BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Bioakustik adalah ilmu yang mempelajari tentang suara yang
diproduksi oleh binatang, manusia maupun benda lainnya. Didalam materi
bioakustik ini terdapat adanya getaran, gelombang, dan bunyi.
B. Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan makalah ini yaitu sebagai tugas mata kuliah Fisika.
C. Metode Penulisan
Metode penulisan makalah ini yaitu metode studi pustaka, dimana kami
mencari dan mengumpulkan bahan-bahan dari berbagai sumber buku.
BAB II
PEMBAHASAN
A. Getaran
1. Definisi Getaran
Getaran adalah gerak bolak - balik atau gerak priodik di sekitar titik
tertentu secara periodik. Penyebab gerak bolak - balik tersebut adalah gaya.
Getaran harmonis ( selaras ) adalah getaran yang jika kita ukur
banyak getaran dalam tiap detiknya tetap.
Getaran dibagi menjadi :
a. Amplitudo getaran ( A )
Amplitudo adalah simpangan maksimum dari benda yang
melakukan getaran, diukur dari titik kesetimbangannya.
b. Periode getaran ( T )
Periode adalah waktu yang diperlukan untuk melakukan satu
kali getaran penuh.
c. Frekuensi getaran ( f )
Frekuensi adalah banyaknya getaran penuh yang dapat
dilakukan dalam waktu satu detik.
Contah getaran dapat di lihat pada ayunan sederhana dan pada
pegas.
2. Hukum Kekekalan Energi Mekanik pada Getaran
Besarnya energi mekanik dari suatu benda yang bergetar secara
periodik adalah tetap. Energi mekanik adalah jumlah dari energi potensial
ditambah dengan energi kinetik. Di dalam setiap getaran energi potensial
dan energi kinetik besarnya selalu berubah-ubah tetapi memiliki jumlah
yang tetap.
B. Gelombang
1. Definisi Gelombang
Gelombang adalah getaran yang merambat gerak gelombang dapat
dipandang sebagai perpindahan momentum dari suatu titik di dalam ruang
ke titik lain tanpa perpindahan materi.
2. Jenis-jenis Gelombang
a. Berdasarkan arah getarnya, gelombang dibedakan menjadi beberapa
jenis yaitu :
Gelombang transversal
Gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnya
tegak lurus dengan arah perambatannya/ penjalaran. Misalnya
gelombang cahaya dimana gelombang listrik dan gelombang medan
magnetnya tegak lurus kepada arah penjalarannya.
Gelombang longitudinal
Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah
getarnya searah atau berimpit dengan arah rambat gelombang.
Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang bunyi,
gelombang bunyi ini analog dengan pulsa longitudinal dalam suatu
pegas vertikal di bawah tegangan dibuat berosilasi ke atas dan ke
bawah disebuah ujung, maka sebuah gelombang longitudinal
berjalan sepanjang pegas tersebut ,koil – koil pada pegas tersebut
bergetar bolak – balik di dalam arah di dalam mana gangguan
berjalan sepanjang pegas.
Sebuah gelombang longitudinal merambat dalam medium
pegas yang diregangkan dimana arah gangguaan searah dengan arah
penjalaran gelombang
Gelombang berjalan
Gelombang berjalan adalah gelombang yang memiliki
amplitudo tetap. Rambatan getaran pegas yang terjadi terhadap
gelombang pada tali yang dihasilkan oleh pegas di sebut gelombnag
berjalan.
Gelombang diam (stasioner)
Gelombang diam adalah gelombang yamg amplitudonya
berubah, Gelombang stasioner di sebut juga sebagai gelombang
tegak atau berdiri.
Gelombang stasioner adalah gelombang sebagai hasil super
posisi dari dua gelombang yang menjalar pada suatu medium yang
sama tetapi dengan arah yang berlawanan. Gelombang stasioner
terjadi karena adanya perpaduan antara gelombang datang dan
gelombang pantul yang frekuensi dan panjang gelombangnya sama.
b. Berdasarkan mediumnya, gelombang dibedakan menjadi beberapa jenis
yaitu :
Gelombang mekanik
Gelombang mekanik adalah gelombang yang memerlukan
medium tempat merambat. Contoh gelombang mekanik gelombang
pada tali, gelombang bunyi, gelombang pada permukaan air.
Gelombang elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang energi
dan momentumnya dibawa oleh medan listrik (E) dan medan magnet
(B) yang dapat menjalar melalui vakum atau tanpa membutuhkan
medium dalam perambatan gelombangnya.
Sumber gelombang elektromagnetik :
o Osilasi listrik.
o Sinar matahari menghasilkan sinar infra merah.
o Lampu merkuri menghasilkan ultra violet.
o Inti atom yang tidak stabil ® menghasilkan sinar gamma.
o Penembakan elektron dalam tabung hampa pada keping
logam menghasilkan sinar X (digunakan untuk rontgen).
Keterkaitan antara medan listrik (E) dan medan magnet (B)
diungkapkan dengan persamaan Maxwell. Persamaan Maxwell
merupakan hukum yang mendasari teori medan elektromagnetik.
Contoh dari gelombang elektromagnetik : Gelombang cahaya,
gelombang radio.
C. Superposisi, Interferensi dan Difraksi
1. Superposisi
Merupakan proses penambahan vector dari pergeseran –
pergeseran yang akan diberikan oleh masing – masing gelombang.
Pentingnya prinsip superposisi secar fisis adalah bahwa, ditempat
dimana prinsip superposisi itu berlaku, maka kita mungkin menganalisa
sebuah gerak gelombang yang rumit sebagai gabungan gelombang –
gelombang sederhana.Ternyata seperti yang diperlihatkan oleh ahli
matematika Perancis J. Fourier. Apa yang kita perlukan untuk
membangun bentuk yang paling umum dari gelombang periodik adalah
gelombang – gelombang adalah Gelombang – gelombang harmonic
sederhana. Fourier memperlihatkan bahwa setiap gerak periodic
darisebuah partikel dapat dinyatakan sebagai sebuah gabungan gerak –
gerak harmonic yang sederhana. Misalnya, jika y(t) menyatakan gerakn
sebuah sumber gelombang yang mempunyai perioda.
2. Interferensi
Interferensi dan difraksi merupakan sifat khusus dari gelombang.
Inteferensi adalah bergabungnya dua atau lebih deretan gelombang yang
memilili frekuensi dan amplitude yang sama tapi memiliki fase yang
berbeda dalam suatu daerah menghasilkan gelombang baru yang
amplitude sesaatnya merupakan jumlah amplitude sesaat gelombang
semula.
Interferensi ada 2 jenis:
Interferensi konstruktif adalah interferensi yang saling
menguatkan, hasilnya berupa pola terang jika di fokuskan pada
layar. Secara matematis dituliskan berikut (, 2, 3,....n )
dengan n= bilangan bulat.
Interferensi Destruktif adalah interferensi saling melemahkan,
hasilnya berupa pola gelap jika difokuskan pada layer.
3. Difraksi
Peristiwa difraksi adalah peristiwa dimana suatu muka gelombang
primer, melewati sebuah celah kecil menimbullkan muka gelombang
baru.
D. Energi Gelombang
Energi gelombang adalah energi yang dipindahkan oleh gelombang,
energi tersebut diperoleh dari energi potensial maksimum.
Bukti gelombang membawa energi
Salah satu fenomena yang menunjukkkan bahwa gelombang itu
membawa energi tanpa adanya transfer massa adalah gelombang pada tali.
Beri gangguan pada ujung tali dititik A, setelah diberi gangguan telihat
pada tali tersebut puncak – puncak dan lembah – lembah atau pulsa, pulsa itu
bergerak dati titik ujung A ketitik ujung B dan ketika pulsa sampai pada titik B
terlihat beban yang mulanya dalam keadaan seimbang terlihat naik, hal ini
membuktikan bahwa pulsa atau gelombang itu membawa energi, ternyata
energi yang dihasilkan pada ujung titik B sama dengan energi yang dihasilkan
pada ujung titik A hal ini membuktikan bahwa adanya transfer energi tanpa
transfer massa.
E. Hubungan Gelombang Cahaya dengan Gelombang Elektromagnetik
Secara garis besar gelombang cahaya ini dibagi atas 3 bagian yaitu:
1. Ultra ungu yang mempunyai panjang gelombang antara 100-400nm.
Ulta ungu ini dapat dibagi menjadi sub bagian berdasarkan efek
radiasi dan berdasarkan efek biologis
Berdasarkan efek radiasi ultar ungu dibagi menjadi :
Daerah Ultra ungu Panjang gelombang (nm)Vacuum 100 – 200
Far 100 – 280Middle 280 – 320Near 315 – 400
Actinic 200 -320Berdasarkan efek biologis, terhadap organ mata dan kulit maka
ultra ungu dibagi menjadi:
Daerah Ultra ungu Panjang gelombang(nm)
Efek
Ultra ungu A 320 – 400 Fluoresen
Ultra ungu B 290 – 320 Erithema(kemerahan kulit)
Ultra ungu C 100 – 290 GermisidalMembunuh kuman
2. Sinar tampak (visible light) mempunyai panjang gelombang antara 400 -
700nm
3. Sinra merah infra dengan panjang gelombang antara 700 - 104 nm lebih.
Sinar ini dibagi dalam :
o Near infra red 0.75 - 3 m
o Middle infra red 33 - 30 m
o Far infrared 30-103m
F. Aplikasi Gelombang
1. Pemanfaatan sinar X
Radiasi yang digunakan dalam pemeriksaan kesehatan
(radiodiagnosis) dan pengobatan (radioterapi) pertama kali ditemukan oleh
Prof. WC. Roentgen pada bulan Nopember 1895. Radiasi ini berasal dari
sinar X, yang karena sifat-sifatnya mampu menembus jaringan tubuh
manusia untuk mendeteksi kelainan dan menimbulkan efek biologi
menghentikan pertumbuhan sehingga mematikan sel.
Pemanfaatan perbedaan frekuensi gelombang pada warna
Dalam bidang kedokteran, kata Dr. Erwin Tb. Kusuma, Sp.KJ,
terapi warna digolongkan sebagai electromagnetic medicine atau
pengobatan dengan gelombang elektromagnetik. Tanpa disadari tubuh
memiliki respon bawaan yang otomatis terhadap warna dan cahaya.
Hal itu dapat terjadi karena pada dasarnya warna merupakan unsur
dari cahaya, dan cahaya adalah salah satu bentuk energi. Pemberian
energi pada tubuh akan menimbulkan efek positif. Bila diaplikasikan
ke tubuh, warna memiliki karakteristik energi tersendiri. Pemanfaatan
warna tergantung pada permasalahan masing-masing yang dialami
seseorang.
2. Proses Diagnosis menggunakan USG
USG merupakan suatu metode diagnosis dengan menggunakan
gelombang ultrasonik yang kemudian hasilnya ditampilkan dalam layar
monitor. Sebelum membahas lebih jauh tentang USG, sebelumnya kita
perlu mengetahui definisi dari gelombang ultrasonic itu sendiri. Gelombang
ultrasonik adalah suara atau getaran dengan frekuensi yang terlalu tinggi
untuk bias didengar oleh mausia, yaitu kira-kira diatas 20 kilohertz. Dalam
hal ini gelombang ultrasonik merupakan gelombang diatas frekuensi suara.
Gelombang ultrasonik dapat merambat dalam medium padat, cair dan gas.
Reflektifitas dari gelombang ultrasonik ini dipermukaan cairan hampir sama
dengan permukaan padat, tetapi pada tekstil dan busa dapat didengar,
bersifat langsung dan mudah difokuskan. Kelebihan gelombang ultrsonik
yang tidak dapat didengar, bersifat langsung dan mudah difokuskan. Jarak
suatu benda yang memanfaatkan delay gelombang pantul dan gelombang
datang seperti pada sistem radar dan deteksi gerakan oleh sensor pada robot
atau hewan ultrasonik.
Sifat fisik gelombang ultrasonik sangat diperlukan di dalam
pemeriksaan USG, antara lain :
1. Untuk mengetahui prinsip kerja, cara pemakaian dan cara
pemeriksaan alat USG
2. Untuk membuat interprestasi gambaran USG dan mengenal berbagai
gambaran artefak yang ditimbulkan
3. Untuk memahami efek biologik dan segi keamanan dalam
penggunaan alat diagnostik USG yang dewasa ini masih perlu
dipantau .
Adapun skema cara kerja dari USG yang memanfaatkan gelombang
ultrasonik adalah sebagai berikut.
1. Transduser adalah komponen USG yang ditempelkan pada bagian
tubuh yang akan diperiksa, seperti dinding perut atau dinding poros
usus besar pada pemeriksaan prostat. Di dalam transduser terdapat
kristal yang digunakan untuk menangkap pantulan gelombang yang
disalurkan oleh transduser. Gelombang yang diterima masih dalam
bentuk gelombang akusitik (gelombang pantulan) sehingga fungsi
kristal disini adalah untuk mengubah gelombang tersebut menjadi
gelombang elektronik yang dapat dibaca oleh komputer sehingga dapat
diterjemahkan dalam bentuk gambar.
2. Monitor yang digunakan dalam USG
3. Mesin USG merupakan bagian dari USG dimana fungsinya untuk
mengolah data yang diterima dalam bentuk gelombang. Mesin USG
adalah CPUnya USG sehingga di dalamnya terdapat komponen-
komponen yang sama seperti pada CPU pada PC cara USG merubah
gelombang menjadi gambar.
Adapun jenis pemeriksaan USG ada 4 jenis yaitu sebagai berikut :
1. USG 2 Dimensi
Menampilkan gambar dua bidang (memanjang dan melintang).
Kualitas gambar yang baik sebagian besar keadaan janin dapat
ditampilkan.
2. USG 3 Dimensi
Dengan alat USG ini maka ada tambahan 1 bidang gambar lagi yang
disebut koronal. Gambar yang tampil mirip seperti aslinya. Permukaan
suatu benda (dalam hal ini tubuh janin) dapat dilihat dengan jelas.
Begitupun keadaan janin dari posisi yang berbeda. Ini dimungkinkan
karena gambarnya dapat diputar (bukan janinnya yang diputar).
3. USG 4 Dimensi
Sebetulnya USG 4 Dimensi ini hanya istilah untuk USG 3 dimensi
yang dapat bergerak (live 3D). Kalau gambar yang diambil dari USG
3 Dimensi statis, sementara pada USG 4 Dimensi, gambar janinnya
dapat “bergerak”. Jadi pasien dapat melihat lebih jelas dan
membayangkan keadaan janin di dalam rahim.
4. USG Doppler
Pemeriksaan USG yang mengutamakan pengukuran aliran darah
terutama aliran tali pusat. Alat ini digunakan untuk menilai
keadaan/kesejahteraan janin. Penilaian kesejahteraan janin ini
meliputi:
- Gerak napas janin (minimal 2x/10 menit).
- Tonus (gerak janin).
- Indeks cairan ketuban (normalnya 10-20 cm).
- Doppler arteri umbilikalis.
- Reaktivitas denyut jantung janin.
Melihat fungsi dan cara kerja USG, dapat dikatakan bahwa kinerja
USG identik dengan scanner secara umum yang membedakan
hanyalah data yang diterima, USG menerima data berupa gelombang
sedangkan scanner menerima data berupa barang.
3. Pengertian Pulsa menurut Pemantulan Gelombang
1. Pemantulan gelombang satu dimensi
Ketika pulsa menapai ting, bagian tali yang dekat dengan tiang
memberikan gaya tarik pada tiang (bagian tali yang dekat dengan
tiang menarik tiang ke atas). Eyang Newton menyatakan bahwa jika
ada gaya aksi maka ada gaya reaksi (hukum III Newton). Karena tali
menarik tiang ke atas maka tiang juga menarik tali ke bawah. Adanya
gaya tarik yang diberikan oleh tiang pada tali menyebabkan bagian tali
yang ditarik bergerak ke bawah… bagian tali yang ditarik oleh tiang
selanjutnya menarik temannya yang ada di samping kiri. Temannya
juga ikut-ikutan menarik temannya di samping kiri. Demikian
seterusnya… akibatnya lekukan tali alias pulsa yang semula menonjol
ke atas kini menonjol ke bawah dan dipantulkan kembali ke kiri
dengan posisi terbalik.
Kita andaikan ujung tali diikat pada sebuah cincin yang bisa
digerakkan naik turun. Anggap saja cincin sangat ringan sehingga
massanya diabaikan. Ketika pulsa mencapai tiang, bagian tali yang
lebih dekat dengan tiang menarik cincin ke atas. Karena ditarik ke atas
maka ujung tali dan cincin akan bergerak ke atas. Ya iyalah, masa
bergerak ke bawah ketika pulsa semakin mendekati tiang, cincin dan
ujung tali tersebut akan terus bergerak ke atas hingga mencapai
ketinggian maksimum. Ketika cincin dan ujung tali mencapai
ketinggian maksimum, tali akan teregang. Selanjutnya tali yang
tegang tersebut menarik ujung tali dan cincin ke bawah sehingga
timbul lekukan alias pulsa yang dipantulkan kembali ke kiri.
Perhatikan bahwa selama pulsa merambat sepanjang tali, pada
saat yang sama energi dipindahkan dari satu bagian tali ke bagian tali
yang lain. Ketika pulsa mencapai tiang, sebagian energi diserap oleh
tiang sedangkan sebagian lagi dipantulkan kembali. Energi yang
diserap oleh tiang sebagiannya diubah menjadi kalor alias panas,
sebagian lagi terus merambat melalui tiang. Untuk membantumu lebih
memahami hal ini, kita andaikan pulsa merambat melalui seutas tali
yang terdiri dari bagian tali yang massanya kecil dan bagian tali yang
massanya besar, sebagaimana ditunjukkan pada video di bawah.
Ketika pulsa mencapai batas, sebagian pulsa akan dipantulkan
sedangkan sebagian pulsa akan diteruskan. Pulsa yang diteruskan
tergantung dari massa tali tersebut. Semakin besar massa tali, semakin
sedikit pulsa yang diteruskan. Dengan kata lain, semakin besar massa
tali maka amplitudo pulsa yang diteruskan semakin kecil. Jika tali
yang massanya besar kita gantikan dengan tiang atau penghalang
maka pulsa yang diteruskan amat sangat sedikit.
Banyak atau sedikitnya pulsa yang diteruskan atau pulsa yang
dipantulkan mewakili banyak atau sedikitnya energi yang diteruskan
atau dipantulkan. Semakin banyak pulsa yang diteruskan (semakin
besar amplitudo pulsa yang diteruskan) maka semakin banyak energi
yang diteruskan. Sebaliknya semakin banyak pulsa yang dipantulkan
(semakin besar amplitudo pulsa yang dipantulkan) maka semakin
banyak energi yang dipantulkan.
Gambar di bawah menjelaskan pulsa yang merambat dari tali
yang massanya besar ke tali yang massanya kecil.
2. Pemantulan gelombang dua atau tiga dimensi
1) Gelombang Bunyi
Bunyi adalah perambatan gelombang dengan membentuk
rapatan-rapatan dan regangan-regangan oleh partikel perantara
bunyi. Gelombang bunyi tidak dapat merambat tanpa zat
perantara, jadi bunyi tidak dapat merambat pada ruang hampa
udara karena tidak terdapat partikel-pertikel perantaranya.
Frekuensi gelombang bunyi yang terdapat terdengar oleh
telinga manusia ialah 20 Hz dan 20.000 Hz. Frekuensi gelombang
di bawah daerah pendengaran di sebut infrasonik, sedangkan
frekuensi di atas daerah pendengaran di sebut ultrasonik.
Suatu perubahan mekanik terhadap zat gas, zat cair atau
zat padat sering menimbulkan gelombang bunyi. Gelombang
bunyi ini merupakan vibrasi/getaran dari molekul – molekul zat
dan saling beradu sama lain namun demikian zat tersebut
terkoordinasi menghasilkan gelombang serta mentransimikan
energi bahkan tidak pernah terjadi perpindahan partikel.
Berbicara, tergantung pada substansi yang menjalar
apabila suara mencapai tapal batas maka suara tersebut akan
terbagi dua yaitu sebagian energi ditransmisikan/diteruskan dan
sebagian direfleksikan (dipantulkan).
Gelombang Bunyi dan Kecepatan
Gelombang bunyi timbul akibat terjadi perubahan
mekanik pada gas, zat cair atau gas yang merambat kedepan
dengan kecepatan tertentu. Gelombang bunyi ini menjalar
secara transversal atau longitudinal, lain dengan cahaya
hanya menjalar secara transversal saja.
Pada suatu percobaan, apabila terjadi vibrasi dari
suatu bunyi maka akan terjadi suatu peningkatan tekanan dan
penurunan tekanan pada tekanan atmosfir, peningkatan
tekanan ini disebut kompresi sedangkan penurunan tekanan
disebut rarefaksi (peregangan).
Bunyi mempunyai hubungan antara frekuensi vivrasi
(f), panjang gelombang (λ), dan kecepatan (V)
Sumber Bunyi
Sumber bunyi dapat berupa benda-benda yang
bergetar sedangkan setiap benda yang bergetar belum tentu
merupakan sumber bunyi. Sumber bunyi yang jumlah
getarannya sama untuk tiap satuan waktu akan menghasilkan
nada.
Terdapat beberapa sumber bunyi diantaranya adalah :
senar, pipa organa dan garpu tala.
Senar ( dawai / tai )
Getaran yang terjadi pada senar yangt kedua
ujungnya terikat merupakan sumber bunyi. Frekuensi
senar yang kedua ujungnya terikat adalah :
Berbanding terbalik dengan panjang senar
Berbanding lurus dengan akar kuadrat tegangan
senar
Berbanding terbalik dengan akar kuadrat massa
jenis bahan senar
Berbanding terbalik dengan akar kuadrat luas
penampang senar
Perbandingan frekuensi nada dasar dan nada-nada
atas suatu senar yang kedua ujungnya terikat merupakan
perbandingan bilangan-bilangan bulat positif.
Pipa organa ( kolom udara )
Di dalam kolom udara terdapat molekul-molekul
udara yang merupakan sumber bunyi. Kolom udara yang
paling sederhana adalah pipa organa.
Pipa orgaan dibagi menjadi pipa organa terbuka
dan pipa organa tertutup.
Pipa organa terbuka adalah sebuah kolom udara
yang kedua ujung penampangnya terbuka. Untuk
ujung pipa terbuka, udara bebas bergerak sehingga
pada ujung pipa selalu terjadi perut. Di dalam pipa
organa terbuka, banyak perut sama dengan banyak
simpul ditambah satu.
Pipa organa tertutup adalah sebuah kolom udara
yang salah satu ujungnya tertutup dan ujung lainnya
terbuka. Pada ujung pipa yang selalu tertutup, udara
tidak bebas bergerak sehingga pada ujung pipa
selalu terjadi simpul. Dalam pipa organa tertutup,
banyak perut sama dengan banyak simpul.
Garpu tala
Jika garpu tala dipukul, maka garpu tala tersebut
akan bergetar dan menghasilkan bunyi. Frekuensi bunyi
dihasilkan oleh garpu tala tergantung dari : bentuknya,
besarnya dan bahan garpu tala tersebut.
Mendeteksi Bunyi
Untuk mendeteksi bunyi perlu mengkonversikan
gelombang bunyi bentuk vibrasi sehingga dapat dianalisa
frekuensi dan intensitasnya. Untuk perubahan ini diperlukan
alat mikrofon dan telinga manusia. Alat mikrofon merupakan
transduser yang memberi respon terhadap tekanan bunyi dan
menghasilkan isyarat/signal listrik. Mikrofon yang banyak
digunakan adalah mikrofon kondensor karena berguna untuk
mendeteksi kebisingan lingkungan perusahaan.
Pembagian Frekuensi Bunyi
Berdasarkan frekuensi maka bunyi dibedakan dalam
3 daerah frekuensi yaitu :
a. 0 – 16 Hz (20 Hz) : Daerah infrasonic, yang
termasuk disini adalah getaran tanah, gempa bumi.
b. 16 – 20.000 Hz : Daerah sonik, yaitu daerah
yang termasuk frekuensi yang dapat didengar
(audiofrekuensi).
c. Di atas 20.000 Hz : Daerah ultrasonik.
Intensitas Bunyi
Energi gelombang bunyi ada 2 yaitu : energi potensial
dan energi kinetic. Intensitas gelombang bunyi (I) yaitu
energi yang melewati medium 1 m2/detik atau watt/m2.
Apabila dinyatakan dalam rumus :
I = ½ ρv A2 (2 π f)2 = ½ Z (A)2
ρ = massa jenis medium (Kg/m3)
v = kecepatan bunyi (m/detik)
ρv = Z = impedansi Akustik
A = maksimum amplitudo atom – atom/molekul.
f = frekuensi
W = 2 π f = frekuensi sudut
Intensitas (I) dapat pula dinyatakan sebagai berikut :
I = Po2/ 2 z
Po = perubahan tekanan maksimum (N/m2)
Skala Desibel (Nineau Bunyi)
Alexander Graham Bell (1847-1922) guru besar
fisiologi di boston, adalah penemu telpon tahun 1876,
melakukan penelitian terhadap suara dan pendengaran, beliau
mengatakan suatu bell (nineau suara) = 10 Log I. apabila
diperoleh intensitas suatu bunyi adalah 10 kali intensitas
yang lainnya, maka IIo = 10.
Intensitas yang lainnya maka 1/Io = 10
Oleh karena bell merupakan unit yang besar sehingga
dipakai decibel (dB). Hubungannbell dengan decibel
dinyatakan 1 bell = 10 dB. Telah diketahui bahwa intensitas
(I) berbanding langsung dengan P2 maka perbandingan antara
tekanan dari dua bunyi dapat dinyatakan sebagai berikut :
10 10 Log P22/P12 = 2010 Log P2/P1
Rumus ini menunjukkan nilai decibel (dB) yang
dipergunakan untuk membandingkan dua tekanan bunyi
dalam medium yang sama.
Kekerasan Bunyi/Nyaring Bunyi
Kekerasan bunyi/nyaring bunyi merupakan bagian
dari ukuran bunyi yang merupakan perbandingan kasar dari
logaritma intensitas efektifnya jarak penekanan bunyi yang
mengakibatkan respon pendengaran. Kenyaringan bunyi
tidak berkaitan dengan frekuensi ; kenyataan 30 Hz
mempunyai kekerasan sama dengan 4.000 Hz bahkan
mempunyai perbedaan intensitas dengan faktor 1.000.000
atau 60 dB.
Sifat Gelombang Bunyi
Gelombang bunyi mempunyai sifat memantul,
diteruskan dan diserap oleh benda. Apabila gelombang suara
mengenai tubuh manusia (dinding) maka bagian dari
gelombang akan dipantulkan dan bagian lain akan
diteruskan/ditransmisi kedalam tubuh.
Mula – mula gelombang bunyidengan amplitudo
tertentu mengenai dinding, gelombang bunyi tersebut
dipantulkan (R). pantulkan tersebut tergantung akan
impedansi akustik.
Pernyataan itu ditulis sebagai berikut :
R/Ao = Z1-Z2/Z1+Z2
Z1,2 = impedansi akustik (V) dari kedua media.
Sifat-sifat umum yang dimiliki oleh gelombang bunyi
adalah :
Dapat mengalami pemantulan ( refleksi )
Dapat mengalami pembiasan ( reflaksi )
Dapat dijumlahkan ( interferensi )
Dapat mengalami lenturan ( difraksi )
Azas Doppler
Apabila sumber bunyi bergerak menjauhi pendengar
akan terdapat frekuensi dengan derajad rendah. Demikian
pula apabila pendengar mendekati sumber bunyi akan
memperoleh frekuensi bunyi dengan derajad tinggi,
percobaan ini disebut Doppler shift. Sedangkan efek yang
timbul akibat bergeraknya sumber bunyi atau bergeraknya
pendengar disebut efek Doppler.
Apabila diketahui fo = frekuensi mula – mula, sudut
ө dari arah sumber bunyi dan perubahan frekuensi (fd) maka :
fd = 2 fo Vd/Vs Cos ө
v = kecepatan darah v = kecepatan suara
4. Ultrasonik dalam Bidang Kedokteran
Magnet Listrik
Batang ferromagnet diletakkan pada medan magnet listrik
maka akan timbul gelombang bunyiultra pada ujung batang
ferromagnet. Demikian pula apabila batang ferromagnet dilingkari
dengan kawat kemudian dialiri listrik akan timbul gelombang ultranik
pada ujung batang ferromagnet
Piezo Elektrik
Apabila Kristal piezo elektrik dialiri tegangan listrik maka
lempengan Kristal akan mengalami vibrasi sehingga timbul frekuensi
ultra, demikian pula vibrasi Kristal akan menimbulkan listrik.
Daya Ultrasonik
Apabila ultrasonik yang digunakan untuk diagnostik maka
frekuensi yang digunakan sebesar 1 MHz sampai 5 MHz dengan daya
0,01 W/cm2. Apabila daya ultrasonic ditingkatkan sampai 1 W/cm2
akan dipakai sebagai pengobatan, sedangkan untuk merusakkan
jaringan kanker dipakai gaya 103 W/cm2.
Prinsip Penggunaan Ultrasonik
Efek Doppler merupakan dasar pengunaan ultrasonic yaitu
terjadi perubahan frekuensi akibat adanya pergerakan pendengaran
atau sebaliknya.
Ultrasonic sama dengan gelombang bunyi hanya saja frekuensi
yang sangat tinggi dan mempunyai efek : mekanik, panas, kimia dan
efek biologis.
Penggunaan Dalam Bidang Kedokteran
Berkaitan dengan efek yang ditimbulkan gelombang ultrasonik
dan sifat gelombang bunyi maka gelombang ultrasonik dipergunakan
sebagai diagnosis dan pengobatan.
Ultrasonik Sebagai Pelengkap Diagnosis
Kristal piezo electrik yang bertindak sebagai transduser
mengirim gelombang ultrasonik mencapai pada dinding
berlawanan, kemudian gelombang bunyi dipantulkan dan diterima
oleh transduser tersebut pula.
Gambaran yang diperoleh CRT tergantung tehnik yang
dipergunakan. Ada 3 macam metode dalam memperoleh
gambaran yaitu : a skaining, b skaining dan m skaining.
Hal – Hal Yang Didiagnosis Dengan Ultrasonik
Sesuai dengan metode skaining yang dipakai maka ultrasonik
dapat dipergunakan untuk diagnosis :
1. A skaining : Mendiagnosis tumor otak,
member informasi tentang penyakit –
penyakit mata
2. B skaining :
a. Untuk memperoleh informasi struktur dalam dari tubuh
manusia, misalnya hati, lambung, usus, mata dan jantung
janin.
b. Untuk mendeteksikehamilan sekitar 6 minggu, kelainan
dari uterus/kandung peranakan dan kasus – kasus
perdarahan yang abnormal.
c. Lebih banyak memberi informasi dari pada X-ray dan
sedikit resiko yang terjadi.
3. M skaining :
a. Memberi informasi tentang jantung, valvula jantung,
pericardical effusion.
b. M skaining mempunyai kelebihan yaitu dapat dikerjakan
sembari pengobatan berlangsung untuk menunjukkan
kemajuan dalam pengobatan.
Penggunaan Ultrasonik Dalam Pengobatan
Sebagaimana telah diketahui bhwa ultrasonic mempunyai efek
kimia dan biologi maka ultrasonic dapat dipergunakan dalam
pengobatan. Ultrasonic member efek kenaikan temperature dan
peningkatan tekanan.
5. Bising
PEMBAGIAN KEBISINGAN
Berdasarkan frekuensi, tingkat tekanan bunyi, tingkat bunyi dan
tenaga bunyi maka bising dibagi dalam 3 kategori :
1. Audible noise (bising pendengaran)
Bising ini disebabkan oleh frekuensi bunyi antara 31,5 – 8.000
Hz.
2. Occupational noise (bising yang berhubungan dengan pekerjaan)
Bising ini disebabkan oleh bunyi mesin ditempat kerja, bising dari
mesin ketik.
3. Impuls noise (impact noise = bising impuls)
Bising yang terjadi akibat adanya bunyi yang menyentak.
PENGARUH BISING TERHADAP KESEHATAN
Pengaruh utama dari kebisingan adalah kerusakan pada indera
pendengar dan akibat ini telah diketahui dan diterima umum.
PENCEGAHAN KETULIAN DARI PROSES BISING
Prinsi pencegahan ketulian dari proses bising adalah menjauhi dari
sumber bising. Untuk tujuan itu dapat dilakukan dengan cara :
1. Mesin atau alat – alat yang menghasilkanbising diberikan cairan
pelumas.
2. Membuat tembok pemisah antara sumber bising dengan tempat
kerja.
3. Pekerja – pekerja diharapkan memakai pelindung telinga seperti
ear muff/penutup telinga.
PARAMETER KEBISINGAN
Macam – macam bising mencakup parameter dasar dan
parameter turunan yaitu :
- Parameter dasar :
a. Frekuensi, dinyatakan dalam hertz yaitu siklus perdetik.
b. Tekanan bunyi dinyatakan dalam watt yaitu energy pancaran
bunyi total.
c. Tekanan bunyi, dinyatakan dalam mikropal (uPa), yaitu
intensitas sebagai akar dari kuadrat amplitudo.
- Parameter turunan :
a. Tingkat tekanan bunyi
Dinyatakan dalam dB, yang menyatakan tingkat dalam frekuensi
yang berkaitan dengan tekanan bunyi.
b. Tingkat bunyi
Sama dengan dB yang mana menunjukkan tingkat linieritas.
PERALATAN DAN METODOLOGI DALAM MENDETEKSI
BISING
Peralatan dan metodologi yang dipergunakan dalam menentukan
tingkat kebisingan sangat erat kaitannya, untuk mencapai tujuan dan
hasil yang diharapkan perlu mengetahui peralatan yang berkaitan
dalam menentukan kebisingan.
Peralatan
Salah satu alat – alat yang dipakai dalam labolatorium dan
kegunaan dalam survey kebisingan adalah :
- Tape recorder
- Real time analyser
- Impulse noise meter
- Noise dose meter
Metode pengukuran bising
a. Memperoleh data kebisingan dimana saja.
b. Untuk mengurangi tingkat kebisingan agar tidak
menimbulkan gangguan.
Alat utama dalam pengukuran kebisingan adalah sound level.
Alat ini untuk mengukur kebisingan antara 30-130 dB dari
frekuensi 20-20.000 Hz.
6. Vibrasi
Vibrasi adalah getaran dapat disebabkan oleh getaran udara atau
getaran mekanis.
Vibrasi dapat dibedakan dalam dua bentuk :
a. Vibrasi karena getaran udara yang pengaruhnya terutama pada
akustik.
b. Vibrasi karena getaran mekanis mengakibatkan timbulnya
reonansi/turut bergetarnya alat – alat tubuh dan berpengaruh
terhadap alat – alat tubuh yang sifatnya mekanis pula.
Penjalaran Vibrasi Udara Dan Efek Yang Timbul
Vibrasi udara karena benda bergetar dan diteruskan melalui udara
akan mencapai telinga.getaran dengan frekuensi1-20 Hz tidak akan
terjadi gangguan pengurangan pendengaran tetapi pada intensitas
lebih dari 140 dB akan terjadi gangguan vestibuler yaitu gangguan
orientasi.
Penjalaran Vibrasi Udara Dan Efek Yang timbul.
Penjalaran vibrasi mekanik melalui sentuhan/kontak dengan
permukaan benda yang bergerak. Sentuhan ini melalui daerah yang
terlokalisasi(tool-hand vibration) atau mengenai seluruh tubuh (whole
body vibration).
EFEK VIBRASI TERHADAP TANGAN
Alat –alat yang dipakai akan bergetar dan getaran tersebut disalurkan
pada tangan. Getaran – getaran pada waktu singkat tidak berpengaruh
pada tangan tetapi dalam jangka waktu cukup lama akan
menimbulkan kelainan pada tangan berupa :
a. Kelainan pada syaraf dan peredaran darah.
b. Kerusakan – kerusakan pada persendian tulang.
SIKAP TUBUH TERHADAP TEKANAN MEKANIS
Badan merupakan susunan elastis yang kompleks dengan tulang
sebagai penyokong alat – alat dan landasan kekuatan serta kerja otot.
Kerangka, alat – alat urat dan otot memiliki sifat elastis yang bekerja
secara serentak sebagai peredam dan penghantar getaran.
MENCEGAH GETARAN MEKANIS
Getaran suatu benda dapat dihindari dengan meletakkan bahan
peredam dibawah benda yang bergetar. Bahan peredam harus jauh
lebih rendah frekuensinya dari frekuensi getaran benda. Frekuensi dari
bahan peredam sebaiknya 1 Hz.
Selain itu tempat duduk atau alas kaki diletakkan bahan peredam.
Tebal tempat duduk dan alas kaki sangat menentukanbesar redaman.
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Bunyi, ultrasonic dalam bidang kedokteran, suara, alat pendengaran,
bising dan vibrasi merupakan dari bioakustik. Bioakustik ini meliputi suara dan
suatu getaran
B. SARAN
Saran yang dapat penulis tuliskan disini semoga makalah mengenai
bioakustik ini dapat bermanfaat dalam pembelajaran mahasiswa.
DAFTAR PUSTAKA
Dr. J. F. Gabriel 1988 Fisika Kedokteran. Penerbit Buku Kedokteran EGC.
Denpasar
Giancoli, Douglas C., 2001, Fisika Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga
Halliday dan Resnick, 1991, Fisika Jilid I, Terjemahan, Jakarta : Penerbit Erlangga
Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I (terjemahan), Jakarta :
Penebit Erlangga
Young, Hugh D. & Freedman, Roger A., 2002, Fisika Universitas (terjemahan),
Jakarta : Penerbit Erlangga
DAFTAR ISI
KATA PNGANTAR.............................................................................. i
DAFTAR ISI.......................................................................................... ii
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
B. Tujuan Penulisan
C. Metode Penulisan
BAB II PEMBAHASAN
A. Getaran
B. Gelombang
C. Superposisi, Interferensi dan Difraksi
D. Energi Gelombang
E. Hubungan Gelombang Cahaya dengan Gelombang
Elektromagnetik
F. Aplikasi Gelombang
BAB III PENUTUP
A. Kesimpulan
B. Saran
DAFTAR PUSTAKA
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur kami ucapkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena
berkat limpahan Rahmat dan Karunia-Nya sehingga kami dapat menyusun makalah
ini yang berjudul “Bioakustik” tepat pada waktunya.
Kita menyadari bahwa di dalam pembuatan makalah ini berkat bantuan dan
tuntunan Tuhan Yang Maha Esa dan tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, untuk
itu dalam kesempatan ini kami menghaturkan rasa hormat dan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada Dosen Pembimbing dan semua pihak yang membantu
dalam pembuatan makalah ini.
Akhir kata semoga makalah ini dapat memberikan manfaat kepada para
pembaca. Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan baik
dari bentuk penyusunan maupun materinya, untuk itu penulis mengharapkan kritik
dan saran dari pembaca, atas kritik dan sarannya, kami mengucapkan terima kasih.
Mataram, 08 April 2013
Penulis
Top Related