Sabtu, 21 Januari 2012

Fisika keperawatan

BIO MEKANIKA DALAM KEPERAWATAN
Drs. Hamsyim Hammaali, M.Pd

A.     PENDAHULUAN
    1.     Pengantar
        Fisika berasal dari bahasa Yunani, physikos yang berarti ‘alamiah’. Karena itu Fisika merupakan suatu ilmu pengetahuan dasar yang mempelajari gejala-gejala alam dan interaksinya yang terjadi di alam semesta ini. Hal-hal yang dibicarakan di dalam fisika, selalu didasarkan pada pengamatan, eksperimental dan pengukuran yang bersifat kuantitatif. Dengan demikian, maka fisika merupakan studi secara sistematik dari sifat-sifat dasar alam semesta. Dalam mempelajari sifat-sifat tersebut seorang peneliti memusatkan perhatiannya pada sejumlah obyek tertentu.
        Studi dalam fisika bersifat empiris, artinya didasarkan pada pangalaman atau pengamatan. Segala sesuatu yang diketahui manusia tentang dunia fisika dan tentang azas-azas yang mengatur sifat-sifat serta kejadian-kejadian dalam dunia fisika dapat dipelajari berdasarkan pengamatan gejala-gejala dan peristiwa-peristiwa alam. Pengujian terakhir dari setiap teori fisika adalah pengujian bagaimana penyesuaiannya dengan pengamatan dan pengukuran gejala-gejala fisika.
        Ciri pokok dari fisika adalah ilmu yang didasarkan pada pengukuran. Kelvin (1824-1907) mengungkapkan azas tersebut secara terinci sebagai berikut:
“Saya sering mengatakan bahwa bila Anda dapat mengukur hal yang Anda bicarakan, dan dapat mengatakannya dalam bilangan, maka Anda mengetahui sesuatu tentang hal tersebut, tetapi jika Anda tidak dapat menyatakannya dalam bilangan, maka pengetahuan Anda tentang hal tersebut sangatlah sedikit sekali dan sangat tidak memuaskan”. (Suwardi, 1987: 1.6).

        Fisika terbagi atas dua bagian, yaitu: 1) Fisika klasik yang meliputi bidang: Mekanika, Listrik Magnet, Panas, Bunyi, Optika dan Gelombang. 2) Fisika modern yang bertolak dari perkembangan fisika mulai abad 20 yaitu penemuan teori Relativitas oleh Albert Einstein, perkembangan teori Atom, Radiasi, Fisika Kuantum dan lain-lain.
        Perkembangan ilmu fisika tidak terlepas dari kemajuan bidang MIPA lainnya. Oleh karena itu, untuk mempelajarinya, bukan hanya dituntut kemampuan ilmu dan metodologi fisika sendiri tetapi harus ditunjang oleh kemampuan menggunakan berbagai perkakas fisika serta pengetahuan bidang lain yang mempunyai kaitan dengan ilmu fisika. Perkakas ilmu fisika merupakan sarana yang digunakan untuk mempermudah pemahaman dalam mempelajari obyek kajian fisika melalui pengamatan, pengukuran berbagai besaran, merancang dan melakukan percobaan serta melakukan interpretasi hasil percobaan. (Hamsyim Hammaali, 1993: 28).
        Selain itu, ilmu fisika turut mendukung dan menunjang perkembangan teknologi, enginering (teknik sipil, elektro, mesin, pertambangan, dll), bahkan termasuk perkembangan di dalam bidang kesehatan, yaitu: kebidanan, keperawatan, kedokteran, dan lain-lain.
        Dalam bidang kesehatan, kajian ilmu fisika seringkali dicirikan dengan penambahan awalan Bio, misalnya: Biomekanika, Biothermal, Biofluida, Bioakustik, Biooptik, Bioradiasi, Bioelectric, dan lain-lain.

    2.    Tujuan Pembelajaran Umum
        Mahasiswa memahami prinsip-prinsip ilmu fisika yang terkait dengan peningkatan kemampuan dalam melakukan pengkajian, interpretasi dan evaluasi data.

3.    Tujuan Pembelajaran Khusus
Setelah mempelajari pokok bahasan ini dengan baik, mahasiswa mampu:
a.    Menguraikan ruang lingkup Biomekanika
b.    Menerangkan dasar-dasar pengukuran antropometri
c.    Memberikan penjelasan tentang cara menghindari terjadinya kesalahan pengukuran dalam tindakan medis
d.    Menerangkan hukum-hukum Newton tentang gerak dalam kaitannya dengan bidang kesehatan
    e.    Memberikan penjelasan tentang jenis-jenis gaya dalam lingkup Biomekanika
    f.    Memberikan uraian tentang gaya yang bekerja pada saat terjadi pergerakan pada tubuh
    g.    Menerangkan dasar-dasar sistem pengumpil pada tubuh manusia
    h.    Memberikan contoh penerapan gaya dalam dunia kesehatan
    i.    Menguasai dan menerapkan pokok-pokok perhitungan dalam lingkup Biomekanika


B.     KEGIATAN BELAJAR
    1.    Uraian Materi

BAB I
BIO MEKANIKA DALAM KEPERAWATAN

I. a.     Pengukuran  Parameter  Fisik

I.    a. 1.     Standar Fisik Manusia Berdasarkan Sistem SI
        Biomekanika adalah disiplin ilmu yang mengintegrasikan faktor-faktor yang mempengaruhi gerakan manusia, yang diambil dari pengetahuan dasar fisika, matematika, kimia, fisiologi, anatomi dan konsep rekayasa untuk menganalisa besaran-besaran fisis tubuh dan gaya yang terjadi pada tubuh.
        Berikut ini disajikan data standar besaran-besaran fisis tubuh manusia yang menggunakan sistem satuan internasional, turunan SI dan non SI untuk umur 30 tahun.

                                                            Tabel 1. Data Standar Fisik Manusia Berdasarkan sistem SI

  

















Gambar 1. Tubuh Manusia        Sumber:

        Berdasarkan data di atas, dapat dicermati bahwa satuan dari besaran-besaran yang lazim digunakan dalam pengukuran fisika cukup familiar digunakan dalam mempelajari fisika dalam bidang kesehatan, khususnya pada besaran-besaran fisis tubuh.

I. a. 2. Indeks Massa Tubuh

        Pengukuran antropometri dilakukan untuk menilai postur tubuh ideal atau apakah komponen tubuh sesuai dengan standar normal atau ideal. Pengukuran antropometri yang paling sering digunakan adalah rasio antara berat badan (dalam kg) dan tinggi badan (dalam m) kuadrat,
yang disebut Indeks Massa Tubuh (IMT) sebagai berikut:

                                                                                                                                                        (1)

Keterangan:
        IMT    = Indeks Massa Tubuh
        BB    = Berat Badan (Kg)
        TB    = Tinggi Badan (m)

Catatan:
        Dalam ilmu fisika satuan Berat Badan adalah Newton (N).  Dalam persamaan  (1) di atas Berat Badan (BB) yang seharusnya adalah massa badan, dengan menggunakan satuan Kg.

        Berdasarkan persamaan (1) di atas, maka diperoleh data status gizi berdasarkan nilai IMT seperti yang terlihat pada table 2 di bawah ini.
      
        Tabel 2. Nilai Indeks Massa Tubuh (IMT)


      

    Sumber:

    Obesitas perlu diwaspadai karena biasanya berpotensi juga menderita penyakit degeneratif seperti: Diabetes Melitus, Hipertensi, Hiperkolesterol dan kelainan metabolisme lain yang memerlukan pemeriksaan lanjut baik klinis atau laboratorium.
Berdasarkan tabel 2 diatas, terlihat bahwa batas ambang normal adalah:
     Untuk laki-laki     =  18 - 25
    Untuk perempuan     =  17 - 23

    Untuk kepentingan pemantauan dan tingkat defesiensi kalori ataupun tingkat kegemukan, lebih lanjut FAO/WHO menyarankan menggunakan satu batas ambang antara laki-laki dan perempuan.
    Ketentuan yang digunakan adalah:
     1. Menggunakan ambang batas laki-laki untuk kategori kurus tingkat berat, dan
     2. Menggunakan ambang batas pada perempuan untuk kategori gemuk tingkat berat.

    Untuk kepentingan Indonesia, batas ambang dimodifikasi lagi berdasarkan pengalaman klinis dan hasil penelitian di beberapa negara berkembang. Pada akhirnya diambil kesimpulan,
batas ambang IMT untuk Indonesia adalah sebagai berikut:

    Tabel 3. Batas Ambang IMT untuk Indonesia







Contoh Kasus 1.
    Seseorang yang tinggi badannya 159 cm, mempunyai berat badan 70 kg. Berapakah IMT orang tersebut?
    Jawab:
    Diketahui:     TB = 159 cm = 1,59 m
            BB = 70 kg
    Ditanyakan:    IMT = ….. ?
    Penyelesaian:
                  (Bagaimana status gizinya?)

    Berdasarkan kasus 1 di atas, maka status gizi orang tersebut adalah gemuk tingkat berat, dan orang itu dianjurkan menurunkan berat badannya sampai menjadi 47 – 63 kg agar mencapai berat badan normal (IMT 18,5 – 25,0).
  
    PERHATIAN:
Seseorang dengan IMT > 25,0 harus berhati-hati agar berat badan tidak naik. Dianjurkan untuk menurunkan berat badannya sampai dalam batas normal.


I.    a. 3. Berat Badan Ideal
    Untuk mengetahui Berat Badan ideal dapat menggunakan rumus Brocca sebagai berikut :
    BB ideal = (TB – 100) – 10% (TB – 100)                                                                        (2)
Keterangan:
    BB ideal    = Berat Badan Ideal (kg)
    TB    = Tinggi Badan (cm)

            Batas ambang yang diperbolehkan adalah + 10%. Bila > 10% sudah kegemukan dan bila diatas 20% sudah terjadi obesitas.

Contoh Kasus 2.
Seorang wanita dengan TB = 161 cm, BB = 58 kg. Berapakah berat badan ideal wanita itu
Jawab:
    Diketahui:     TB = 161 cm
            BB = 58 kg
    Ditanyakan:    BB ideal = ….. ?
    Penyelesaian:
BB ideal = (161 – 100) – 10% (161 – 100)
BB ideal = 61 – 6,1 = 54,9  =  55 kg
BB 58 kg masih dalam batas < 10%.
Batas ambang BB yang diperbolehkan = 55 + 10% x 55 = 55 + 5,5 = 60,5 kg
I.    a. 4.     LILA (Lingkar Lengan Kiri Atas)

    Pengukuran lain yang dapat dilakukan untuk menilai apakah seseorang tersebut kurus menderita kurang gizi, normal atau gemuk, dengan mengukur Lingkar lengan kiri atas (Lila). Biasanya dilakukan pada wanita usia 15 – 45 tahun. Bila Lila < 23,5 cm, wanita tersebut menderita Kurang Energi Kronis (KEK).

I.    a. 5.     RLPP (Rasio Lingkar Perut dan Lingkar Pinggang)

Pengukuran antropometri lain yang sering digunakan adalah mengukur rasio Lingkar perut dan Lingkar Pinggang (RLPP). Pada wanita RLPP yang disarankan < 0,8 sedangkan pada laki-laki 1. Apabila nilai RLPP 0,8 pada wanita dan > 1 pada laki-laki, maka ia mempunyai risiko menderita penyakit jantung lebih besar dari yang RLPP nya dibawah ambang batas.
Dalam kaitannya dengan pengukuran, ada 3 hal yang menjadi faktor penentu ketepatan tindakan pengukuran, yaitu: (1) Alat, (2) Metode, dan (3) manusia-nya.

I.    a. 6.     Kesalahan Pengukuran dalam Tindakan Medis

    Untuk menyatakan seseorang sakit atau tidak, perlu dilakukan pengukuran terhadap besaran fisis tubuh seperti suhu badan, tekanan darah, frekuensi detak jantung dan sebagainya.
Kesalahan dapat terjadi dari proses pengukuran disebabkan: faktor alat, metode maupun human error, sehingga terjadi false positif dan negatif.
False Positif    : Error yang terjadi dimana penderita dinyatakan menderita suatu penyakit padahal tidak
False Negatif    : Error yang terjadi dimana penderita dinyatakan tidak sakit padahal menderita suatu penyakit
Untuk menghindari terjadinya kesalahan pengukuran:
1. Metode/cara dalam pengambilan pengukuran
2. Pengulangan pengukuran
3. Penggunaan alat yang dapat dipercaya
4. Kalibrasi terhadap alat.
I. b. Dasar Gerak dan Gaya Tubuh

I.    b. 1.     Hukum Newton Tentang Gerak
    Hubungan fundamental antara gaya dan gerak pada mekanika klasik tercakup dalam hukum tentang gerak yang dikemukakan oleh Isaac Newton, seorang ilmuwan Inggris. Newton sangat berjasa dalam mempelajari hubungan antara gaya dan gerak.

a)    Hukum 1 Newton
Hukum 1 Newton mengatakan bahwa  “Sebuah benda akan terus berada pada keadaan awalnya  yang  diam  atau  keadaan awalnya bergerak  dengan  kecepatan konstan,  jika benda itu
dipengaruhi oleh gaya total (gaya luar netto) sama dengan nol”.
             Secara sederhana Hukum 1 Newton  menjelaskan bahwa  perecepatan benda  sama dengan nol jika gaya total  (gaya resultan)  yang bekerja pada benda  sama dengan nol. Hukum 1 Newton sering disebut hukum kelembaman (inertia Law). Secara matematis dapat ditulis:
  
(3)

     Tubuh yang diam akan tetap diam, dan tubuh yang bergerak dengan kecepatan yang konstan akan tetap bergerak dalam kecepatan yang konstan, kecuali dipengaruhi oleh gaya yang
tidak seimbang.
    Jika seseorang berada dalam bus yang berjalan dan tiba-tiba direm, mungkin orang tersebut bisa terpelanting dan berkata ”aku terlempar ke depan !”, padahal itu adalah inersia yang menyebabkan gerakan ke depan berlanjut walaupun bus telah berhenti.
    Cedera benturan yang sering terjadi disebabkan oleh kecenderungan kepala manusia untuk mematuhi hukum tersebut. Jika ada gaya sentakan dari belakang, badan akan tersentak keras ke depan karena ia berkontak dengan tempat duduknya. Namun kepala cenderung tidak bergerak tetapi tersentak dalam posisi yang menjulur (ekstensi) ke depan. Karena kepala melekat pada badan, maka kepala akan terbentur dengan keras ke depan menyebabkan kerusakan pada vertebra serviks. Cedera dalam tinju atau football yang mengakibatkan kerusakan otak terjadi dalam proses serupa.

b)    Hukum 2 Newton
Hukum 2 Newton mengatakan bahwa  “Percepatan sebuah benda (a) berbanding terbalik dengan massanya (m) dan sebanding dengan gaya netto yang bekerja padanya”.
    Secara sederhana Hukum 2 Newton  menjelaskan bahwa  jika gaya total  (gaya resultan)  yang bekerja pada benda tidak sama dengan nol, maka benda itu akan bergerak dengan sebuah percepatan.  Secara matematis dapat ditulis:
  
                                                                                                                                                (4)

    Andaikan anda mendorong sebuah benda dengan gaya F di lantai yang licin sehingga benda itu bergerak dengan percepatan a, maka berdasarkan hasil percobaan, jika gaya yang anda berikan  diperbesar 2 kali ternyata percepatan benda menjadi 2 kali lebih besar. Demikian juga jika gaya yang diberikan diperbesar 3 kali, maka percepatan yang dialami benda menjadi lebih besar 3 kali lipat. Hal tersebut sesuai dengan hasil penerapan persamaan (4) di atas. Dengan demikian,  maka  dapat  disimpulkan  bahwa  percepatan  sebanding  dengan  resultan  gaya  yang
bekerja pada benda.
    Sekarang kita lakukan percobaan lain. Kali ini massa bendanya divariasi tetapi gayanya dipertahankan tetap sama. Jika massa benda diperbesar 2 kali, ternyata percepatannya menjadi ½ kali dari percepatannya semula. Demikian pula, jika massa benda diperbesar 3 kali, ternyata percepatannya menjadi 1/3 kali dari percepatannya semula. Dengan demikian, maka dapat disimpulkan bahwa percepatan suatu benda berbanding terbalik dengan massa benda itu.



  


       Gambar 2. Seorang anak mendorong dua jenis benda dengan gaya yang sama besar

Massa sebuah benda tidak tergantung pada lokasi benda. Massa merupakan sifat intrinsik dari sebuah benda yang menyatakan resistensinya terhadap percepatan. Massa sebuah benda dapat dibandingkan dengan massa benda lain dengan menggunakan gaya yang sama besar pada masing-masing benda dan dengan mengukur percepatannya. Dengan demikian rasio massa benda-benda itu sama dengan kebalikan rasio percepatan benda-benda itu yang dihasilkan oleh
gaya yang sama, yaitu:

                                                                                                                                                (5)

    Untuk gaya F yang sama besar, maka berlaku:
      
                   (6)
Keterangan:
    F    =    Gaya yang bekerja pada benda (N)
    m    =    Massa benda (kg)
    a    =    Percepatan (m/s2)
    Seorang tenaga medis yang kesulitan memindahkan troli yang berat, mungkin akan meminta bantuan teman sejawatnya, untuk menghasilkan gaya yang lebih besar, sehingga pergerakan troli dari keadaan diam menjadi bergerak (percepatan) yang dihasilkannya lebih besar atau troli dapat lebih mudah dipindahkan.
Contoh kasus 3.
    Seorang perawat mendorong sebuah kursi roda yang massanya 100 kg dengan gaya 50 N. Berapakah besarnya percepatan yang dialami kursi roda tersebut.
Jawab:
    Diketahui:     m = 100 kg
            F = 50 N
    Ditanyakan:    a = ….. ?
    Penyelesaian:
      

Contoh Kasus 4.
        Sebuah troli yang massanya 200 kg dijalankan dengan gaya F sehingga mengalami percepatan 1 m/s2. Troli tersebut digunakan untuk mengangkut seorang pasien dengan gaya yang sama, yaitu F. Jika ternyata percepatan troli dan pasien menjadi 0,8 m/s2. Berapakah massa pasien tersebut.
      
Jawab:
    Diketahui:     mt     =  m 1 = 200 kg
            a1     = 1 m/s2
            a2    = 0,8 m/s2
            m2    = m1 + mp
    Ditanyakan:    mp     = ….. ?
    Penyelesaian:
      




c)    Hukum 3 Newton
Hukum 3 Newton mengatakan bahwa  “Gaya-gaya selalu terjadi berpasangan”.  Hukum 3 Newton menjelaskan bahwa:  jika benda A mengerjakan sebuah gaya pada benda B,  maka benda B  pada saat bersamaan  juga akan  mengerjakan  gaya yang sama besar  terhadap  benda A, tetapi dalam arah yang berlawanan dengan arah gaya yang  dikerjakan oleh benda A.  Secara matematis dapat ditulis:
                                                                                                                                            (7)
  Gaya yang bekerja pada benda
  Gaya reaksi benda akibat gaya aksi

Pada saat berjalan, hentakan kaki atau sepatu ke permukaan lantai biasanya mengartikan bahwa orang tersebut menekankan kakinya ke permukaan lantai. Hentakan kaki ini sama dengan gaya aksi, maka akan timbulngaya reaksi bumi yang sama besar melalui lantai pada kaki tersebut.
Hukum ketiga menyatakan bahwa tidak ada gaya timbul di alam semesta ini, tanpa keberadaan gaya lain yang sama dan berlawanan dengan gaya itu. Jika sebuah gaya bekerja pada sebuah benda (aksi) maka benda itu akan mengerjakan gaya yang sama besar namun berlawanan arah (reaksi). Dengan kata lain gaya selalu muncul berpasangan. Tidak pernah ada gaya yang muncul sendirian.

I. b. 2. Jenis-jenis Gaya
    a)    Gaya Berat
Berat sebuah benda adalah besarnya gaya tarikan gravitasi antara benda dan bumi. Gaya ini sebanding dengan massa m benda itu dan kuat medan gravitasi, yang juga disebut dengan percepatan gravitasi. Secara matematis dapat ditulis:

                                                                                                                                                        (8)
Keterangan:
        W    =     Berat benda
        m    =        Massa benda
        g    =        Percepatan gravitasi bumi







                 Gambar 3. Berat benda pada tiga posisi bidang yang berbeda






Contoh kasus 5.
    Jika besarnya percepatan gravitasi bumi pada contoh kasus 4 adalah g = 10 m/s2, berapakah berat troli dan berat pasien?
Jawab:
    Diketahui:     mt    = 200 kg
            mp    = 50 kg
    Ditanyakan:    Wt     dan Wp = ….. ?
    Penyelesaian:

    Wt = mt.g = 200 x 10 = 2000 N
    Wp = mp.g = 50 x 10 = 500 N

    Berat benda merupakan sifat intrinsik benda. Berat bergantung pada lokasi benda, karena percepatan gravitasi (g) bergantung pada lokasi. Gaya berat selalu tegak lurus ke bawah di mana pun posisi benda diletakkan, apakah di bidang horisontal, bidang miring ataupun bidang vertikal.
    b)    Gaya Normal
        Gaya normal  adalah  gaya yang bekerja  pada bidang  sentuh antara dua  permukaan yang
Bersentuhan. Arah gaya normal selalu tegak lurus bidang sentuh.










(a)                                 (b)                          (c)

    Gambar 4. Gaya Normal pada tiga posisi bidang yang berbeda

  
    Gaya normal yang bekerja pada benda yang terletak pada bidang horisontal seperti pada gambar 1 a. di atas sebanding dengan berat benda, yaitu:
                                                                                                                                         (9)
   
    Gaya normal yang bekerja pada benda yang terletak pada bidang miring seperti pada gambar 1 b. di atas dapat ditentukan apabila besarnya sudut kemiringan bidang diketahui, misalnya sudut kemiringan bidang adalah α, maka besarnya gaya normal yang bekerja pada bidang sentuh antara benda dengan bidang yaitu:
  
                                                                                                                                                      (10)

Keterangan:
    N    =    Gaya Normal
    W    =    Berat Benda
    α    =    Sudut kemiringan bidang

    Sedangkan gaya normal yang bekerja pada benda yang terletak pada bidang vertikal seperti pada gambar 1 c. di atas besarnya sama dengan nol.    

Contoh Kasus 6.
    Kotak obat P3K yang beratnya 50 N disimpan di dalam sebuah lemari. Berapakah besarnya gaya normal yang timbul pada bidang sentuh antara kotak dengan alas lemari, jika:       a) alas lemari horizontal, b) alas lemari membentuk sudut 30o terhadap bidang horizontal.
  
Jawab:
    Diketahui:     W    = 50 N
    Ditanyakan:    a) N = … ? untuk bidang alas horizontal
            b) N = … ? untuk bidang alas miring θ = 30o
    Penyelesaian:
a)    N = W = 50 N
b)    N = W cos 30o = 50 x   =  N

c)    Gaya Gesek
        Bila dua benda dalam keadaan bersentuhan, maka keduanya dapat saling mengerjakan gaya gesekan (friksi). Gaya-gaya gesekan itu sejajar dengan permukaan benda-benda di titik persentuhan. Arah gaya gesekan berlawanan dengan arah gaya luar yang bekerja pada benda. Secara matematis besarnya gaya gesekan dapat ditulis:

                                                                                                                                                  (11)

Keterangan:
        Ff = Gaya Gesekan (N)
        μ = Koefisien Gesekan
        N = Gaya Normal (N)


  

  
    Gambar 5. Gaya gesek yang bekerja pada benda


Contoh Kasus 7.
    Sebuah mobil ambulance sedang melaju di atas jalan aspal. Mobil itu tiba-tiba direm untuk menghindari lubang di jalanan. Jika berat mobil 1000 N dan koefisien gesekan 0,3 berapakan besarnya gaya gesekan antara ban mobil dengan permukaan jalan.

Jawab:
    Diketahui:     W    =  N  = 1000 N
            μ    = 0,3
    Ditanyakan:    Ff = ….. ?
    Penyelesaian:
                                    = 0,3 x 1000 = 300 N
    Gaya gesek (friksi) sangat penting dalam kehidupan keseharian terutama tubuh. Contoh dalam bidang kesehatan adalah:
1) Salah satu fungsi yang sangat penting dari kantong perikardial yang menyelubungi jantung adalah untuk menampung cairan perikardial yang menjaga agar membran tetap terpisah dan tidak saling bergesekan akibat friksi yang berasal dari dentuman jantung.
2) Cairan sinovial mengurangi friksi dengan cara bertindak sebagai pelumas atau penurun friksi antara ujung-ujung tulang yang dilapisi kartilago pada sendi sinovial, misalnya:
     sendi lutut.
I. b. 3. Gaya-gaya Pada Tubuh
    Pergerakan pada tubuh terjadi karena adanya gaya yang bekerja. Ada gaya yang bekerja pada tubuh dan gaya yang bekerja di dalam tubuh. Gaya yang bekerja pada tubuh dapat kita ketahui, misalnya gaya berat tubuh, sedangkan gaya yang kekerja di dalam tubuh seringkali tidak disadari, misalnya: gaya otot jantung, gaya otot paru-paru, dan lain-lain.
Gaya pada tubuh ada 2 tipe, yaitu:
1)  Gaya pada tubuh dalam keadaan statis.
2)  Gaya pada tubuh dalam keadaan dinamis.
  
a.    Gaya Pada Tubuh dalam Keadaan Statis.
        Tubuh dalam keadaan Statis berarti tubuh dalam keadaan setimbang, artinya jumlah gaya dan  momen  gaya  yang  ada  sama  dengan  nol.   Gaya  berat,   tulang  dan  otot  tubuh  manusia
berfungsi  sebagai sistem pengumpil.
Ada 3 kelas sistem pengumpil, yaitu :




     
        Gambar 6. Gaya Berat dan Gaya Otot sebagai Sistem Pengumpil
Keterangan Gambar:
W = Gaya Berat;     M = Gaya Otot
1)     Klas pertama
      Titik tumpuan terletak diantara gaya berat dan gaya otot
     Contoh: kepala & leher

2)     Klas Kedua
     Gaya berat diantara titik tumpu dan gaya otot.
     Contoh: tumit menjinjit

3)     Klas Ketiga
Gaya otot terletak diantara titik tumpuan dan gaya berat
Contoh: otot lengan
Gaya paling sering diterapkan untuk menstabilkan ekstremitas yang cedera leher, punggung, atau area pelvik. Traksi terapeutik didapat dengan memberikan tarikan pada kepala, tubuh atau anggota gerak menuju sedikitnya dua arah, misalnya: tarikan traksi dan tarikan traksi lawannya. Gaya traksi – lawan atau gaya keduanya biasanya berasal dari  berat tubuh pasien pada saat bertumpu atau berasal dari berat lain.
b.    Penerapan Analisa Gaya dalam Terapan Kesehatan
1)     Gaya Berat Tubuh dan Posisi Duduk yang Menyehatkan Tulang Belakang.
Punggung adalah salah satu organ tubuh yang bekerja nonstop selama 24 jam. Dalam keadaan tidur pun, punggung tetap menjalankan fungsinya untuk menjaga postur tubuh. Punggung tersusun dari 24 buah tulang belakang (vertebrae), dimana masing-masing vertebrae dipisahkan satu sama lain oleh bantalan tulang rawan atau diskus. Seluruh rangkaian tulang belakang ini membentuk tiga buah lengkung alamiah, yang menyerupai huruf S.











Gambar 7. Rangkaian Tulang Belakang
    Berdasarkan data British Chiropractic Association, sekitar 32% populasi dunia menghabiskan waktu lebih dari 10 jam sehari untuk duduk di depan meja kerja. Separuh dari populasi tersebut tidak pernah meninggalkan meja kerja, bahkan saat makan siang. Sementara itu, dua pertiga populasi menambah porsi duduk tegak saat berada di rumah.
    Barbara Dorsch mengungkapkan bahwa ”Postur tubuh yang baik akan melindungi dari cedera sewaktu melakukan gerakan karena beban disebarkan merata keseluruh bagian tulang belakang”.  Lebih lanjut beliau mengatakan bahwa postur tubuh yang baik, akan dicapai jika telinga, bahu, dan pinggul berada dalam satu garis lurus ke bawah.
    Duduk dalam posisi tegak 90 derajat, kerap menyebabkan timbulnya pergerakan sendi belakang sehingga posisi tubuh tidak seimbang. Oleh karena itu, posisi duduk santai dengan postur miring 135 derajat adalah posisi terbaik. Dalam posisi ini, tulang belakang akan berada dalam posisi ideal, di mana tulang belakang bagian bawah akan berbentuk seperti huruf S.






Gambar 8. Kondisi Tulang Belakang dalam Tiga Macam Posisi Duduk
    Kelebihan dari posisi duduk dengan sudut kemiringan 135 derajat akan memperbaiki sirkulasi darah di bagian bawah tubuh, sehingga dapat terhindar dari gangguan varises, selulit, dan  penggumpalan darah  di kaki  serta  mengurangi kelelahan di kaki.  “Tubuh akan terasa lebih
rileks, sehingga mengurangi terjadinya ketegangan otot,” papar Barbara.
Duduk dengan posisi kemiringan 135 derajat juga akan menghasilkan mobilitas yang lebih baik, mudah bergerak di atas kursi, dan lebih mudah untuk naik turun kursi.
2)     Traksi dalam Praktik Klinik
    Traksi adalah tahanan yang dipakai dengan berat atau alat lain untuk menangani kerusakan atau gangguan pada tulang dan otot. Tujuan dari traksi adalah untuk menangani fraktur, dislokasi atau spasme otot dalam usaha untuk memperbaiki deformitas dan mempercepat penyembuhan.  Ada  dua  tipe  utama  dari  traksi,  yaitu: traksi skeletal  dan  traksi kulit,  dimana
di dalamnya terdapat sejumlah penanganan.
Prinsip traksi adalah menarik tahanan yang diaplikasikan pada bagian tubuh, tungkai, pelvis atau tulang belakang dan menarik tahanan yang diaplikasikan pada arah yang berlawanan yang disebut dengan counter traksi. Tahanan dalam traksi didasari pada hukum ketiga (Footner, 1992 and Dave, 1995). Traksi dapat dicapai melalui tangan sebagai traksi manual, penggunaan talim splint, dan berat sebagaimana pada traksi kulit serta melalui pin, wire, dan tongs yang dimasukkan ke dalam tulang sebagai traksi skeletal (Taylor, 1987 and Osmond, 1999).
Traksi dapat dilakukan melalui kulit atau tulang. Kulit hanya mampu menanggung beban traksi sekitar 5 kg pada dewasa. Jika dibutuhkan lebih dari itu, maka diperlukan traksi melalui tulang. Traksi tulang sebaiknya dihindari pada anak-anak karena growth plate dapat dengan mudah rusak akibat pin tulang.
Indikasi traksi kulit di antaranya adalah untuk anak-anak yang memerlukan reduksi tertutup, traksi sementara sebelum operasi, traksi yang memerlukan beban 5 kg. Akibat traksi kulit yang kelebihan beban di antaranya adalah nekrosis kulit, obstruksi vaskuler, oedem distal,
serta peroneal nerve palsy pada traksi tungkai. Traksi tulang dilakukan pada orang dewasa yang memerlukan beban > 5 kg, terdapat kerusakan kulit, atau untuk penggunaan jangka waktu lama. Kontra traksi diperlukan untuk melawan gaya traksi, yaitu misalnya dengan memposisikan tungkai lebih tinggi pada traksi yang dilakukan di tungkai.
2.    Rangkuman

1.    Biomekanika adalah disiplin ilmu yang mengintegrasikan faktor-faktor yang mempengaruhi gerakan manusia, yang diambil dari pengetahuan dasar fisika, matematika, kimia, fisiologi, anatomi dan konsep rekayasa untuk menganalisa besaran-besaran fisis tubuh dan gaya yang terjadi pada tubuh.
2.    Pengukuran antropometri yang paling sering digunakan adalah rasio antara berat badan (dalam kg) dan tinggi badan (dalam m) kuadrat, yang disebut Indeks MassaTubuh (IMT).
    3.    Untuk mengetahui Berat Badan ideal dapat menggunakan rumus Brocca.
4.     Pengukuran antropometri lain yang sering digunakan adalah dengan mengukur Lingkar lengan kiri atas (Lila) atau mengukur rasio Lingkar perut dan Lingkar Pinggang (RLPP).
5.    Untuk menyatakan seseorang sakit atau tidak, perlu dilakukan pengukuran terhadap besaran fisis tubuh seperti suhu badan, tekanan darah, frekuensi detak jantung dan sebagainya.
6.    Hubungan fundamental antara gaya dan gerak pada mekanika klasik tercakup dalam hukum tentang gerak yang dikemukakan oleh Isaac Newton.
7.    Jenis-jenis Gaya terdiri atas: gaya berat, gaya normal, gaya gesek dan lain-lain.
8.    Pergerakan pada tubuh terjadi karena adanya gaya yang bekerja. Ada gaya yang bekerja pada tubuh dan gaya yang bekerja di dalam tubuh.
9.    Tubuh dalam keadaan Statis berarti tubuh dalam keadaan setimbang, artinya jumlah gaya dan  momen  gaya  yang  ada  sama  dengan  nol.   Gaya  berat,   tulang  dan  otot  tubuh  manusia berfungsi  sebagai sistem pengumpil.
10.    Barbara Dorsch mengungkapkan bahwa ”Postur tubuh yang baik akan melindungi dari cedera sewaktu melakukan gerakan karena beban disebarkan merata keseluruh bagian tulang belakang”.  Lebih lanjut beliau mengatakan bahwa postur tubuh yang baik, akan dicapai jika telinga, bahu, dan pinggul berada dalam satu garis lurus ke bawah.
11.    Posisi duduk santai dengan postur miring 135 derajat adalah posisi duduk yang terbaik. Dalam  posisi  ini,   tulang  belakang  akan  berada   dalam  posisi  ideal,   di  mana  tulang
    belakang bagian bawah akan berbentuk seperti huruf S.
12.    Traksi adalah tahanan yang dipakai dengan berat atau alat lain untuk menangani kerusakan atau gangguan pada tulang dan otot. Tujuan dari traksi adalah untuk menangani fraktur,   dislokasi  atau  spasme  otot  dalam  usaha  untuk  memperbaiki  deformitas  dan
    mempercepat penyembuhan.
13.    Prinsip traksi adalah menarik tahanan yang diaplikasikan pada bagian tubuh, tungkai, pelvis  atau  tulang  belakang  dan  menarik  tahanan  yang diaplikasikan  pada  arah  yang
    berlawanan yang disebut dengan counter traksi.
14.    Traksi dapat dilakukan melalui kulit atau tulang. Kulit hanya mampu menanggung beban traksi sekitar  5 kg  pada dewasa.  Jika  dibutuhkan  lebih dari itu,  maka  diperlukan traksi
    melalui tulang.


    3.     Evaluasi
a. Tulisan:
1)    Uraikanlah secara singkat ruang lingkup Biomekanika
2)    Jelaskan cara menghindari terjadinya kesalahan pengukuran dalam tindakan medis
3)    Jelaskan jenis-jenis gaya dalam lingkup Biomekanika
4)    Berikan contoh penerapan gaya dalam dunia kesehatan
5)    Seorang pasien wanita yang tinggi badannya 150 cm datang ke tempat anda untuk berkonsultasi mengenai perawatan postur tubuh. Setelah ditimbang berat badan pasien 50 Kg.
a)    Berapakah Indeks Massa Tubuh pasien itu?
b)    Bagaimana status gizinya dan apa saran/anjuran anda untuk pasien tersebut.

b. Lisan
1)    Terangkan dasar-dasar pengukuran antropometri
2)    Terangkan hukum-hukum Newton tentang gerak dalam kaitannya dengan bidang kesehatan
3)    Uraikan gaya yang bekerja pada saat terjadi pergerakan pada tubuh
4)    Terangkan dasar-dasar sistem pengumpil pada tubuh manusia
C.    DAFTAR PUSTAKA
1.    File:///G:/bio%20mekanika/Homesite%20me%20%20Prinsip%20Biomekanika.htm
2.    Gabriel, J. F. 1996. Fisika Kedokteran. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC
3.    Mayditia, Hasan. File biomekanika pdf









BIO OPTIK DALAM KEPERAWATAN
Drs. Hamsyim Hammaali, M.Pd


A.     PENDAHULUAN
    1.     Pengantar
Sejak zaman purbakala, orang telah mengetahui bahwa cahaya memancar mengikuti garis lurus. Hal ini dapat kita lihat sekarang dengan memperhatikan berkas cahaya yang keluar dari proyektor film. Berkas itu terdiri atas banyak sinar, dan walaupun sinar-sinar itu melebar, masing-masing sinar berjalan pada garis lurus dari proyektor ke layar. Jika seseorang berdiri dan menghalangi sebagian dari berkas itu, maka sebagian sinar itu tidak akan tiba di layar, sedangkan bagian berkas sinar yang tidak terhalangi akan terus berjalan sampai mencapai layar.
Namun sampai abad ke-4 sebelum masehi orang masih berpendapat bahwa benda-benda di sekitar dapat dilihat oleh karena mata mengeluarkan sinar-sinar penglihatan berupa kumis-kumis peraba yang disebut korpuskel. Anggapan ini didukung oleh Plato (429 – 348 ) dan Euclides (287 – 212 SM) oleh karena pada mata binatang di malam hari tampak bersinar.
    Pendapat di atas ditentang oleh Aristoteles (384 – 322 SM) karena pada kenyataannya kita tidak dapat melihat benda-benda di dalam ruang gelap. Namun demikian Aristoteles tidak dapat memberi penjelasan mengapa mata dapat melihat benda.
Pada abad pertengahan Alhazan (965 – 1038) seorang ilmuwan dari Mesir di Iskandria berpendapat bahwa benda di sekitar itu dapat dilihat oleh karena benda-benda tersebut memantulkan cahaya atau memancarkan cahaya yang masuk ke dalam mata, teori ini akhirnya diterima sampai abad ke 20 ini.

    2.    Tujuan Pembelajaran Umum
        Mahasiswa memahami prinsip-prinsip ilmu fisika yang terkait dengan peningkatan kemampuan dalam melakukan pengkajian, interpretasi dan evaluasi data.





3.    Tujuan Pembelajaran Khusus
Setelah mempelajari pokok bahasan ini dengan baik, mahasiswa mampu:
a.    Menerangkan sifat-sifat cahaya
b.    Memberikan penjelasan tentang hukum Snellius
    c.    Menerangkan sifat-sifat bayangan pada cermin
    d.    Menerangkan sifat-sifat bayangan pada lensa
    e.    Memberikan uraian tentang cacat mata
    f.    Memberikan uraian tentang alat bantu penglihatan
    g.    Memberikan penjelasan tentang prinsip kerja Lup
    h.    Memberikan penjelasan tentang prinsip kerja mikroskop

4.    Materi Pokok
a.    Optik Geometri
        1.    Pemantulan Cahaya
            a)    Pemantulan Cahaya pada Permukaan Cermin Datar
            b)    Pemantulan Cahaya pada Permukaan Cermin Lengkung
        2.    Pembiasan Cahaya
            a) Pembiasan Cahaya pada lensa
            b) Kesesatan lensa
    b.    Mata dan Alat Optik Mata
            1.    Daya Akomodasi
        2.    Penyimpangan Penglihatan
        3.    Tehnik Koreksi
        4.    Ketajaman Penglihatan
        5.    Medan Penglihatan
        6.    Tanggap Cahaya
        7.    Penyesuaian terhadap Terang dan Gelap
        8.    Tanggap Warna
    c.    Peralatan dalam Pemerikaan Mata
    d.    Lup (Kaca Pembesar)
    e.    Mikroskop

           




B.     KEGIATAN BELAJAR
    1.    Uraian Materi

BAB II
BIO OPTIK DALAM KEPERAWATAN

II. a.     Optik Geometri
        Biooptik adalah disiplin ilmu yang mempelajari tentang cahaya dan sifat-sifatnya yang dikaitkan dengan pembahasan tentang mata, penglihatan dan alat bantu penglihatan. Sebelum membicarakan sifat-sifat dari cahaya, perlu kita ketahui dulu apa yang dimaksud dengan cahaya? Untuk itu ada beberapa teori atau pendapat mengenai cahaya, di antaranya:
1)    Teori Emisi oleh Sir Isaac Newton (1642-1722)
Menurut teori emisi Newton, bahwa dari sumber cahaya dipancarkan partikel-partikel yang sangat kecil dan ringan ke segala arah dengan kecepatan yang sama besar. Bila mengenai mata, maka kita mendapat kesan melihat sumber cahaya tersebut.
2)    Teori Gelombang oleh Christian Huygens (1629-1665)
Menurut Huygens, cahaya pada dasarnya sama dengan bunyi, yang berbeda hanya dalam hal frekuensi, panjang gelombang, dan cepat rambatnya.
3)    Percobaan Thomas Young (1773-1829) dan Agustin Fresnell (1788-1827)
Young dan Fresnell menyatakan bahwa cahaya dapat melentur dan berinterferensi. Peristiwa ini tidak dapat diterangkan oleh teori Emisi Newton.
4)    Percobaan Jean Beon Foucault (1819-1868)
Foucault mendapatkan bahwa cepat rambat cahaya dalam zat cair lebih kecil dibandingkan cepat rambat cahaya di udara. Hal ini bertentangan dengan teori Emisi Newton.
5)    Percobaan Max Karl Ludwig Planck (1858-1947)
Dengan teori dan percobaan radiasi, Max Planck berkesimpulan bahwa cahaya adalah paket-paket kecil yang disebut kuanta. Teori ini disebut teori kuantum cahaya. Kuantum energi cahaya disebut foton.


6)    Teori Gejala Foto Listrik Albert Einstein (1879-1955)
Teori gejala foto listrik dapat menerangkan bahwa cahaya memiliki sifat sebagai partikel dan juga bersifat sebagai gelombang elektromagnetik yang disebut sifat dualisme dari gelombang dan partikel.

    Dari teori-teori dan percobaan-percobaan yang telah dilakukan sejak zaman Newton sampai Zaman Einstein dapat disimpulkan bahwa:
a)    Cahaya dapat bersifat sebagai gelombang
b)    Cahaya juga bersifat sebagai partikel

        Berpangkal pada perjalanan cahaya di dalam medium yang berupa garis lurus, maka berkas-berkas cahaya kita gambarkan berupa garis lurus. Dengan cara pendekatan ini, maka kita dapat dengan mudah melukiskan perjalanan cahaya pada cermin dan lensa, serta dapat menganalisis dengan menggunakan persamaan matematika. Khusus di dalam optik Geometri yang dibahas adalah sifat-sifat cahaya yang mengalami pemantulan dan pembiasan saja.

II. a. 1.    Pemantulan Cahaya
        Salah satu sifat dari gelombang cahaya adalah dapat dipantulkan. Hukum pemantulan pada cahaya sama dengan hukum pemantulan yang berlaku pada gelombang. Hukum pemantulan cahaya biasa disebut hukum Snellius.

        Hukum pemantulan cahaya oleh Snellius, adalah:
1.    Sinar datang, sinar pantul, dan garis normal terletak pada satu bidang datar
2.    Sudut datang sama dengan sudut pantul

      N


            i   r

    Gambar 9. Pemantulan cahaya


                     i = r                                          (12)

Keterangan:    N    =    Garis Normal
    i    =    Sudut Datang
    r    =     Sudut Pantul

II. a. 1.    a)    Pemantulan Cahaya pada Permukaan Cermin Datar
    Sifat-sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin datar:
1)    Jarak bayangan (s’) ke cermin = jarak benda (s) ke cermin
2)    Tinggi bayangan yang terbentuk = tinggi bendanya
3)    Bayangan maya, karena di belakang cermin, yang dibentuk oleh perpotongan perpanjang sinar-sinar pantul

II. a. 1.    b)    Pemantulan Cahaya pada Permukaan Cermin Lengkung
    Cermin lengkung adalah cermin yang permukaan pantulnya merupakan kelengkungan yang speris, dapat berupa permukaan cembung ataupun permukaan cekung.
    1)    Cermin Cembung
       
        R

    0          F         P


    Gambar 10. Cermin Cembung


2)    Cermin Cekung

       R
   P         F          0

    Gambar 11. Cermin Cekung

    Hubungan antara jarak focus (f), jarak benda ke cermin (s), dan jarak bayangan ke cermin (s’) memenuhi persamaan:
                                                                                                                            (12)
    Karena pada cermin R = 2f, maka persamaan di atas menjadi:
                                                                                                                            (13)
    Sedangkan hubungan antara tinggi benda (h), tinggi bayangan, (h’) dan perbesarannya (m), memenuhi persamaan:
                                                                                                                                 (14)
    Atau;
                                                                                                                                 (15)
   
Contoh Kasus 8.
    Sebuah cermin cembung mempunyai jarak focus 20 cm, kemudian sebuah benda berada pada sumbu utama berjarak 20 cm di depan cermin. Tentukanlah jarak bayangan, dan perbesaran bayangan.
    Jawab:
    Diketahui:     s = 20 cm
            f = -20 cm (cermin cembung)
    Ditanyakan:    s’ dan m = ….. ?
    Penyelesaian:
    Jarak bayangan diperoleh berdasarkan persamaan (12):


     ;                s’ =  - 10 cm
    Jadi, jarak bayangannya 10 cm di belakang cermin.
    Sedangkan perbesaran diperoleh berdasarkan persamaan (15):
     ;    
    Jadi, perbesarannya adalah 0,5 kali. Artinya: besarnya bayangan yang terbentuk 0,5 kali  besar bendanya.
   
II. a. 2.    Pembiasan Cahaya
        Gelombang cahaya juga memiliki sifat dapat dibiaskan. Hukum pembiasan pada cahaya juga sama dengan hukum pembiasan yang berlaku pada gelombang. Hukum pembiasan cahaya biasa disebut hukum Snellius.

        Hukum pembiasan cahaya oleh Snellius, adalah:
        1.    Sinar datang, sinar bias dan garis normal terletak pada satu bidang datar.
2.    Sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat dibiaskan mendekati garis normal.
3.    Sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat dibiaskan menjauhi garis normal.
4.    Sinar datang tegak lurus bidang batas dua medium yang berbeda akan diteruskan


        N              N    N
        n1    i                                n1                i
       


    n2 > n1                                                       n2 < n1                                    n2 > n1

        (a)                 (b)                (c)

                        Gambar 10. Pembiasan Cahaya



    Pada pembiasan cahaya berlaku persamaan:
                                                                                                                            (16)
                                                                                                                           (17)
       (n1,2 = indeks bias medium2 terhadap medium 1)                             (18)

Keterangan:
    v  = Cepat rambat cahaya dalam suatu medium (m/s)
    λ  = Panjang gelombang cahaya dalam suatu medium (m)
    n  = Indeks bias medium
   

II. a. 2.    a) Pembiasan Cahaya pada lensa

    Berdasarkan bentuk permukaan lensa maka lensa dapat dibagi menjadi dua :
     1)    Lensa yang mempunyai permukaan sferis
     2)    Lensa yang mempunyai permukaan silindris

Permukaan sferis ada dua macam pula yaitu :
 1)    Lensa konvergen/konveks
      Yaitu sinar sejajar yang menembus lensa akan berkumpul, lensa ini juga disebut lensa positif atau lensa cembung.
 2)    Lensa divergen/konkaf
      Yaitu sinar yang sejajar yang menembus lensa akan menyebar, lensa ini disebut lensa
     negatif atau lensa cekung.

    Lensa yang mempunyai permukaan silindris disebut lensa silindris. Lensa ini mempunyai fokus yang positif dan ada pula mempunyai fokus negatif.
    Lensa tipis mempunyai dua buah permukaan, yang mempunyai jari-jari kelengkungan R1 dan R2. Perhatikan gambar 11 berikut.

  


           I   


    R2



Gambar 11. Lensa tipis

Pembentukan bayangan benda pada lensa tipis memenuhi persamaan:
                                                                                               (19)
Keterangan:
    n  = Indeks bias medium di sekeliling lensa
    n’ = Indeks bias lensa

    Untuk n = 1 ( lensa berada di udara), maka persamaan (19) menjadi:
                                                                                                    (20)
    Bila benda berada di jauh tak terhingga s = ~, maka bayangan benda akan berada di titik focus lensa s’ = f, maka persamaan (20) menjadi:
                                                                                                           (21)
    f  = Jarak focus lensa
    Ketentuan:
    R di depan lensa bernilai negatif, dan R di belakang lensa bernilai positif.
    Apabila persamaan (20) disubtitusi ke persamaan (21), akan diperoleh persamaan:
   
                                                                                                                     (22)

    Dalam setiap perhitungan tentang lensa digunakan ketentuan: lensa cembung mempunyai f positif, dan lensa cekung mempunyai f negatif.
    Kekuatan lensa (P) atau sering disebut dengan daya lensa adalah kebalikan dari jarak focus lensa, yaitu:
                                                                                                     (23)
    Kekuatan lensa bersatuan dioptri (D).

Contoh Kasus 9.
    Lensa bikonvek mempunyai jari-jari kelengkungan masing-masing 15 cm dan 10 cm dengan indeks bias 1,5 berada di udara. Berapakah jarak focus lensa itu.

    Jawab:
    Diketahui:     n’  = 1,5 cm
            R1 = 15 cm
            R2 = - 10 cm (di depan lensa)
    Ditanyakan:    f = ….. ?
    Penyelesaian:




   

    f = 12 cm
    Jadi, jarak focus lensa adalah 12 cm


Contoh Kasus 10.
    Sebuah lensa cekung mempunyai jarak focus 20 cm. Berapakah kekuatan lensa tersebut.
    Jawab:
    Diketahui:     f  = - 20 cm (lensa cekung)
           
    Ditanyakan:    P = ….. ?
    Penyelesaian:

   

    Jadi, Kekuatan lensa adalah  - 5 D.


II. a. 2.    b) Kesesatan lensa
    Berdasarkan persamaan yang berkaitan dengan jarak benda, jarak bayangan, jarak focus, radius kelengkungan lensa serta  sinar-sinar  yang  datang  paraksial  akan  kemungkinan  adanya
kesesatan lensa (aberasi lensa). Aberasi ini ada bermacam-macam, yaitu:

    1)    Aberasi sferis (disebabkan oleh kecembungan lensa).
    Sinar-sinar paraksial/sinar-sinar dari pinggir lensa membentuk bayangan di P’. Aberasi ini dapat dihilangkan dengan mempergunakan diafragma yang diletakkan di depan lensa atau dengan lensa gabungan aplanatis yang terdiri dari dua lensa yang jenis kacanya berlainan.
               2)     Koma
     Aberasi ini terjadi akibat tidak sanggupnya lensa membentuk bayangan dari sinar di tengah-tengah dan sinar tepi. Berbeda dengan aberasi sferis pada aberasi koma sebuah titik benda akan terbentuk bayangan seperti bintang berekor, gejala koma ini tidak dapat diperbaiki dengan diafragma.

    3)    Astigmatisma
     Merupakan suatu sesatan lensa yang disebabkan oleh titik benda membentuk sudut besar dengan sumbu sehingga bayangan yang terbentuk ada dua yaitu primer dan sekunder. Apabila sudut antara sumbu dengan titik benda relatif kecil maka kemungkinan besar akan berbentuk koma.

    4)    Kelengkungan medan
     Bayangan  yang  dibentuk  oleh  lensa  pada  layar  letaknya tidak dalam satu bidang datar melainkan  pada  bidang  lengkung.  Peristiwa  ini  disebut  lengkungan  medan  atau  lengkungan
bidang bayangan.
    5)    Distorsi
     Distorsi  atau  gejala  terbentuknya  bayangan  palsu.  Terjadinya bayangan palsu ini  oleh karena di depan atau di belakang lensa diletakkan diafragma atau cela. Benda berbentuk kisi akan tampak  bayangan  berbentuk  tong  atau  berbentuk  bantal.  Gejala  distorsi ini dapat dihilangkan
dengan memasang sebuah cela di antara dua buah lensa.
         6)    Aberasi kromatis
         Prinsip dasar terjadinya aberasi kromatis oleh karena focus lensa berbeda-beda untuk tiap-tiap warna. Akibatnya bayangan yang terbentuk akan tampak berbagai jarak dari lensa.
         Ada dua macam aberasi kromatis yaitu :
(a)    Aberasi kromatis aksial/longitudinal: perubahan jarak bayangan sesuai dengan indeks bias.
(b)    Aberasi kromatis lateral: perubahan aberasi dalam ukuran bayangan.
         Untuk  menghilangkan  terjadinya  aberasi  kromatis  dipakai lensa flinta dan kaca krown; lensa kembar ini disebut “Achromatic double lens”.

II. b.    Mata dan Alat Optik Mata
            Salah satu alat optik alamiah yang merupakan salah satu anugerah dari Sang Pencipta adalah mata. Di dalam mata terdapat lensa kristalin yang terbuat dari bahan bening, berserat, dan kenyal. Lensa kristalin atau lensa mata berfungsi mengatur pembiasan yang disebabkan oleh cairan di depan lensa. Cairan ini dinamakan aqueous humor. Intensitas cahaya yang masuk ke mata diatur oleh pupil.




    Gambar 12. Bagian-bagian Mata
         Bagian-bagian pada mata terdiri dari :
         a)    Retina
         Terdapat  ros  batang  dan  kones/kerucut,  fungsi  rod  untuk  melihat  pada   malam  hari, sedangkan kone untuk melihat siang hari. Dari retina ini akan dilanjutkan ke saraf optikus.
         b)    Fovea sentralis
        Daerah  cekung  yang  berukuran  0,25 mm  di  tengah-tengahnya  terdapat  macula  lutea (bintik kuning).
         c)    Kornea dan lensa
         Kornea merupakan lapisan mata paling depan dan berfungsi memfokuskan benda  dengan cara  refraksi, tebalnya 0,5 mm  sedangkan  lensa  terdiri dari  kristal  mempunyai dua permukaan dengan jari-jari kelengkungan 7,8 m fungsinya adalah memfokuskan objek pada berbagai jarak.
         d)    Pupil
         Di  tengah-tengah  iris  terdapat pupil  yang fungsinya  mengatur cahaya yang masuk. Bila cahaya terang pupil menguncup demikian sebaliknya.
        Sistem optic mata serupa dengan kamera TV bahkan lebih mahal oleh karena :
         1) Mata bisa mengamati objek dengan sudut yang sangat besar
         2) Tiap mata mempunyai kelopak mata dan ada cairan lubrikasi
         3) Dalam satu detik dapat memfokuskan objek berjarak 20 cm
         4) Mata sangat efektif pada intensitas cahaya 10 : 1
         5) Diafragma mata di atur secara otomatis oleh iris
         6) Kornea terdiri dari sel-sel hidup namun tidak mendapat vaskularisasi
         7) Tekanan bola mata diatur secara otomatis sehingga mencapai 20 mmHg
         8) Tiap mata dilindungi oleh tulang
         9) Bayangan yang terbentuk oleh mata akan diteruskan ke otak
         10) Bola mata dilengkapi dengan otot-otot mata yang mengatur gerakan bola mata 
            (Muskulus = otot).
          Muskulus rektus medialis = menarik bola mata ke dalam
          Muskulus rektus lateralis  = menarik bola mata ke samping
          Muskulus rektus superior = menarik bola mata ke atas
         
        Muskulus rektus inferior = menarik bola mata ke bawah
          Muskulus obligus inferior = memutar ke samping atas
          Muskulus obligus superior = memutar ke samping dalam.
        Kelumpuhan  salah  satu  otot  mata  akan  timbul  gejala  yang  disebut  strabismus  (mata
juling). Ada tiga macam strabismus yaitu strabismus horizontal, vertikal dan torsional

II. b. 1.    Daya Akomodasi

       






Gambar 13. Daya Akomodasi Mata

Lensa mata selalu berubah-ubah untuk menyesuaikan objek yang dilihat. Kemampuan mata untuk menyesuaikan diri terhadap objek yang dilihat dinamakan daya akomodasi mata.
        Banyak pengetahuan  yang kita  peroleh  melalui suatu  penglihatan.  Untuk  membedakan gelap atau terang tergantung atas penglihatan seseorang.
         Ada tiga komponen pada penginderaan penglihatan:
         -    Mata memfokuskan bayangan pada retina
         -    System syaraf mata yang memberi informasi ke otak
         -    Korteks penglihatan, salah satu bagian yang menganalisa penglihatan tersebut.
       

        Dalam hal memfokuskan objek pada retina, lensa mata memegang peranan penting. Kornea mempunyai fungsi memfokuskan objek secara tetap demikian pula bola mata (diameter bola mata 20 – 23 mm). kemampuan lensa mata untuk memfokuskan objek disebut daya akomodasi. Selama mata melihat jauh, tidak terjadi akomodasi. Makin dekat benda yang dilihat semakin kuat mata/lensa berakomodasi. Daya akomodasi ini tergantung kepada umur. Usia makin tua daya  akomodasi  semakin  menurun.  Hal ini  disebabkan  kekenyalan  lensa/elastisitas
lensa semakin berkurang.
         Jarak terdekat dari benda agar masih dapat dilihat  dengan  jelas  dikatakan benda  terletak pada  “titik dekat”  punktum  proksimum.  Jarak punktum proksimum  terhadap  mata  dinyatakan P  (dalam  meter)  maka   disebut   Ap  (akisal  proksimum);   pada  saat  ini   mata  berakomodasi sekuat-kuatnya  (mata  berakomodasi  maksimum).  Jarak  terjauh  bagi  benda  agar  masih dapat dilihat dengan jelas dikatakan  benda  terletak  pada  titik jauh/punktum remotum.  Jarak punktum remotum terhadap  mata  dinyatakan  r  (dalam meter)  maka  disebut  Ar (Aksial remotum); pada  saat ini mata tidak berakomodasi/lepas akomodasi.
         Selisih  Ap  dengan  Ar  disebut lebar akomodasi, dapat dinyatakan: A = lebar akomodasi, yaitu perbedaan antara akomodasi maksimal dengan lepas akomodasi maksimal. Secara empiris
        A = 0,0028 (80 th – L) dioptri                                                                                        (24)
         L = umur dalam tahun
         Bertambah  jauhnya titik dekat  akibat  umur  disebut  mata presbiop.  Presbyop ini  bukan merupakan  cacat penglihatan.  Ada satu  dari sekian jumlah  orang  tidak mempunyai lensa mata. Mata demikian disebut mata afasia.

II. b. 2.    Penyimpangan Penglihatan
         Mata yang mempunyai titik jauh/punktum remotum tak terhingga akan memberi bayangan benda secara tajam pada selaput retina. Dikatakan mata emetropia. Sedangkan mata yang mempunyai titik jauh yang bukan tak terhingga, mata demikian disebut mata ametropia.
Mata emetropia mempunyai punktum proksimum sekitar 25 cm, disebut mata normal. Sedangkan mata emetropia yang mempunyai punktum proksimum lebih dari 25 cm disebut mata presbiopia.
         Mata ametropia mempunyai dua bentuk:  miopia (penglihatan dekat)  dan  Hipermetropia (penglihatan jauh).


        a)    Miopia
        Mata ametropia yang mempunyai P dan r terlalu kecil di sebut mata miopia (rabun jauh). Mata miopia ini bentuk mata terlalu lonjong maka benda berjauhan tak terhingga akan tergambar tajam  di  depan  retina.   Mata  seperti  ini   dapat  melihat  tajam   benda  pada  titik  dekat  tanpa
akomodasi. Dengan akomodasi kuat akan terlihat benda yang lebih dekat lagi.
    





          Gambar 14. Mata Miopia
    Jarak fokus lensa dan kuat lensa yang digunakan untuk memperbaiki mata yang mengalami rabun jauh dapat ditentukan berdasarkan persamaan lensa tipis dan rumus kuat lensa.
                                                                (25)

                                                  (26)
Di sini jarak s adalah jarak tak hingga (titik jauh mata normal), dan s’ adalah titik jauh mata (PR). Prinsip dasarnya adalah lensa negatif digunakan untuk memindahkan (memajukan) objek pada jarak tak hingga agar menjadi bayangan di titik jauh mata tersebut sehingga mata dapat melihat objek dengan jelas.
        b)    Hipermetropia
        Mata ametropia yang mempunyai P dan r terlalu besar dikatakan hipermetropia (rabun dekat). Kalau diperhatikan bola mata hipermetropia maka akan terlihat bola mata yang agak gepeng dari normal. Mata yang demikian itu tanpa akomodasi bayangan tak terhingga akan terletak di belakang retina, tetapi kadang kala dengan akomodasi akan terlihat benda-benda yang jauh tak terhingga secara tajam bahkan dapat melihat benda-benda berada dekat di depan mata.
Baik myopia maupun hipermetropia kelainannya terletak pada poros yang disebut ametropia poros.
Orang yang menderita rabun dekat atau hipermetropia tidak mampu melihat dengan jelas objek yang terletak di titik dekatnya tapi tetap mampu melihat dengan jelas objek yang jauh (tak hingga). Titik dekat mata orang yang menderita rabun dekat lebih jauh dari jarak baca normal (PP > 25 cm).






                                         Gambar 15. Mata Hipermetropia
     
     Jarak fokus lensa dan kuat lensa yang digunakan untuk memperbaiki mata yang mengalami hipermetropia dapat ditentukan berdasarkan persamaan lensa tipis dan rumus kuat lensa.
                         (27)
                                                       (28)
     Di sini jarak s adalah jarak titik dekat mata normal (25 cm), dan s’ adalah titik dekat mata (PP). Prinsip dasarnya adalah lensa positif digunakan untuk memindahkan (memundurkan) objek pada jarak baca normal menjadi bayangan di titik dekat mata tersebut sehingga mata dapat melihat objek dengan jelas.
Selain miopia dan hipermetropia, ada salah satu kelainan pada lensa mata yaitu astigmatisma. Astigmatisma terjadi apabila salah satu komponen sistem lensa menjadi bentuk telur dari pada sferis. Tambahan pula kornea atau lensa kristaline menjadi memanjang ke salah satu arah. Dengan demikian radius kurvatura menjadi lebih besar pada arah memanjang. Sebagai konsekwensi berkas cahaya yang masuk lewat kurvatura yang panjang akan difokuskan dibelakang retina sedangkan berkas cahaya yang masuk lewat kurvatura yang pendek difokuskan di  depan  retina.  Dengan  perkataan  lain  mata  tersebut  mempunyai  pandangan  jauh  terhadap
beberapa berkas cahaya dan berpandangan dekat terhadap sisa cahaya.

II. b. 3.    Tehnik Koreksi
        Setelah melalui pemeriksaan dokter mata dengan seksama maka ditentukan apakah seseorang menderita presbiopia,  hipermetropia, myopia, astigmatisma atau campuran (presbiopia
dan myopia).
         a)     Mata presbiopia
         Pada  mata  presbiopia  tidak  ada  masalah  untuk  melihat  jauh.  Yang  menjadi  masalah adalah melihat dekat, untuk itu penderita dianjurkan memakai kacamata positif.
         b)    Mata hipermetropia
         Mata   demikian   kemampuan   melihat  jauh   dan   dekat   terganggu   dimana   punktum proksimum  dan  punktum remotum  yang  terlalu  jauh  sehingga  dianjurkan  memakai kacamata positif.
         c)    Mata miopia
         Pada  mata  miopia,  kemampuan  melihat dekat  dan  jauh  tergganggu  oleh  karena letak punktum proksimum  dan  punktum remotum  yang  terlalu  dekat  sehingga  dianjurkan memakai kacamata negatif.
         d)    Mata astigmatisma
         Penderita yang mengalami mata astigmatisma akan terganggu penglihatannya tidak dalam segala  arah,   sehingga  penderita  ini  dianjurkan  memakai  kacamata  silindris  atau  kaca  mata toroidal.  Penderita astigmatisma dengan satu mata  akan melihat garis dalam satu arah lebih jelas daripada kea rah yang berlawanan.


         e)    Campuran
         Ada    penderita   yang   matanya   sekaligus   mangalami   presbipi   dan   miopia,    maka mempunyai punktum proksimum yang letaknya terlalu jauh dan  punktum remotum  terlalu kecil, penderita  demikian memakai kacamata rangkap  yaitu  kacamata bifocal (negatif diatas, positif di bawah)
          Ada  penderita   yang  hanya  menderita   presbiopia,   myopia  atau  hipermetropia   tanpa astigmatisma hanya memakai kacamata berlensa sferis.

Contoh Kasus 11.
        Seseorang dengan mata miopi tidak dapat melihat dengan jelas benda yang letaknya lebih dari 80 cm dari mata. Berapakah kekuatan kaca mata yang diperlukan agar orang itu dapat melihat obyek jauh dengan jelas.
    Jawab:
    Diketahui:     S’  = - 80 cm (lensa divergen)
            S    =  ~
    Ditanyakan:    P = ….. ?
    Penyelesaian:
   




II. b. 4.    Ketajaman Penglihatan
        Ketajaman penglihatan  dipergunakan untuk menentukan penggunaan kacamata,  di klinik dikenal  dengan  nama visus.  Tapi  bagi   seorang  ahli fisika  ketajaman  penglihatan  ini  disebut resolusi mata. Visus penderita bukan saja memberi pengertian tentang optiknya (kacamata) tetapi mempunyai  arti  yang  lebih  luas   yaitu   memberi  keterangan  tentang  baik   buruknya   fungsi mata keseluruhannya.  Oleh karena itu  definisi visus  adalah: nilai kebalikan sudut (dalam menit) terkecil dimana sebuah benda masih kelihatan dan dapat dibedakan.
         Pada penentuan visus,  para ahli  mempergunakan  kartu Snellen,  dengan berbagai ukuran huruf dan jarak yang sudah  ditentukan.  Misalnya  mata normal  pada  waktu diperiksa  diperoleh 20/40  berarti  penderita  dapat  membaca hurup  pada  20 ft  sedangkan  bagi  mata normal  dapat membaca pada jarak 40 ft (20 ft = 4 meter). Dengan demikian dapat di tulis dengan rumus:
        
                                                                                                                                                      (29)

Keterangan :
         d = Jarak yang di lihat oleh penderita
         D = Jarak yang dapat di lihat oleh mata normal.
         Penggunaan kartu snellen ini,  kualitasnya  kadang-kadang  meragukan  oleh karena huruf yang  sama  besarnya  mempunyai  derajat kesukaran yang berbeda,  demikian  pula huruf dengan ukuran berbeda kadang-kadang tidak sama bentuknya. Untuk menghindari kelemahan-kelemahan itu telah diciptakan “kartu cincin Landolt”.
         Kartu ini mempunyai sejumlah cincin berlubang, diatur berderet yang sama besar, dengan lubang  yang  arahnya ke atas, ke bawah, ke kiri dan ke kanan.  Dari  atas ke  bawah  cincin itu  di atur agar lubangnya mengecil secara berangsur-angsur.  Penderita  di suruh menunjukkan deretan cincin tersebut hingga  cincin terkecil tanpa salah.  Angka  visus ini  didapat  dengan  menghitung sudut dimana cincin Landolt itu diamati.  Misalnya  penderita  menunjukkan  cincin landolt tanpa salah pada 0,8 mm jarak 4 meter.
         Pemeriksaan  visus  seseorang  selain  disebut  di atas  dapat pula dengan cara menghitung jari, gerakan tangan dan sebagainya.  Berarti  penderita dapat menghitung jari tangan pada jarak 1 meter.  Hanya  dapat melihat gerakan tangan pada jarak 1 meter = Hanya bisa membedakan gelap terang.   Kalau   seseorang penderita  terjadi  penurunan  visus  tanpa   kelainan   organis   disebut “Amblyopia”.
II. b. 5.    Medan Penglihatan
        Untuk  mengetahui   besar   kecilnya   medan  penglihatan  seseorang  dipergunakan  “alat perimeter”.  Dengan  alat ini  diperoleh   medan   penglihatan  vertical ± 130°;  sedangkan  medan penglihatan horizontal ± 155°.
 II. b. 6.    Tanggap Cahaya
         Bagian  mata  yang  tanggap  cahaya  adalah retina.  Ada  dua tipe fotoreseptor pada retina yaitu Rod (batang) dan Cone(kerucut).
         Rod dan Kone tidak terletak pada permukaan retina melainkan beberapa lapis di belakang jaringan syaraf. Distribusi Rod dan Kone pada retina adalah sebagai berikut:
         a)    Kone (kerucut)
         Tiap mata mempunyai  ± 6,5 juta  cone yang  berfungsi  untuk  melihat  siang hari disebut “fotopik”.  Melalui kone kita dapat mengenal berbagai warna, tetapi kone tidak sensitive terhadap semua warna,  ia hanya  sensitive  terhadap  warna  kuning,  hijau (panjang  gelombang  550 nm). Kone terdapat terutama pada fovea sentralis.
         b)    Rod (batang).
         Dipergunakan  pada  waktu malam  atau  disebut  penglihatan  Skotopik.  Dan  merupakan ketajaman  penglihatan  dan  dipergunakan  untuk  meliha  ke samping . Setiap  mata ada 120 juta batang.  Distribusi  pada  retina  tidak merata,  pada sudut 20° terdapat kepadatan yang maksimal.              Batang  ini  sangat peka  terhadap cahaya biru,  hijau (510 nm). Tetapi  Rod dan Kone sama-sama  peka terhadap cahaya merah (650 – 700 nm),  tetapi  penglihatan kone lebih baik terhadap cahaya merah jika dibandingkan dengan Rod.

II. b. 7.    Penyesuaian terhadap Terang dan Gelap
        Dari  ruangan  gelap  masuk  ke dalam ruangan terang  kurang mengalami kesulitan dalam penglihatan.  Tetapi  apabila  dari ruangan  terang  masuk  ke  dalam  ruangan gelap  akan tampak kesulitan   dalam   penglihatan   dan  diperlukan  waktu  tertentu  agar  memperoleh  penyesuaian. Pendapat ini telah lama  diketahui orang.  Jika kepekaan retina  cukup besar,  seluruh objek/benda akan  merangsang  rod  secara maksimum  sehingga  setiap benda  bahkan  yang  gelap  pun  akan terlihat  terang putih.  Tetapi apabila kepekaan retina sangat lemah,  ketika masuk ke dalam ruang gelap  tidak  ada bayangan  yang benderang  yang merangsang  rod dengan akibat tidak ada suatu objek pun  yang  terlihat.   Perubahan   sensitifitas  retina   secara  automatis  ini  dikenal   sebagai fenomena penyesuaian terang dan gelap.

        a)    Mekanisme penyesuaian terang (cahaya)
         Pada  kerucut dan batang  terjadi perubahan  di bawah  pengaruh energi sinar yang disebut foto kimia . Di bawah pengaruh foto kimia ini  rhodopsin  akan pecah, masuk ke dalam retine dan skotopsine.  Retine  akan  tereduksi  menjadi  vitamin  A  di  bawah   pengaruh   enzyme   alcohol dehydrogenase dan koenzym DPN – H + H (=DNA) dan terjadi proses  timbal balik  (visa versa).
Rushton (1955)   telah  membuktikan  adanya  rhodopsin  dalam  retina  mata  manusia,   ternyata konsentrasi rhodopsin  sesuai dengan distribusi rod.  Penyinaran dengan energi cahaya yang besar dan  dilakukan  secara  terus menerus  konsentrasi  rhodopsin  di dalam  rod akan sangat menurun sehingga kepekaan retina terhadap cahaya akan menurun.
         b)    Mekanisme penyesuaian gelap
         Seseorang masuk ke dalam ruangan gela p yang tadinya berada di ruangan terang,  jumlah rhodopsin  di dalam  rod  sangat sedikit  sebagai  akibat  orang  tersebut  tidak  dapat melihat apa-apa di dalam ruangan gelap.  Selama berada di ruangan gelap,  pembentukan  rhodopsin  di dalam rod sangatlah  perlahan-lahan,  konsentrasi rhodopsin  akan  mencapai  kadar  yang  cukup  dalam beberapa menit berikutnya  sehingga  akhirnya rod  akan  terangsang  oleh  cahaya  dalam  waktu singkat.  Selama  penyesuaian gelap  kepekaan retina akan meningkat mencapai nilai 1.000 hanya dalam waktu beberapa menit saja, kepekaan retina mencapai nilai 100.000 waktu yang diperlukan 1 jam.  Sedangkan  kepekaan  retina  akan menurun  dari   nilai  100.000   apabila  seseorang  dari ruangan gelap ke ruangan terang.  Proses  penurunanan  kepekaan  retina hanya diperlukan waktu 1 sampai 10 menit.
         Penyesuaian  gelap ini  ternyata kone  lebih cepat  daripada rod.  Dalam  waktu kira-kira 5 menit fovea sentralis telah mencapai tingkat kepekaan.  Kemudian dilanjutkan penyesuaian gelap
oleh rod sekitar 30 – 60 menit, rata-rata terjadi pada 15 menit pertama.  Sebelum masuk ke kamar gelap  (misalnya ruang Rontgen)  biasanya  dianjurkan  memakai  kacamata merah atau salah satu mata dipejamkan dalam beberapa saat (± 15 menit).

II. b. 8.    Tanggap Warna
        Salah  satu  kemampuan  mata  adalah  tanggap warna,  namun mekanisme tanggap warna tersebut belum diketahui secara jelas. Dengan menggunakan pengamatan skotopik pada intensitas cahaya yang lemah,  tidak ada respon terhadap warna.  Tetapi  dengan menggunakan pengamatan fotopik  dapat  melihata warna  namun  tidak bisa  membedakan  warna pada objek yang letaknya jauh dari pusat medan penglihatan.
         a)    Teori tanggap warna
         Kone berbeda  dengan rod  dalam beberapa hal yaitu kone memberi jawaban yang selektif terhadap warna,  kurang sensitive  terhadap cahaya dan mempunyai hubungan dengan otak dalam kaitan  ketajaman penglihatan  dibandingkan dengan rod.  Ahli faal Lamonov,  Young Helmholpz berpendapat,  ada 3 tipe kone yang tanggap terhadap tiga warna poko yaitu biru, hijau dan merah.
             1)    Kone biru
         Mempunyai  kemampuan  tanggap  gelombang  frekwensi cahaya antara 400 dan 500 mili mikron. Berarti konne biru dapat menerima cahaya , ungu, biru dan hijau.
             2)    Kone hijau
         Berkemampuan  menerima  gelombang cahaya  dengan frekwensi antara 450 dan 675 mili mikron. Ini berarti kone hijau dapat mendeteksi warna biru, hijau, kuning, orange dan merah.
             3)    Kone merah
         Dapat  mendeteksi  seluruh  panjang   gelombang  cahaya  tetapi  respon  terhadap  cahaya orange kemerahan sangat kuat daripada warna-warna lainnya.
         Ketiga  warna pokok  disebut  trikhromatik.  Teori yang  diajukan  oleh Lamonov,  Young Helmholpz  mengenai  trikhromatik  sukar untuk  dimengerti  bagaimana  kone  dapat mendeteksi warna menengah (warna intermediate) dari tiga warna pokok. Oleh sebab itu timbul teori tiga tipe dikromat,  yaitu  suatu warna menengah  terproduksi  oleh  karena dua tipe kone yang terangsang. Sebagai contoh,  kone hijau dan merah  terangsang  bersamaan  tetapi kone hijau terangsang lebih kuat daripada  kone merah  maka warna yang terproduksi adalah kuning kehijauan.  Apabila kone hijau dan kone biru terangsang,  warna yang ditampilkan sebagai warna biru hijau. Jika intensitas rangsangan terhadap  kone hijau  lebih besar  daripada kone biru,  warna  yang  ditampilkan lebih hijau dan biru.
         Pada  suatu  percobaan  dimana  mata disinari  dengan  spectrum  cahaya kemudian dibuat kurva respon dari  pigmen peka cahaya  akan tampak tiga warna pigmen peka cahaya yang serupa dengan kurva sensitive untuk ketiga tipe kone.

         b)    Buta warna
         Jika seseorang  tidak mempunyai kone merah ia masih dapat melihat warna hijau, kuning, orange  dan warna merah dengan menggunakan kone hijau tetapi tidak dapat membedakan secara tepat  antara  masing-masing  warna  tersebut  oleh  karena  tidak  mempunyai  kone merah untuk kontras/membandingkan  dengan  kone hijau.  Demikian  pula  jika  seseorang  kekurangan  kone hijau,  ia masih  dapat melihata seluruh warna tetapi tidak dapat membedakan antara warna hijau, kuning,  orange dan  merah.  Hal ini  disebabkan  kone  hijau  yang  sedikit  tidak  mampu  meng-kontraskan dengan kone merah.  Jadi tidak adanya kone merah  atau  hijau akan timbul kesukaran atau ketidakmampuan  untuk  membedakan  warna  antara keadaan ini  disebut buta warna merah hijau kasus yang jarang sekali,  tetapi bisa  terjadi  seseorang  kekurangan kone biru,  maka orang tersebut sukar membedakan warna ungu,  biru dan hijau.  Tipe buta warna  ini disebut kelemahan biru  (blue weakness). Pada suatu penelitian diperoleh  8%  laki-laki buta warna, sedangkan 0,5% terdapat  pada  wanita dan  dikatakan buta warna ini diturunkan oleh wanita. Ada pula orang buta terhadap  warna merah  disebut protanopia,  buta  terhadap warna hijau  disebut  deuteranopia dan buta terhadap warna biru disebut tritanopia.

II. c.    Peralatan dalam Pemerikaan Mata
            Dari sekian banyak peralatan mata, hanya beberapa peralatan yang akan dibahas dalam kaitan pemeriksaan mata. Ada tiga prinsip dalam pemeriksaan mata yaitu: pemeriksaaan mata bagian dalam,  pengukuran daya focus mata,  pengukuran kelengkungan kornea.  Peralatan dalam
pemeriksaan  mata   dan  lensa  ada  6  macam  yaitu:  Opthalmoskop,  Retinoskop,  Keratometer, Tonometer dari schiotz, Pupilometer, dan Lensometer.

    1.    Opthalmoskop
        Alat ini mula-mula dipakai oleh Helmholtz (1851). Prinsip pemeriksaan dengan opthalmoskop untuk mengetahui keadaan fundus okuli (retina mata dan pembuluh darah khoroidea keseluruhannya). Ada dua prinsip kerja opthalmoskop yaitu :


a)    Pencerminan mata secara langsung
         Fundus okuli penderita disinari dengan lampu, apabila mata penderita emetropia dan tidak melakukan  akomodasi  maka  sebagian  cahaya  akan  dipantulkan  dan  keluar  dari   lensa  mata penderita dalam keadaan sejajar dan terkumpul menjadi gambar tajam pada selaput jaringan mata pemeriksa (dokter)  yang juga tidak terakomodasi.  Pada  jaringan mata  dokter  terbentuk gambar terbalik dan sama besar dengan fundus penderita.
b)    Pencerminan mata secara tak langsung
         Cahaya  melalui  lensa  condenser  diproyeksi  ke dalam  mata penderita  dengan  bantuan cermin  datar,  kemudian  melalui retina mata  penderita  dipantulkan  keluar dan difokuskan pada mata si pemeriksa (dokter). Dengan menggunakan opthalmoskop dapat mengamati permasalahan mata yang berkaitan dengan tumor otak.

    2.    Retinoskop
        Alat ini dipakai untuk menentukan reset lensa demi koreksi mata penderita tanpa aktivitas penderita,   meskipun  demikian  mata  penderita  perlu  terbuka  dan  dalam  posisi  nyaman  bagi si pemeriksa.  Cahaya  lampu  diproyeksi  ke  dalam  mata penderita dimana mata penderita tanpa akomodasi.  Cahaya tersebut  kemudian  dipantulkan  dari  retina  dan  berfungsi  sebagai  sumber cahaya bagi sipemeriksa.
         Fungsi retinoskop dianggap normal, apabila suatu objek (cahaya) berada di titik jauh mata akan difokuskan pada retina.  Cahaya  yang  dipantulkan  retina   akan   menghasilkan   bayangan focus pada titik jauh pula.  Oleh  karena  itu  pada  waktu  pemeriksa  mengamati  mata  penderita melalui retionoskop, lensa posistif  atau negatif diletakkan di depan mata penderita sesuai dengan keperluan  agar bayangan  (cahaya)  yang dibentuk  oleh  retina penderita  difokuskan  pada  mata pemeriksa.  Lensa  posistif  atau  negatif  yang  dipakai  itu  perlu  ditambah  atau  dikurangi  agar pengfokusan bayangan dari retina penderita terhadap pemeriksa tepat adanya. Suatu contoh, jarak pemeriksa 67 cm lensa yang diperlukan 1, 5 D.
    3.    Keratometer
        Alat ini untuk mengukur kelengkungan kornea.  Pengukuran ini diperuntukkan pemakaian lensa kontak,  lensa kontak  ini  dipakai langsung  yaitu dengan cara menempel pada kornea yang mengalami gangguan kelengkungan. Ada dua lensa kontak yaitu :
         a)    Hard contact lens
             Dibuat  dari  plastic  yang  keras,  tebal  1 mm  dengan  diameter  1 cm. Sangat  efektif
        bila dilepaskan dan mudah terlepas oleh air mata tetapi dapat mengoreksi astigmatisma.
         b)    Soft contact lens
             Adalah   kebalikan   dari   hard   contact   lens.   Sangat   nyaman   tetapi   tidak   dapat
        mengoreksi astigmatisma.

         Dasar kerja keratometer:
         Benda  dengan  ukuran  tertentu  diletakkan  di depan  cermin  cembung  pada  jarak  yang diketahui   akan   membentuk   bayangan  di  belakang  cermin  cembung   berjarak  ½ r.   dengan demikian dapat ditentukan permukaan cermin cembung.
         Berlandaskan kerja cermin cembung maka dibuat keratometer.  Pada keratometer,  kornea bertindak  sebagai  cermin cembung,  sumber cahaya  sebagai objek.  Pemeriksa  mengatur  focus agar  memperoleh  jarak dari kornea.  Pemeriksa  menentukan  ukuran  bayangan  yang  direfleksi dengan  mengatur  sudut  prisma  agar  menghasilkan dua  bayangan.  Posisi prisma setelah diatur akan  dikalibrasi  dengan  daya focus kornea  (dalam dioptri).  Nilai  rata-rata  44  dioptri  dengan rata-rata radius kelengkungan kornea 7,7 mm.  penderita  dengan astigmastisma,  biasanya  dalam pengukuran bayangan dibuat arah vertical dan horizontal.

    4.    Tonometer
        Pada tahun 1900,  Schiotz  (Jerman)  memperkenalkan  alat untuk mengukur tekanan intra ocular yang dikenal dengan nama Tonometer dari Schiotz.
         Tehnik dasar :
         Penderita  ditelentangkan  dengan  mata  menatap  ke atas,  kemudian kornea mata dibius. Tengah-tengah  alat (Plug) diletakkan di atas kornea menyebabkan suatu tekanan ringan terhadap kornea.  Plug  dari  tonometer  berhubungan  dengan  skala  sehingga  dapat  terbaca   nilai   skala tersebut. Tonometer dilengkapi dengan alat pemberat. Apabila pada pengukur tekanan intraocular dimana menggunakan alat pemberat 5, 5 g, maka berat total tonometer =

         = Berat plug + alat pemberat
         = 11 gram + 5,5 gram
         = 16,5 gram.
         Nilai  16,5  gram  ini menunjukkan  tekanan  intraokuler  sebesar 17 mm Hg. Pemeriksaan tekanan  di dalam bola mata (intraokuli) untuk mengetahui apakah penderita menderita glaucoma atau tidak.  Pada  penderita  glaucoma  tekanan  intraokuli  mencapai  80 mmHg.  Dalam keadaan normal  tekanan  intraokuli   berkisar   antara  20 – 25  mmHg   dengan   rata-rata   produksi   dan pengeluaran cairan humor aqueous 5 ml/hari.
         Tahun  1950   Tonometer  Schiotz  dimodifikasi  dengan  kemudahan  dalam   pembacaan secara  elektronik  dan  dapat  direkam   disebut  tonograf.   Goldmann  (1955)   mengembangkan tonometer yang disebut tonometer Goldmann Aplanation;  pengukuran  dengan  memakai  alat ini penderita dalam posisi duduk.

    5.    Pupilometer dari Eindhoven
        Diameter  pupil  dapat  diukur  dengan  menggunakan  pupilometer  dari eindhoven. Yaitu lempengan  kertas  terdiri  dari  sejumlah  lubang  kecil  dengan  jarak  tertentu.  Apabila   melihat melalui lubang-lubang ini dengan latar belakang dan tanpa akomodasi maka diperoleh perjalanan sinar sebagai berikut:
         Lingkaran  yang  terproyeksi  pada  jaringan  retina saling menyentuh berarti garis 1 dan 2 adalah sejajar.  Garis 1  dan 2 inilah garis terluar yang masih dapat masuk melalui pupil, sehingga diperoleh  jarak  d,  jarak  ini  adalah diameter  pupil.  Pada  penentuan  besar  pupil,  jarak  antara lubang dan mata tidak menjadi masalah.

    6.    Lensometer
        Suatu  alat  yang  dipakai  untuk  mengukur  kekuatan  lensa baik dipakai si penderita atau sekedar untuk mengetahui dioptri lensa tersebut.
        




        Prinsip dasar:
         Menentukan focus lensa positif sangat mudah, dapat dengan cara:
         a)     Memfokuskan bayangan dari suatu objek tak terhingga misalnya (matahari)
         b)     Memfokuskan bayangan dari suatu objek yang telah diketahui jaraknya.
         Tehnik di atas ini tidak dapat diterapkan pada lensa negatif namun dapat dilakukan sedikit modifikasi yaitu:  mengkombinasikan lensa negatif dengan lensa positif kuat yang telah diketahui dioptrinya. Dengan  memakai  lensometer,  penyinaran   benda   digerakkan   sehingga   diperoleh bayangan tajam melalui pengamatan lensa.

II. d.    Lup (Kaca Pembesar)
        Lup atau kaca pembesar digunakan untuk melihat benda kecil yang tidak bisa dilihat dengan mata secara langsung. Lup menggunakan sebuah lensa cembung atau lensa positif untuk memperbesar objek menjadi bayangan sehingga dapat dilihat dengan jelas.



Gambar 16. Lup (kaca pembesar)
Untuk menghasilkan bayangan yang diinginkan, lup dapat digunakan dalam dua macam cara, yaitu dengan mata berakomodasi maksimum dan dengan mata tidak berakomodasi.
Lup dapat digunakan dengan mata berakomodasi maksimum untuk mendapatkan perbesaran bayangan yang diinginkan. Agar mata berakomodasi maksimum, bayangan yang terbentuk harus tepat berada di titik dekat mata (s’ = sn = jarak titik dekat mata).


                    Gambar 17. Perbesaran Bayangan pada Lup
                                        Mata Berakomodasi maksimum
Perbesaran bayangan yang dihasilkan oleh lup dengan mata berakomodasi maksimum adalah                 
      (30)
Dimana P adalah perbesaran lup, sn adalah jarak titik dekat mata (sn = 25 cm untuk mata normal), dan f adalah jarak fokus lup.
Menggunakan lup dalam keadaan mata berakomodasi maksimum membuat mata menjadi cepat lelah. Agar mata relaks dan tidak cepat lelah, lup digunakan dalam keadaan mata tidak berakomodasi. Untuk mendapatkan perbesaran bayangan yang diinginkan dalam keadaan mata tidak berakomodasi, bayangan yang terbentuk harus berada sangat jauh di depan lensa (jarak tak hingga). dalam hal ini objek harus berada di titik fokus lensa (s = f).

   




    Gambar 18. Perbesaran bayangan pada Lup
                Mata tidak Berakomodasi   
Perbesaran bayangan yang dihasilkan oleh lup dengan mata tidak berakomodasi adalah:
                                        (31)
Dimana P adalah perbesaran lup, sn adalah jarak titik dekat mata (sn = 25 cm untuk mata normal), dan f adalah jarak fokus lup.




II. e.    Mikroskop
Perbesaran bayangan yang dihasilkan dengan menggunakan lup yang hanya menggunakan sebuah lensa cembung kurang maksimal dan terbatas. Untuk mendapatkan perbesaran yang lebih besar diperlukan susunan alat optik yang lebih baik. Perbesaran yang lebih besar dapat diperoleh dengan membuat susunan dua buah lensa cembung. Susunan alat optik ini dinamakan mikroskop yang dapat menghasilkan perbesaran sampai lebih dari 20 kali.
Sebuah mikroskop terdiri atas dua buah lensa cembung (lensa positif). lensa yang dekat dengan objek (benda) dinamakan lensa objektif, sedangkan lensa yang dekat mata dinamakan lensa okuler. Jarak fokus lensa okuler lebih besar daripada jarak fokus lensa objektif.









                               Gambar 20. Pembentukan Bayangan pada Mikroskop
Gambar 19. Mikroskop
Objek yang ingin diamati diletakkan di depan lensa objektif di antara titik Fob dan 2Fob. Bayangan yang terbentuk oleh lensa objektif adalah I1 yang berada di belakang lensa objektif dan di depan lensa okuler. Bayangan ini bersifat nyata, terbalik, dan diperbesar. Bayangan I1 akan menjadi benda bagi lensa okuler dan terletak di depan lensa okuler antara pusat optik O dan titik fokus okuler Fok. Di sini lensa okuler akan berfungsi sebagai lup dan akan terbentuk bayangan akhir I2 di depan lensa okuler. Bayangan akhir I2 yang terbentuk bersifat maya, diperbesar, dan terbalik terhadap objek semula.
Perbesaran yang dihasilkan mikroskop adalah gabungan dari perbesaran lensa objektif dan perbesaran lensa okuler. Perbesaran lensa objektif mikroskop adalah:

                                                                    
                                              (32)

Dimana Pob adalah perbesaran lensa objektif, s’ob adalah jarak bayangan lensa objektif dan sob adalah jarak objek di depan lensa objektif.
Adapun perbesaran lensa okuler mikroskop sama dengan perbesaran lup, yaitu sebagai berikut:
    Untuk mata tak berakomodasi                                                              (33)

                           Untuk mata berakomodasi maksimum                                                  (34)

        Jadi, perbesaran mikroskop dapat dirumuskan sebagai berikut:
        1.    Untuk mata tak berakomodasi:
                                                                                                                        (35)
        2.    Untuk mata berakomodasi maksimum:
                                                                                                                (36)
Contoh Kasus 12.
        Sebuah mikroskop dengan jarak focus lemsa obyektif 10 mm dan jarak focus lensa okuler 4 cm. Sebuah benda ditempatkan 11 mm di depan lensa obyektifya. Temtukan perbesaran yang dihasilkan untuk: a) mata tak berakomodasi, b) mata berakomodasi maksimum.
    Jawab:
    Diketahui:     Sob  = 11 mm;     Sn    =  25 cm = 250 mm
            fob = 10 mm    fok = 4 cm = 40 mm

    Ditanyakan:    m = ….. ? a) mata tak berakomodasi; b) mata berakomodasi maksimum
    Penyelesaian:
     ;       ;    
a)  ;    b)  kali

3.    Rangkuman


                           










































































3.     Evaluasi
a.    Tulisan:
1)    Terangkan sifat-sifat cahaya
2)    Jelaskan hukum Snellius
3)    Terangkan sifat-sifat bayangan pada cermin
4)    Terangkan sifat-sifat bayangan pada lensa
5)    Seseorang dengan mata miopi tidak dapat melihat dengan jelas benda yang letaknya lebih dari 80 cm dari mata. Berapakah kekuatan kaca mata yang diperlukan agar orang itu dapat melihat obyek jauh dengan jelas

b.    Lisan
1)    Uraikan secra singkat jenis-jenis cacat mata
2)    Jelaskan secara singkat prinsip kerja Lup
3)    Jelaskan secara singkat prinsip kerja mikroskop

C.    DAFTAR PUSTAKA
1.    Gabriel, J. F. 1996. Fisika Kedokteran. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC
2.    Ganong, W. F. 1999. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran. Edisi 17. Jakarta: EGC
3.    http://arwinlim.blogspot.com/2007/10/bio-optik-dalamkeperawatan.html








BIOAKUSTIK DALAM KEPERAWATAN
Drs. Hamsyim Hammaali, M.Pd


A.     PENDAHULUAN
    1.     Pengantar
    Gelombang bunyi adalah gelombang mekanis longitudinal yang dapat menjalar di dalam benda padat, benda cair dan gas. Partikel-partikel yang mentransmisikan gelombang bunyi berosilasi di dalam arah penjalaran gelombang bunyi itu sendiri. Dengan kata lain, gelombang bunyi timbul karena getaran partikel-partikel penyusun medium. Getaran partikel-partikel ini menyebabkan energi yang berasal dari sumber bunyi merambat dalam medium tersebut. Dengan demikian bunyi hanya dapat merambat jika ada medium.
    Ada suatu jangkauan frekuensi yang besar yang dapat menghasilkan suatu gelombang bunyi sebagai salah satu gelombang mekanis longitudinal. Gelombang bunyi dibatasi oleh jangkauan frekuensi yang dapat merangsang telinga dan otak manusia kepada sensasi pendengaran. Jangkauan ini dinamakan jangkauan suara yang dapat didengar (audible range).
    Di dalam pembahasan Bioakustik ini akan diuraikan keterkaitan antara gelombang bunyi, getaran dan sumber bunyi dengan dunia kesehatan, terutama hubungannya dengan telinga sebagai alat pendengaran, serta manfaat gelombang bunyi dalam dunia kesehatan.
     
    2.    Tujuan Pembelajaran Umum
        Mahasiswa memahami prinsip-prinsip ilmu fisika yang terkait dengan peningkatan kemampuan dalam melakukan pengkajian, interpretasi dan evaluasi data.






3.    Tujuan Pembelajaran Khusus
Setelah mempelajari pokok bahasan ini dengan baik, mahasiswa mampu:
a.    Menerangkan pengertian gelombang
b.    Memberikan penjelasan tentang gelombang bunyi
    c.    Memberikan contoh sumber-sumber bunyi
    d.    Menerangkan sifat-sifat gelombang bunyi
    e.    Memberikan uraian tentang energi bunyi
    f.    Memberikan uraian tentang Intensitas dan Taraf Intensitas Bunyi
    g.    Memberikan penjelasan tentang Efek Doppler
    h.    Memberikan penjelasan tentang bagian-bagian telinga
    i.    Memberikan contoh pemanfaatan gelombang bunyi

4.    Materi Pokok
a.    Pengertian Gelombang
b.    Gelombang Bunyi
    1. Sumber-sumber Bunyi
    2. Sifat-sifat Gelombang Bunyi
    3. Energi Bunyi
    4. Intensitas dan Taraf Intensitas Bunyi
    5. Efek Doppler
c. Telinga Sebagai Alat Pendengaran
d. Gelombang Ultrasonik

   








B.     KEGIATAN BELAJAR
    1.    Uraian Materi

BAB III
BIOAKUSTIK DALAM KEPERAWATAN


III.a. Pengertian Gelombang
    Gelombang adalah fenomena perambatan gangguan, yaitu perambatan energi. Arah perambatan ini dapat merambat dalam satu dimensi (misalnya gelombang simpangan tali), dua dimensi (misalnya gelombang permukaan air), dan tiga dimensi (misalnya gelombang bunyi di udara).













Gambar 21. Gelombang


Berdasarkan mekanismenya, gelombang dibedakan:
• Gelombang  mekanis,   yaitu   gelombang  yang  cepat  rambatnya  tergantung  pada  
      besaran mekanik.
• Gelombang  elastic,  yaitu   gelombang   yang   cepat   rambatnya   tergantung   pada
    besaran-besaran elastisitas.


• Gelombang  permukaan  dalam  zat  cair,  yaitu  gelombang  yang  cepat     tergantung  
     pada besaran permukaan cairan.
• Gelombang  elektromagnetik,  yaitu  gelombang  yang  cepat  rambatnya tergantung
    pada besaran listrik dan magnetik.
    Medium pada proses perambatan gelombang tidak selalu ikut berpindah tempat bersama dengan rambatan gelombang. Misalnya bunyi yang merambat melalui medium udara akan membuat partikel-partikel udara bergerak osilasi (lokal) saja.

III.b. Gelombang Bunyi
    Konsep bunyi dalam kehidupan sehari-hari dihubungkan dengan indera pendengaran (telinga). Frekuensi yang didengar manusia adalah f = 20 Hz - 20000 Hz (audible frequency). Jenis gelombang bunyi yang lain, adalah: bunyi Ultrasonic dengan f > 20000 Hz, dan bunyi infrasonic dengan f < 20 Hz.
Gelombang bunyi adalah gelombang mekanik longitudinal yang dalam perambatannya membutuhkan medium. Medium perambatannya dapat berupa zat padat, cair dan gas. Cepat gelombang bunyi di udara pada suhu 0oC atau 273K adalah sekitar 331,3 m/s.

III.b.1. Sumber-sumber Bunyi
    Sumber bunyi adalah benda yang bergetar. Hampir semua benda dapat bergetar sehingga dapat menjadi sumber bunyi, termasuk getaran permukaan bumi pada saat terjadi gempa. Sumber bunyi yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari, misalnya: getaran senar gitar, dan getaran kolom udara pada seruling.
a)    Dawai (Senar)
    Sehelai dawai ditegangkan dengan beban variabel. Jika dawai dipetik di tengah-tengahnya, maka seluruh dawai akan bergetar membentuk setengah panjang gelombang. Gelombang yang terjadi adalah gelombang stasioner, pada bagian ujung terjadi simpul dan di bagian tengah terjadi perut. Jadi panjang dawai adalah:

  Gambar 22.
  Pola Gelombang nada dasar pada dawai

      L =   atau    o = 2L.                                                                                    (37)
Nada yang ditimbulkan adalah nada dasar, Jika frekwensinya dilambangkan dengan fo maka :
     fo . o = fo . 2L = v     fo =                                                                         (38)
Keterangan:
    fo = Frekuensi nada dasar
    λo = Panjang gelombang nada dasar
    L  = Panjang dawai
    v  = Cepat rambat bunyi pada dawai

    Rumus umum dari pada frekuensi nada-nada pada dawai, adalah :
   
                                                   (39)

                                                           (40)

    karena v adalah kecepatan rambat gelombang transversal, maka

                                                   (41)


Berdasarkan persamaan (41) di atas, dapat disimpulkan dalam hukum Mersenne berikut ini :
1.    Frekuensi nada dasar dawai berbanding terbalik dengan panjang dawai.
2.    Frekuensi nada dasar dawai berbanding lurus (berbanding senilai) dengan akar    kuadrat tegangan tali.
3.    Frekuensi nada dasar dawai berbanding terbalik dengan akar kudrat penampang dawai.
4.    Frekuensi nada dasar dawai berbanding terbalik dengan akar kuadrat masa jenis bahan dawai.
5.    Pada nada atas ke-n terdapat (n+2) simpul dan (n+1) perut.

Dari data yang diperoleh pada percobaan getaran dawai, dapat disimpulkan bahwa:
fo : f1 : f2 :  .  .  .   = 1 : 2 : 3 :  .  .  .                                                              (42)

Persamaan (42) disebut nada selaras (nada harmonis) atau juga dinamakan nada flageolet.

Contoh Kasus 13.
        Seutas dawai diberi tegangan, sehingga kecepatan perambatan gelombang transversal yang dihasilkan 800 m/s. Panjang dawai 0,5 m. Tentukan frekuensi nada dasar yang dihasilkan.
    Jawab:
    Diketahui:     v  = 800 m/s;     n  =  0
            L  = 0,5 m
    Ditanyakan:    fo = ….. ?
    Penyelesaian:
   

Jadi, frekuensi nada dasar yang dihasilkan adalah 800 Hz
Contoh Kasus 14.
        Dengan menggunakan persamaan (42),  tentukan frekuensi nada kedua yang dihasilkan.
    Jawab:

    Diketahui:     v  = 800 m/s;     n  =  0
            L  = 0,5 m    fo = 800 Hz
    Ditanyakan:    f2 = ….. ?
Penyelesaian:
fo : f1 : f2 :  .  .  .   = 1 : 2 : 3 :  .  .  .       
800 : f2 = 1 : 3;           f2  = 2.400 Hz
Jadi, frekuensi nada atas kedua yang dihasilkan adalah: 2.400 Hz                                                 

b)    Kolom Udara
    Kolom udara dapat beresonansi, artinya dapat bergetar. Kenyataan ini digunakan pada alat musik yang dinamakan Organa,  baik organa dengan pipa terbuka maupun organa dengan pipa tertutup.
    1)    Pipa Organa Terbuka
    Di bawah ini adalah gambar penampang pipa organa terbuka.





             Gambar 22. Pola Nada-nada pada Pipa Organa Terbuka
Jika Udara dihembuskan kuat-kuat melalui lobang A dan diarahkan ke     celah C, sehingga menyebabkan bibir B bergetar, maka udara pun bergetar. Gelombang getaran udara merambat ke atas dan oleh lubang sebelah atas gelombang bunyi dipantulkan ke bawah dan bertemu dengan gelombang bunyi yang datang dari bawah berikutnya, sehingga terjadilah interferensi. Maka dalam kolom udara dalam pipa organa timbul pola gelombang longitudinal stasioner. Karena bagian atas pipa terbuka, demikian pula celah C, maka tekanan udara di empat tersebut tentulah sama dan sama dengan tekanan udara luar, jadi tekanan di tempat tersebut timbulah perut.
Pada gambar (b) di atas terlihat 1 simpul diantara 2 perut. Ini berarti pipa organa bergetar dengan nada terendah yang disebut nada dasar organa. Frekwensi nada dasar dilambangkan fo, jadi:
L =   o atau o = 2L, sehingga:                                                                 (43)
fo=  .                                                                                                         (44) 
Pada gambar (c) diperlihatkan dua simpul dan satu perut di antara kedua perut, dikatakan udara dalam pipa organa bergetar dengan nada atas pertama dan dilambangkan dengan f1. Pada pola tersebut sepanjang kolom udara dalam pipa terjadi 1 gelombang. Jadi :
 1 = L                                                                                                           (45)
f1 . 1 = f1 . L = v                                                       (46)
f1 =  =                                                               (47)

Pada gambar (d) diperlihatkan 3 simpul dan dua perut di antara kedua perut, dan bunyi yang ditimbulkan merupakan nada atas kedua dilambangkan f2. Pada pola tersebut dalam pipa organa terbuka tersebut terjadi 1 gelombang, jadi :
L =   2 atau 2  =  L                                                                                 (48)
f2 . 2 = f2 .  L = v                                                                                        (49)
f2 =                                                                                                           (50)

Pada nada atas ke-n terdapat: (n+2) perut dan (n+1) simpul, sehingga secara umum dapat dirumuskan sebagai :
                                                                                                                       (51)

                                                                                                      (52)
Dari data di atas dapat disimpulkan bahwa :
fo : f1 : f2 : f3 :  .  .  .   = 1 : 2 : 3 : 4 :  .  .  .                                                   (53)
Ungkapan tersebut dinamakan Hukum Bernoulli ke I, yaitu : Frekwensi nada-nada yang dihasilkan oleh pipa organa terbuka berbanding sebagai bilangan asli.

Contoh Kasus 15.
        Tentukan frekuensi nada atas pertama (nada harmonic kedua) pada pipa organa terbuka jika panjang pipa 26 cm dan cepat rambat bunyi pada temperature 20oC sebesar 343 m/s.
    Jawab:
    Diketahui:     v  = 343 m/s;     t  =  20oC
            L  = 0,26 m    n = 1
    Ditanyakan:    f1 = ….. ?
Penyelesaian:
    ;      
Jadi, frekuensi nada pertama yang dihasilkan adalah: 1.320 Hz

Contoh Kasus 16.
        Dengan menggunakan persamaan (53),  tentukan frekuensi nada atas ketiga yang dihasilkan.
    Jawab:
    Diketahui:     v  = 343 m/s;     t  =  20oC
            L  = 0,26 m    f1 = 1.320 Hz
    Ditanyakan:    f3 = ….. ?
Penyelesaian:
fo : f1 : f2 :  f3  : .  .  .   = 1 : 2 : 3 : 4 :  .  .  .       
1.320 : f3 = 2 : 4;           f3  = 2.640 Hz

2)    Pipa Organa Tertutup
Apabila pada ujung atas pipa organa tertutup, maka dinamakan pipa organa tertutup, sehingga gelombang longitudinal stasioner yang terjadi pada bagian ujung tertutup merupakan simpul, dan pada bagian ujung terbuka terjadi perut.
Gambar berikut menunjukkan berbagi pola getaran yang terjadi pada pipa organa tertutup.






                 Gambar 23. Pola Nada-nada pada Pipa Organa Tertutup

Pada gambar (a) memberikan nada dasar dengan frekwensi fo. Pada panjang kolom udara L terjadi 1/4 gelombang, karena hanya terdapat 1 simpul dan 1 perut.
Jadi :
L =    o ;   o = 4L                                                                                      (54)
f0 . 0 = f0. 4L = v                                                                                          (55)
f0 =                                                                                                           (56)
Pada pola (b) memberikan nada atas pertama dengan Frekwensi f1. Sepanjang kolom udara pipa organa tertutup terjadi 2 simpul dan 2 perut, sehingga panjang pipa =  panjang gelombang. Jadi:
L =  1    atau    1 =  L                                                                             (57)
f1 . 1 = f1 .   L = v                                                                                       (58)
f1 =                                                                                                           (59)
Pada pola (c) memberikan nada atas kedua dengan dengan frekwensi f2 pada panjang kolom udara pipa organa tertutup terjadi 3 simpul dan 3 perut, sehinga panjang pipa =  panjang gelombang. Jadi:
L =   2   atau   2  =  L                                                                              (60)
f2 . 2 = f2 .  L = v                                                                                        (61)
f2 =                                                                                                           (62)
Dari keterangan di atas dapat disimpulkan:
Pada nada atas ke-n terdapat ( n+1 ) simpul dan ( n+1 ) perut.
fo : f1 : f2 : f3 :  .  .  .   = 1 : 3 : 5 : 7 :  .  .  .                         (63)
Ungkapan ini dinamakan Hukum Bernoulli ke II : Frekwensi nada pipa organa tertutup berbanding sebagai bilangan-bilangan ganjil.

Secara umum dirumuskan :
                                                                                              (64)
Sehingga untuk panjang gelombangnya :
                                                                                                    (65)

Contoh Kasus 17.
        Cepat rambat bunyi dalam pipa organa tertutup 340 m/s. Jika frekuensi nada dasar (harmonic pertama) 240 Hz, tentukan panjang minimum pipa organa tersebut.
    Jawab:
    Diketahui:     v  = 340 m/s;     n = 0
            f0  = 240 Hz
    Ditanyakan:    L = ….. ?
Penyelesaian:

Penyelesaian:



    Jadi, panjang minimum pipa organa tertutup tersebut adalah: 71 cm.

III.b.2. Sifat-sifat Gelombang Bunyi
a)    Pemantulan
          Sifat ini digunakan untuk mengukur kedalaman laut.
          h = ½ v. tpp                                                                                                     (66)
    (tpp = waktu pergi-pulang)
   
Contoh Kasus 18.
        Untuk mengukur kedalaman laut digunakan gelombag ultrasonic. Waktu yang diperlukan oleh gelombang saat dipancarkan dan diterima kembali di kapal 1,6 sekon. Jika kecepatan gelombang  ultrasonic di dalam air laut 1.500 m/s, berapakah kedalaman laut itu ?
    Jawab:
    Diketahui:     tpp  = 1,6 s
            v  = 1.500 m/s
    Ditanyakan:    h = ….. ?
Penyelesaian:
            h = ½ v. tpp  = 
            Jadi, kedalaman laut tersebut adalah 1.200 m atau 1,2 km
   
   
    b)    Resonansi
Resonansi yaitu ikut bergetarnya suatu benda karena pengaruh benda lain yang bergetar. Syarat terjadinya resonansi, yaitu: frekwensinya sama.
Resonansi yang terjadi pada kolom udara
      ln = (2n + 1) ¼                                                                                            (67)
       n mulai 1, 2, 3 ……   resonansi ke-1   n = 1,  dan seterusnya.

III.b.3. Energi Bunyi
    Selain frekuensi, faktor lain yang  mempengaruhi  agar  bunyi  dapat  didengar dengan  baik  adalah  energi  bunyi  yang  cukup.  Energi   gelombang   bunyi   sangat ditentukan frekuensi dan amplitudo gelombang serta medium rambatannya.
                                                                                (68)
                                                                                                   (69)
Keterangan:   
    E = Energi gelombang (J)
     = Rapat energi gelombang (J/m3)
     = Massa jenis medium (kg/m3)
    m = Massa (kg)
     ω = Frekuensi anguler (rad/s)
     f = Frekuensi (Hz)
     A = Amplitudo (m)


III.b.4. Intensitas dan Taraf Intensitas Bunyi
a)     Intensitas Bunyi
    Intensitas  bunyi  adalah  besarnya  energi bunyi   tiap sekon (daya bunyi) tiap satuan luas dalam arah tegak lurus.
     I = P/A                                                                                                           (70)
 Keterangan:
    I = Intensitas bunyi (watt/m2)
     P = daya bunyi (watt )
     A = luas bidang (m2)

     Intensitas  bunyi terkecil yang masih dapat didengar manusia disebut “ambang pendengaran”, yaitu: Io = 10-12 watt/m2 pada frekuensi 1.000 Hz
     Intensitas   terbesar  yang  masih  dapat  didengar  manusia  tanpa  terasa  sakit disebut : “ambang perasaan”, yaitu: I = 10o = 1 watt/m2
     Intensitas  bunyi  berbanding   terbalik  dengan  kuadrat   jarak   pendengar  ke sumber bunyi, maka:
                                                                                                 (71)

b)     Taraf Intensitas Bunyi
     Taraf   intensitas   bunyi   adalah   logaritma   perbandingan   intensitas   bunyi terhadap intensitas ambang pendengaran.
                                                                                                     (72)
Keterangan:
    TI = Taraf Intensitas Bunyi (desibel = dB)
    I   = Intensitas Bunyi (Watt/m2)
    Io = 10-12 W/m2
    1 bel (B) = 10 desiBel (dB)

   
    Pengembangan Persamaan Taraf Intensitas Bunyi, antara lain:

1)    Taraf intensitas bunyi yang dihasilkan oleh n sumber bunyi yang menghasilkan bunyi secara serentak, adalah:
                                                                                       (73)
2)    Apabila pada jarak r1 dari suatu sumber taraf intensitasnya TI1, maka pada jarak r2 taraf intensitasnya menjadi:
                                                                                     (74)




Contoh Kasus 19.
        Sebuah sirine rata-rata menimbulkan taraf intensitas bunyi sebesar 80 dB. Berapa taraf intensitas bunyi yang ditimbulkan oleh 10 buah sirine sejenis pada saat yang bersamaan.
    Jawab:
    Diketahui:     TI1  = 80 dB;            n = 10
    Ditanyakan:    TIn  = ….. ?
Penyelesaian:
       
    TI10 = 80 + 10 log 10
    TI10 = 80 + 10
    TI10 = 90 dB
    Jadi, Taraf intensitas bunyi yang ditimbulkan oleh 10 buah sirine sejenis pada saat yang bersamaan adalah 90 dB.

III.b.5. Efek Doppler
    Memang benar jika dikatakan, bahwa frekuensi bunyi sama dengan frekuensi sumbernya. Akan tetapi tidaklah selalu demikian antara frekuensi sumber bunyi dengan frekuensi bunyi yang kita dengar sama. Apabila antara sumber bunyi dan pendengar tidak ada gerakan relatif, maka frekuensi sumber bunyi dan frekuensi bunyi yang didengar oleh seseorang adalah sama. Namun, bila antara sumber bunyi dan si pendengar ada gerak relatif, misalnya sumber bunyi bergerak mendekati si pendengar, atau si pendengar bergerak mendekati sumber bunyi, atau keduanya bergerak saling mendekati atau menjauhi, ternyata antara frekuensi sumber bunyi dan frekuensi bunyi yang didengar tidaklah sama. Suatu contoh misalnya ketika anda naik bus dan berpapasan dengan bus lain yang sedang membunyikan klakson, maka akan terdengar suara yang lebih tinggi, berarti frekuensinya lebih besar dan sebaliknya ketika bis menjauhi anda, bunyi klakson terdengar lebih rendah, karena frekuensi bunyi yang didengar berkurang. Peristiwa ini dinamakan Efek Doppler.
     Jadi Efek Doppler adalah peristiwa berubahnya harga frekuensi bunyi yang diterima oleh pendengar (P) dari frekuensi suatu sumber bunyi (S) apabila terjadi gerakan relatif antara P dan S.
Oleh Doppler dirumuskan sebagai :

                                                                                                                                   (75)

fP  adalah frekuensi yang didengar oleh pendengar.
fS adalah frekuensi yang dipancarkan oleh sumber bunyi.
vP adalah kecepatan pendengar.
vS adalah kecepatan sumber bunyi.
v  adalah kecepatan bunyi di udara.
Tanda + untuk vP dipakai bila pendengar bergerak mendekati sumber bunyi.
Tanda -  untuk vP dipakai bila pendengar bergerak menjauhi sumber bunyi.
Tanda + untuk vS dipakai bila sumber bunyi bergerak menjauhi pendengar.
Tanda -  untuk vS dipakai bila sumber bunyi bergerak mendekati pendengar.
1.    Jika terdapat angin dengan kecepatan va dan menuju pendengar maka v menjadi (v+va)
2.    Jika angin menjauhi pendengar maka v menjadi (v-va)

Contoh Kasus 20.
        Suatu sumber bunyi bergerak dengan kecepatan 20 m/s menjauhi seorang pendengar yang diam. Jika frekuensi sumber bunyi 800 Hz dan kecepatan perambatan gelombang bunyi di udara 380 m/s, tentukan frekuensi gelombang bunyi yang didengan oleh pendengar.
    Jawab:
    Diketahui:     vs  = 20 m/s;    vp = 0
            v  = 380 m/s    fs = 800 Hz
    Ditanyakan:    fp = ….. ?
Penyelesaian:
   
   

III.c. Telinga Sebagai Alat Pendengaran
     Telinga merupakan organ untuk pendengaran dan keseimbangan,  yang terdiri dari  telinga  luar, telinga   tengah   dan   telinga   dalam.   Telinga   luar    menangkap gelombang  suara  yang dirubah  menjadi energi mekanis oleh telinga tengah. Telinga tengah    merubah    energi   mekanis   menjadi   gelombang   saraf,   yang   kemudian dihantarkan ke otak. Telinga dalam juga membantu menjaga keseimbangan tubuh.





Gambar 24. Telinga Manusia
Gendang   telinga     adalah    selaput  tipis   yang   dilapisi    oleh  kulit,   yang memisahkan telinga tengah dengan telinga luar.
    2) Telinga Tengah
     Telinga tengah  terdiri  dari  gendang  telinga  (membran timpani)  dan sebuah ruang kecil berisi udara yang memiliki  3 tulang kecil  yang menghubungkan gendang telinga dengan telinga dalam. ketiga tulang tersebut adalah:
     a. maleus (bentuknya seperti palu, melekat pada gendang telinga)
     b. inkus (menghugungkan maleus dan stapes)
     c. stapes (melekat pda jendela oval di pintu masuk ke telinga dalam).
     Getaran dari  gendang  telinga  diperkuat  secara  mekanik  oleh  tulang-tulang tersebut  dan   dihantarkan ke  jendela oval.  Telinga tengah juga memiliki 2 otot yang kecil-kecil, yaitu:
     a. Otot tensor timpani (melekat pada maleus dan menjaga agar gendang
    telinga tetap menempel)
     b. Otot stapedius (melekat pada stapes dan menstabilkan hubungan antara
         stapedius dengan jendela oval.
Jika  telinga  menerima  suara  yang  keras,  maka  otot  stapedius  akan   berkontraksi sehingga   rangkaian   tulang-tulang   semakin  kaku   dan   hanya  sedikit  suara  yang dihantarkan. Respon ini  disebut  refleks  akustik, yang membantu melindungi telinga dalam yang rapuh dari kerusakan karena suara.  Tuba  eustakius  adalah  saluran kecil yang   menghubungkan   telinga   tengah   dengan   hidung   bagian   belakang,    yang memungkinkan   masuknya  udara   luar   ke  dalam   telinga  tengah. Tuba   eustakius membuka ketika  kita  menelan,   sehingga  membantu  menjaga  tekanan  udara  yang sama  pada  kedua sisi gendang telinga,  yang penting untuk fungsi pendengaran yang normal dan kenyamanan.

3) Telinga Dalam
     Telinga dalam (labirin) adalah suatu struktur yang kompleks, yang terjdiri dari dua bagian utama, yaitu:
     a. Koklea (organ pendengaran)
     b. Kanalis semisirkuler (organ keseimbangan).
     Koklea  merupakan  saluran  berongga  yang  berbentuk  seperti  rumah  siput, terdiri  dari  cairan  kental  dan  organ  corti,  yang  mengandung  ribuan  sel-sel  kecil      (sel rambut)  yang memiliki rambut  yang mengarah ke dalam cairan tersebut. getaran suara yang dihantarkan dari  tulang  pendengaran  di  telinga  tengah  ke  jendela  oval      di  telinga  dalam  menyebabkan  bergetarnya  cairan dan sel rambut. Sel rambut yang berbeda memberikan respon terhadap frekuensi suara yang berbeda  dan  merubahnya menjadi gelombang saraf.
     Gelombang  saraf ini lalu berjalan  di sepanjang  serat-serat saraf pendengaran yang akan membawanya  ke otak.  Walaupun ada  perlindungan dari  refleks  akustik, tetapi suara  yang  gaduh  bisa  menyebabkan  kerusakan sel  rambut.  Jika  sel rambut rusak,  dia  tidak  akan  tumbuh  kembali.  Jika  telinga terus menerus menerima suara keras   maka   bisa  terjadi  kerusakan  sel  rambut  yang  progresif  dan  berkurangnya pendengaran.  Kanalis  semisirkuler  merupakan  3  saluran  yang  berisi cairan,  yang berfungsi membantu  menjaga  keseimbangan.  Setiap  gerakan  kepala  menyebabkan ciaran  di  dalam  saluran  bergerak.  Gerakan  cairan  di  salah  satu saluran bisa lebih besar   dari   gerakan   cairan   di   saluran  lainnya;   hal  ini  tergantung  kepada  arah pergerakan kepala. Saluran ini juga mengandung sel rambut yang memberikan respon terhadap   gerakan  cairan.   Sel  rambut  ini   memprakarsai   gelombang   saraf   yang menyampaikan pesan ke otak, ke arah mana kepala bergerak, sehingga keseimbangan bisa dipertahankan.
     Jika terjadi infeksi pada kanalis semisirkuler, (seperti yang terjadi pada infeksi telinga tengah atau flu) maka bisa timbul vertigo (perasaan berputar).

III.d. Gelombang Ultrasonik
    Untuk  mempelajari  gelombang  ultrasonik,   kita  harus   mengingat   terlebih dahulu tentang penggolongan frekuensi  bunyi.  Ultrasonik  adalah  gelombang  bunyi dengan frekuensi lebih dari  20.000 Hz. Ultrasonik  dapat  diproduksi  dengan  piranti magnet listrik dan kristal piezoelektrik dengan frekuensi di atas 20.000 Hz.
     Jika  batang  ferromagnetic  diletakkan pada  medan magnet listrik  maka akan timbul gelombang  ultrasonic  pada  ujung batang  ferromagnetik  tersebut.  Demikian pula  jika  batang ferromagnetic  tersebut  dilingkari  kawat,  kemudian  dialiri  listrik.











                                    Gambar 25. Ultrasonografi
     Untuk  diagnostic digunakan  frekuensi  1 – 5 MHz dengan daya 0,01 W/cm2. Untuk  terapi  daya  ditingkatkan  menjadi  1 W/cm2,  bahkan  untuk  menghancurkan kanker daya yang diperlukan sebesar 103 W/cm2.
     Pengurangan  intensitas  merupakan  atenuasi,  yang  dapat   disebabkan   oleh mekanisme, refleksi, refraksi, absorpsi dan scattening.
     Pengaruh atenuasi dalam pemeriksaan USG:
1.  Atenuasi akan membatasi kemampuan alat USG dalam memeriksa truktur jaringan
    tubuh hanya sampai batas ke dalaman tertentu.
2.  Adanya  atenuasi yang  berbeda  pada  jaringan tubuh akan memberikan gambaran
     USG yang berbeda pula.
3.  Alat  USG  sulit  digunakan  untuk  memeriksa struktur jaringan tulang organ yang
     berisi gas.
     Dasar  penggunaan  ultrasonik  adalah  efek  Dopler,  yaitu  terjadi  perubahan frekuensi  akibat  adanya  pergerakan  pendengar  atau  sebaliknya  dan  getaran  yang dikirim ke obyek akan direfleksikan oleh obyek itu sendiri.
     Gelombang  ultrasonik  dapat memberikan efek baik mekanik, panas, kimiawi maupun biologis.  Atau  perubahan–perubahan  siklik  yang  terjadi  pada perambatan gelombang ultrasonik: getaran partikel,  perubahan tekanan,  perubahan densitas,  dan perubahan suhu.
     Semua  perubahan  di atas  bersifat  sementara  dan  penagruhnya sangat kecil, banyaknya panas yang  timbul  di dalam  jaringan  tubuh  ditentukan  oleh:  intensitas, lamanya   pemanasan,    dan   koefisien   absorpsi   jaringan.  Pemakaian    gelombang ultrasonic  dan  intensitas  tinggi dapat menimbulkan fenomena kavitasi pada medium yang  berupa  cairan.  Faktor  yang  menambah  keamanan   penggunaan   USG   yang banyak dipakai saat ini mempunyai intensitas <10 MW/Cm2.

Berikut ini adalah contoh efek yang ditimbulkan oleh gelombang ultrasonic:
     1) Efek Mekanik
     Membentuk emulsi asap/awan dan disintegrasi beberapa benda padat.  Ini bisa digunakan untuk mendeteksi lokasi batu empedu.
     2) Efek Panas
     Sebagian  ultrasonik  mengalami  refleksi  pada  titik  yang  bersangkutan, dan sebagian  lagi  pada  titik  tersebut  mengalami  perubahan panas.  Pada  jaringan  bisa terjadi pembentukan rongga dengan intensitas tinggi.
     3) Efek Kimia
     Gelombang ultrasonik menyebabkan oksidasi dan hidrolisis ikatan polyester.
     4) Efek Biologis
     Efek  ini  sebenarnya  merupakan  gabungan antara efek-efek di atas, misalnya panas   menimbulkan    dilatasi    pembuluh   darah.  Ultrasonik   juga   meningkatkan permeabilitas  membrane  sel  dan  kapiler  serta  merangsang aktifitas sel.  Otot dapat mengalami paralisis dan sel-sel hancur, bakteri dan virus dapat pula hancur. Keletihan akan terjadi jika frekuensi ultrasonik ditingkatkan.










    2.    Rangkuman









































   
3.    Evaluasi
a.    Tulisan:
1)    Terangkan dengan singkat pengertian gelombang
2)    Terangkan sifat-sifat gelombang bunyi
3)    Jelaskan dengan singkat terjadinya Efek Doppler
4)    Tuliskankan dua contoh sumber-sumber bunyi
5)    Sebuah sirine rata-rata menimbulkan taraf intensitas bunyi sebesar 80 dB. Berapa taraf intensitas bunyi yang ditimbulkan oleh 10 buah sirine sejenis pada saat yang bersamaan.

b.    Lisan
1)    Uraikan dengan singkat proses perambatan energi bunyi
2)    Jelaskan fungsi masing-masing bagian telinga
3)    Berikan dua contoh pemanfaatan gelombang bunyi

C.    DAFTAR PUSTAKA

1.    Adams, Boies Higler. Buku Ajar Penyakit THT. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC
2.    Gabriel, J. F. 1996. Fisika Kedokteran. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC
3.    Ridwan, Harrianto. Buku Ajar Kesehatan Kerja. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC








BIORADIASI DALAM KEPERAWATAN
Drs. Hamsyim Hammaali, M.Pd

A.     PENDAHULUAN
    1.     Pengantar
    Setelah ditemukannya sinar-X oleh Rontgen pada tahun 1985, potensi penggunaan radiasi dalam pengobatan mulai dikenali. Pasien pertama yang diobati untuk karsinoma sel squamous pada hidung diobati pada tahun 1900. Setelah itu, terapi radiasi digunakan secara empiris untuk berbagai kondisi, baik lunak maupun ganas. Pada berbagai situasi, dimana tidak terdapat alternatif terapi yang efektif, terapi radiasi bisa menjadi salah satu dari beberapa pilihan perawatan yang tersedia. Ini berlaku sampai tahun 1950an. Setelah itu, perawatan dengan radiasi mulai menurun disebabkan oleh dua alasan utama: alasan pertama adalah disadarinya efek berbahaya dari radiasi, termasuk potensi untuk menginduksi malignansi. Disamping itu, perkembangan tehnik bedah dan perkembangan terapi medis efektif seperti kortikosteroid dan antiobitik telah menjadi alternatif yang efektif untuk digunakan dalam radiasi pengionan. Meski demikian, para dermatologis harus memiliki keahlian utama dalam hal indikasi dan perawatan dengan sinar X untuk penyakit kulit baik lunak maupun ganas. Ada beberapa situasi dimana radiasi pengionan tetap menjadi alternatif terapeutih yang dapat diterima atau bahkan menjadi perawatan utama yang dipilih untuk penyakit kulit tertentu. Para dermatologis, seringkali bekerja sama dengan oncologis radiasi, bisa membantu pasien dan dokter dalam memilih resimen perawatan dengan rasio terapeutik tertinggi untuk individu tertentu. Pada kebanyakan kasus, morbiditas radiasi cukup rendah  jika dibandingkan dengan morbiditas atau bahkan mortalitas
yang terkait dengan penyakit progresif atau rekuren.
     
    2.    Tujuan Pembelajaran Umum
        Mahasiswa memahami prinsip-prinsip ilmu fisika yang terkait dengan peningkatan kemampuan dalam melakukan pengkajian, interpretasi dan evaluasi data
3.    Tujuan Pembelajaran Khusus
Setelah mempelajari pokok bahasan ini dengan baik, mahasiswa mampu:
a.    Menerangkan Prinsip Terapi Radiasi
b.    Menerangkan Cara Kerja Radiasi untuk Mengobati Kanker
c.    Menerangkan tentang Radiasi Pengion
    d.    Menjelaskan Terapi Radiasi Internal (Brachytherapy)
    e.    Menjelaskan Kemungkinan Efek Samping dari Terapi Radiasi
    f.    Menjelaskan Terapi Radiasi Proton
    g.    Menerangkan Radiofarmasi

4.    Materi Pokok
a.      Prinsip Terapi Radiasi
b.      Cara Kerja Radiasi untuk Mengobati Kanker
    1. Siklus Sel Hidup
    2. Siklus Sel dan Radiasi
c.    Radiasi Pengion Terhadap Sistem Biologik
    1. Satuan Dosis dalam Radiasi Pengion
    2. Efek Biologis yang Timbul oleh Radiasi Pengion
d.     Terapi Radiasi Internal (Brachytherapy)
    1. Jenis-jenis Radiasi Internal
    2. Pengobatan dengan Radiasi Internal
    e.     Kemungkinan Efek Samping dari Terapi Radiasi
    1. Kelelahan (Fatigue)
    2. Perubahan Kulit
    3. Mulut dan Masalah Tenggorokan
    f.    Terapi Radiasi Proton (Alternatif Pengobatan Kanker)
        1. Keunggulan Proton
    2. Keperluan Rumah Sakit
    3.Terapi Proton
    g.    Radiofarmasi
        1. Pengobatan Nyeri Tulang
        2. Pengobatan Kanker Tiroid
        3. Fosfor 32
        4. Radio Antibodi Berlabel


B.     KEGIATAN BELAJAR
    1.    Uraian Materi

BAB IV
BIORADIASI DALAM KEPERAWATAN

IV. a. Prinsip Terapi Radiasi
Radiasi dan radioaktivitas ditemukan lebih dari 100 tahun yang lalu. Sejak saat itu dokter telah melihat cara untuk menggunakan radiasi untuk mengobati kanker. Kemajuan dalam teknologi dan pemahaman yang lebih baik efek pada tubuh telah membuat terapi radiasi merupakan bagian penting dari pengobatan kanker saat ini. Bahkan, lebih dari separuh dari semua penderita kanker akan mendapat radiasi sebagai bagian dari perawatan kanker mereka.
Prinsip dasar terapi radiasi yaitu menimbulkan kerusakan pada jaringan tumor sebesar mungkin seraya kerusakan seminimal mungkin pada jaringan normal di sekitar tumor. Hal ini dapat dicapai dengan penyinaran langsung pada tumor dari berbagai arah sehingga diperoleh dosis maksimum pada tumor tersebut.
IV. b. Cara Kerja Radiasi untuk Mengobati Kanker
Radiasi adalah energi yang dibawa oleh gelombang atau suatu aliran partikel. Hal ini dapat mengubah gen (DNA) dan beberapa molekul sel. kontrol Gen bagaimana sel tumbuh dan membelah. Radiasi dapat merusak gen sel kanker sehingga tidak dapat tumbuh dan membelah lagi. Jadi radiasi yang digunakan untuk membunuh sel-sel kanker dan tumor menyusut.
Untuk memahami bagaimana radiasi bekerja sebagai pengobatan, akan sangat membantu untuk mengetahui siklus hidup normal sel. Siklus sel berjalan melalui 5 tahap, salah satunya adalah membagi aktual dari sel. Ketika sebuah sel membelah, atau membagi, menjadi 2 sel, itu disebut mitosis.
IV. b. 1. Siklus Sel Hidup






       Gambar 26. Siklus Sel
Keterangan:
GO = Cell is resting; GO = Cell sedang beristirahat
G1 = RNA and proteins are made; G1 = RNA dan protein dibuat
S = DNA is made; S = DNA dibuat
G2 = Apparatus for mitosis is built; G2 = Aparatus untuk mitosis dibangun
M = Mitosis (the cell divides into 2 cells); M = Mitosis (sel terbagi menjadi 2 sel)


Fase G0 (tahap istirahat): Sel belum mulai membagi. Sel menghabiskan sebagian besar hidup mereka di fase ini. Tergantung pada jenis sel, langkah ini bisa berlangsung selama beberapa jam atau bertahun-tahun. Ketika sel mendapat sinyal untuk mereproduksi (membagi), bergerak ke fase G1.
Fase G1: Selama fase ini, sel mulai membuat lebih banyak protein untuk bersiap-siap untuk membagi. Untai tunggal DNA, RNA yang disebut, juga dibuat. Fase ini berlangsung sekitar 18 sampai 30 jam.
Fase S: Dalam fase S, kromosom yang berisi kode genetik (DNA) akan disalin sehingga baik dari sel-sel baru yang akan dibuat akan memiliki DNA yang sama. Fase ini berlangsung sekitar 18 sampai 20 jam.
Fase G2: Fase G2 hanya sebelum sel mulai membelah menjadi 2 sel. Hal ini berlangsung dari 2 to10 jam.
Fase M (mitosis): Pada fase ini, yang berlangsung hanya 30 sampai 60 menit, sel sebenarnya terbagi menjadi 2 sel-sel baru yang persis sama.
IV. b. 2. Siklus Sel dan Radiasi
Siklus sel adalah penting dalam pengobatan kanker karena biasanya radiasi pertama membunuh sel-sel yang aktif atau dengan cepat membagi. Tidak bekerja begitu cepat pada sel-sel yang dalam tahap istirahat (G0) atau membagi perlahan. Jumlah dan jenis radiasi yang mencapai sel dan kecepatan pertumbuhan sel mempengaruhi apakah dan seberapa cepat sel akan mati atau rusak. Radiosensitivity adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan bagaimana beresiko sel adalah untuk kerusakan radiasi.
Sel-sel kanker cenderung untuk membelah dengan cepat dan tumbuh di luar kendali. Terapi radiasi membunuh sel kanker yang membagi, tetapi juga mempengaruhi membagi sel-sel jaringan normal. Kerusakan pada sel-sel normal menyebabkan efek samping yang tidak diinginkan. Setiap kali terapi radiasi yang diberikan itu melibatkan keseimbangan antara menghancurkan sel-sel kanker dan hemat sel-sel normal.
Radiasi tidak selalu membunuh sel kanker atau sel-sel normal segera. Mungkin butuh beberapa hari atau bahkan minggu pengobatan bagi sel-sel untuk memulai mati, dan mereka dapat terus mati selama berbulan-bulan setelah pengobatan berakhir. Jaringan yang tumbuh cepat, seperti kulit, sumsum tulang, dan lapisan usus sering dipengaruhi segera. Sebaliknya, saraf, payudara, dan jaringan tulang kemudian menunjukkan efek. Untuk alasan ini, ada efek samping jangka panjang yang mungkin datang dengan terapi radiasi, dan beberapa di antaranya mungkin tidak terlihat sampai lama setelah pengobatan selesai.
Di masa lalu, ia berpikir bahwa begitu suatu daerah yang diobati dengan radiasi tidak dapat diobati dengan radiasi lagi karena kerusakan pada sel-sel normal di daerah perawatan. Tetapi penelitian menunjukkan bahwa program kedua terapi radiasi dapat diberikan dalam beberapa kasus




IV. c. Radiasi Pengion Terhadap Sistem Biologik
    Yang dimaksud dengan radiasi pengion adalah radiasi sinar X atau sinar gamma. Untuk mengetahui efek radiasi pengion ini, kita perlu mengetahui beberapa pengertian satuan yang digunakan dalam radiasi.

IV. c. 1. Satuan Dosis dalam Radiasi Pengion
    Roentgen (R) adalah satuan dari banyaknya radiasi (unit of exposure). Satu Roentgen adalah: banyaknya radiasi sinar X atau sinar gamma yang menimbulkan ionisasi di udara pada 0,001293 gram udara sebanyak satu satuan muatan elektrostatis. 0,001293 gram ialah massa 1 cm3 udara pada 0oC, 760 mm Hg.
    Radiasi sinar X atau sinar gamma yang mengenai suatu areal tertentu dikenal dengan nama satuan rap (Roentgen area product), di mana 1 rap sama dengan radiasi 100 R pada setiap 1 cm2.
    1 rap = 100 R cm2
    Satuan Roentgen ini hanya berdasarkan ionisasi yang terjadi di udara dan hanya berlaku bagi sinar X dan sinar gamma saja, serta tidak menunjukkan jumlah/banyaknya absorpsi bagi sembarang radiasi.
    Satu rad didefinisikan sebagai dosis penyerapan energi radiasi sebanyak 100 erg bagi setiap gram benda/jaringan.
    1 rad = 100 erg/g = 0,01 Joule/Kg jaringan
    Untuk sinar X dan sinar gamma, dosis sebesar 1 rad hampir sama dengan dosis 1 R per gram air. Tetapi untuk jaringan absorpsi radiasi akan lebih banyak dari pada air, dan akan memberikan dosis rad yang lebih besar, misalnya 1 R sinar X pada tulang = 4 rad. Untuk energi  radiasi yang tinggi pada penggunaan radioterapi perbandingan antara rad dengan Roentgen mendekati 1 baik untuk tulang maupun untuk jaringan.
    Pada tahun 1975 International Commission on Radiological Unit (ICRU) memakai Gray (Gy) sebagai dosis satuan Internasional (SI). Pemakaian satuan Gy ini untuk menghormati tuan Harold Gray, seorang ahli fisika kedokteran berkebangsaan Inggris yang menemukan efek Oksigen pada sel-sel yang diradiasikan.
    Satu Gy adalah dosis radiasi apa saja yang menyebabkan penyerapan energi 1 Joule pada 1 Kg zat penyerap, maka:
    1 Gy     = 1 J/Kg
        = 107 erg/Kg
    = 100 rad

IV. c. 2. Efek Biologis yang Timbul Oleh Radiasi Pengion
    Radioterapi dengan sinar X, sinar gamma atau partikel isotop radioaktif pada hakekatnya tergantung pada energi yang diabsorpsi baik secara efek fotoelektris maupun efek Kompton yang menimbulkan ionisasi pada jaringan. Sebagai akibat ionisasi ini, terjadi kelainan atau kerusakan pada jaringan. Akibat yang ditimbulkan oleh radiasi pengion ini dinamakan efek biologis.
    Efek biologis dibagi atas dua bagian, yaitu;
1.    Efek Somatis
2.    Efek genetis
Pembagian efek somatis maupun efek genetis berdasarkan atas kerusakan sel jaringan yang ditimbulkan oleh radiasi pengion tersebut. Di dalam sel akan terjadi dua efek yang merusak, yaitu efek ionisasi dan efek biokimia.
Efek Ionisasi; pada sel-sel terionisasi akan memancarkan elektron pada struktur ikatan kimia dengan akibat terpecahnya molekul-molekul dari sel sehingga terjadi kerusakan sel.
Fek Biokimia; jaringan sebagian besar terdiri dari air. Radiasi pengion akan menyebabkan molekul air terpecah menjadi ion H+ dan OH- serta atom-atom netral H dan OH (faceradical),  yang sangat bereaksi kimia. Molekul-molekul jaringan yang terpecah ini akan menyebabkan terjadinya kerusakan jaringan.
Dalam efek somatis ini berkaitan erat dengan besarnya radiasi yang diabsorpsi dan respon jaringan terhadap radiasi. Respon yang berlainan ini dinamakan sensitivitas jaringanterhadap radiasi.
Berikut ini, disusun radiasi sensitif berbagai jaringan terhadap radiasi menurut urutan menurun:
1.    Sumsum tulang dan sistem hemopoetik
2.    Jaringan alat kelamin
3.    Jaringan alat pencernaan
4.    Kulit
5.    Jaringan ikat
6.    Jaringan kelenjar
7.    Tulang
8.    Otot
9.    Urat syaraf
Sensitivitas pelbagai jaringan tumor terhadap radiasi juga tidak sama tergantung pada jaringan apa tumor itu berasal. Dalam hal ini, kita harus berpegang pada hukum Bergonie dan Tribondeau.
Bergonie dan Tribondeau (1906) melakukan penyinaran pada testis binatang percobaan. Diperoleh kesimpulan bahwa embrional atau makin tidak berdiferensiasi suatu sel, makin sensitif sel-sel tersebut terhadap radiasi. Kesimpulan ini dikenal dengan hukum Bergonie-Tribondeau  yang sangat penting dalam radioterapi. Hukum itu mempunyai arti bahwa makin aktif suatu sel berproliferasi (memperbanyak  diri dengan cara pemecahan) makin sensitif pula sel tersebut terhadap radiasi.Sel-sel tumor ganas pada umumnya dalam keadaan prolifeasi aktif, maka lebih sensitif terhadap radiasi dari pada sel-sel sehat di sekitarnya.
    Berdasarkan hukum Bergonie-Tribondeau, tumor dibagi 3 (tiga), yaitu:
1.    Tumor ganas yang radiosensitif
2.    Tumor ganas yang radioresponsif
3.    Tumor ganas yang radioresisten
IV. d. Terapi Radiasi Internal (Brachytherapy)
Internal terapi radiasi juga dikenal sebagai brachytherapy (rem-ee-ADA-uh-pee), yang berarti-terapi jarak pendek. Dengan metode ini, kontainer radioaktif ditempatkan ke dalam tumor atau ke rongga tubuh dekat dengan tumor. Keuntungan brakiterapi adalah kemampuan untuk memberikan dosis radiasi yang tinggi pada daerah kecil. Hal ini berguna dalam kasus-kasus yang membutuhkan dosis tinggi atau dosis radiasi yang akan lebih daripada jaringan normal tahan jika harus datang dari luar.

IV. d. 1. Jenis-jenis Radiasi Internal
Jenis utama dari radiasi internal (Brachytherapy)adalah:
•      Radiasi Interstitial: sumber radiasi ditempatkan langsung ke dalam atau di samping tumor menggunakan pelet kecil, biji, kabel, tabung, atau kontainer.
•      Radiasi Intracavitary: wadah bahan radioaktif ditempatkan dalam rongga tubuh seperti dada, rektum, rahim, atau vagina.
Ultrasound, x-ray, atau CT scan digunakan untuk membantu dokter meletakkan sumber radioaktif di tempat yang tepat. Penempatan dapat permanen (jangka panjang) atau sementara (jangka pendek):
• Brachytherapy Tetap melibatkan menggunakan wadah kecil, yang disebut pelet atau biji, yang seukuran sebutir beras. Mereka ditempatkan tepat ke tumor menggunakan tipis, jarum berongga. Setelah di tempat, pelet yang mengeluarkan radiasi selama beberapa minggu atau bulan. Karena mereka sangat kecil dan menyebabkan sedikit ketidaknyamanan, mereka hanya tersisa di tempat setelah bahan radioaktif mereka habis.
• Brachytherapy sementara dapat laju dosis tinggi (HDR) atau laju dosis rendah (LDR). Entah jenis melibatkan sebentar menempatkan jarum berongga, tabung, atau balon berisi cairan ke daerah yang akan dirawat. Radioaktif material dapat dimasukkan dalam kontainer untuk waktu yang singkat dan kemudian dibuang. Untuk brakiterapi HDR, sumber radiasi dimasukkan ke dalam tempat bagi sekitar 10 sampai 20 menit pada satu waktu, kemudian dihapus. Proses ini dapat diulang dua kali sehari selama beberapa hari, atau sekali seminggu selama beberapa mingguUntuk LDR brakiterapi, sumber radiasi tetap di tempat hingga 7 hari. Untuk menjaga implan dari bergerak, Anda akan perlu untuk tinggal di tempat tidur dan berbaring masih cukup. Untuk alasan ini, Anda akan disimpan di rumah sakit selama LDR terapi.

IV. d. 2. Pengobatan dengan Radiasi Internal
Sakit parah atau penyakit yang tidak mungkin terjadi selama terapi implan. Anda mungkin merasa mengantuk, lemah, atau mual untuk waktu yang singkat karena anestesi (obat yang membuat Anda ngantuk) digunakan saat implan diletakkan pada tempatnya. Sampaikan kepada perawat jika Anda memiliki efek samping yang tidak biasa seperti terbakar atau berkeringat.
Anestesi biasanya tidak diperlukan untuk mengambil implan brachytherapy sementara. Kebanyakan dapat diambil keluar tepat di kamar rumah sakit Anda. Jika Anda harus tinggal di tempat tidur selama terapi implan, Anda mungkin harus tinggal di rumah sakit satu hari ekstra atau lebih setelah implan akan dihapus.
Setelah implan dilepas, tidak ada radioaktivitas dalam tubuh Anda. Dokter akan memberitahu Anda jika Anda harus membatasi aktivitas fisik. Kebanyakan pasien didorong untuk melakukan aktivitas sebanyak yang mereka rasakan bisa. Seperti, beberapa orang membutuhkan tidur atau istirahat ekstra selama hari-hari pertama mereka di rumah, tetapi Anda mungkin akan merasa lebih kuat dengan cepat. Area yang telah diobati dengan implan yang mungkin sakit atau sensitif untuk beberapa waktu setelah perawatan.

IV. e. Kemungkinan Efek Samping dari Terapi Radiasi
Jaringan tubuh normal bervariasi dalam respon mereka terhadap radiasi. Seperti halnya tumor, jaringan normal di mana sel-sel dengan cepat membagi mungkin akan terpengaruh. Hal ini menyebabkan beberapa efek samping pengobatan radiasi. Karena radiasi adalah pengobatan lokal, banyak efek samping tergantung pada area tubuh yang sedang dirawat. Efek awal radiasi dapat dilihat beberapa hari atau minggu setelah perawatan telah mulai dan mungkin akan menyala selama beberapa minggu setelah perawatan telah berakhir. Other effects may not show up until months, or even years, later. Efek lainnya mungkin tidak muncul sampai bulan, atau bahkan bertahun-tahun, kemudian. Efek samping utama antara lain:

IV. e. 1. Kelelahan (Fatigue)
Fatigue adalah kelelahan ekstrem yang tidak mendapatkan istirahat yang lebih baik. Ini adalah efek umum dari radiasi, namun penyebab pasti belum diketahui. Kadang-kadang tumor menyebabkan sistem kekebalan tubuh untuk membuat zat yang menyebabkan kelelahan. Kelelahan juga bisa disebabkan oleh anemia (jumlah sel darah merah yang rendah), gizi buruk, rasa sakit, obat-obatan seperti steroid atau kemoterapi, depresi, dan stres.
Tidak ada pengobatan tunggal untuk kelelahan, tetapi jika menyebabkan dapat ditemukan harus diobati. Misalnya, jika kelelahan adalah sebagian disebabkan oleh anemia, beberapa pasien dapat mengambil manfaat dari transfusi darah atau dari obat-obatan yang menyebabkan tubuh untuk membuat sel darah merah.
Kelelahan dapat bertahan untuk waktu yang lama setelah perawatan selesai dan beberapa orang tidak pernah memiliki energi sebanyak seperti yang mereka lakukan sebelum pengobatan. Cahaya atau latihan sedang dengan istirahat sering dapat membantu untuk mengurangi kelelahan. Bicarakan dengan dokter Anda tentang hal ini dan perawatan lainnya yang dapat bekerja untuk Anda.

IV. e. 2. Perubahan Kulit
Terapi radiasi menyebabkan kerusakan kulit yang kurang daripada itu di masa lalu karena sebagian besar dosis radiasi yang disampaikan di bawah permukaan kulit. Anda masih mungkin menemukan bahwa kulit Anda menunjukkan respon terhadap perawatan. Selama 2 minggu pertama pengobatan, Anda mungkin akan melihat kemerahan samar. Kekeringan dan pengelupasan kulit dapat terjadi dalam 3 sampai 4 minggu. Setelah itu, kulit atas wilayah pengobatan mungkin menjadi lebih gelap. Hal ini karena radiasi yang berpengaruh pada sel-sel kulit yang menghasilkan pigmen (warna). Anda juga mungkin telah kehilangan rambut pada kulit di atas area yang sedang diobati.
Kulit di daerah perawatan juga bisa menjadi kering dan gatal. Melembabkan kulit dengan lidah buaya, lanolin, atau vitamin E dapat membantu. Tetapi sebelum menggunakan produk kulit selama pengobatan, radiasi meminta dokter atau perawat jika sudah OKBeberapa lotion yang OK untuk digunakan setelah berakhir pengobatan dapat benar-benar membuat hal-hal buruk selama terapi. Jangan menggunakan parfum, deodoran, dan lotion kulit yang mengandung alkohol atau parfum. Juga menghindari bubuk kecuali dokter Anda atau perawat bilang mereka OK untuk digunakan. Tetap keluar dari matahari sebanyak yang Anda bisa. Jika Anda harus di luar ruangan, mengenakan topi dan pakaian yang akan melindungi kulit Anda. Setelah sekitar satu bulan pengobatan, beberapa orang mendapatkan radiasi mungkin melihat mengupas kulit dan lembab (menangis) area. Biarkan tim medis perawatan Anda tahu apakah ini terjadi pada Anda.
Kemudian efek radiasi dapat mencakup penipisan kulit. Kulit mungkin merasa sulit, terutama jika operasi juga telah dilakukan di daerah yang samaBeberapa orang mungkin mengalami kesulitan dengan penyembuhan luka di daerah yang dirawat. Kulit di daerah perawatan selalu mungkin lebih sensitif terhadap matahari, dan Anda harus ekstra hati-hati untuk melindungi ketika Anda berada di luar ruangan.

IV. e. 3. Mulut dan Masalah Tenggorokan
Mucositis (peradangan di dalam mulut) adalah istilah efek samping-pendek yang mungkin terjadi jika radiasi diberikan ke kepala dan area leher. Biasanya membaik dalam waktu beberapa minggu setelah perawatan selesai. Mulut kering dan hilangnya rasa dapat disebabkan oleh kerusakan radiasi pada kelenjar ludah dan selera. Tebal, lengket, air liur seperti tali dan masalah menelan dapat juga terjadi. Efek samping ini sering hilang setelah akhir perlakuan, namun dalam beberapa kasus mungkin akan permanen.
Menjaga mulut Anda bersih adalah penting untuk mengurangi risiko infeksi. Jika mulut Anda menjadi sakit, Anda mungkin akan diberi obat untuk mati rasa mulut atau membantu rasa sakitAnda mungkin perlu mengambil sebelum makan sehingga lebih mudah untuk makan. Pastikan untuk memberitahu dokter tentang sakit dan apakah obat-obatan untuk membantu bekerja.
Gizi yang baik sangat penting bagi penderita kanker. Jika rasa sakit dan iritasi membuat sulit untuk makan atau menelan, Anda mungkin harus memiliki tabung pengisi dimasukkan ke dalam perut Anda untuk sementara sehingga Anda dapat mengambil dalam makanan cukup. Tim perawatan kesehatan Anda akan membantu Anda mengembangkan rencana untuk mengelola gejala Anda.
Radiasi pada daerah kepala dan leher dapat mempengaruhi gigi juga, dan meningkatkan kesempatan Anda mendapatkan gigi berlubang. perawatan mulut untuk mencegah masalah akan menjadi bagian penting dari perawatan Anda. Sebelum memulai radiasi, berbicara dengan dokter gigi Anda dan memiliki lengkap check up. Juga meminta dokter gigi Anda untuk berbicara dengan onkologi radiasi Anda sebelum Anda mulai perawatan radiasi. Setiap perawatan gigi yang perlu Anda mungkin harus dilakukan sebelum radiasi dimulai dan perawatan fluoride harian mungkin diresepkan untuk melindungi gigi Anda.

IV. f. Terapi Radiasi Proton (Alternatif Pengobatan Kanker)
Pertanyaan apakah penelitian dalam bidang fisika partikel memiliki aplikasi langsung untuk kebutuhan manusia mulai terjawab dengan jelas. Fasilitas pemercepat partikel, yang selama ini hanya dipakai untuk menganalisis interaksi antarpartikel elementer, saat ini digunakan untuk media radiasi untuk pengobatan kanker.
Pada tahun 1946, Robert Rathbun Wilson PhD, fisikawan partikel eksperimentalis yang juga terlibat dalam proyek "bom atom" Manhattan, mempublikasikan sebuah karya ilmiah yang pertama kali mengusulkan penggunaan berkas proton untuk pengobatan kanker dengan radiasi. Akhirnya, Wilson menjadi direktur pertama fasilitas yang saat ini dikenal dengan nama Fermi National Accelerator Laboratory di kota Batavia, Negara Bagian Illinois, Amerika Serikat (AS).
Terapi kanker dengan radiasi proton memiliki keuntungan yang tidak dimiliki oleh terapi radiasi konvensional. Keunikan terapi proton ini terletak dari sifat proton itu sendiri sebagai partikel yang memiliki massa dan muatan listrik. Dibandingkan dengan metode-metode pengobatan lain, seperti kemoterapi atau bahkan operasi pengangkatan kanker, terapi proton jauh lebih aman dan memberikan kualitas hidup yang lebih baik bagi si pasien selama terapi radiasi dijalankan.

IV. f. 1. Keunggulan Proton
Secara prinsip, radiasi kanker standar maupun radiasi proton adalah sama. Keduanya mengandalkan proses ionisasi yang mengubah sifat atom dalam molekul sel kanker.
Semua bagian tubuh kita terdiri dari molekul-molekul yang terdiri dari atom. Setiap atom memiliki inti atom yang dikelilingi oleh elektron. Jika proton yang memiliki massa dan energi yang tinggi melewati atom, proton akan menarik elektron keluar dari orbitnya, proses ini dikenal sebagai ionisasi.
Akibatnya, karakteristik atom tadi akan berubah. Sejalan dengan itu, molekul tempat atom ini berada akan berubah sifatnya. Proses perubahan sifat inilah yang diharapkan terjadi karena mengakibatkan rusaknya susunan DNA dan material-material genetik pada sel-sel kanker. Selanjutnya, DNA sel yang rusak membuat sel tidak berfungsi, terutama untuk membelah dan menyebar. Karena kemampuan memperbaiki sel kanker rendah meskipun dibantu dengan enzim, proses beruntun ini mengakibatkan sel kanker rusak secara permanen.
Sementara itu, dengan radiasi standar, efek sampingnya adalah sel-sel sehat di sekitar sel kanker akan rusak. Hal ini terjadi karena energi radiasi cahaya tidak bisa difokuskan ke daerah tertentu saja, melainkan disebar ke sekeliling daerah penyakit. Kekurangan radiasi dengan foton ini disebabkan justru oleh sifat alami partikel penyusun cahaya, foton, yang tidak memiliki massa dan muatan ini. Energi yang dibawa oleh foton akan mudah diserap oleh medium di sekeliling sel kanker itu sendiri.
Hal di atas tidak terjadi pada radiasi proton. Karena proton memiliki massa yang jauh lebih berat daripada massa elektron dan muatan listrik positif, energi yang dibawa oleh proton bisa dipercepat sedemikian rupa sehingga medium di sekeliling kanker tidak bisa menyerap energi yang dibawa oleh berkas proton. Akibatnya, berkas proton dapat diatur untuk bisa menanamkan energinya ke lokasi sel kanker yang dituju.
Radiasi proton akan semakin efektif hasilnya saat ini karena informasi tiga dimensi sel kanker bisa didapat dengan imaging process menggunakan alat-alat seperti CAT scan. Dengan informasi ini, distribusi energi tiga dimensi yang diperlukan untuk deposit energi proton bisa didapatkan. Ini akan lebih memudahkan pengaturan dosis radiasi proton yang lebih komprehensif bagi sebuah sel kanker dengan karakteristik khusus.

IV. f. 2. Keperluan Rumah Sakit
Tantangan berikut tentunya adalah bagaimana membuat fasilitas pemercepat proton yang relatif cukup kecil sehingga memiliki ukuran yang sesuai dengan ukuran sebuah rumah sakit.
Ukuran fasilitas ini jauh lebih kecil daripada fasilitas pemercepat partikel di CERN Eropa, yang memiliki lintasan partikel melewati beberapa negara atau di Thomas Jefferson National Accelerator Facilities, Newport News VA, Amerika Serikat, dengan lintasan partikel berukuran lebih kurang dua kali lapangan bola. Namun, dengan kemajuan teknologi rekayasa, ilmu komputer dan ilmu fisika, saat ini telah banyak dihasilkan "mesin" penghasil proton dan bahkan telah beroperasi penuh, baik untuk penelitian maupun pengobatan.
Proses menghasilkan berkas proton diawali dengan menyuntikkan gas hidrogen ke dalam ruang vakum untuk kemudian melewati proses pemisahan elektron dari inti atom hidrogen, proses yang juga dikenal sebagai ionisasi. Kemudian dengan medan magnet, berkas proton tadi dibelokkan ke tabung hampa udara yang disebut sebagai pemercepat awal (pre-accelerator) untuk melewati potensial listrik yang mendorong proton mencapai energi sekitar dua juta elektron- volt. Satu elektron-volt sama dengan energi yang digunakan untuk menggerakkan sebuah elektron melewati potensial listrik sebesar 1 volt.
Berkas proton tadi melanjutkan perjalanannya untuk mendapatkan energi yang lebih tinggi di dalam alat yang dikenal dengan nama sinklotron, yang terdiri dari ruang hampa dengan frekuensi radio. Dalam lintasan melingkar, berkas proton berputar sebanyak 10 juta kali dalam satu detik. Setiap berputar, ruang kosong dengan frekuensi radio di dalam cincin sinklotron ini menambah energi proton, yang akhirnya akan mencapai energi sekitar 70 sampai 250 juta elektron-volt. Energi ini cukup untuk menempatkan proton di kedalaman tubuh pasien.
Setelah keluar dari sinklotron, berkas proton diteruskan ke dalam sistem transpor yang akan melanjutkannya melewati rangkaian magnet yang mengarahkan dan menambah intensitas berkas tadi. Akhirnya, berkas proton akan dipecah untuk kemudian diarahkan ke beberapa saluran keluar. Biasanya, satu saluran dipakai untuk pengawasan dan pengontrolan energi proton, selebihnya dikeluarkan dengan alat-alat khusus yang disesuaikan dengan keperluan pengobatan kanker.

IV. f. 3. Terapi Proton
Walaupun usia penelitian terapi proton telah berabad-abad, jenis kanker yang bisa diobati dengan terapi proton barulah kanker yang masih dalam stadium dini dan belum menyebar ke bagian tubuh yang lain. Cukup banyak jenis kanker yang telah berhasil diobati dengan terapi ini. Di antaranya adalah kanker prostat dan kanker pada anak-anak.
Kanker prostat adalah kanker yang menyerang kelenjar prostat yang terdapat pada sistem reproduksi pria. Biasanya terjadi pada pria berusia lanjut, tetapi kadang juga pada pria muda. Di AS, jumlah penderita kanker jenis ini relatif tinggi, mencapai angka 220.000 pada tahun 2003. Sementara di Asia angka ini jauh lebih rendah, sekitar 10 persen dari angka di AS.
Salah satu pilihan pengobatan bagi kanker prostat adalah dengan radiasi. Pengobatan ini paling tidak lebih menjadi pilihan daripada operasi pengangkatan kanker. Sayangnya, tidak semua bagian kanker terjangkau dengan radiasi konvensional. Untuk itu, pilihan yang terbaik adalah dengan radiasi proton. Di Rumah Sakit Loma Linda, AS, sendiri lebih dari 900 pasien dari tahun 1991 sampai dengan tahun 1996 menjalani radiasi ini dengan hasil yang sangat memuaskan.
Sementara itu, pengobatan kanker pada anak-anak dengan radiasi konvensional akan membahayakan sel-sel sehat di sekeliling sel kanker, yang tentunya relatif berusia muda. Pengobatan dengan terapi proton menolong dokter mengobati hanya sel kanker dan tidak menambah risiko rusaknya sel-sel sehat. Kanker anak yang diobati dengan terapi ini termasuk kanker pada otak dan mata.
Karena biaya pembangunan fasilitas terapi proton masih relatif sangat mahal, hanya negara-negara maju yang telah memiliki fasilitas ini. Di seluruh dunia saat ini hanya terdapat 20 fasilitas. Di beberapa negara Eropa dan AS, selain membangun fasilitas terapi proton yang sama sekali baru, fasilitas pemercepat partikel yang telah habis masa pakainya untuk penelitian fisika partikel dialihkan fungsinya menjadi tempat pengobatan dengan radiasi proton.
Swiss dengan Paul Scherrer Institute dan Kanada dengan TRIUMF mengkhususkan diri dengan pengobatan kanker mata. Jerman memiliki beberapa fasilitas, di antaranya di kota Muenchen, Berlin, dan Heidelberg. Sementara itu, AS memiliki tiga pusat terapi proton, masing-masing di Loma Linda California, Boston Massachusetts, dan di Bloomington Indiana.

IV. g. Radiofarmasi
Radiofarmasi adalah obat yang mengandung bahan radioaktif. Penggunaan obat ini mungkin dimasukkan ke dalam vena, diambil oleh mulut, atau ditempatkan dalam rongga tubuh. Tergantung pada obat dan bagaimana hal itu diberikan, bahan-bahan perjalanan ke berbagai bagian tubuh untuk mengobati kanker atau mengurangi gejalanya.
IV. g. 1. Pengobatan Nyeri Tulang
Strontium 89 dan samarium 153 yang radiofarmasi sering digunakan untuk tumor yang telah menyebar ke tulang (metastasis tulang). Obat-obatan ini diberikan oleh pembuluh darah (intravena atau IV), sehingga mereka pergi ke dalam sirkulasi dengan darah. Mereka membangun di daerah tulang mana ada kanker. Radiasi mereka mengeluarkan membunuh sel kanker dan memudahkan rasa sakit yang disebabkan oleh metastasis tulang.
Untuk kanker yang telah menyebar ke lebih dari satu tulang, pendekatan ini jauh lebih baik daripada mencoba untuk tujuan radiasi sinar eksternal pada setiap tulang terpengaruh. Obat ini juga dapat digunakan bersama dengan berkas radiasi eksternal yang ditujukan pada metastase tulang yang paling menyakitkan. Pendekatan gabungan telah membantu banyak pria dengan kanker prostat, namun penggunaannya untuk kanker lain belum dipelajari sebagai banyak.
Beberapa orang melihat peningkatan nyeri tulang selama beberapa hari pertama setelah pengobatan. Obat ini juga dapat menurunkan jumlah sel darah, sel darah putih terutama (ini dapat meningkatkan risiko infeksi) dan platelet (yang dapat meningkatkan resiko memar atau pendarahan).

IV. g. 2. Pengobatan Kanker Tiroid
Kelenjar tiroid menyerap hampir semua yodium dalam darah. Karena itu, yodium radioaktif (juga dikenal sebagai radioiod atau yodium 131) dapat digunakan untuk menghancurkan kelenjar tiroid dan kanker tiroid dengan sedikit efek pada seluruh tubuh. Pengobatan ini sering digunakan setelah operasi kanker tiroid untuk menghancurkan sel-sel tiroid yang mungkin telah tertinggal atau untuk mengobati beberapa jenis kanker tiroid yang menyebar ke kelenjar getah bening dan bagian tubuh lainnya.
Dosis kecil radioiod dapat diberikan tanpa harus mengakui pasien ke rumah sakit, namun dosis perawatan yang biasa untuk kanker tiroid memerlukan 2 sampai 3 hari di rumah sakit. Beberapa minggu setelah pengobatan, radioiod itu hilang dari tubuh. Pada saat itu, dokter dapat memeriksa untuk melihat seberapa baik perlakuan bekerja.
Efek samping jangka pendek pengobatan radioiod jarang, tetapi mungkin termasuk nyeri leher, mual dan iritasi lambung, kelembutan kelenjar ludah, dan mulut kering. Dosis besar dapat menyebabkan jumlah sel darah rendah. Pria dapat menjadi subur (tidak dapat anak ayah) setelah dosis besar. Mungkin ada beberapa risiko jangka panjang, juga. Penelitian besar telah menemukan bahwa mungkin ada peningkatan yang sangat sedikit pada risiko mengembangkan jenis lain kanker, termasuk leukemia, di masa depan.
Disarankan bahwa wanita usia subur menghindari menjadi hamil selama pengobatan dan selama setidaknya satu tahun setelah pengobatan. Jika seorang wanita hamil setelah itu, tidak ada bukti risiko yang lebih tinggi cacat lahir atau keguguran. Wanita diobati dengan yodium radioaktif selama tahun-tahun subur mereka mungkin mengalami menopause sedikit sebelumnya.

IV. g. 3. Fosfor 32
Bentuk fosfor (juga dikenal sebagai P-32 atau fosfat kromat P 32) diletakkan di dalam tumor otak yang kistik (berongga) untuk membunuh tumor tanpa menyakiti bagian-bagian yang sehat dari otak. Di masa lalu, P-32 diberikan ke pembuluh darah (infus) sebagai pengobatan umum untuk penyakit darah yang disebut polisitemia veraP-32 juga ditempatkan di dalam perut (perut) sebagai pengobatan untuk kanker ovarium. Cara ini jarang digunakan pada saat ini.

IV. g. 4. Radio Antibodi Berlabel
Antibodi monoklonal adalah buatan manusia versi dari protein sistem kekebalan yang hanya menyerang target molekul tertentu pada sel kanker tertentu Para ilmuwan telah belajar bagaimana pasangan ini antibodi dengan atom radioaktif. Ketika dimasukkan ke dalam aliran darah, antibodi bertindak sebagai perangkat pelacak. Mereka melampirkan hanya untuk target mereka, sehingga radiasi langsung ke kanker.
Radio-antibodi berlabel digunakan untuk mengobati beberapa limfoma non-Hodgkin, terutama mereka yang tidak merespon pengobatan lain. Mereka mungkin menyebabkan reaksi alergi ketika pertama kali ditanamkan. Mereka mungkin juga lebih rendah jumlah sel darah, yang dapat meningkatkan risiko infeksi, memar, atau perdarahan.

    2.  Rangkuman



















3.    Evaluasi
a.    Tulisan:
1)    Terangkan secara singkat Prinsip Terapi Radiasi
2)    Terangkan Cara Kerja Radiasi untuk Mengobati Kanker
3)    Terangkan secara singkat Radiasi Pengion
4)    Jelaskan Terapi Radiasi Internal (Brachytherapy)
   
b.    Lisan
1)    Jelaskan Kemungkinan Efek Samping dari Terapi Radiasi
2)    Jelaskan secara singkat tentag Terapi Radiasi Proton
3)    Terangkan secara singkat tentang Radiofarmasi

C.     DAFTAR PUSTAKA
1.    Gabriel, J. F. 1996. Fisika Kedokteran. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC
2.    I. B. Alit Swamardika, Gusalit @ee.unud.ac.id










BIO LISTRIK DALAM KEPERAWATAN
Drs. Hamsyim Hammaali, M.Pd

A.     PENDAHULUAN
    1.     Pengantar
    Biolistrik adalah listrik yang terdapat pada makhluk hidup, tegangan listrik pada tubuh kita berbeda dengan apa yang kita bayangkan. Seperti listrik dirumah tangga. Kelistrikan pada tubuh berkaitan dengan komposisi ion yang terdapat dalam tubuh. Komposisi ion ekstra sel berbeda dengan komposisi ion intra sel. Pada ekstra sel lebih banyak ion Na dan Cl2, sedangkan intra sel terdapat ion h dan anion protein.
    Materi perkuliahan untuk Bio Listrik akan dikembangkan lebih lanjut oleh mahasiswa sebagai tugas kuliah. Oleh karena itu, materi yang disajikan di sini terbatas pada masalah-masalah pokok sehingga memberikan peluang yang lebih luas kepada mahasiswa untuk menambahkan pembahas baru pada materi ini.
Materi tambahan dari mahasiswa lebih diarahkan pada pembahasan Bio Listrik yang berkaitan erat dengan kondisi dan situasi aktual kekinian yang bersentuhan langsung dengan tugas-tugas para tenaga keperawatan dalam kehidupan sehari-hari.

    2.    Tujuan Pembelajaran Umum
        Mahasiswa memahami prinsip-prinsip ilmu fisika yang terkait dengan peningkatan kemampuan dalam melakukan pengkajian, interpretasi dan evaluasi data.

3.    Tujuan Pembelajaran Khusus
Setelah mempelajari pokok bahasan ini dengan baik, mahasiswa mampu:
a.    Menerangkan Pengertian Bio Listrik
b.    Menerangkan Sistem syaraf dan Neuron
c.    Menerangkan tentang kelistrikan suaraf
d.    Menjelaskan tentang kelistrikan pada sinapsis dan neuron
e.    Menjelaskan penggunaan listrik dan magnet dalam tubuh
f.    Menjelaskan Magnetik Blood Flow water
g.    Menerangkan Syok Listrik
h.    Menerangkan Hukum-hukum Bio Listrik


B.     KEGIATAN BELAJAR
    1.    Uraian Materi

BAB I
BIO LISTRIK DALAM KEPERAWATAN

V. a     Pengertian Biolistrik
    Biolistrik adalah ilmu yang mempelajari tentang potensial listrik pada organ tubuh. Pada biolistrik ada dua aspek yang memegang peranan penting yaitu : Kelistrikan dan Kemagnetan yang timbul pada tubuh manusia, serta penggunaan listrik dan magnet pada permukaan tubuh manusia. Aktivitas organ dan berbagai sistem didalam tubuh manusia tidak hanya berhubungan erat satu sama lain tetapi juga bekerjasama dalam menanggapi perubahan lingkungan, baik lingkungan dalam maupun lingkungan luar tubuh. Didalam tubuh manusia terdapat sistem koordinasi yang meliputi sistem saraf yang berfungsi mengendalikan aktivitas dan keserasian kerja antara sistem organ.
    Sejarah perkembangan biolistrik yaitu Luigi Galavani (1780) mulai mempelajari kelistrikan pada tubuh hewan kemudian pada tahun (1786) Luigi Galvani melaporkan hasil eksperimennya bahwa kedua kaki katak terangkat ketika diberi aliran listrik lewat suatu konduktor. Pada tahun (1856)Caldani menunjukkan kelistrikan pada otot katak yang telah mati, dan pada tahun (1928) melaporkan tentang pengobatan penderita dengan menggunakan short wave.
V. b.     Hukum Biolistrik
    Ada beberapa rumus atau hukum yang berkaitan dengan biolistrik antara lain.
1.    Hukum Ohm
Perbedaan potensial antara ujung konduktor berbanding langsung dengan arus yang melewati, berbanding berbalik dengan tahanan dari konduktor. Hukum ini dapat dinyatakan dengan rumus:
R= V/I   I= V/R   V= I.R
Keterangan :
R = Hambatan (Ohm)
I = Kuat Arus (Ampere)
V= Tegangan (Volt)

2.    Hukum Joule
Arus listrik melewati konduktor dengan perbedaan tegangan (V) dalam waktu tertentu akan menimbulkan panas. Hukum ini dapat dirumuskan sebagai berikut:
Q=W=P.t=VI.t
Keterangan :
V = Tegangan dalam Voltage
I = Arus dalam Ampere
T = Waktu dalam detik
J = Joule = 0.239 Kal
Q = Energi Panas

V.c.     Sistem Syaraf
1.    Sistem Saraf Pusat
    Saraf pusat terdiri atas : otak (ensefalon), sumsum tulang belakang (medulla spinalis), dan saraf tepi (perifer). Saraf perifer ini adalah saraf yang mengirim informasi sensorik ke otak atau medulla spinalis (afferen), sedangkan serat saraf yang menghantarkan dari otak atau medula spinalis ke otot serta kelenjar (saraf efferen).
2.    Sistem Saraf Otonom
    Sistem saraf ini mengatur aktivitas alat-alat dalam (visceral) yang dalam keadaan normal di luar kesadaran dan control volunter, misalnya jantung dan sirkulasi, usus/pencernaan, kelenjar-kelenjar, berkeringat dan ukuran pupil. Sistem saraf otonom terdiri atas sistem saraf simpatis dan parasimpatis
V.d.     Listrik Eksternal
    Yang dikenal:
     Listrik PLN (arus AC = alternating current)
        PLTA,PLTD,PLTMH,PLTS
     Listrik Baterei (arus DC =direct Current)
    Manfaat Listrik dalam Medis
•    Listrik frekuensi rendah:
    20-500.000 Hz à efek merangsang saraf dan otot   
                               sehingga kontraksi otot
        50Hz         à merangsang saraf sensorik, motorik
                               dan kontraksi otot
•    Listrik Frekuensi Tinggi:
 Berfungsi memanaskan, untuk diatermia

    Resiko Listrik Eksternal
1.    Tubuh manusia adalah penghantar listrik yang baik. Kontak langsung dengan arus listrik bisa berakibat fatal.
2.    jika arus listrik mengalir ke dalam tubuh manusia dan membakar jaringan ataupun menyebabkan terganggunya fungsi suatu organ dalam à cedera Listrik
3.    Rasa Nyeri pada saraf sensoris akibat arus listrik à syok Listrik
4.    Meskipun luka bakar listrik tampak ringan, tetapi mungkin saja telah terjadi kerusakan organ dalam yang serius, terutama pada jantung, otot atau otak.
    Tingkatan arus & resiko
1.    1 mA     :  geli (50% pria), wanita < 1/3 mA
2.    8mA    :  sensasi syok, kontraksi otot baik, belum nyeri
3.    8-15mA         :  rangsangan saraf & otot à nyeri, letih
4.    sukar menarik tangan & kontraksi otot tak  
5.    sadar menetap
6.    18-22mA        :  penafasan tertahan jika aliran terus berlangsung
7.    20-50mA        :  otot kontraksi kuat & nafas sulit
8.    100mA    :  arus melewati jantung menyebabkan fibrilasi ventrikel à kematian jika 
                        tidak dikoreksi
9.    1-6A    :  kontraksi miokardium menetap, kelumpuhan pernafasan
10.    10 mA    :  dalam waktu singkat: kebakaran kulit, disfungsi otak & saraf

    Ketahanan tubuh terhadap arus listrik
     Resistensi adalah kemampuan tubuh untuk menghentikan atau memperlambat aliran arus listrik.
1.    Kebanyakan resistensi tubuh terpusat pada kulit dan secara langsung tergantung kepada keadaan kulit. Resistensi kulit yang kering dan sehat rata-rata adalah 40 kali lebih besar dari resistensi kulit yang tipis dan lembab.
2.    Resistensi dari kulit telapak tangan atau telapak kaki yang tebal adalah 100 kali lebih besar dari kulit yang lebih tipis.
    Arus yang melewati kepala bisa menyebabkan:
1.    kejang
2.    perdarahan otak
3.    kelumpuhan pernafasan
4.    perubahan psikis  (misalnya gangguan ingatan jangka pendek,  perubahan kepribadian, mudah tersinggung dan gangguan tidur)
5.    irama jantung yang tidak beraturan
6.    kerusakan pada mata bisa katarak.
    Lamanya terkena arus listrik.
 1.     Semakin lama terkena listrik maka semakin banyak jumlah jaringan yang mengalami
    kerusakan.
2.Seseorang yang terkena arus listrik bisa mengalami luka bakar yang berat. Tetapi, jika seseorang tersambar petir, jarang mengalami luka bakar yang berat (luar maupun dalam) karena kejadiannya berlangsung sangat cepat
3.    Meskipun demikian, sambaran petir bisa menimbulkan konslet pada jantung dan paru-paru dan melumpuhkannya serta bisa menyebabkan kerusakan pada saraf atau otak.
     Pertolongan:
1.    menjauhkan/memisahkan korban dari sumber listrik
2.    memulihkan denyut jantung dan fungsi pernafasan melalui resusitasi jantung paru (jika diperlukan)
3.     mengobati luka bakar dan cedera lainnya.
    Cara paling aman untuk memisahkan korban dari sumber listrik adalah
1.    segera mematikan sumber arus listrik. Sebelum sumber listrik dimatikan, penolong sebaiknya jangan dulu menyentuh korban, apalagi jika sumber listrik memiliki tegangan tinggi.
2.    Jika sumber arus tidak dapat dimatikan, gunakan benda-benda non-konduktor (tidak bersifat menghantarkan listrik; misalnya sapu, kursi, karpet atau keset yang terbuat dari karet) untuk mendorong korban dari sumber listrik.
3.    Jangan menggunakan benda-benda yang basah atau terbuat dari logam.
4.    Jika memungkinkan, berdirilah di atas sesuatu yang kering dan bersifat non-konduktor (misalnya keset atau kertas koran yang dilipat). Jangan coba-coba menolong korban yang berada dekat arus listrik bertegangan tinggi.
5.    Jika korban mengalami luka bakar, buka semua pakaian yang mudah dilepaskan dan siram bagian yang terbakar dengan air dingin yang mengalir untuk mengurangi nyeri.
6.    Jika korban pingsan, tampak pucat atau menunjukkan tanda-tanda syok, korban dibaringkan dengan kepala pada posisi yang lebih rendah dari badan dan kedua tungkainya terangkat.
7.    Cedera listrik seringkali disertai dengan terlontarnya atau terjatuhnya korban sehingga terjadi cedera traumatik tambahan, baik berupa luka luar yang tampak nyata maupun luka dalam yang tersembunyi. Jangan memindahkan kepala atau leher korban jika diduga telah terjadi cedera tulang belakang.
8.    Setelah aman dari sumber listrik, segera dilakukan pemeriksaan terhadap fungsi pernafasan dan denyut nadi.
9.    Jika terjadi gangguan fungsi pernafasan dan nadinya tidak teraba, segera lakukan resusitasi.
Sebaiknya dicari tanda-tanda patah tulang, dislokasi dan cedera tumpul maupun cedera tulang belakang.
10.    Jika terjadi kerusakan otot yang luas, mungkin akan diikuti dengan kerusakan ginjal, karena itu untuk mencegah kerusakan ginjal, berikan banyak cairan kepada korban.
V.    e.    Penggunaan Listrik dan Magnet pada Tubuh
    Pada tahun 1890 Jacques A.D. Arsonval telah menggunakan listrik berfrekwensi rendah untuk menimbulkan efek panas. Tahun 1992 telah pula menggunakan listrik dengan frekwensi 30 MHz untuk memanaskan yang disebut “Short Wave Diaththermy”. Pada 1950 sudah diperkenalkan penggunaan gelombang mikro dengan frekwensi 2.450 MHz untuk keperluan diathermi dan pemakain radar.
    Sesuai dengan efek yang ditimbulkan oleh listrik, maka arus listrik di bagi dalam 2 bentuk:
1.    Listrik Berfrekwensi Rendah
    Batas frekuensi antara 20 Hz sampai dengan 500.000 z frekuensi rendah ini mempunyai efek merangsang saraf dan otot sehingga terjadi kontraksi otot. Untuk pemakain dalam jantung waktu singkat dan bersifat merangsang persarafan otot, maka dipakai arus faradic. Sedangkan untuk jangka waktu lama dan bertujuan merangsang otot yang telah kehilangan persarafan maka dipakai arus listrik yang intereptur/terputus-putus atau arus DC yang telah dimodifikasi.
    Selain arus DC ada pula menggunakan arus AC dengan frekuensi 50 Hz arus AC ini serupa dengan arus DC, mempunyai kemkampuan antara lain: merangsang saraf sensorik, merangsang saraf motoris, dan berefk kontraksi otot.


2.    Listrik Berfrekuensi Tinggi
    Yang tergolong berfrekuensi tinggi adalah frekuensi arus listrik diatas 500.000 siklus perdetik (500.000 Hz). Listrik berfrekuensi tidak mempunyai sifat merangsang saraf motoris atau saraf sensoris, kecuali dilakukan rangsangan dengan pengulangan yang lama. Frekuensi sifat ini maka frekuensi tinggi digunakan dalam bidang kedokteran di bagi menjadi 2 bagian yaitu:
a.    Short Wave Diathermy ( Diatermi Gelombang Pendek)
b.    Mikro Wave Diathermy ( Diatermi Gelombang Mkro)
V. f.     Biolistrik dari Tumbuhan
    Barangkali kita masih ingat dengan jam apel atau jam kentang, yaitu jam digital yang tenaganya digerakkan oleh listrik kimia yang berasal dari apel atau kentang. Listrik yang diperoleh sebenarnya berasal dari proses kimiawi yang terjadi dalam buah apel atau kentang yang kemudian direspon secara elektrikal oleh probe/pin yang terbuat dari dua logam yang berbeda. Logam tersebut dari jenis seng dan tembaga yang memiliki perbedaan koefisien potensial pada keduannya. Ini merupakan ide awal dari penggunaan biolistrik yang berasal dari tumbuhan.
    Dalam perkembangan lebih lanjut dipastikan ada pasangan jenis logam lainnya yang memiliki perbedaan koefisien potensial yang lebih tinggi. Dan tidak menutup kemungkinan pula ada jenis tanaman yang memiliki kandungan kimiawi seperti halnya apel atau kentang yang dapat dimanfaatkan sebagai penghasil listrik. Bila potensi listrik tersebut dalam jumlah yang lebih besar maka dapat dipastikan akan menghasilkan akumulasi potensial listrik yang besar pula. Sehingga energi listrik tersebut dapat disimpan dalam penyimpanan energi listrik berupa baterai atau akumulator.
    Bila hal demikian dapat dilakukan maka tidak dikhawatirkan penduduk di tempat terpencil seperti di tengah hutan atau di atas gunung akan kekurangan energi listrik. Dengan alat yang sudah dalam bentuk jadi atau paket konversi dan penyimpan energi yang praktis dapat dipakai di manapun. Atau menjadi satu paket pembangkit listrik mikro atau bentuk portabel yang bisa dibawa kemana-mana seperti halnya radio mini atau sejenisnya.
V. g.    Syok Listrik
    Syok listrik adalah suatu nyeri pada saraf sensoris yang diakibatkan oleh alran listrik secara tiba-tiba melalui tubuh
    Syok listrik dibedakan menjadi 2
1.    Syok listrik dengan tujuan tertentu, yaitu untuk terapi (pada penderita gangguan jiwa)
2.    Syok listrik secara tidak sengaja, yaitu akibat kecelakaan
Syok Listrik Akibat Kecelakaan dibedakan:
1.    Mikro syok timbul karena adanya aliran listrik langsung mengikuti arteri kejantung, karena terjadi kebocoran pada peralatan (EKG, elektroda pada alat pacu jantung) yang merupakan kateter, yang merupakan cairan atau kawat yang bersifat konduktor
2.    Makro syok timbul karena kecerobohan petugas, yaitu adanya satu elektroda yang menyentuh tangan, dan elektroda lain yang menyentuh kulit bagian lain, sehingga terjadi aliran listrik melalui permukaan kulit
Beberapa Hal Yang Mempengaruhi Syok listrik
1.    Tegangan listrik (semakin besar tegangan maka arus semakin besar)
2.    Basah tidaknya kulit penderita (basah hambatannya kecil R = 1000    , kering hambatannya besar R= 1000
3.    Basah tidaknya lantai
4.    Jenis kelamin (laki-laki I=1,1 mA dan wanita 0,7 mA)
5.    Berat badan
6.    Jalan yang ditempuh arus
    Pengobatan Syok Listrik
1.    Ringan
    Penderita diistirahatkan diberi minum dengan air dingin dengan tujuan agar tidak menyebabkan pelebaran pembuluh darah dan berkeringat banyak yang dapat menyebabkan penurunan tekanan darah
2.    Berat
Penderita ditelentangkan agar mudah bernafas pakaian dilonggarkan agar mendapat udara cukup, hindari ruangan yang panas untuk menghindari berkeringat
Apabilah kesadaran menurun dan kegagalan bernafas dapat dilakukan “Mouth to mouth, Mouth to nose atau memberi O2 melalui kantong udara” kalau terjadi jangtung berhenti berdenyut lakukan masase jantung
V. h.     Besaran-besaran Biolistrik
1.    Besaran Pokok
a.    Medan Listrik
    Medan listrik merupakan ruangan disekitar benda bermuatan listrik yang mengalami gaya tarik atau tolak. Jika suatu benda yang bermuatan listrik diletakan di suatu ruangan, maka ruangan tersebut terdapat medan listrik. Jika benda lain yang bermuatan listrik di ruangan tersebut maka kedua benda akan mengalami gaya.
    Kuat medan listrik pada lokasi dimana muatan uji berada kita defenisikan sebagai besar gaya coloumb (gaya listrik) yang bekerja pada muatan uji dibagi dengan besar muatan uji.
E = Kuat Medan Listrik : N/C
F = Gaya Coloumb : N
Qo = Besar Muatan Listrik : C
Menurut Hukum Coloumb besar gaya coloumb yang bekerja pada muatan uji:
b.    Arus listrik
    Muatan listrik adalah sejumlah muatan yang mengalir melalui suatu penampung kawat dalam sekom ketika arus satu ampere melalui kawat itu. Hubungan muatan elemeter ℓ dengan coloumn =I ℓ = 1,60 x Io-19C
Sifat – sifat muatan listrik :
1.    Muatan listrik digolongkan menjadi 2 jenis, muatan positif dan muatan negatif.
2.    Muatan listrik sejenis tolak – menolak, muatan listrik tak sejenis tarik menarik.
c.    Potensial Listrik
Potensial listrik adalah perubahan energi potensial persatuan muatan ketika sebuah muatan diuji dipindahkan diantara dua titik. Untuk mengatur potensial listrik digunakan alat ukur volt meter. Volmeter harus dipasang paraler dengan sumber listrik atau peralatan listrik yang akan diukur beda potensial atau tegangannya.
V = KqR
Keterangan:
V = Potensial listrik = Joule / coloumb
K = Tetapan = 9 x 109 Nm2 / C2
q = muatan listrik = C
r = jarak anatara dua muatan = m

d.    Daya Listrik
    Daya listrik adalah daya sebagai kecepatan melakukan usaha persatuan waktu :
Daya = usaha / Waktu
P = W / t
Keterangan:
P = Daya (Watt)
W = usaha (J)
t = waktu (s)
2.    Harga efektif arus dan potensial listrik
    Arus listrik mengalir diantara dua titik pada penghantar jika beda potensial antara dua titik. Oleh karena itu pada tahun 1826 Georg Simon Ohm menyelidiki hubungan arus dan potensial listrik, beda potensial sebanding dengan kuat arus dan berbanding balik dengan hambatan penghantar.
Hukum Ohm :
V = R x I
Keterangan:
V = beda potensial = Volt (v)
R = hambatan = Ohm (Ω)
I = kuat arus = ampere (A)

Hambatan listrik hasil bagi antara beda potensial antara ujung – ujung penghantar dan kuat arus yang melaluinya hambatan listrik diberi satuan Ohm (Ω)

2.    Rangkuman

1.    Biolistrik adalah ilmu yang mempelajari tentang potensial listrik pada organ tubuh. Pada biolistrik ada dua aspek yang memegang peranan penting yaitu : Kelistrikan dan Kemagnetan yang timbul pada tubuh manusia, serta penggunaan listrik dan magnet pada permukaan tubuh manusia.
2.    Perbedaan potensial antara ujung konduktor berbanding langsung dengan arus yang melewati, berbanding berbalik dengan tahanan dari konduktor. Hukum ini dapat dinyatakan dengan rumus:
R= V/I   I= V/R   V= I.R
3.         Saraf pusat terdiri atas : otak (ensefalon), sumsum tulang belakang (medulla spinalis), dan saraf tepi (perifer). Saraf perifer ini adalah saraf yang mengirim informasi sensorik ke otak atau medulla spinalis (afferen), sedangkan serat saraf yang menghantarkan dari otak atau medula spinalis ke otot serta kelenjar (saraf efferen).
4.    Sistem saraf ini mengatur aktivitas alat-alat dalam (visceral) yang dalam keadaan normal di luar kesadaran dan control volunter, misalnya jantung dan sirkulasi, usus/pencernaan, kelenjar-kelenjar, berkeringat dan ukuran pupil. Sistem saraf otonom terdiri atas sistem saraf simpatis dan parasimpatis

3.    Evaluasi
a.    Tulisan:
1)    Terangkan Pengertian Bio Listrik
2)    Terangkan Sistem syaraf dan Neuron
3)    Terangkan tentang kelistrikan syaraf
4)    Jelaskan tentang kelistrikan pada sinapsis dan neuron
5)    Jelaskan penggunaan listrik dan magnet dalam tubuh

b.    Lisan
1)    Jelaskan Magnetik Blood Flow water
2)    Terangkan Syok Listrik
3)    Terangkan Hukum-hukum Bio Listrik

C. DAFTAR PUSTAKA
1.    Gabriel, J. F. 1996. Fisika Kedokteran. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC
2.    Nurfaizin, Ade. 2010. Biolistrik
3.    Warsito, ali. alifis@corner – alifis.wordpress.com








BIO TERMAL DALAM KEPERAWATAN
Drs. Hamsyim Hammaali, M.Pd

A.     PENDAHULUAN
    1.     Pengantar
        Termodinamika berasal dari dua kata yaitu thermal (yang berkenaan dengan panas)  dan dinamika (yang berkenaan dengan pergerakan). Jadi termodinamika adalah ilmu mengenai fenomena-fenomena tentang energi yang berubah-ubah karena pengaliran panas dan usaha yang dilakukan.
Materi perkuliahan untuk Bio Thermal akan dikembangkan lebih lanjut oleh mahasiswa sebagai tugas kuliah. Oleh karena itu, materi yang disajikan di sini terbatas pada masalah-masalah pokok sehingga memberikan peluang yang lebih luas kepada mahasiswa untuk menambahkan pembahas baru pada materi ini.
Materi tambahan dari mahasiswa lebih diarahkan pada pembahasan Bio Thermal yang berkaitan erat dengan kondisi dan situasi aktual kekinian yang bersentuhan langsung dengan tugas-tugas para tenaga keperawatan dalam kehidupan sehari-hari.

    2.    Tujuan Pembelajaran Umum
        Mahasiswa memahami prinsip-prinsip ilmu fisika yang terkait dengan peningkatan kemampuan dalam melakukan pengkajian, interpretasi dan evaluasi data.
    Tujuan Pembelajaran Khusus
Setelah mempelajari pokok bahasan ini dengan baik, mahasiswa mampu:
    Menguraikan ruang lingkup Biothermal
    Menerangkan Hukum-hukum Termodinamika dan Metabolisme
c.    Memberikan penjelasan Pengaturan Suhu Tubuh
d.    Menerangkan Jenis-jenisTransfer Panas
    e.    Memberikan penjelasan tentang Efek Panas
    f.    Memberikan uraian tentang Penggunaan Panas dalam Pengobatan
   

B.     KEGIATAN BELAJAR
    1.    Uraian Materi

BAB VI
BIO TERMAL DALAM KEPERAWATAN

VI. a    Hukum-hukum Termodinamika dan Metabolisme
    Termodinamika   berasal  dari dua kata yaitu thermal (yang berkenaan dengan panas)  dan dinamika (yang berkenaan dengan pergerakan). Jadi termodinamika adalah ilmu mengenai fenomena-fenomena tentang energi yang berubah-ubah karena pengaliran panas dan usaha yang dilakukan.
    Termometrik
    Alat yang dipakai untuk pengukuran suhu disebut Termometer; prinsip dasar dari alat ukur ini ialah fenomena pemuaian yang merupakan indeks temperatur. Contoh: thermometer air raksa dan termometer alkohol.
    Air  raksa mempunyai batas muai dan titik uap tertentu yaitu pada -400C  air raksa akan membeku  dan  titik  uap  berkisar  di  atas  3600  C,   sehingga  perlu  ada  metoda  lain/alat lain untuk
mengukur suhu suatu benda.
     Macam-macam termometer:
    Termometer air raksa/alkohol.
    Termmeter tahanan (termistor thermometer).
    Termometer elemen (termocouple).
    Pyrometer optic.
    Termometer gas yang bervolume tetap.

    Termometer air raksa
Alat ini terlukis pada gambar. Termometer ini terdiri dari bola gelas A berdinding tipis. Bagian atas bola dihubungkan dengan pipa kapiler B. Antara pipa kapiler dan bola A terdapat suatu penyempitan. Tujuannya agar air raksa setelah memuai, tidak mudah kembali kekeadaan semula. Bagian atas kapiler dihampakan udara kemudian ujung kapiler tersebut ditutup. Untuk mengukur tinggi permukaan air raksa dibuat skala yang digoreskan pada dinding pipa tersebut. Pada dinding belakang yang berlawanan dengan skala, di sebelah luarnya ruangan terdapat/diberikan lapisan perak agar dapat memberikan gambaran skala lebih tajam. Untuk jelasnya dibuat potongan penampung lintang pipa kapiler dari sebuah thermometer.
    Thermometer tahanan
Thermometer ini merupakan salah satu dari thermometer elektronik yang menggunakan thermistor. Thermistor merupakan semi konduktor yang mempunyai berbagai variasi tahanan terhadap temperatur. Termistor ini terdiri dari kawat halus platina yang dillilitkan pada kerangka mika kemudian dimasukkan kedalam tabung gelas yang berdinding tipis sebagai pelindung.

    Termokoupel
Dasar termokoupel dalam pengukuran suhu (Thermoelectric thermometri) dikemukakan oleh oleh seebeck (1827), beliau mengamati suatu gaya gerak listrik. Yang timbul pada dua hubungan dua logam yang berbeda.
    Pyrometer optic
Pyrometer optic diarahkan ketungku pembakaran yang sedang nyala. Kemudian lampu dinyalakan. Nyala lampu diatur sedemikian rupa sehingga sesuai dengan nyala tungku. Berdasarkan skala suhu yang diketahui, kemudian skala pada amperemeter disesuaikan dengan skala suhu.

    Skala Temperatur
Di Amerika banyak mempergunakan skala Fahrenheit (00 FS). Dalam pembuatan skala itu dicari titik referensi, yang disebut titik tetap kemudian dibuat skala sekehendak kita. Sebelum tahun 1954 ditentukan dua titik sebagai titik acuan baku yaitu titik es dan titik uap.
Titik es yaitu suatu titik dimana terdapat campuran air yang jenuh udara dengan es yang bertekanan 1 atmosfir. Titik uap ialah suhu dimana terdapat air mendidih pada tekanan  1 atmosfir.
Fahrenheit pada tahun 1724 telah menentukan skala temperatur dimana pada 320F adalah titik es, pada 2120F meupakan titik uap serta  temperatur rectal berkisar 98,60F. Dalam bidang kedokteran banyak menggunakan skala Celsius, titik es diberi harga 00C suhu pada titik uap diberi 1000C.  Untuk keperluan bidang ilmu pengetahuan diperlukan skala lain yaitu skala Kelvin.


VI. b.    Pengaturan Suhu Tubuh

    Keseimbangan Panas
Pengaturan temperatur atau regulasi termal adalah suatu pengaturan secara kompleks dari suatu proses fisiologis di mana terjadi kesetimbangan antara produksi panas dan kehilangan panas sehingga suhu tubuh dapat dipertahankan secara konstan.
Burung atau mammalia secara fisiologis digolongkan dalam “Worm-Blooded” atau Homotermal. Organisme homotermal ini secara umum dapat  dikatakan temperatur tubuh tetap konstan walaupun suhu lingkungan berubah. Hal ini oleh karena ada interaksi secara berantai antara heat produksi (pembentukan panas) dan heat loss (kehilangan panas). Kedua  proses ini dalam keadaan tertentu  aktifitasnya diatur oleh susunan syaraf pusat yang mengatur metabolisme, sirkulasi (peredaran darah), perspirasi (penguapan) dan pekerjaan otot-otot skeletal; sebagai   contoh kontraksi otot banyak menghasilkan panas, rumusnya dapat ditulis:
                K=W/H
Keterangan :
K = Efisiensi
H = Energi total (dalam kalori) pada waktu kerja
W = Usaha dinyatakan dalam Kg M.

    Topografi Temperatur Badan  Dan Kulit
Temperatur 370C diterima sebagi temperatur normal tubuh manusia. Untuk mengukur rata-rata temperatur badan dan kulit terdapat banyak kesukaran. Di klinik sering dipakai lokasi pengukuran temperatur pada ketiak (aksila), sub lingual ( di bawah lidah) atau rectal (dubur). Temperatur liang dubur (rektal) 0,3 sampai dengan 0,50C lebih tinggi daripada temperatur aksila. Daerah tubuh maupun kepala mempunyai temperatur kulit lebih tinggi daripada anggota badan. Untuk mengetahui rata-rata temperatur kulit banyak metoda yang dipergunakan untuk menghitungnya. Tetapi metoda yang lazim dipakai untuk menghitung temperatur kulit rerata ialah:
0,07 Tkepala + 0,14 Tlengan + 0,05 Ttangan + 0,07 Tkaki + 0,13 Tbetis + 0,09 Tpaha + 0,35 Tbatang tubuh
Kuantitas ini berkaitan dengan panas yang tertampung di dalam tubuh manusia (Heat storage).perubahan temperatur tubuh rata-rata dikalikan dengan panas spesifik dan massa badan maka diperoleh  persamaan:
Heat storage  =  temp.change x spesifik heat x massa.
Nilai spesifik heat/panas spesifik diperoleh dari hasil eksperimen sebesar 0,83 g kalori/gram/0C. Dengan mengetahui persamaan temperatur kulit rata-rata dapat kita mengetahui variabel yang lain yaitu heat conductance / konduksi panas. Heat conductance ialah rasio antara rata-rata transfer panas (rate heat transfer )/ rata-rata alih panas dengan perbedaan temperatur antara temperatur internal / rectal dengan temperatur kulit rata-rata sehinggga diperoleh:
Heat conductance = (Rate of heat transfer)/(Rectal temp-mean skin temp)
    Pengaturan Temperatur Tanpa Umpan Balik Dan Dengan Umpan Balik

    Pengaturan temperatur tanpa umpan balik
Yang dimaksud dengan pengaturan temperatur berarti mengatur heat loss dan heat produksi. Untuk manusia hal ini dapat terjadi tetapi bagi benda-benda mati tidak, oleh karena benda mati tidak produksi panas sehingga umpan balik tidak pernah terjadi.
Misalnya: sebuah logam dipanaskan berarti temperatur akan meninggi dengan demikian logam logam tersebut akan memuai sesuai dengan persamaan:
Lt = Lo  [ I + λ (t1 – t0) ]
Keterangan:
L0 = panjang mula-mula pada t0
Lt = panjang pada t1
λ = angka muai panjang

Pada temperatur tinggi ini logam akan memancarkan radiasi (heat loss). Apabila logam tersebut  diletakkan pada tempat yang dingin, logam tersebut  akan dingin perlahan-lahan dan tidak mungkin dapat memanaskan diri sendiri, sehingga dapat kita katakan bahwa pada benda mati tidak akan terjadi umpan balik akibat perbedaan temperature.

    Pengaturan temperatur dengan umpan balik
Tubuh selalu berikhtiar agar temperatur tetap konstan walaupun lingkungan ada perubahan temperatur. Pengaturan fisik panas secara implicit adalah sejumlah total dari proses fisiologis dimana terjadi peningkatan dan penurunan panas dari tubuh kita.


    c. Transfer Panas (Alih Panas)
Sesuai dengan seluruh reaksi kimia, rata-rata reaksi kimia didalam tubuh tergantung pada temperatur. Menurunnya reaksi tubuh, seiring dengan menurunnya temperatur. (Hukum Vant Hoff)
Apabila ular dimasukkan kedalam mesin pendingin maka ia akan merespon normal walaupun dalam keadaan dingin. Tetapi dalam keadaan dingin yang ekstrim mekanisme pengaturan suhu (Homeestik mechanism) terganggu bahkan sama sekali tidak dapat bekerja sehingga tampak suhu tubuh turun secara drastis, diklinik dikenal proteksi metabolisme agar dapat mencegah  keadaan anoreksia/kekurangan oksigen, aliran dapat berhenti pada waktu yang singkat yang tidak membahayakan jaringan, oleh karena jaringan yang hipotermia membutuhkan oksigen sangat rendah. Fungsi pengaturan suhu terutama terletak pada reaksi biokimia dari organisme itu sendiri.
Panas dan hasil-hasil dari proses metabolisme serta heat loss melalui lingkungan.
Energi panas yang hilang atau masuk kedalam tubuh melalui  kulit ada 4 cara, yaitu: Konduksi, Konveksi, Radiasi dan Evaporasi

    Konduksi
Konduksi ialah pemaparan dari suatu objek yang suhunya lebih tinggi ke objek lain dengan jalan kontak langsung.
Berdasarkan  teori kinetis dimana energy kinetis dihantarkan dari satu molekul ke molekul yang lain dengan jalan tabrak sehingga terbentuk panas. Berdasarkan teori ini dicarikan persamaan hantaran panas melalui konduksi.

    Konveksi (Convection)
        Apabila secret kopi diletakkan di atas kompor listrik yang panas maka energy didalam ceret akan meningkat yang disebabkan oleh konduksi. Bila seceret kopi panas diletakkan diatas meja maka tampak ada peningkatan energy didaerah yang ditempatkan diseceret kopi tersebut.
Transfer panas ini disebut konveksi yang sangat berbeda dengan konduksi. Aliran konveksi dapat terjadi dikarenakan massa jenis udara panas sangat ringan dibandingkan udara dingin. Konveksi secara alam dapat terjadi oleh karena pemanasan yang asimetris.  Gaya konveksi dapat terjadi apabila angin secukupnya mengalir melewati tubuh. Pertukaran panas dan gaya konveksi adalah berbanding lurus perbedaan temperatur antara kulit dan udara dan kecepatan udara.
Aliran panas yang terjadi antara kulit dan lingkungan secara konveksi dapat ditulis persamaan seperti:
Jq (konveksi) = 8,3 V 0,5 (Ts – Ta)
Keterangan:
    V     =     Kecepatan angin (m/s)
    8,3    =    Konstanta dimana seorang berdiri berhadapan dengan tiupan udara.
Ta     =     Temperatur udara
Ts     =     Temperatur kulit.
Persamaan ini diperoleh secara empiris dan dikenal sebagai hukum newton mengenai konveksi.

    Radiasi
    Umumnya teori kuantum membawa pengertian tentang menyusutnya radioaktif, bom atom dan lain-lain manivestasi yang dramatis. Ada beberapa pandangan mengenai fenomena atom yang memberi pengertian tentang energy radiasi. Sebuah permukaan obyek akan memberi energi dalam bentuk radiasi elektromagnetis dan radiasi yang dipancarkan dalam bentuk paket kuantum oleh karena distribusi energy sangat khas dari tiap-tiap obyek. Radiasi adalah suatu transfer energy panas dari suatu permukaan obyek keobyek yang lain tanpa mengalami kontak dari kedua obyek tersebut. Oleh planck  mengatakan radiasi mempunyai energy dan energy dari suatu radiasi itu sama dengan konstanta dikalikan dengan frekwensi radiasi.
E (energy) = n h f
Keterangan:
E = energy radiasi
n = Suatu bilangan bulat
h = Konstanta planck 6,62 x 10-27 erg/dt
f = Frekwensi

    Evaforation
Evaforati adalah peralihan panas dari bentuk cairan menjadi uap. Manusia kehilangan sekitar 9 x 103 kalori/gram melalui penguapan paru-paru. Dengan suatu latihan yang berat atau lingkungan yang panas seseorang akan minum air 4 liter/jam, ini merupakan suatu proses pembentukan energy thermal.
Kehilangan panas lewat evaforasi dapat terjadi apabila :
    Perbedaan tekanan uap air antara keringat pada kulit dan udara ambient.
    Temperatur lingkungan rendah dari normal sehingga evaporasi dari keringat dapat terjadi dan dapat menghilangkan panas dari tubuh dan itu dapat terjadi apabila temperatur basa kering dibawah temperatur kulit.
         Adanya gerakan angin
    Adanya kelembaban.
Dengan demikian kehilangan panas melalui evaforasi melewati kulit dapat ditulis dengan rumus:
    Jq maksimum = 13,7 – V (P kulit – P udara)

Keterangan:
     Jq dalam watt/m2
V =Kecepatan angin
    P kulit = Tekanan uap air pada kulit dalam milibar
    P Udara = Tekanan uap air pada uadara dalam milbar.


VI. d.    Efek Panas
Sukar dikatakan secara pasti efesiensi panas apabila ada energy panas mengenai salah satu bagian tubuh. Tapi jelas apabila energy panas mengenai salah satu bagian tubuh akan menaikkan temperatur daerah tersebut. Efek panas dapt dibagi tiga bagian:
    Fisik
Panas menyebabkan zat cair, padat dan gas mengalami pemuaian segala arah. Sebuah logam berbentuk kubus mengalami pemuaian isi.
    Kimia
Kecepatan reaksi kimia akan meningkat dengan peningkatan temperatur.
Permeabilitas membrane sel akan meningkat sesuai dengan peningkatan suhu, pada jaringan akan terjadi peningkatan metabolisme seiring dengan peningkatan pertukaran antara zat kimia tubuh dengan cairan tubuh.
    Biologis
Efek panas terhadap biologis merupakan sumasi dari efek panas terhadap fisik dan kimia. Adanya peningkatan sel darah putih secara total dan fenomena reaksi peradangan serta adanya dilatasi (pelebaran) pembuluh darah yang mengakibatkan peningkatan sirkulasi (peredaran) darah serta peningkatan tekanan kapiler. Tekanan O2 dan CO2 didalam darah akan meningkat sedangkan pH darah akan mengalami penurunan.

VI. e.     Penggunaan Energi Panas dalam Pengobatan
Metoda-metoda yang digunakan dalam pengobatan:
    Metoda Konduksi, Melalui metoda konduksi ini dapat melalui:
Kantong air panas,  Handuk panas, Turkish batsh (mandi uap), Mud packs (lumpur panas) dan Elektric pads
    Metoda radiasi
    Metoda elektromagnetis
    Metoda ultrasonografi

2.    Rangkuman

    Termodinamika berasal dari dua kata yaitu thermal (yang berkenaan dengan panas)  dan dinamika (yang berkenaan dengan pergerakan). Jadi termodinamika adalah ilmu mengenai fenomena-fenomena tentang energi yang berubah-ubah karena pengaliran panas dan usaha yang dilakukan.
    Alat yang dipakai untuk pengukuran suhu disebut Termometer; prinsip dasar dari alat ukur ini ialah fenomena pemuaian yang merupakan indeks temperatur. Contoh: thermometer air raksa dan termometer alkohol.
    Di Amerika banyak mempergunakan skala Fahrenheit (00 FS). Dalam pembuatan skala itu dicari titik referensi, yang disebut titik tetap kemudian dibuat skala sekehendak kita. Sebelum tahun 1954 ditentukan dua titik sebagai titik acuan baku yaitu titik es dan titik uap.
    Dalam bidang kedokteran banyak menggunakan skala Celsius, titik es diberi harga 00C suhu pada titik uap diberi 1000C.  Untuk keperluan bidang ilmu pengetahuan diperlukan skala lain yaitu skala Kelvin.
    Pengaturan temperatur atau regulasi termal adalah suatu pengaturan secara kompleks dari suatu proses fisiologis di mana terjadi kesetimbangan antara produksi panas dan kehilangan panas sehingga suhu tubuh dapat dipertahankan secara konstan.
    Temperatur 370C diterima sebagi temperatur normal tubuh manusia.
    Nilai spesifik heat/panas spesifik diperoleh dari hasil eksperimen sebesar 0,83 g kalori/gram/0C
    Yang dimaksud dengan pengaturan temperatur berarti mengatur heat loss dan heat produksi. Untuk manusia hal ini dapat terjadi tetapi bagi benda-benda mati tidak, oleh karena benda mati tidak produksi panas sehingga umpan balik tidak pernah terjadi.
    Panas dan hasil-hasil dari proses metabolisme serta heat loss melalui lingkungan.
Energi panas yang hilang atau masuk kedalam tubuh melalui  kulit ada 4 cara, yaitu: Konduksi, Konveksi, Radiasi dan Evaporasi
    Apabila energy panas mengenai salah satu bagian tubuh akan menaikkan temperatur daerah tersebut.
    Panas menyebabkan zat cair, padat dan gas mengalami pemuaian segala arah. Sebuah logam berbentuk kubus mengalami pemuaian isi.

3.Evaluasi
    Tulisan:
    Terangkan hukum-hukum Termodinamika dan Metabolisme
    Terangkan masalahTermometrik dan skala temperatur
    Terangkan Keseimbangan panas
    Jelaskan Topografi Temperatur badan dan dan kulit

    Lisan
    Jelaskan jenis-jenis transfer panas
    Jelaskan efek panas
    Terangkan penggunaan energi panas dalam pengobatan

C.     DAFTAR PUSTAKA
    Gabriel, J. F. 1996. Fisika Kedokteran. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC
    http//www.google.com/biothermal.html

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar