandung unsur P dan S). Bahan makanan yang mengandung
banyak protein, antara lain (Lihat Gambar 2.3!).
1. protein hewani, misalnya daging, ikan, telur, susu, dan keju;
2. protein nabati, misalnya kacang-kacangan, tahu, tempe, dan gandum.
Gambar 2.3. Beberapa bahan makanan yang mengandung protein
Sumber: : www.sulselsatu.com

4
Lemak
Lemak merupakan senyawa kimia yang mengandung unsur C, H, dan O.
Peran lemak untuk menyediakan energi sebesar 9 Kalori/gram, melarutkan vitamin
A, D, E, K, dan menyediakan asam lemak esensial bagi tubuh manusia (Lihat
Gambar 2.4.!).
Gambar 2.4. Beberapa bahan makanan yang mengandung lemak
Sumber: : www.go-dok.com
Lemak mulai dianggap berbahaya bagi kesehatan setelah adanya suatu
penelitian yang menunjukkan hubungan antara kematian akibat penyakit jantung
koroner dengan banyaknya konsumsi lemak dan kadar lemak di dalam darah.
Penyakit jantung koroner terjadi apabila pembuluh darah tersumbat atau menyempit
karena endapan lemak yang secara bertahap menumpuk di dinding arteri. Bahan
makanan yang mengandung banyak lemak, antara lain.
1. lemak hewani: keju, susu, daging, kuning telur, daging sapi, daging
kambing, daging ayam, dan daging bebek;
2. lemak nabati: kelapa, kemiri, kacang-kacangan, dan buah avokad.
“Fungsi protein, antara lain sebagai sumber energi, pembangun sel jaringan
tubuh, dan pengganti sel tubuh yang rusak.”

5
Transformasi Energi dalam Sel
Pada makhluk hidup heterotrof (makhluk hidup yang memanfaatkan sumber
makanan organik/makhluk hidup yang tidak mampu mengubah senyawa anorganik
menjadi senyawa organik), energi bersumber dari makanan yang dikonsumsi.
Energi ini akan mengalami transformasi mulai dari energi potensial berupa energi
kimia makanan menjadi energi panas dan energi kinetik/gerak dalam aktivitas
makhluk hidup tersebut. Transformasi energi tersebut terjadi di dalam organel yang
terdapat di dalam sel. Transformasi energi dalam sel terjadi dengan cara sebagai
berikut.
Transformasi Energi oleh Klorofil
Klorofil adalah zat hijau daun yang terdapat dalam organel sel tumbuhan
yang disebut kloroplas (Reece, dkk, 2008). Klorofil berfungsi dalam fotosintesis.
Energi radiasi sinar matahari yang ditangkap oleh klorofil berfungsi melancarkan
proses fotosintesis. Proses tersebut digunakan untuk mereaksikan CO2 dan H2O
menjadi glukosa. Selain menjadi energi kimia dalam bentuk glukosa, hasil
reaksinya menghasilkan oksigen yang dapat digunakan oleh tumbuhan untuk
beraktivitas, seperti tumbuh, berkembang, dan bernapas (Lihat Gambar 2.5.!).
Fungsi lemak, antara lain
1. sumber energi (1 gram lemak setara dengan 9 kilo kalori);
2. pelarut vitamin A, D, E, dan K;
3. pelindung organ-organ tubuh yang penting dan;
4. pelindung tubuh dari suhu yang rendah.

6
Gambar 2.5. Prinsip kerja transformasi energi pada klorofil
Sumber: : http://slideplayer.com
Jadi, energi radiasi matahari yang berbentuk energi cahaya diubah menjadi
energi potensial dan energi kimiawi yang disimpan dalam molekul karbohidrat dan
bahan makanan lainnya. Energi ini dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk beraktivitas
(tumbuh dan berkembang) dan juga dimanfaatkan oleh makhluk hidup lain yang
mengonsumsi tumbuhan tersebut. Akibatnya energi yang terdapat pada tumbuhan
berpindah ke dalam tubuh makhluk hidup lainnya dan menjadi energi potensial. Di
dalam tubuh makhluk hidup ini, energi akan ditransformasi kembali.
Transformasi Energi oleh Mitokondria
Mitokondria adalah organel yang terdapat di dalam sel, yang memiliki peran
dalam respirasi sel (Lihat Gambar 2.6.!). Di dalam mitokondria, energi kimia
digunakan untuk mengubah karbohidrat, protein, dan lemak. Mitokondria banyak
terdapat pada sel otot makhluk hidup dan sel saraf.

7
Gambar 2.6. Prinsip kerja transformasi energi pada mitokondria
Sumber: : ciclodekrebsntic.blogspot.com
Metabolisme Sel
Metabolisme adalah proses kimia yang terjadi di dalam tubuh sel makhluk
hidup. Metabolisme disebut reaksi enzimatis karena metabolisme terjadi selalu
menggunakan katalisator enzim. Metabolisme terdiri atas reaksi pembentukan/
sintesis/anabolisme seperti fotosintesis dan reaksi penguraian/katabolisme seperti
respirasi (Lihat Gambar 2.7.!). Enzim mengarahkan aliran materi melalui jalur-jalur
metabolisme dengan cara mempercepat tahapan reaksi secara selektif.
Gambar 2.7. Peristiwa metabolisme, anabolisme, dan katabolisme
Sumber: nature.com
Fotosintesis
Fotosintesis merupakan perubahan energi cahaya menjadi energi kimia
dalam bentuk glukosa. Sumber energi cahaya alami adalah matahari yang memiliki
spektrum cahaya tampak, dari ungu sampai merah, infra merah, dan ultra ungu tidak
“Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh
makhluk hidup.”

8
digunakan dalam fotosintesis.
Mari Kita Lakukan
Aktivitas 2.1. Bagaimana cara menyelidiki pengaruh cahaya
terhadap fotosintesis
Menanya
Apakah cahaya memengaruhi fotosintesis? Praktikum Fotosintesis (Uji
Ingenhouz) .
Apa yang Anda perlukan? (Lihat Gambar 2.8!)
1. Gelas beker Corong kaca Tabung reaksi Kawat
2. Cutter
3. Termometer
4. Tanaman air (Hydrilla sp., Densa sp.)
5. Air kolam
6. Larutan NaHCO3
7. Lampu halogen

9
Gambar 2.8. Perakitan alat untuk praktikum fotosintesis
Sumber: http://yadeuzuaki.blogspot.co.id, http://violin-harmony.blogspot.co.id
Mencoba
Apa yang Anda lakukan?
1. Merakit alat seperti pada Gambar 2.8. (2 rakitan alat).
a. Masukkan beberapa cabang tanaman air yang sehat sepanjang kira- kira 10-
15 cm ke dalam corong kaca.
b. Masukkan corong kaca ke dalam gelas beker yang berisi medium air
dengan posisi corong menghadap ke bawah.
c. Tutup bagian atas corong dengan tabung reaksi yang diusahakan berisi
sebagian besar medium dalam keadaan terbalik.
2. Letakkan satu rakitan di tempat yang terkena cahaya langsung dan rakitan
lainnya di dalam ruang yang tidak ada cahaya.
3. Biarkan selama 20 menit. Kemudian, amati ada tidaknya gelembung di dalam
tabung reaksi.
Menafsir
1. Bandingkan jumlah gelembung pada kedua alat rakitan tersebut.
2. Simpulkan hasil percobaan Anda.
Pada proses fotosintesis yang terjadi dalam daun, terjadi reaksi kimia antara
senyawa air (H2O) dan karbon dioksida (CO2) dibantu oleh cahaya matahari yang
diserap oleh klorofil menghasilkan oksigen (O2) dan senyawa glukosa (C6H12O6).
Glukosa adalah makanan bagi tumbuhan. Oksigen yang dihasilkan pada proses

10
fotosintesis sangat dibutuhkan oleh manusia dan hewan.
Respirasi
Respirasi, yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat
sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Dari respirasi,
dihasilkan energi kimia untuk kegiatan kehidupan, seperti sintesis (anabolisme),
gerak, dan pertumbuhan.
Contoh
Respirasi pada glukosa, reaksi sederhananya
𝐶6 𝐻12 𝑂6 + 𝑂2 → 6𝐶𝑂2 + 6𝐻2 𝑂 + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖. (𝑔𝑙𝑢𝑘𝑜𝑠𝑎)
Mari Kita Lakukan
Aktivitas 2.2. Bagaimana cara menyelidiki respirasi serangga
Pengamatan Respirasi Serangga
Apa yang Anda perlukan? (Lihat Gambar 2.9.!)
1. Respirometer sederhana
2. Neraca
3. Jangkrik/kecoa/belalang
4. Kristal NaOH (KOH)
5. Larutan eosin
6. Plastisin/vaselin
7. Kapas
8. Pipet tetes
9. Stopwatch/pengukur waktu
“Respirasi ialah suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat
sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen.”

11
Gambar 2.9. Respirometer sederhana
Sumber: bologikita.blogspot.com, sumberbelajar.belajar.kemdikbud.go.id
Mencoba
Apa yang Anda lakukan?
1. Tabung respirometer dikeluarkan dari tempatnya.
2. Timbanglah serangga/jangkrik yang akan digunakan untuk praktikum.
3. Susunlah alat dan bahan seperti gambar di atas.
4. Tempatkan pada tempat yang datar.
5. Tutuplah sambungan antara pipa bejana agar tidak bocor udaranya.
6. Bungkus kristal NaOH/KOH dengan menggunakan kapas dan
memasukkannya ke dalam respirometer.
7. Masukkan 1 ekor jangkrik dan tutup respirometer dengan memberi vaselin
pada sambungan penutupnya untuk menghindari udara keluar atau masuk
ke respirometer.
8. Tetesi ujung respirometer yang berskala dengan eosin secukupnya dengan
menggunakan alat suntik.
9. Amati pergerakan eosin setiap 2 menit pada tabung berskala tersebut.
10. Catat hasilnya dalam tabel pengamatan.
11. Setelah selesai, bersihkan respirometer.

12
Menalar
Apa yang Anda amati?
1. Apakah kegunaan NaOH atau KOH dalam percobaan di atas?
2. Apa yang terjadi dengan kedudukan eosin? Jelaskan.
1. Adakah hubungan antara berat jangkrik dan kebutuhan oksigen?
2. Buatlah grafik hubungan antara berat jangkrik dan kebutuhan oksigen.
Mengomunikasikan
1. Bandingkan hasil kegiatanmu dengan kelompok lain.
2. Presentasikan hasilnya.
Metabolisme pada Manusia
Makanan sebagai sumber energi bagi tubuh sudah dikemukakan pada
pembahasan sebelumnya. Makanan yang masuk ke dalam tubuh akan mengalami
perombakan dari molekul kompleks menjadi molekul sederhana. Perombakan ini
akan menghasilkan sejumlah energi. Zat makanan yang berperan sebagai sumber
energi adalah karbohidrat, lemak, dan protein.
Pencernaan Karbohidrat dalam Tubuh
Karbohidrat setelah dicerna di usus akan diserap oleh dinding usus halus
dalam bentuk monosakarida. Monosakarida dibawa oleh aliran darah sebagian
besar menuju hati dan sebagian lainnya dibawa ke sel jaringan tertentu dan
mengalami proses metabolisme lebih lanjut. Di dalam hati, monosakarida
mengalami proses sintesis menghasilkan glikogen, dioksidasi menjadi CO2 dan
H2O, atau dilepaskan untuk dibawa oleh aliran darah ke bagian tubuh yang
memerlukan. Hati dapat mengatur kadar glukosa dalam darah atas bantuan hormon
insulin yang dikeluarkan oleh kelenjar pankreas. Kenaikan proses pencernaan dan
penyerapan karbohidrat menyebabkan glukosa dalam darah meningkat, sehingga
sintesis glikogen dari glukosa oleh hati akan naik. Sebaliknya, jika banyak kegiatan,
maka banyak energi yang digunakan untuk kontraksi otot, sehingga kadar glukosa
dalam darah menurun. Dalam hal ini, glikogen akan diuraikan menjadi glukosa

13
yansg selanjutnya mengalami katabolisme menghasilkan energi (dalam bentuk
energi kimia) (Lihat Gambar 2.10!).
Hormon yang mengatur kadar gula dalam darah, yaitu sebagai berikut.
1. Hormon insulin, dihasilkan oleh pankreas berfungsi menurunkan kadar
glukosa dalam darah.
2. Hormon adrenalin, dihasilkan oleh korteks adrenal berfungsi menaikkan
kadar glukosa dalam darah.
Gambar 2.10. Proses pencernaan karbohidrat dalam tubuh
Sumber: http://www.pakmono.com
Pencernaan Protein dalam Tubuh
Di dalam tubuh, protein diubah menjadi asam amino oleh beberapa reaksi
hidrolisis serta enzim-enzim yang bersangkutan. Enzim-enzim yang bekerja pada
proses hidrolisis protein, antara lain pepsin, tripsin, kemotripsin, karboksi
peptidase, dan amino peptidase.
Protein yang telah dipecah menjadi asam amino, kemudian diabsorpsi
melalui dinding usus halus dan sampai ke pembuluh darah. Setelah diabsorpsi dan

14
masuk ke dalam pembuluh darah, asam amino tersebut sebagian besar langsung
digunakan oleh jaringan. Sebagian lain, mengalami proses pelepasan gugus amin
(gugus yang mengandung N) di hati. Proses pelepasan gugus amin ini dikenal
dengan deaminasi protein. Cermati skema berikut untuk dapat memahami proses
metabolisme protein dalam tubuh (Lihat Gambar 2.11!).
Gambar 2.11. Proses pencernaan protein dalam tubuh
Sumber: mikirbae.com
Protein tidak dapat disimpan di dalam tubuh, sehingga kelebihan protein
akan segera dibuang atau diubah menjadi zat lain. Zat sisa hasil penguraian protein
yang mengandung nitrogen akan dibuang bersama air seni dan zat sisa yang tidak
mengandung nitrogen akan diubah menjadi karbohidrat dan lemak. Oksidasi 1
gram protein dapat menghasilkan energi 4 kalori. Kelebihan protein dalam tubuh
dapat mengakibatkan pembengkakan hati dan ginjal karena beban kerja organ-
organ tersebut lebih berat dalam menguraikan protein dan mengeluarkannya
melalui air seni.
Pencernaan Lemak dalam Tubuh
Di dalam tubuh, lemak mengalami metabolisme. Lemak akan dihidrolisis
menjadi asam lemak dan gliserol dengan bantuan enzim lipase. Proses ini
berlangsung dalam saluran pencernaan. Sebelum diserap usus, asam lemak akan
bereaksi dengan garam empedu membentuk senyawa, seperti sabun. Selanjutnya,

15
senyawa tersebut akan diserap jonjot usus dan akan terurai menjadi asam lemak dan
garam empedu. Asam lemak tersebut akan bereaksi dengan gliserol membentuk
lemak. Kemudian, diangkut oleh pembuluh getah bening usus menuju pembuluh
getah bening dada kiri. Selanjutnya, ke pembuluh balik bawah selangka kiri (Lihat
Gambar 2.12!).
Gambar 2.12. Proses pencernaan lemak dalam tubuh
Sumber: mikirbae.com
Lemak dikirim dari tempat penimbunannya ke hati dalam bentuk lesitin
untuk dihidrolisis menjadi asam lemak dan gliserol. Selanjutnya, gliserol akan
diubah menjadi gula otot atau glikogen. Asam lemak akan diubah menjadi asetil
koenzim.
Gangguan metabolisme berupa tertimbunnya senyawa aseton yang dapat
menyebabkan gangguan pernapasan. Kesulitan bernapas terjadi karena
meningkatnya tingkat keasaman dan jumlah CO2 yang tertimbun. Kelainan ini
dinamakan asidosis.

16
Gerak
Benda-benda di alam semesta
ini ada yang diam ada pula yang
bergerak. Perhatikan batu-batu di
pinggir jalan, mereka diam terhadap
jalan kecuali mendapat dorongan dari
luar misalkan ditendang oleh kaki
seorang anak. Perhatikan rumah-rumah di sekeliling kita, mereka diam
terhadap pohon-pohon di sekelilingnya.
Perhatikan pula orang yang berolah raga lari di jalan, ia bergerak
terhadap batu di pinggir jalan maupun terhadap rumah-rumah dan pohon-pohon. Dengan
demikian apakah yang dimaksud gerak ? Suatu benda dikatakan bergerak jika benda itu
mengalami perubahan kedudukan terhadap titik tertentu sebagai acuan. Jadi jelaslah
bahwa gerak adalah perubahan posisi atau kedudukan terhadap suatu titik acuan tertentu.
Sekarang perhatikan orang yang berlari di mesin lari fitness atau kebugaran,
Apakah ia mengalami perubahan kedudukan terhadap tiang pegangan di mesin tersebut.
Ternyata tidak. Dalam fisika orang tersebut tidak dikatakan bergerak, karena tidak
mengalami perubahan posisi atau kedudukan dalam selang waktu yang ditempuhnya.
Demikian pula anak yang bermain komputer dikatakan
tidak mengalami gerak karena sepanjang waktu ia hanya duduk di
kursinya. Dapat dikatakan pula anak tersebut diam terhadap kursi
yang diduduki, dalam hal ini kursi berperan sebagai kerangka
acuan. Penempatan kerangka acuan dalam peninjauan gerak
merupakan hal yang sangat penting, mengingat gerak dan diam
itu mengandung pengertian yang relatif. Sebagai contoh seorang
yang duduk di dalam kereta api yang bergerak, dapat dikatakan
bahwa orang tersebut diam terhadap bangku yang didudukinya
dan terhadap kereta api tersebut. Namun orang tersebut bergerak
relatif terhadap stasiun maupun terhadap pohon-pohon yang
dilewatinya.
Sekarang orang tersebut berjalan-jalan di dalam kereta
api searah dengan kecepatan kereta. Dapat dikatakan bahwa
orang tersebut bergerak relatif terhadap kereta, terhadap stasiun,
terhadap pohon, tetapi orang tersebut diam terhadap buku yang
Gambar 2.13. Berlari
berarti bergerak terhadap
pohon
Gambar 2.14. Lari
fitness tidak
bergerak terhadap
mesin fitness
Gambar 2.16. Gerak relatif
orang di dalam dan di luar
kereta
Gambar 2.15. Anak bermain
komputer dikatakan tidak
bergerak

17
dipegangnya.
Jarak dan Perpindahan
Selama bergerak benda mengalami perubahan kedudukan. Menurut Bresnick,
garis lurus terpendek yang menghubungkan titik awal dan titik akhir, tanpa mempedulikan
lintasannya disebut dengan perpindahan Jadi selisih kedudukan akhir dan kedudukan awal
disebut dengan perpindahan. Sedangkan seluruh lintasan yang ditempuh benda disebut
sebagai jarak. Jarak merupakan besaran skalar, sedangkan perpindahan termasuk besaran
vektor. Sebagai contoh, seorang siswa yang berlari mengelilingi lapangan sepakbola satu
kali putaran, dikatakan ia menempuh jarak sama dengan keliling lapangan itu, namun ia
tidak menempuh perpindahan karena ia kembali ke titik semula berarti selisih
kedudukan awal dan akhir adalah nol.
Contoh lain, ada seorang anak bergerak ke utara sejauh 3 km, kemudian berbelok ke timur
sejauh 4 km, lalu berhenti. Berapa jarak yang ditempuh siswa tersebut ? Berapa pula
perpindahannya ?
4 km
3 km
Jarak yang ditempuh siswa tersebut berarti keseluruhan lintasan yang ditempuh
yaitu 3 km + 4 km = 7 km, sedangkan perpindahannya sepanjang garis putus-
putus pada gambar di atas, yaitu 22
43  =  25 = 5 km.
Mari kita kerjakan
1. Sebuah mobil bergerak sejauh 5 km kearah utara. Kemudian berbalik arah ke selatan
sejauh 3 km. Bagaimanakah Kamu membedakan tentang jarak dan perpindahan mobil
tersebut.
2. Eko berlari mengelilingi lapangan berbentuk lingkaran. Jika Eko berlari sebanyak 2,5 kali
putaran, dan jari-jari lapangan 7 m. Bedakanlah jarak dan perpindahan yang ditempuh
Eko?

18
Kecepatan Rata-Rata dan Kecepatan Sesaat
Dalam pembahasan gerak dikenal istilah kecepatan dan kelajuan. Kecepatan
diartikan sebagai perpindahan yang ditempuh tiap satuan waktu, sedangkan kelajuan
diartikan sebagai jarak yang ditempuh tiap satuan waktu. Kecepatan termasuk besaran
vektor, sedangkan kelajuan merupakan besaran skalar.
Kelajuan =
(sekon)waktuselang
(meter)jarak
Kecepatan =
(sekon)waktuselang
(meter)nPerpindaha
Contoh
Seorang siswa berjalan dengan lintasan ABC, seperti gambar . Selang waktu dari A ke C
10 sekon. Tentukan kelajuan dan Kecepatan siswa tersebut ?
Jawab : B 4 m C
Diketahui
jarak AC = 7 m 3 m
Selang waktu = 10 sekon 5 m
Perpindahan AC = 5 m A
Kelajuan =
(sekon)waktuselang
(meter)jarak
=
sekon
meter
10
7
= 0,7 m/s
Kecepatan =
)(
)(
sekonwaktuselang
meternPerpindaha
=
sekon
meter
10
5
= 0,5 m/s
Mari kita kerjakan
1. Anton berlari mengelilingi lapangan berukuran 8 m x 6 m sebanyak 2,5 putaran.
Selang waktu yang diperlukan 10 sekon. Hitunglah Kelajuan dan Kecepatan Anton ?
2. Gambar berikut ini adalah grafik perpindahan terhadap waktu dari kecepatan mobil
A, B C, dan D. Manakah yang memiliki Kecepatan terbesar dan urutankan dari yang
terbesar sampai terkecil.

19
Perpindahan
A
B
C
D
Waktu
Kecepatan Rata-rata
Ketika Kamu melakukan perjalanan dengan mobil dari suatu kota ke kota lain
tentulah kamu melewati jalan yang tidak selalu lurus dan naik turun. Misalnya dari
Bandung ke Bogor melewati puncak. Kendaraan yang kamu gunakan kecepatannya
berubah-rubah. Hal ini dapat dilihat dari nilai yang ditunjukan speedometer pada
kendaraan. Oleh karena kecepatannya tidak tetap maka sering ddigunakan istilah
kecepatan rata- rata.
Kecepatan rata-rata didefinisikan sebagai perbandingan perpindahan benda dengan selang
waktu yang diperlukan , sedangkan kelajuan rata-rata merupakan jarak yang ditempuh
seluruhnya dibagi dengan selang waktu tempuh. Kecepatan rata-rata dan kelajuan rata-
rata dapat dirumuskan sebagai berikut.
V r =
t
s


Vr = kecepatan rata-rata,  s = perpindahan,
 t = selang waktu
V r =
t
s

Vr = kelajuan rata-rata, s = jarak ,  t = selang waktu
Menurut Sears dan Zemansky, kecepatan rata-rata adalah suatu besaran vektor yang sama
arahnya dengan vektor  s.
Berikut ini merupakan contoh tabel perjalanan Bus dari Semarang- Solo
Besaran 1 2 3 jumlah
Perpindahan (km) 35 25 50 110 km
Selang waktu
(menit)
20 20 50 90 menit

20
Berdasarkan tabel tersebut dapat ditentukan kecepatan rata-rata dari Bus tersebut
V r =
t
s


=
menit90
km110
=
jam1,5
km110
= 73,3 km /jam
Contoh Analisis Grafik
Grafik berikut menyatakan hubungan antara jarak (s) terhadap waktu (t) dari
benda yang bergerak. Bila s dalam m dan t dalam sekon. Tentukan kecepatan
rata-rata benda.
s (m)
10
5
2 6 t s)
Jawab. Dari grafik didapat :
V r =
t
s


,  s = 10 m,  t = 6s
= 10 m/6 s = 1,67 m/s
Kecepatan Sesaat
Grafik berikut merupakan grafik hubungan perpindahan(s) dengan selang waktu (t).
Grafik berupa garis lengkung, karena laju benda tidak tetap. Kecepatan rata-rata dapat
dihitung dengan vr =
t
s


, jika titik B mendekati titik A, maka selang waktu  t menjadi
kecil, Untuk selang waktu  t mendekati nol , B akan berimpit di A, maka ketika itu
kecepatan yang terjadi disebut kecepatan sesaat. Arah kecepatan sesaat di suatu titik searah
dengan garis singgung di titik tersebut. Kecepatan sesaat sering disebut dengan kecepatan
benda.
V sesaat = lim
t
s



21
 t  0
s B
 s
A
 t t
Latihan
1. Hitunglah kecepatan rata-rata dari sebuah mobil selama 15 detik dengan
grafik s – t seperti pada gambar berikut ini. Tentukan pula kecepatan sesaat
ketika mobil mencapai 10 detik pertama.
S (m)
8
0 5 8 10 12 15 t (sekon)
10
2. Ani pergi ke sekolah dengan naik sepeda berkecepatan 6 m/s. Kemudian langsung
pulang karena ada bukunya yang ketinggalan. Ketika pulang kecepatannya 4 m/s.
Tentukan kecepatan rata-rata dan kelajuan rata-rata Ani bersepeda..
Percepatan
Benda yang bergerak dengan kecepatan yang tidak konstan akan mengalami perubahan
kecepatan dalam selang waktu tertentu. Benda tersebut dikatakan mengalami percepatan.
Besarnya percepatan atau perlambatan (akselerasi) dapat ditentukan dengan

22
membagi perubahan kecepatan dengan selang waktu yang ditempuh.
a =
t

=
waktuselang
kecepatanPerubahan
dimana a adalah percepatan dalam m/s2
dan v adalah perubahan kecepatan dan t adalah
selang waktu.
Berikut ini grafik hubungan perubahan kecepatan terhadap selang waktu
v v
vt
A
vt -vo B
vo C
t (selang waktu) t (selang waktu)
Grafik A Grafik B
Dari grafik A terlihat bahwa perubahan kecepatan dalam selang waktu tertentu sama
dengan kemiringan grafik. Semakin besar kemiringan grafik semakin besar percepatan
benda. Pada grafik B percepatan terbesar adalah A, kemudian B dan C., karena kemiringan
grafik terbesar adalah A, B kemudian C.
Contoh Soal
Seorang polisi mengejar penjahat mula–mula dari keadaan diam kemudian menambah
kecepatannya menjadi 30 m/s dalam selang waktu 3 detik. Hitunglah percepatan benda ?
Jawab
Diketahui vo = 0 m/s vt = 30 m/s t = 3 detik
a =
t

=
s3
m030 
= 10 m/s
Mari kita kerjakan
1. Sebuah kendaraan bergerak dari keadaan diam menjadi kecepatannya 72 Km/jam
dalam selang waktu 5 menit. Hitung percepatan kendaraan tersebut dalam satuan m/s?

23
2. Seseorang berjalan ke arah utara dengan kecepatan awal 4 m/s dan kemudian berlari
hingga mencapai kecepatan 12 m/s selama 4 detik. Tentukan percepatan orang
tersebut!
Gerak Lurus
Gambar 2.17. Lintasan kereta api merupakan gerak lurus
Gerak suatu benda dalam lintasan lurus dinamakan gerak lurus. Sebuah mobil
melaju di jalan raya yang lurus merupakan contoh gerak lurus. Seorang siswa berlari
mengelilingi lapangan sepakbola juga merupakan contoh dari gerak lurus dengan empat
segmen lintasan lurus yang berbeda pada saat menempuh sisi-sisi lapangan yang berbeda.
Berdasarkan kelajuan yang ditempuhnya gerak lurus dapat dibedakan menjadi
dua yaitu Gerak Lurus Beraturan (GLB) dan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB).
Untuk dapat membedakan GLB dan GLBB Anda dapat melakukan percobaan dengan
menggunakan ticker timer dan perlengkapannya (lakukan kegiatan mandiri).
Gambar 2.18. Meja ticker timer, troli, ticker timer dan pitanya
Gerak Lurus Beraturan
Dalam gerak lurus beraturan, benda menempuh jarak yang sama dalam selang
waktu yang sama. Sebagai contoh, mobil yang melaju menempuh jarak 2 meter dalam
waktu 1 detik, maka 1 detik berikutnya menempuh jarak 2 meter lagi, begitu seterusnya.
Dengan kata lain perbandingan jarak dengan selang waktu selalu konstan, atau
Menurut lintasannya gerak dapat dibedakan
menjadi berbagai macam misalnya gerak
lurus, gerak parabola, gerak melingkar dan
sebagainya. Kereta api ekspress banyak
menempuh lintasan lurus selama
perjalanannya.

24
kecepatannya konstan. Dalam GLB kelajuan dan kecepatan hampir sulit dibedakan karena
lintasannya yang lurus menyebabkan jarak dan perpindahan yang ditempuh besarnya
sama.
Dapat dirumuskan untuk GLB, bahwa :
v =
t
s
dimana s adalah jarak dalam meter, t adalah waktu dalam sekon, dan v adalah kecepatan
dalam m/s. Pada gerak lurus beraturan pertambahan jarak yang ditempuh terhadap waktu
dapat digambarkan dalam grafik berikut ini.
s
t
Sedangkan kecepatan selalu konstan terhadap waktu, grafiknya dapat digambarkan
sebagai berikut.
v
t
Kereta listrik bawah tanah yang ada di negara
maju, hanya memerlukan waktu beberapa detik
untuk mencapai kecepatan konstan dalam jangka
waktu lama. Gerak lurus beraturan kereta itu akan
berakhir sewaktu kereta mulai direm saat
memasuki stasiun pemberhentian.
Gambar 2.19. Kereta api bawah tanah

Gradien kemiringan grafik atau tan
 menunjukkan kecepatan gerak.
Jadi v = tan 

25
Demikian pula alat produksi di suatu pabrik yang biasa
disebut dengan bantalan berjalan atau meja berjalan
selalu mengalami gerak lurus beraturan sewaktu
dihidupkan mesinnya.
Gambar 2.20. Bantalan berjalan di bagian produksi suatu pabrik
Contoh
Sebuah mobil bergerak kecepatan tetap 36 km/jam. Hitung jarak yang ditempuh mobil
selama 10 sekon. ?
Jawab :
Diketahui kecepatan v = 36 km/jam = 10 m/s
t = 10 sekon
s = v x t = 10 m/s x 10 sekon = 100 m
Mari kita kerjakan
 Seekor semut menempuh lintasan berbentuk setengah lingkaran dengan jari-
jari 7 cm. Berapakah jarak yang ditempuh semut dalam 2 detik? Berapakah
perpindahannya dalam 2 detik?
 Jika dalam waktu lima menit seorang atlit berlari menempuh jarak 600 meter.
Tentukan kelajuan atlit lari tersebut ! Kecepatan sebuah kendaraan sebesar
72 km/jam dalam selang waktu 5 menit. Berapakah jarak yang telah
ditempuh kendaraan !
 Busway melaju dengan kecepatan konstan 108 km/jam selama 2 jam.
Tentukan jarak yang ditempuhnya !
 Pesawat tempur F 16 melintas di udara dengan kecepatan tetap 216 km/jam,
menempuh jarak 500 meter. Berapakah waktu yang dibutuhkannya.
Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)
Untuk menyelidiki gerak suatu benda dapat digunakan dengan suatu alat yang
dinamakan ticker timer atau pengetik waktu. Alat ini dilengkapi pemukul yang dapat
bergetar sesuai dengan frekuensi listrik PLN, yaitu 50 Hz atau sebanyak 50 kali ketikan
dalam satu detik. Dalam satu ketikan diperlukan waktu 0,02 detik. Alat ticker timer

26
dilengkapi dengan troli atau mobil-mobilan yang dapat bergerak, papan luncur dan pita
rekaman. Dari pita rekaman akan terlihat jenis gerak benda. Benda bergerak lurus
beraturan (GLB) akan menghasilkan tanda ketikan/ketukan yang jaraknya selalu sama
dalam selang waktu tertentu.
Untuk benda yang bergerak lurus berubah beraturan (GLBB) dipercepat akan
menghasilkan tanda ketukan yang jaraknya semakin besar dan perubahannya secara
teratur, dan sebaliknya apabila dihasilkan tanda ketikan semakin kecil berarti benda
melakukan GLLB diperlambat. Perhatikan contoh rekaman pita ketikan berikut ini.
Benda dari A ke B melakukan GLB, dari titik B sampai titik C mengalami GLBB
dipercepat, sedangkan dari C ke D mengalami GLBB diperlambat.
Untuk menyelidiki gerak GLBB dipercepat beraturan dengan ticker timer
lakukanlah kegiatan percobaan berikut ini.
Percobaan GLBB
Lakukan kegiatan mengamati gerak lurus berubah beraturan, dengan
menggunakan peralatan yang terdiri dari sebuah troli, papan luncur, ticker-timer beserta
pitanya dan sebuah catu daya/power supply. Sudut miring papan luncur diperbesar supaya
gaya peluncur (gaya yang menyebabkan troli meluncur) menjadi lebih besar daripada gaya
gesekannya. Letakkan troli di bagian atas papan luncur kemudian lepaskan. Usahakan troli
jangan sampai jatuh ke bawah. Selama troli bergerak ticker-timer yang dihidupkan catu
daya dapat merekam gerak troli melalui titik-titik (ketukan-ketukan) yang tampak di
sepanjang pita yang dihubungkan dengan troli (seperti gambar di bawah). Ukurlah jarak
titik-titik pada pita. Cobalah! Buatlah grafiknya !
o o o o o o o o o o o o o o o o o
A B C D

27
Mari kita kerjakan
1. Sebuah benda menghasilkan rekaman pita ketikan sebagai berikut ;
Analisalah gerak genda menurut ketukan pada pita rekaman itu !. Sebutkan jenis
gerak yang dialami benda !
2. Kereta api bawah tanah mengawali geraknya untuk mencapai kecepatan konstan
di sepanjang perjalanannya, kemudian mulai masinis mengerem ketika kereta
hendak memasuki stasiun berikutnya. Jelaskan berbagai macam gerak lurus yang
telah di tempuh kereta ekspres tersebut !
3. Orang bergerak menurut lintasan-lintasan anak panah pada gambar di samping.
Bedakanlah yang dimaksud jarak dan perpindahan menurut lintasan-lintasan
tersebut !
Aplikasi Konsep GLBB dalam Kehidupan Sehari-hari
Benda yang mengalami gerak lurus berubah beraturan memiliki kecepatan
yang berubah seiring dengan perubahan waktu. Dengan demikian dalam selang
waktu yang sama perubahan jarak yang dicapai benda tidak sama. Bila perubahan
jarak yang dicapai semakin bertambah besar, berarti kecepatan benda semakin
bertambah pula. Gerak semacam itu dinamakan gerak lurus berubah beraturan
dipercepat. Sebaliknya jika perubahan jarak yang dicapai semakin berkurang,
berarti kecepatan benda semakin lambat, maka gerak demikian disebut dengan
gerak lurus berubah beraturan diperlambat.
Kecepatan akhir pada saat tertentu berbeda dengan kecepatan awal pada saat t =
0 yaitu saat peninjauan gerak dilakukan.
Persamaan untuk menentukan kecepatan akhir , jarak yang ditempuh, dan
hubungan antara kecepatan akhir dengan jarak, serta grafik hubungan v - t dapat
dinyatakan sebagai berikut.
vt = vo + at
o o o o o o o o o o o o o o o o
t
vo
vt

28
s = vo t + ½ at2
vt
2
= vo
2
+ 2as
s =
2
vv to 
. t
Hampir semua gerak yang dijumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah gerak lurus
berubah beraturan. Namun demikian ada juga yang kombinasi antara GLB dan GLBB
secara berselang-seling.
Grafik atau kurva perubahan jarak terhadap perubahan waktu dapat di tunjukkan sebagai
berikut.
s
t
Adapun grafik perubahan kecepatan terhadap perubahan waktu dapat di tunjukkan
sebagai berikut.
v
t
Sedangkan grafik percepatan terhadap perubahan waktu dapat di tunjukkan sebagai
berikut.
a
t
Aplikasi dari GLBB diantaranya adalah
1. Gerak seorang penerjun payung
2. Gerak mobil dalam balapan mobil

Gradien kemiringan grafik
atau tan  menunjukkan
percepatan gerak. Jadi a =
tan 

29
3. Gerak Jatuh Bebas
4. Gerak benda dilempar vertikal ke atas
5. Gerak benda dilempar vertikal ke bawah.
Contoh soal
Sebuah mobil melaju dengan kecepatan 72 km/jam dalam waktu 2 menit mengalami
percepatan 5 m/s2
. Tentukan jarak yang ditempuh dan kelajuan akhirnya !
Jawab
Diketahui vo = 72 km/jam = 20 m/s
t = 2 menit = 120 sekon
a = 5 m/s2
Ditanya s = ? v t = ?
s = vo t + ½ a t2
= 20 x 120 + ½ 5 (120)2
= 36240 m
vt = vo + a t
= 20 + 5 x 120 = 620 m/s
Mari kita Kerjakan!
Hitunglah jarak yang ditempuh sebuah mobil selama dengan grafik v – t
seperti pada gambar berikut ini.

30
v
10 m/s
8 m/s
0 5 8 10 12 15 t (sekon)
10 m/s
2. Sebuah mobil mula-mula diam kemudian bergerak dengan percepatan 4 m/s2
.
Bersamaan dengan itu seseorang mengendari sepeda motor dengan kecepatan tetap 8
m/s. Kapan dan dimana mobil dan motor berpapasan jika mula-mula bergerak ::
a. searah dari tempat yang sama
b. berlawanan arah dan terpisah sejauh 64 m.
Gerak Vertikal
Gerak Vertikal ke Atas
Gerak Benda dilempar vertikal keatas (GVA) merupakan GLBB yang mengalami
perlambatan dimana gesekan udara diabaikan dan percepatan benda a = - g, g = percepatan
gravitasi bumi.,
Ketika benda mencapai titik puncak , kecepatan benda sama dengan nol atau Vt = 0 ,
waktu untuk mencapai titik puncak (tp) dapat ditentukan
dengan persamaan kecepatan
B S = vo t + ½ at2
vt = vo + at
vt = 0 h = vo t - 1/2g t2
v t = vo - g t
waktu untuk mencapai titik puncak
h t p = ….? vt = 0
v t = vo - g t
V0 A 0 = vo - g tp
t p = vo / g

31
vt
2
= vo
2
 2gh
vt
2
= vo
2
 2gh
Gerak Vertikal ke Bawah
Gerak vertikal ke bawah (GVB) merupakan GLBB dimana benda dilempar ke bawah
dengan kecepatan awal tertentu dan gesekan udara diabaikan atau ditiadakan sebagai
berikut :
S = vo t + ½ at2
vt = vo + at
A h = vo t + 1/2 g t2
vt = vo + g t
V0 h = ½ g t2
v t = kecepatan akhir
vt
2
= vo
2
+ 2gh
h vt
2
= vo
2
+ 2gh
B
Gerak Jatuh Bebas
Gambar disamping merupakan contoh gerak jatuh bebas (GJB) dari bola dan
seekor kucing. Walaupun keduanya
memiliki massa yang berbeda akan
tetapi mempunyai waktu jatuh yang
sama. Hal ini disebabkan gesekan
udara ditiadakan.
Gerak Jatuh bebas merupakan
gerak vertikal ke bawah tanpa
kecepatan awal (v0 = 0 ) dan
gesekan di udara diabaikan atau
ditiadakan. Gerak jatuh bebas
merupakan GLBB dipercepat
dengan a = + g.
Gerak Benda A jauh bebas dari
ketinggian h dan jatuh di tanah pada titik B dapat dirumuskan sebagai berikut :
S = vo t + ½ at2
vt = vo + at
Gambar 9. Bola dan kucing jatuh bersamaan

32
A h = 0 + 1/2 g t2
v t = 0 + g t
v0= 0 h = ½ g t2
v t = gt
v t = kecepatan akhir
vt
2
= vo
2
+ 2gh
= 02
+ 2gh = 2gh
B
Mari kita kerjakan
Contoh soal
Sebuah genting jatuh bebas dari sebuah gedung setinggi 20 m. Tentukan kapan benda jatuh
ke tanah dan berapa kecepatan genting ketika sampai di tanah ,g= 10 m/s2
.
Penyelesaian
Diketahui h = 20 m g = 10 m/s2
Ditanya t = ... ? vt = ... ?
Jawab : h = S = vo t + ½ at2
vt = vo + at
h = 0 + 1/2 g t2
vt = vo + g t
20 = 1/2 . 10 t2
= 5 t2
vt = 0 + 10 . 2 = 20 m/s
t = 4 = 2 sekon.
h
Perhatikan gambar di samping ini!
Seseorang melemparkan buah apel ke atas dan
menunggu buah apel tersebut hingga jatuh kembali
ke tangan orang itu. Gerak apa sajakah yang dialami
oleh apel? Bagaimanakah pengaruh percepatan
gravitasi pada buah apel itu di lintasan gerak yang
ditempuh apel itu? Bagaimanakah dengan kecepatan
apel di sembarang titik dalam lintasan itu? Apa yang
kamu ketahui dengan kecepatan apel di titik
tertinggi? Mengapa demikian?

33
Sebuah batu dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan 20 m/s dari tanah.
Tentukan ( g = 10 m/s2
) :
a. Waktu yang diperlukan untuk mencapai titik puncak
b. Tinggi benda ketika mencapai titik puncaik
c. Ketinggian benda saat 1 detik setelah dilempar
d. Waktu yang diperlukan batu untuk jatuh ke tanah lagi.
e. Kecepatan batu ketika tiba di tanah
Penyelesaian :
Diketahui v0 = 20 m/s g = 10 m/s2
Ditanya:
a. t p = ….? vt = 0
v t = vo - g t
0 = 20 - g t
t p = 20 / 10 = 2 sekon
b. hmax = .....?
hmax = vo t - 1/2 g t2
= 20. 2 – ½ .10 .22
= 20 m
c. h = …. t = 1 sekon
h = vo t - 1/2 g t2
= 20 . 1 – ½ . 10 . 1 = 15 m
d. tS = ….. (waktu naik dan turun)
t naik = t turun jadi t s = 2 x t naik. = 2 x 2 = 4 sekon
e. vt = ….?
v t = vo - g t
= 20 – 10. 4
v t = - 20 m/s ( tanda negatip menunjukkan arah kecepatan ke bawah)
Mari kita kerjakan
1.Pesawat terbang memerlukan panjang landasan 800 m untuk tinggal landas. Jika
kecepatan pesawat saat roda pesawat terangkat naik adalah 7200 km/jam dan pesawat
mula-mula diam, berapa percepatan yang diperlukan pesawat itu ?
2.Bus malam Lorena melaju dengan kecepatan 800 m/s, dalam waktu 5 menit
kecepatannya menjadi 1000 m/s. Tentukan percepatan bus dan jarak yang ditempuh
selama 5 menit itu !

34
3.Sebuah batu jatuh dari menara mercusuar setinggi 80 m. Hitung kapan batu mencapai
tanah dan kecepatan ketika mencapai tanah.
4.Sebuah bola kasti dilempar keatas dengan kecepatan 60 m/s.Hitunglah
a.Waktu yang diperlukan untuk mencapai titik puncak
b.Tinggi benda ketika mencapai titik puncak
c.Ketinggian benda saat 1 detik setelah dilempar
d.Waktu yang diperlukan batu untuk jatuh ke tanah lagi.
e.Kecepatan batu ketika tiba di tanah
Penerapan GLB dan GLBB
Menganalisis grafik v – t untuk berbagai gerakan benda
Sebagaimana kamu ketahui pada bahasan sebelumnya berbagai gerak lurus
adalah gerak lurus beraturan (GLB), gerak lurus berubah beraturan dipercepat dan
diperlambat serta perpaduan gerak-gerak tersebut. Berkut ini merupakan hubungan grafik
v – t beserta cara menentukan jarak yang ditempuh benda
V v

t t
s = luas persegi panjang = v x t s = luas travesium =( a+b)/2 x
tg
s = (luas persegi dari 0 – t1 ) + (luas segitiga
dari (t1 – t2 ) –( luas segitiga t2 – t3)
v
0 t1 t2 t3 t

35
Perpaduan GLB dan GLB menghasilkan GLB
Grafik berikut ini menunjukan
hubungan vektor kecepatan perahu motor
dan vektor kecepatan arus air sungai.
Perpaduan gerak kedua vektor kecepatan
terhadap perahu menghasilkan resultan
gerak lurus beraturan.
vperahu
vpa = kecepatan perahu
motor terhadap arus air
v arus air sungai
Contoh soal
Sebuah perahu motor menyeberangi sungai dengan kecepatan 4 m/s dengan arah tegak
lurus arus air sungai.Jika kecepatan arus sungai 2 m/s tentukan jarak yang ditempuh
perahu setelah 2 sekon.
Penyelesaian
Diketahui : vp = 4 m/s va = 2 m/s
t = 2 sekon
Ditanya S = …?
Jawab: vR =
22
vavp  =
22
24  = 2 5
m/s
S = vR . t = 2 5 . 2 = 4 5 m
Gambar 2.21. Perahu yang
menyeberang sungai

36
Mari kita kerjakan
1. Seseorang benda menyeberangi sungai, yang lebarnya 420 m kecepatan arusnya 2 1
2
m/s. Jika ia mengarahkan perahunya siku-siku pada tepi sungai dengan kecepatan
tetap sebesar 2 5
8 m/s, tentukanlah :
a. Waktu yang diperlukan untuk menyeberang.
b. Tempat ia sampai di tepi lain.
c. Jarak yang dilaluinya.
Benda yang melakukan GLB dan GLBB
Benda yang melakukan GLB dan GLBB sekaligus dalam geraknya akan membentuk
lintasan parabola.
Pada arah sumbu X benda mengalami GLB sedangkan pada arah sumbu Y benda
mengalami GLBB akibat perpaduan kedua gerak itu benda menempuh lintasan
melengkung dan akhirnya jatuh kembali ke bumi. Secara mendalam gerak parabola
semacam ini akan dipelajari kelak di kelas XI
Persamaan pada sumbu x : vx = vo cos 
x = vo cos  . t
Persamaan pada sumbu y : vy = vo sin  - g . t
y = vo sin  . t - 1
2 g . t2
Untuk sembarang titik P pada lintasan :
2
yv2
xvpv  tg  =
xv
yv
Syarat benda mencapai titik tertinggi adalah vy = 0
1v


maxh
R

37
vy = vo sin  - gt  0 = vo sin  - gt
tmax =
g
sinαov
 substitusikan ke : y = vo sin  . t - 1
2 g . t2
di dapat :
ymax =
2g
α2sin2
0v
Syarat mencapai titik terjauh adalah y = 0 atau waktu yang di tempuh benda adalah :
t = 2
g
αsinov
 substitusikan ke x = vo cos  . t dan sin 2 = 2 sin cos
di dapat :
xmax =
g
2αsin2
0v
Mari kita kerjakan
1. Sebuah peluru ditembakkan vertikal keatas dari kedudukan ( 0,25 m ) dengan
kecepatan awal 20 m/det dan percepatan grafitasi g = 10 m/det2
.
a. Tentukanlah ketinggian maksimum yang dicapai peluru tersebut dihitung dari
tanah.
b. Berapa saat yang diperlukan peluru tersebut untuk sampai di tanah.
2. Suatu peluru ditembakkan dengan kecepatan awal vo = 100 m/det dengan sudut
elevasi  dan percepatan grafitasi g = 10 m/s2
. Jika ditentukan cos  = 0,6 maka
tentukan :
a. Kedudukan peluru setelah 5 1
2 detik.
b. Hitung kecepatan peluru pada saat 5 1
2 detik tersebut.
c. Hitung jauh tembakan pada arah mendatar.
Pesawat Sederhana
Pada saat kita melakukan aktivitas, kita selalu berupaya agar dapat melakukan
usaha dengan mudah. Oleh karena itu, kita menggunakan alat bantu (pesawat
sederhana) untuk membantu melakukan aktivitas. Pesawat sederhana digunakan
untuk mempermudah pekerjaan manusia. Berikut ini akan dibahas beberapa jenis
pesawat sederhana yang ada di sekitar Anda. Selain itu, akan dijelaskan pula
keuntungan mekanis dari penggunaan pesawat sederhana.

38
Jenis-Jenis Pesawat Sederhana
Ayo, Kita Diskusikan
Lakukan pengamatan terhadap berbagai macam aktivitas yang sering dilakukan
oleh orang-orang di sekitarmu! Menurut pendapatmu, aktivitas-aktivitas tersebut
lebih mudah dilakukan dengan menggunakan alat bantu atau dengan tangan saja?
a. Katrol
Tahukah kamu bagaimana seseorang dapat mengambil air dari sumur yang
dalam dengan menggunakan timba (Gambar 2.22). Ini 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 yang
berisi air akan terkerek ke atas. Keuntungan mekanis katrol tetap sama dengan 1.
Karena pada katrol tetap tunggal, gaya kuasa yang digunakan untuk menarik beban
sama dengan gaya beban.
Gambar 2.22 Katrol Tetap Tunggal
Berbeda dengan katrol tetap, kedudukan katrol bebas berubah dan tidak
dipasang di tempat tertentu. Perhatikan Gambar 2.23!

39
Gambar 2.23. Beberapa Jenis Katrol
Katrol bebas berfungsi untuk melipatkan gaya, sehingga gaya pada kuasa
yang diberikan untuk mengangkat benda menjadi lebih kecil daripada gaya beban.
Katrol jenis ini biasanya ditemukan di pelabuhan yang digunakan untuk
mengangkat peti kemas. Keuntungan mekanis dari katrol bebas lebih besar dari 1.
Pada kenyataannya nilai keuntungan mekanis 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
mekanis

40
Gambar 2.24. Katrol Majemuk
dari katrol majemuk sama dengan jumlah tali yang menyokong berat
beban. Misalnya seperti pada Gambar 2.24, gaya kuasa pada katrol majemuk
tersebut adalah 4, karena jumlah tali yang mengangkat beban ada 4 (tali kuasa tidak
diperhitungkan). Tahukah kamu, kerugian apakah yang terjadi pada penggunaan
katrol majemuk?
Keuntungan mekanis (KM) adalah bilangan yang menunjukkan berapa kali pesawat
sederhana menggandakan gaya. Dapatkah kamu menghitungnya? Caranya dengan
menghitung besar perbandingan gaya beban dengan gaya kuasa yang diberikan pada
benda. Berikut adalah persamaan matematisnya:
2 1
3
KM =
Gaya Beban
=
Gaya Kuasa
FB
FK
Tidak semua pesawat sederhana dapat menggandakan gaya. Contohnya
adalah katrol tetap tunggal. Katrol ini hanya berfungsi untuk mengubah arah
gaya. Oleh karena itu, pada katrol tetap tunggal hanya memiliki keuntungan
mekanis sebesar 1. Hal ini disebabkan besarnya gaya kuasa sama dengan gaya
beban.

41
b. Roda Berporos
Kamu tentunya sudah tidak asing lagi dengan sepeda, bahkan sebagian
besar di antara kamu pasti pernah menggunakannya. Roda gigi (gear) dan ban pada
sepeda adalah salah satu contoh pesawat sederhana yang tergolong roda berporos.
Roda gigi berfungsi sebagai pusat pengatur gerak roda sepeda yang terhubung
langsung dengan roda sepeda, sedangkan roda sepeda menerapkan prinsip roda
berporos untuk mempercepat gaya saat melakukan perjalanan. Gambar 2.25
menunjukkan roda gigi pada sepeda motor sebagai contoh roda berporos. Selain
roda sepeda, contoh penerapan pesawat sederhana jenis roda berporos adalah pada
kursi roda, mobil, dan sepatu roda.
Gambar 2.25. Contoh Roda Berporos: Roda Gigi pada Sepeda Motor
c. Bidang Miring
Bidang miring merupakan bidang datar yang diletakkan miring atau
membentuk sudut tertentu sehingga dapat memperkecil gaya kuasa. Contoh
penerapan bidang miring adalah tangga, sekrup, dan pisau.
Gambar 2.26. Contoh Bidang Miring: Sekrup
Perhatikan Gambar 2.27! Keuntungan mekanis bidang miring dapat dihitung
sebagai berikut.

42
KM = Gaya Beban (FB) / Gaya Kuasa (FK)
Gambar 2.27. Benda di Bidang Miring
Karena segi tiga yang besar sebangun dengan segitga yang kecil, maka
𝐹𝐵
𝐹𝐾
=
𝑙
ℎ
sehingga,
𝐾𝑀 𝐵𝑖𝑑𝑎𝑛𝑔 𝑀𝑖𝑟𝑖𝑛𝑔 =
𝑙
ℎ
dengan:
KM = keuntungan mekanis
FB = gaya beban
FK = gaya kuasa
l = panjang bidang miring
h = tinggi bidang miring
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 menunjukkan berbagai
jenis pengungkit yang dikelompokkan berdasarkan variasi letak titik tumpu,
lengan kuasa, dan lengan beban.

43
Gambar 2.28. Posisi 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
mekanisnya. Cara menghitung keuntungan mekanisnya adalah dengan membagi
panjang lengan kuasa dengan panjang lengan beban. Panjang lengan kuasa adalah
jarakdaritumpuansampaititikbekerjanyagayakuasa.Panjanglengan beban adalah
jarak dari tumpuan sampai dengan titik bekerjanya gaya beban. Agar kamu mudah
memahaminya, perhatikan Gambar 2.28!
Karena syarat kesetimbangan tuas adalah FB × LB = FK × LK
dan KM
𝐾𝑀 =
𝐹𝐵
𝐹𝐾
=
𝐿 𝐾
𝐿 𝐵
Dengan
KM = keuntungan mekanis
FB = gaya beban
FK = gayakuasa
LK = lengan kuasa
LB = lengan beban
Tabel 2.3 Jenis Pengungkit yang Dikelompokkan Berdasarkan Letak Titik Tumpu,
Lengan Kuasa, dan Lengan Beban

44
Jenis Pengungkit Penerapan dalam Kehidupan Konsep Pengungkit
Jenis Pertama
Jenis Kedua
Jenis Ketiga
Prinsip Kerja Pesawat Sederhana pada Sistem Gerak Manusia
Selain pada peralatan yang biasa kamu gunakan pada kehidupan sehari-hari
tersebut, prinsip pesawat sederhana juga ada yang berlaku pada struktur otot dan
rangka manusia. Pada saat mengangkat barbel telapak tangan yangmenggenggam
barbel berperan sebagai gaya beban, titik tumpu berada pada siku (sendi di antara
lengan atas dan lengan bawah), dan kuasanya adalah lengan bawah. Titik tumpu
berada di antara lengan beban dan kuasa, oleh karena itu lengan disebut sebagai
pesawat sederhana pengungkit jenis ketiga.
Gambar 2.29. (a) Seseorang Mengangkat Barbel, (b) Posisi Lengan Kuasa, Lengan
Beban, dan Penumpu pada Tangan Saat Mengangkat Barbel
Otot bisep
Penumpu
(a)
Otot bisep
Tulang hasta
Penumpu (b)

45
Ayo, Kita Diskusikan
Dengan menggunakan prinsip kerja pesawat sederhana, coba kamu tuliskan penjelasan
untuk contoh kasus 1 dan kasus 2 penerapan prinsip pesawat sederhana pada struktur otot
dan rangka manusia saat melakukan suatu aktivitas!
Selain pada kegiatan mengangkat barbel, jinjit, berdiri, dan menunduk, prinsip
pengungkit juga dapat digunakan untuk menganalisis pola gerak tubuh pada saat
bermain bulutangkis seperti pada Gambar 2.31!
Kasus 1 Menengadahkan Kepala Kasus 2 Kaki Jinjit
P
Keterangan: K
: titik kuasa
P : titik tumpu
B : titik beban
B K
K
B
P
Gambar 2.30. Prinsip Kerja Pesawat Sederhana pada Kegiatan Tubuh Manusia

46
PENGUNGKIT JENIS I
Titik tumpu berada di antara kuasa
beban. Hal ini terjadi ketika
pemain bulutangkis menggunakan
otot leher untuk menengadahkan
kepalanya
PENGUNGKIT JENIS III
Kuasa terletak di antara titik
tumpu dan beban. Kondisi ini
terjadi ketika pemain
bulutangkis menegangkan otot
lengan dan bahu
PENGUNGKIT JENIS II
Beban berada di antara titik tumpu dan kuasa. Kondisi ini terjadi ketika otot betispemain
bulutangkis mengangkatbeban tubuhnya dengan bertumpu pada jari kakinya
Gambar 2.31. Prinsip Kerja Pesawat Sederhana pada Saat Bermain Bulutangkis.
Gaya
Gaya adalah tarikan atau dorongan. Gaya dapat mengubah bentuk, arah,
dan kecepatan benda. Misalnya pada plastisin, Anda dapat melempar plastisin,
menghentikan lemparan (menangkap) plastisin, atau bahkan mengubah bentuk
plastisin dengan memberikan gaya. Tahukah Anda, gaya apakah yang diberikan
pada plastisin tersebut? Ada berapa jenis gaya yang dapat kita temukan dalam
kehidupan sehari-hari?
Gaya dapat dibedakan menjadi gaya sentuh dan gaya tak sentuh. Gaya
sentuh contohnya adalah gaya otot dan gaya gesek. Gaya otot adalah gaya yang
ditimbulkan oleh koordinasi otot dengan rangka tubuh. Misalnya, seseorang hendak
memanah dengan menarik mata panah ke arah belakang (Gambar 2.32). Gaya gesek
adalah gaya yang diakibatkan oleh adanya dua buah benda yang saling bergesekan.
Gaya gesek selalu berlawanan arah dengan gaya yang diberikan pada benda.
Contohnya adalah gaya gesekan antara meja dengan lantai. Meja yang didorong ke
depan akan bergerak ke depan, namun pada waktu yang bersamaan meja juga akan

47
mengalami gaya gesek yang arahnya berlawanan dengan arah gerak meja.
Gambar 2.32. Contoh (a) Seseorang Hendak Memanah, (b) Seseorang sedang
Mendorong Meja
Gaya tak sentuh adalah gaya yang tidak membutuhkan sentuhan langsung
dengan benda yang dikenai. Contohnya seperti saat kita mendekatkan ujung magnet
batang dengan sebuah paku besi. Seketika paku besi akan tertarik dan menempel
pada magnet batang. Hal tersebut disebabkan oleh adanya pengaruh gaya magnet
yang ditimbulkan magnet batang. Selain gaya magnet, gaya gravitasi pada orang
yang sedang terjun payung juga merupakan contoh gaya tak sentuh.
Perhatikan Gambar 2.33!, tahukah Anda bahwa gerak seekor burung terbang
Burung mengepakkan sayap ke belakang untuk memberikan gaya aksi ke udara.
Udara yang massanya jauh lebih besar daripada burung, memberi gaya reaksi yang
nilainya sama besar dengan gaya aksi namun berlawanan arah, sehingga
mengakibatkan burung dapat melaju kencang ke depan. Lalu bagaimana gerakan
burung di tempat yang hampa udara? Coba difikirkan.

48
Gambar 2.33. Gaya yang Bekerja pada Saat Burung Terbang
Jika sebuah benda dalam keadaan diam, untuk membuatnya mulai bergerak
diperlukan gaya, artinya suatu gaya dibutuhkan untuk mempercepat sebuah benda
dari kecepatan nol ke kecepatan bukan nol. Untuk sebuah benda yang sudah
bergerak, jika kita ingin mengubah kecepatannya baik arah maupun magnitudonya
lagi-lagi diperlukan gaya. Mari kita bahas lebih lanjut tentang gaya dalam Hukum
Newton tentang gerak.
Sistem Gerak Manusia
Rangka
Coba amati orang-orang sekitar Anda! Mengapa kita dapat duduk dengan
tegak? Apa yang membuat tubuh kita seperti itu? Agar dapat menjawab pertanyaan
tersebut, perhatikan Gambar 2.34!
Gambar 2.34. Tenda dan Kerangkanya
Apabila Anda memerhatikan Gambar 2.34, seandainya kain tenda
diibaratkan sebagai otot sedangkan tiang tenda diibaratkan sebagai rangka,
dapatkah Anda menyebutkan fungsi dari rangka? Perhatikan Gambar 2.35!
Gaya dorong
sayap ke bawah
(Faksi
)
Gaya angkat
burung ke atas
(Freaksi
)

49
Gambar 2.35. Sistem Rangka Manusia
Sumber: Reece et al. 2012
Setelah mencermati Gambar 2.35, Anda dapat mengetahui bahwa pada
tubuh manusia terdapat banyak sekali jenis tulang. Misalnya, pada anggota tubuh
bagian tangan terdapat 6 jenis tulang, yaitu tulang lengan atas (humerus), tulang
pengumpil (radius), tulang hasta (ulna), tulang pangkal telapak tangan (karpal),
tulang ruas jari (falang), dan tulang telapak tangan (metakarpal). Apabila dihitung,
jumlah seluruh tulang tubuh manusia dewasa terdiri dari 206 tulang. Secara umum,
ada empat fungsi utama tulang bagi tubuh, yaitu sebagai berikut.
1. Memberikan bentuk pada tubuh dan menopang tubuh kita.
2. Melindungi organ dalam, misalnya tulang rusuk melindungi jantung dan
paru-paru, tulang tengkorak melindungi otak.
3. Tempat menempelnya otot yang merupakan alat gerak aktif sehingga dapat
menggerakkan tulang.
4. Pada jenis tulang tertentu, seperti tulang paha (femur) tulang juga berfungsi
sebagai tempat pembentukan sel darah. Sel darah dibentuk di bagian

50
sumsum tulang, yaitu jaringan lunak yang terdapat di bagian tengah tulang.
a. Struktur Tulang
Pernahkah Anda melihat tulang paha ayam? Apakah bentuk tulang tersebut
seperti pada Gambar 2.22. Apabila kita perhatikan, ternyata struktur tulang tidak
halus, melainkan terdapat benjolan pada bagian ujungnya, 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 darah dan saraf.
Gambar 2.36. Struktur Tulang Manusia
Sumber: Shier et al. 2010
Permukaan tulang ditutupi oleh membran yang menempel dengan kuat,
membran itu disebut periosteum. Pada periosteum terdapat pembuluh-pembuluh
darah kecil yang berfungsi membawa zat- zat makanan ke dalam tulang. Membran
ini juga penting dalam pertumbuhan dan perbaikan tulang. Pada bagian bawah
periosteum terdapat tulang kompak atau disebut juga tulang keras, yaitu suatu
lapisan tulang yang keras dan kuat. 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

51
serabut-serabut elastis mempertahankan tulang agar tetap kuat, tidak mudah rapuh
atau patah.
Tulang spons dalam tulang pipa atau tulang panjang 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 tulang berada
di daerah tulang panjang bagian ujung di antara tulang spons, sedangkan sumsum
kuning berada di tulang panjang bagian tengah dan sebagian besar berisi lemak.
Pada orang sehat, sumsum tulang merah menghasilkan sel-sel darah merah dengan
kecepatan sampai tiga juta sel per sekon. Sel-sel darah putih juga dihasilkan di
dalam sumsum tulang, tetapi lebih sedikit jumlahnya.
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.
b. Macam-Macam Tulang pada Sistem Rangka
Tahukah Anda bentuk tulang yang ada pada tangan, tulang jari dan tulang
pipi? Coba sekarang rabalah tulang lengan bawah, tulang jari-jari tangan, dan tulang
pipi. Anda akan merasakan bahwa bentuk dan ukuran tulang-tulang tersebut tidak
sama. Bentuk tulang manusia dibedakan menjadi empat, yaitu: (1) tulang panjang,
misalnya tulang lengan (humerus), (2) tulang pipih, misalnya tulang dada
(sternum), (3) tulang pendek, misalnya tulang ruas jari (falang), dan (4) tulang tidak
beraturan, misalnya tulang punggung (vertebra). Agar Anda memahaminya, coba
perhatikan Gambar 2.23!

52
Gambar 2.37. Macam Tulang Berdasarkan Bentuk dan Ukurannya
Sumber: Shier et al. 2010
Otot
Sebelumnya Anda telah mempelajari tentang struktur dan macam- macam
tulang penyusun rangka manusia. Coba sekarang Anda pikirkan, apakah tulang-
tulang penyusun rangka tubuh manusia dapat digerakkan tanpa adanya bagian
lainnya? Agar Anda dapat menjawab pertanyaan tersebut simaklah pembahasan
berikut ini!
c. Fungsi Otot
Tanpa otot, tulang dan sendi yang terdapat di tubuhmu tidak memiliki
kekuatan untuk bergerak. Otot adalah penggerak bagian- bagian tubuh, sehingga
otot disebut alat gerak aktif. Hampir 35 hingga 40 persen massa tubuh adalah
jaringan otot seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.38. Cobalah perhatikan,
setiap saat selalu ada gerakan yang terjadi di tubuhmu, gerakan tersebut terjadi
karena adanya kerja dari otot. Otot adalah jaringan yang dapat berkontraksi menjadi
lebih pendek. Proses kontraksi ini mengakibatkan bagian-bagian tubuhmu
bergerak. Pada kontraksi ini diperlukan energi.

53
Gambar 2.38. Otot pada Manusia
Sumber: Marieb et al. 2012
Otot yang bekerja di bawah kesadaran adalah otot yang kerjanya dapat
Andakendalikan. Prinsipkerja otot iniadalah dapat dikendalikan, artinya Anda dapat
mengendalikan apakah harus menggerakkan atau tidak menggerakkan otot-otot
tersebut. Sebagai contohnya, kerja otot- otot pada saat Anda makan, menulis, berlari
serta aktivitas-aktivitas lainnya yang Anda lakukan secara sadar. Selain otot yang
bekerja di bawah kesadaran, ada juga otot yang bekerja di luar kesadaran. Otot yang
bekerja di luar kesadaran adalah otot yang tidak dapat Anda kendalikan secara
sadar. Prinsip kerja otot ini adalah tidak dapat dikendalikan, artinya Anda tidak
dapat mengendalikan apakah harus menggerakkan atau tidak menggerakkan otot-
otot tersebut. Otot-otot tersebut bekerja sepanjang hari, sepanjang hidup di luar
kesadaran Anda. Contoh dari aktivitas otot ini antara lain aktivitas jantung untuk
selalu memompa darah ke seluruh tubuh, aktivitas otot-otot lambung untuk
mencerna makanan secara mekanik.
Simaklah gambar 2.39, apakah yang akan terjadi pada diameter otot lengan
Anda ketika meluruskan atau membengkokkan tangan. Diameter lengan Anda akan

54
membesar karena otot lengan dalam keadaan kontraksi. Pada saat melakukan
kontraksi otot akan memadat dan memendek, sehingga pada saat diukur diameter
otot akan membesar. Sebaliknya, pada saat otot dalam keadaan relaksasi, otot akan
memanjang, sehingga pada saat diukur diameter otot akan mengecil.
Gambar 2.39. Kondisi Otot pada saat Berkontraksi dan Relaksasi
Sekarang Anda telah mengetahui prinsip kerja dari otot. Anda harus
banyak bersyukur kepada Tuhan karena Tuhan telah menciptakan otot-otot tersebut
sehingga seluruh aktivitas tubuh dapat bekerja terus tanpa harus Anda kendalikan.
Bayangkan jika Tuhan tidak menciptakan otot-otot tersebut, maka Anda tidak akan
dapat tidur dengan pulas karena Anda harus mengontrol otot jantung agar tetap
dapat memompa darah ke seluruh tubuh selama Anda tidur.
d. Tiga Jenis Jaringan Otot
Untuk mempelajari jaringan otot, simaklah penjelasan berikut ini!
Otot Rangka
Otot Rangka adalah otot yang paling banyak terdapat 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 tergolong otot sadar. Anda dapat
mengontrol penggunaan otot ini. Anda dapat menentukan kapan berjalan dan kapan
tidak. Otot rangka cenderung cepat berkontraksi dan cepat lelah. Agar Anda
mengetahui posisi otot rangka yang melekat pada tendon, perhatikan Gambar 2.40!

55
Gambar 2.40. Tiga Jenis Otot pada Tubuh Manusia
Otot Polos
Otot polos terdapat pada dinding lambung usus halus, rahim, kantung
empedu, dan pembuluh darah. Otot polos berkontraksi dan berelaksasi dengan
lambat. Otot ini berbentuk gelendong serta memiliki sebuah inti pada tiap selnya.
Berdasarkan cara kerjanya, otot polos tergolong dalam otot tak sadar.
Otot Jantung
Otot jantung hanya ditemukan di jantung. Otot jantung mempunyai garis-
garis seperti otot rangka. Sebaliknya, cara kerja otot jantung mirip otot polos karena
tergolong otot tidak sadar. Otot jantung berkontraksi sekitar 70 kali per menit
sepanjang hari selama hidupmu. Anda mengetahui bahwa otot jantung berkontraksi
pada saat jantung berdenyut. Otot ini tidak dapat dikontrol oleh kemauan sadarmu.
Tahukah Anda bahwa ternyata otot kita juga ada yang bekerja secara
berlawanan. Maksudnya pada saat melakukan sebuah gerakan meskipun gerakan
itu dilakukan secara bersamaan tetapi proses kontraksi dan relaksasi antara otot satu
dengan otot lainnya berlangsung secara berlawanan. Agar Anda lebih memahami
maksud dari pernyataan di atas, perhatikan Gambar 2.41! Pada gambar tersebut
terlihat jelas bahwa pada saat tangan dilipat, otot bisep berkontraksi sedangkan otot
trisep relaksasi. Sebaliknya, pada saat tangan direntangkan, otot bisep relaksasi
sedangkan otot trisep berkontraksi.

56
Gambar 2.41. Mekanisme Kerja dari Otot Bisep dan Otot Trisep
Sendi
Sebelum Anda mempelajari materi selanjutnya, coba sekarang berdirilah.
Kemudian lakukan gerakan sesuka hatimu! Coba Anda pikirkan, mengapa Anda
dapat melakukan berbagai macam gerakan? Padahal tulang sebagai penyusun
sistem gerak manusia sangat keras serta tidak dapat dibengkokkan. Ternyata, itu
semua terjadi karena pada penyusun sistem gerak kita terdapat sendi. Sendi adalah
tempat bertemunya dua tulang atau lebih. Dengan adanya sendi, hubungan antara
tulang-tulang tubuh dapat digerakkan.
Gambar 2.42. Sendi yang Tidak Dapat Digerakkan (Sendi Mati)
Tahukah Andabahwa sendi dapat dikelompokkan berdasarkan banyak
sedikitnya gerakan yang memungkinkan dilakukan? Sendi yang tidak dapat
digerakkan disebut dengan sinartrosis, misalnya sendi yang terdapat pada tulang
tengkorak. Perhatikan Gambar 2.28! Sendi yang dapat digerakkan namun terbatas
disebut dengan amfiartrosis, misalnya sendi antarruas tulang belakang. Sendi yang

57
dapat digerakkan dengan bebas disebut dengan diartrosis. Berikut ini beberapa jenis
persendian yang dapat digerakkan dengan bebas.
e. Sendi Peluru
Sendi peluru menghubungkan antara satu tulang yang mempunyai satu ujung
bulat yang masuk ke ujung tulang lain yang berongga seperti mangkok. Sendi ini
dapat membentuk gerakan sangat bebas. Contoh sendi peluru adalah sendi antara
tulang lengan atas dan tulang belikat, serta antara tulang pinggul dan tulang paha.
Adanya sendi ini memungkinkan tulang-tulang tersebut dapat diayunkan ke arah
manapun. Perhatikan Gambar 2.29!
Gambar 2.43. Sendi Peluru
f. Sendi Engsel
Tipe sendi ini mempunyai gerakan satu arah, ada yang ke depan dan ada
yang ke belakang seperti engsel pintu. Contoh sendi engsel antara lain sendi-sendi
pada siku dan lutut. Perhatikan Gambar 2.44! Sendi ini memiliki ruang gerak yang
lebih sempit dibandingkan sendi peluru.

58
Gambar 2.44. Sendi Engsel
g. Sendi Putar
Pada sendi putar salah satu tulang 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.
Perhatikan Gambar 2.45! Sendi tersebut memungkinkan kepala kita dapat memutar,
mengangguk, serta menggeleng.
Gambar 2.45. Sendi Putar
h. Sendi Pelana
Pertemuan antara dua tulang yang berbentuk seperti pelana disebut dengan
sendi pelana. Sendi ini dapat menggerakkan tulang ke dua arah, yaitu muka-
belakang dan ke samping. Contoh sendi ini adalah pada pangkal ibu jarimu.
Perhatikan Gambar 2.46!

59
Gambar 2.46. Sendi Pelana
i. Sendi Geser
Sendi geser menghubungkan antara dua tulang yang memiliki permukaan
yang datar. Prinsip kerja sendi ini adalah satu bagian tulang bergerak menggeser di
atas tulang lain. Perhatikan Gambar 2.47! 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
tulangbelakang.Sendiinimerupakan sendi yang paling sering digunakan dalam
melakukan aktivitas sehari- hari, misalnya mengambil buku, naik tangga, makan,
dan beberapa aktivitas lainnya.
Gambar 2.47. Sendi Geser
Tugas Terstruktur/Latihan
Untuk memahami lebih jauh tentang Aplikasi Energi dalam Sistem Kehidupan,
kerjakanlah tugas berikut.

60
1. Karbohidrat, lemak, dan protein merupakan sumber energi. Apa yang terjadi
jika kita kelebihan mengonsumsi zat-zat tersebut? Bagaimana jika
kekurangan? Coba jelaskan.
2. Kelompokkan energi ke dalam kelompok sumber energi yang dapat diperbarui
dan tidak dapat diperbarui. (Coret yang salah).
Cahaya Dapat diperbarui/Tidak dapat diperbarui
Listrik Dapat diperbarui/Tidak dapat diperbarui
Nuklir Dapat diperbarui/Tidak dapat diperbarui
Air Dapat diperbarui/Tidak dapat diperbarui
Batu bara Dapat diperbarui/Tidak dapat diperbarui
3. Bagaimana cara kerja kincir angin? Jelaskan.
4. Apakah yang dimaksud energi fosil? Mengapa kita tidak boleh menggunakan
energi yang berasal dari fosil secara berlebihan? Coba jelaskan.
5. Olahraga teratur tetapi tidak berlebihan baik bagi kesehatan kita.
Sumber: National Geographic Indonesia
a. Apakah yang terjadi ketika otot sedang dilatih? Lingkari jawaban ”Ya”
atau ”Tidak” pada setiap pernyataan di bawah ini.
Apakah hal di bawah ini terjadi ketika otot
dilatih/bekerja?
Ya/Tidak
Otot menerima peningkatan suplai darah Ya/Tidak
Lemak terbentuk di otot Ya/Tidak
b. Mengapa Anda harus bernapas lebih dalam ketika sedang berolahraga

61
daripada ketika sedang beristirahat? Coba jelaskan.
c. Seseorang yang berolahraga sebelum mengonsumsi sejumlah makanan,
akan merasa sangat keletihan. Mengapa hal itu terjadi? Jelaskan alasan
jawaban Anda.

62
Rubrik penilaian
1. Supaya tugas yang Anda kerjakan menjadi terarah dan Anda dapat
menyelesaikan tugas tersebut dengan baik, maka gunakanlah rubrik penilaian
berikut untuk mengukur keberhasilan Anda dalam memahami materi.
Tugas No. Aspek penilaian Bobot
1. Memprediksi dampak yang terjadi akibat kekurangan karbohidrat,
lemak, dan protein
15%
2 Mengelompokkan sumber energi yang dapat diperbarui dan tidak
dapat diperbarui
15%
3 Mendeskripsikan aplikasi sumber energi yang dapat diperbaharui 15%
4
Menganalisis dampak yang terjadi akibat penggunaan energi dari
fosil
15%
5 Menganalisis dampak yang terjadi akibat olah raga berlebihan 30%
Total 100%

Energi dan Gerak

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (19)

Similar to Energi dan Gerak

Similar to Energi dan Gerak (20)

More from PPGHybrid2

More from PPGHybrid2 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Energi dan Gerak