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