Kamis, 07 November 2013

Biologi - Jenis-Jenis Tulang Manusia

Jenis-Jenis Tulang Manusia

Jenis-Jenis Tulang Manusia – Tulang merupakan alat gerak pasif karena tidak dapat bergerak tanpa bantuan otot.

Berdasarkan jenisnya, tulang dibedakan menjadi: tulang rawan (kartilago) dan tulang keras.
Berdasarkan struktur tulangnya, tulang dapat dibedakan menjadi: tulang kompak dan tulang spons.
Berdasarkan bentuknya, tulang dibedakan menjadi: tulang pipa, tulang pipih, tulang pendek.

a. Tulang rawan (kartilago)

Tulang rawan bersifat lentur, tersusun atas sel-sel tulang rawan (kondrosit) yang mensekresikan matriks (kondrin) berupa hialin atau kolagen. Pada tulang rawan banyak mengandung zat perekat berupa kolagen dan sedikit mengandung zat kapur. Itulah sebabnya tulang rawan bersifat lentur. Sel-sel tulang rawan atau kondrosit dibentuk oleh kondroblas. Pada masa bayi atau masa pertumbuhan sebagian besar tulang masih berupa tulang rawan. Seiring dengan pertumbuhan bayi dan pertambahan usia, tulang-tulang rawan mengalami penulangan (osifikasi) sehingga tulang tidak lentur lagi, melainkan tumbuh menjadi keras. Akan tetapi, tidak semua mengalami penulangan dan tetap berupa tulang rawan. Misalnya, pada bagian persendian, daun telinga, cuping hidung, dan ruas-ruas tulang belakang.
Tanpa tulang rawan, tentu tubuh kita akan terasa sakit bila melakukan kegiatan-kegiatan tertentu. Saat kita sedang tidur miring misalnya, bila tulang telinga kaku, kemungkinan besar bisa patah dan kenyamanan saat tidur tidak bisa kita rasakan. Selain pada telinga, tulang rawan juga terdapat pada daerah antartulang belakang dan ujung hidung. Tulang rawan ini merupakan kumpulan jaringan tulang rawan yang disusun oleh sel-sel tulang. Sel tulang yang dimaksud yakni kondrosit. Kondrosit dibentuk oleh sel-sel tulang rawan yang masih muda dan disebut dengan kondroblas. Kemudian, tulang tersebut dibungkus oleh sebuah lapisan yang dinamakan perikondrium. Sel kondrosit penyusun tulang rawan berbentuk bulat besar dengan inti satu buah atau dua buah. Sel kondrosit ini berada dalam ruang-ruang yang disebut lakuna. Di dalam satu lakuna biasanya terdapat dua sel kondrosit. Khusus pada anak, tulang rawan mengandung banyak sel tulang yang berasal dari mesenkim. Sedangkan pada orang dewasa, tulang rawan berasal dari perikondrium.
Tulang rawan memiliki tiga tipe, yaitu hialin, fibrosa, dan elastis. Perhatikan gambar 3.1. Ketiganya memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
1) Tulang rawan hialin
Tulang rawan hialin bersifat lentur, semi transparan, dan berwarna putih kebiruan. Tulang rawan ini merupakan penyusun rangka embrio yang akan berkembang menjadi tulang keras. Selain pada embrio, tulang rawan hialin juga terdapat pada sendi gerak ujung tulang rusuk, hidung, bronki, dan trakea.
2) Tulang rawan fibrosa
Tulang rawan fibrosa memiliki banyak serabut kolagen dalam matriks. Matriksnya berwarna keruh dan gelap, serta kuat dan kaku. Tulang rawan fibrosa terdapat pada tendon dan ligamen.
3) Tulang rawan elastis
Tulang rawan elastis berwarna kekuningan. Matriksnya mengandung serabut elastis. Tulang rawan elastis terdapat pada daun telinga.

Gambar 3.1 Macam-macam tulang rawan (a) hialin, (b) fibrosa, (c) elastis.
b. Tulang keras (tulang sejati)
Pembentukan tulang keras berawal dari kartilago (berasal dari mesenkim). Tulang keras tersusun dari jaringan tulang keras, yang terdiri dari sel-sel tulang ( osteosit) yang membentuk lingkaran. Di tengah-tengah sel tulang terdapat saluran Havers. Di dalam saluran Havers terdapat pembuluh kapiler yang berfungsi untuk mengangkut sari makanan dan oksigen pada sel tulang. Pada tulang keras banyak mengandung zat kapur (kalsium) dan sedikit mengandung zat perekat. Matriks akan mengeluarkan kapur dan fosfor yang menyebabkan tulang menjadi keras. Proses pengerasan tulang disebut penulangan atau osifikasi. Perhatikan gambar 3.2. Jenis osifikasi adalah desmal dan kondral. Kondral meliputi perikondral dan enkondral. Desmal merupakan penulangan pada tulang keras, sedangkan kondral adalah penulangan pada tulang rawan.
Tanpa tulang rawan, tentu tubuh kita akan terasa sakit bila melakukan kegiatan-kegiatan tertentu. Saat kita sedang tidur miring misalnya, bila tulang telinga kaku, kemungkinan besar bisa patah dan kenyamanan saat tidur tidak bisa kita rasakan. Selain pada telinga, tulang rawan juga terdapat pada daerah antartulang belakang dan ujung hidung. Tulang rawan ini merupakan kumpulan jaringan tulang rawan yang disusun oleh sel-sel tulang. Sel tulang yang dimaksud yakni kondrosit. Kondrosit dibentuk oleh sel-sel tulang rawan yang masih muda dan disebut dengan kondroblas. Kemudian, tulang tersebut dibungkus oleh sebuah lapisan yang dinamakan perikondrium. Sel kondrosit penyusun tulang rawan berbentuk bulat besar dengan inti satu buah atau dua buah. Sel kondrosit ini berada dalam ruang-ruang yang disebut lakuna. Di dalam satu lakuna biasanya terdapat dua sel kondrosit. Khusus pada anak, tulang rawan mengandung banyak sel tulang yang berasal dari mesenkim. Sedangkan pada orang dewasa, tulang rawan berasal dari perikondrium.
Jenis osifikasi

Sel-sel tulang keras yang telah mati akan membentuk rongga bekas sel tulang yang disebut lakuna. Setiap lakuna dapat berhubungan satu sama lainnya melalui saluran-saluran kecil yang disebut kanalikuli.
Gambar 3.3 Anatomi tulang keras

Gambar 3.3 Anatomi tulang keras.
Tulang keras terdapat pada seluruh tulang anggota gerak. Lapisan luarnya keras (tulang kompak) dan mengelilingi rongga yang disebut rongga sumsum. Jadi, tulang tidak rapat, tetapi berongga di tengahnya. Seandainya semua tulang rapat tanpa rongga, tubuh kita sangat berat dan akan sulit digerakkan.

Artikel Terkait Tulang

Apakah Fungsi Otot rangka Manusia?Gerakan fisik tubuh manusia adalah salah satu dari banyak fungsi otot rangka. Beberapa gerakan otot rangka bertanggung jawab untuk mencakup tersenyum, mengangkat, dan duduk....

Bentuk Tulang ManusiaBentuk Tulang Manusia – Berdasarkan bentuknya, tulang terbagi atas tulang pipa, tulang pipih, dan tulang pendek. a. Tulang pipa Tulang pipa mempunyai ciri-ciri: –...

Proses Pembentukan TulangProses Pembentukan Tulang - Manusia memiliki rangka tubuh ketika dalam tahap perkembangan embrio. Rangka tubuh dalam masa embrio masih berupa tulang rawan (kartilago). Kartilago...

Struktur dan Fungsi Tulang Belakang (Vertebrae)Struktur dan Fungsi Tulang Belakang (Vertebrae)- Mengapa manusia bisa berdiri tegak? Hal ini disebabkan antara lain karena memiliki tulang belakang. Tulang belakang ini bersifat...

Kelainan dan Cara Menjaga Kesehatan pada TulangKelainan dan Cara Menjaga Kesehatan pada Tulang- Tak ubahnya dengan sistem organ yang lain, sistem gerak juga dapat mengalami gangguan atau kelainan. Faktor-faktor penyebab...

Jenis-jenis Jaringan Tulang yang Terdapat pada TubuhJenis-jenis Jaringan Tulang yang Terdapat pada Tubuh- Coba perhatikan lengan manusia pada Gambar ! Lengan merupakan organ tubuh manusia. Lengan tersebut tersusun dari bagian...

FISIKA - Gerak Harmonik Sederhana

Gerak harmonik sederhana

Contoh gerak harmonik sederhana

Gerak harmonik sederhana adalah gerak bolak - balik benda melalui suatu titik keseimbangan tertentu dengan banyaknya getaran benda dalam setiap sekon selalu konstan^[1].

Daftar isi

Jenis, Contoh, dan Besaran Fisika pada Gerak Harmonik Sederhana

Jenis Gerak Harmonik Sederhana

Gerak Harmonik Sederhana dapat dibedakan menjadi 2 bagian, yaitu^[1] :

Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Linier, misalnya penghisap dalam silinder gas, gerak osilasi air raksa / air dalam pipa U, gerak horizontal / vertikal dari pegas, dan sebagainya.
Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Angular, misalnya gerak bandul/ bandul fisis, osilasi ayunan torsi, dan sebagainya.

Beberapa Contoh Gerak Harmonik Sederhana

Gerak harmonik pada bandul

Gerak harmonik pada bandul

Ketika beban digantungkan pada ayunan dan tidak diberikan gaya, maka benda akan dian di titik keseimbangan B^[2]. Jika beban ditarik ke titik A dan dilepaskan, maka beban akan bergerak ke B, C, lalu kembali lagi ke A^[2]. Gerakan beban akan terjadi berulang secara periodik, dengan kata lain beban pada ayunan di atas melakukan gerak harmonik sederhana^[2].

Gerak harmonik pada pegas

Gerak vertikal pada pegas

Semua pegas memiliki panjang alami sebagaimana tampak pada gambar^[2]. Ketika sebuah benda dihubungkan ke ujung sebuah pegas, maka pegas akan meregang (bertambah panjang) sejauh y. Pegas akan mencapai titik kesetimbangan jika tidak diberikan gaya luar (ditarik atau digoyang)^[2].

Besaran Fisika pada Ayunan Bandul

Periode (T)

Benda yang bergerak harmonis sederhana pada ayunan sederhana memiliki periode^[3]. Periode ayunan (T) adalah waktu yang diperlukan benda untuk melakukan satu getaran. Benda dikatakan melakukan satu getaran jika benda bergerak dari titik di mana benda tersebut mulai bergerak dan kembali lagi ke titik tersebut. Satuan periode adalah sekon atau detik^[3].

Frekuensi (f)

Frekuensi adalah banyaknya getaran yang dilakukan oleh benda selama satu detik, yang dimaksudkan dengan getaran di sini adalah getaran lengkap^[3]. Satuan frekuensi adalah hertz^[3].

Hubungan antara Periode dan Frekuensi

Frekuensi adalah banyaknya getaran yang terjadi selama satu detik. Dengan demikian selang waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu getaran adalah^[3] :

$\frac{1 getaran}{f getaran}1 sekon = \frac{1}{f}sekon$

Selang waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu getaran adalah periode. Dengan demikian, secara matematis hubungan antara periode dan frekuensi adalah sebagai berikut^[3] :

$T = \frac{1}{f}$

$f = \frac{1}{T}$

Amplitudo

Pada ayunan sederhana, selain periode dan frekuensi, terdapat juga amplitudo. Amplitudo adalah perpindahan maksimum dari titik kesetimbangan^[3].

Gaya Pemulih

Gaya pemulih dimiliki oleh setiap benda elastis yang terkena gaya sehingga benda elastis tersebut berubah bentuk^[4]. Gaya yang timbul pada benda elastis untuk menarik kembali benda yang melekat padanya di sebut gaya pemulih^[4].

Gaya Pemulih pada Pegas

Pegas adalah salah satu contoh benda elastis^[4]. Oleh sifat elastisnya ini, suatu pegas yang diberi gaya tekan atau gaya regang akan kembali pada keadaan setimbangnya mula- mula apabila gaya yang bekerja padanya dihilangkan^[4]. Gaya pemulih pada pegas banyak dimanfaatkan dalam bidang teknik dan kehidupan sehari- hari^[4]. Misalnya di dalam shockbreaker dan springbed^[4]. Sebuah pegas berfungsi meredam getaran saat roda kendaraan melewati jalan yang tidak rata^[4]. Pegas - pegas yang tersusun di dalam springbed akan memberikan kenyamanan saat orang tidur^[4].

Hukum Hooke

Robert Hooke

Jika gaya yang bekerja pada sebuah pegas dihilangkan, pegas tersebut akan kembali pada keadaan semula^[5]. Robert Hooke, ilmuwan berkebangsaan Inggris menyimpulkan bahwa sifat elastis pegas tersebut ada batasnya dan besar gaya pegas sebanding dengan pertambahan panjang pegas^[5]. Dari penelitian yang dilakukan, didapatkan bahwa besar gaya pegas pemulih sebanding dengan pertambahan panjang pegas. Secara matematis, dapat dituliskan sebagai^[5] :

$F = -k \Delta\ x$ , dengan k = tetapan pegas (N / m)

Tanda (-) diberikan karena arah gaya pemulih pada pegas berlawanan dengan arah gerak pegas tersebut.

Susunan Pegas

Konstanta pegas dapat berubah nilainya, apabila pegas - pegas tersebut disusun menjadi rangkaian^[5]. Besar konstanta total rangkaian pegas bergantung pada jenis rangkaian pegas, yaitu rangkaian pegas seri atau paralel^[5].

Seri / Deret

Gaya yang bekerja pada setiap pegas adalah sebesar F, sehingga pegas akan mengalami pertambahan panjang sebesar $\Delta\ x_1$ dan $\Delta\ x_2$ . Secara umum, konstanta total pegas yang disusun seri dinyatakan dengan persamaan^[5] :

$\frac{1} {k_total} = \frac{1}{k_1} + \frac{1}{k_2} + \frac{1}{k_3} +.... + \frac{1}{k_n}$ , dengan k_n = konstanta pegas ke - n.

Paralel

Jika rangkaian pegas ditarik dengan gaya sebesar F, setiap pegas akan mengalami gaya tarik sebesar $F_1$ dan $F_2$ , pertambahan panjang sebesar $\Delta\ x_1$ dan $\Delta\ x_2$ ^[5]. Secara umum, konstanta total pegas yang dirangkai paralel dinyatakan dengan persamaan^[5] :

k_total = k₁ + k₂ + k₃ +....+ k_n, dengan k_n = konstanta pegas ke - n.

Gaya Pemulih pada Ayunan Bandul Matematis

Ayunan Bandul Matematis

Ayunan matematis merupakan suatu partikel massa yang tergantung pada suatu titik tetap pada seutas tali, di mana massa tali dapat diabaikan dan tali tidak dapat bertambah panjang^[6]. Dari gambar tersebut, terdapat sebuah beban bermassa $m$ tergantung pada seutas kawat halus sepanjang $l$ dan massanya dapat diabaikan. Apabila bandul itu bergerak vertikal dengan membentuk sudut $\theta$ , gaya pemulih bandul tersebut adalah $mg sin \theta$ ^[6]. Secara matematis dapat dituliskan^[6] :
$F = mg sin \theta$
Oleh karena $sin\theta = \frac {y} l$ , maka :
$F = -mg \frac {y} l$

Persamaan, Kecepatan, dan Percepatan Gerak Harmonik Sederhana

Persamaan Gerak Harmonik Sederhana

Persamaan Gerak Harmonik Sederhana adalah^[6] :

$Y = A sin \omega\ t$

Keterangan :
Y = simpangan
A = simpangan maksimum (amplitudo)
F = frekuensi
t = waktu

Jika posisi sudut awal adalah $\theta_0$ , maka persamaan gerak harmonik sederhana menjadi ^[6]:

$Y = A sin (\omega\ t + \theta_0</math)> === Kecepatan Gerak Harmonik Sederhana === Dari persamaan gerak harmonik sederhana <math>Y = A sin \omega\ t$
Kecepatan gerak harmonik sederhana^[6] :
$v = \frac{dy}{dt}$ $(sin A sin \omega\ t)$
$v = A \omega\ cos \omega\ t$
Kecepatan maksimum diperoleh jika nilai $cos \omega\ t = 1$ atau $\omega\ t = 0$ , sehingga : $v maksimum = A \omega$

Kecepatan untuk Berbagai Simpangan

$Y = A sin \omega\ t$
Persamaan tersebut dikuadratkan
$Y^2 = A^2 sin^2 \omega\ t$ , maka^[6] :
$Y^2 = A^2 (1 - COS^2 \omega\ t)$
$Y^2 = A^2 - A^2 COS^2 \omega\ t$ ...(1)
Dari persamaan : $v = A \omega\ cos \omega\ t$
$\frac{v}{\omega} = A cos \omega\ t$ ...(2)
Persamaan (1) dan (2) dikalikan, sehingga didapatkan :
$v^2 = \omega\ (A^2 - Y^2)$

Keterangan :
v =kecepatan benda pada simpangan tertentu
$\omega$ = kecepatan sudut
A = amplitudo
Y = simpangan

Percepatan Gerak Harmonik Sederhana

Dari persamaan kecepatan : $v = A \omega\ cos \omega\ t$ , maka^[6] :
$a = \frac{dv}{dt} = \frac{d}{dt}$
$a = -A \omega^2\ sin \omega\ t$
Percepatan maksimum jika $\omega\ t = 1$ atau $\omega\ t$ = 90⁰ = $\frac \pi 2$
$a maks = -A \omega^2\ sin \frac \pi 2$
$a maks = -A \omega^2\$

Keterangan :
a maks = percepatan maksimum
A = amplitudo
$\omega$ = kecepatan sudut

Hubungan Gerak Harmonik Sederhana (GHS) dan Gerak Melingkar Beraturan (GMB)

Gerak Melingkar

Gerak Melingkar Beraturan dapat dipandang sebagai gabungan dua gerak harmonik sederhana yang saling tegak lurus, memiliki Amplitudo (A) dan frekuensi yang sama namun memiliki beda fase relatif $\frac{\phi}{2}$ atau kita dapat memandang Gerak Harmonik Sederhana sebagai suatu komponen Gerak Melingkar Beraturan^[7]. Jadi dapat diimpulkan bahwa pada suatu garis lurus, proyeksi sebuah benda yang melakukan Gerak Melingkar Beraturan merupakan Gerak Harmonik Sederhana^[7]. Frekuensi dan periode Gerak Melingkar Beraturan sama dengan Frekuensi dan periode Gerak Harmonik Sederhana yang diproyeksikan^[7].
Misalnya sebuah benda bergerak dengan laju tetap (v) pada sebuah lingkaran yang memiliki jari-jari A sebagaimana tampak pada gambar di samping^[7]. Benda melakukan Gerak Melingkar Beraturan, sehingga kecepatan sudutnya bernilai konstan^[7]. Hubungan antara kecepatan linear dengan kecepatan sudut dalam Gerak Melingkar Beraturan dinyatakan dengan persamaan^[7] :
$\omega = \frac{v}{\gamma}$
Karena jari-jari (r) pada Gerak Melingkar Beraturan di atas adalah A, maka persamaan ini diubah menjadi :
$\omega = \frac{v}{\gamma}$ , $v = \omega\ A$ ... (1)
Simpangan sudut (teta) adalah perbandingan antara jarak linear x dengan jari-jari lingkaran (r), dan dinyatakan dengan persamaan :
$\theta = \frac{x}{\gamma} = \frac{vt}{\gamma}$ ... (2), x adalah jarak linear, v adalah kecepatan linear dan t adalah waktu tempuh (x = vt adalah persamaan Gerak Lurus alias Gerak Linear). Kemudian v pada persamaan 2 digantikan dengan v pada persamaan 1 dan jari-jari r digantikan dengan A :
$\theta = \frac{vt}{\gamma}$
$\theta = \omega\ t$
Dengan demikian, simpangan sudut benda relatif terhadap sumbu x dinyatakan dengan persamaan :
$\theta = \omega\ t + \theta_0$ ... (3) ( $\theta_0$ adalah simpangan waktu pada t = 0})
Pada gambar di atas, posisi benda pada sumbu x dinyatakan dengan persamaan :
$x = A cos \theta$ ...(4)
$x = A cos (\omega\ t + \theta_0)$
Persamaan posisi benda pada sumbu y :
$y = A sin (\omega\ t + \theta_0)$
Keterangan :
A = amplitudo
$\omega$ = kecepatan sudut
$\theta_0$ = simpangan udut pada saat t = 0

Aplikasi Gerak Harmonik Sederhana

Shockabsorber pada Mobil

Shockabsorber pada mobil

Peredam kejut (shockabsorber) pada mobil memiliki komponen pada bagian atasnya terhubung dengan piston dan dipasangkan dengan rangka kendaraan^[8]. Bagian bawahnya, terpasang dengan silinder bagian bawah yang dipasangkan dengan as roda^[8]. Fluida kental menyebabkan gaya redaman yang bergantung pada kecepatan relatif dari kedua ujung unit tersebut^[8]. Hal ini membantu untuk mengendalikan guncangan pada roda^[8].

Jam Mekanik

Jam mekanik

Roda keseimbangan dari suatu jam mekanik memiliki komponen pegas^[8]. Pegas akan memberikan suatu torsi pemulih yang sebanding dengan perpindahan sudut dan posisi kesetimbangan^[8]. Gerak ini dinamakan Gerak Harmonik Sederhana sudut (angular)^[8].

Garpu Tala

Garpu tala

Garpu tala dengan ukuran yang berbeda menghasilkan bunyi dengan pola titinada yang berbeda^[8]. Makin kecil massa m pada gigi garpu tala, makin tinggi frekuensi osilasi dan makin tinggi pola titinada dari bunyi yang dihasilkan garpu tala^[8].