Cahaya adalah gelombang longitudinal, dan bisa juga bersifat sebagaifoton. Sebagai gelombang, maka cahaya yang akan mengenai permukaan akan mengalami pemantulan, pembiasan dan penyerapan. Pada topik ini akan dibahas pemantulan danpembiasan pada permukaan datar dan sferis, yang diawali dengan sejarah penemuannya
Pengukuran adalah kegiatan membandingkan nilai besaran yang diukur dengan alat ukur yang ditetapkan sebagai satuan. Contoh: mengukur panjang meja dengan sebatang pensil (panjang meja sebagai besaran, pensil sebagai alat ukur, dan panjang pensil sebagai satuannya).
Proses Pengukuran
Pada abad ini, seiringh dengan pertumbuhan ilmu, bilangan dan ketelitian dari kuantitas dalam praktis klinik sangat ditingkatkan. Hal ini disebabkna karena pengukuran itu dapat memberikan informasi yang sangat berharga tentang gambaran keadaan tubuh dan hasil pengukuran dapat dipakai sebagai bahan perbandingan.
Dalam pengukuran fisik dibagi dalam 2 group yaitu :
Proses pengukuran pengulangan
Pada proses ini biasanya melibatkan sejumlah pengulangan perdetik, permenit, perjam dan sebagainya. Misalnya :pengukuran pernafasan diperoleh nilai pernafasan rata-rata 15/mnt, denyut nadi 70/mnt
2. Proses pengukuran yang tidak ulang
Proses pengukuran ini hanya dilakukan sekali terhadap individu. Misalnya mengukur
substansi asing yang dikeluarkan lewat ginjal. , potensial aksi dari suatu sel saraf
Pada proses pengukuran ini perlu dperhatikan “ ketelitian ( accuracy) dan kebenaran ( precision).
Ketelitian menunjukkan pengukuran yang bagaimana memberikan pendekatan untuk memperoleh suatu standar
Contoh tinggi badan 1,765 m dengan ketelitian 0,003 m ( 33 mm) dibanding dengan patokan( standar ) meter . Pengukuran berkali-kali, lalu dirata-rata, dan dicari standar deviasi
Contoh :
pengukuran sebanyak 25 x (n)., maka tekanan rata-rata :
Standar Deviasi
Kebenaran: berhubungan dengan kemampuan pengembalian dari suatu pengukuran tanpa memperdulikan ketelitian dalam pengukuran Contoh : Penderita yang diukur temperaturnya dalam 10 x (36,1 ;36,0;36,2;36,1;36,4;36,3;36,0;36,3;36,4; dan 36,2 oC ), Temp tubuh normal 37 oC Hasil ini menunjukkan kebenaran dalam pengukuran dengan nilai rata-rata 36,2 oC dan variasi 0,2 oC, Apabila dibandingkan dengan termometer standar tampak ada ketidaksempurnaan dari termometer yang dipakai, selisih pembacaan 3 oCKebenaran: berhubungan dengan kemampuan pengembalian dari suatu pengukuran tanpa memperdulikan ketelitian dalam pengukuran Contoh : Penderita yang diukur temperaturnya dalam 10 x (36,1 ;36,0;36,2;36,1;36,4;36,3;36,0;36,3;36,4; dan 36,2 oC ), Temp tubuh normal 37 oC Hasil ini menunjukkan kebenaran dalam pengukuran dengan nilai rata-rata 36,2 oC dan variasi 0,2 oC, Apabila dibandingkan dengan termometer standar tampak ada ketidaksempurnaan dari termometer yang dipakai, selisih pembacaan 3 oC
Registrasi
Registrasi adalah mencatat hasil-hasil yang diperoleh dari pengukuran. Registrasi penting untuk memperoleh informasi yang diperlukan
Dari hasil pengukuran belum bisa menentukan apa-apa tanpa membandingkan nilai yang ada. Dalam hasil penentuan bisa terjadi falsa positif dan negative
Falsa Positif
suatu penyimpangan ( error) yang terjadi dimana penderita dinyatakan menderita suatu penyakit padahal sama sekali tidak
2. Falsa negatif
suatu penyimpangan ( error) yang terjadi dimana penderita dinyatakan tidak sakit padahal penderita tersebut menderita suatu penyakit
Besaran adalah segala sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dengan nilai. Jika ditinjau dari arah dan nilainya, besaran dikelompokan menjadi dua, yaitu:
1. Besaran skalar, yaitu besaran yang hanya memiliki nilai tanpa memiliki arah. Contoh: massa, panjang, waktu, energi, usaha, suhu, kelajuan dan jarak.
2. Besaran vektor, yaitu besaran yang memiliki nilai dan arah. Contoh: gaya, berat, kuat arus, kecepatan, percepatan dan perpindahan.
Sedangkan, berdasarkan jenis satuannya, besaran dikelompokan menjadi dua, yaitu:
a.Besaran Pokok
Besaran pokok adalah besaran yang satuannya telah ditetapkan lebih dahulu dan tidak tersusun atas besaran lain. Besaran pokok terdiri atas tujuh besaran. Tujuh besaran pokok dan satuannya berdasarkan sistem satuan internasional (SI) sebagaimana yang tertera pada tabel berikut:
Tabel Besaran Pokok dan Satuannya
Besaran Pokok
Satuan SI
Massa
kilogram (kg)
Panjang
meter (m)
Waktu
sekon (s)
Kuat Arus
ampere (A)
Suhu
kelvin (K)
Intensitas Cahaya
candela (Cd)
Jumlah Zat
mole (mol)
Sistem satuan internasional (SI) artinya sistem satuan yang paling banyak digunakan di seluruh dunia, yang berlaku secara internasional.
b. Besaran Turunan
turunan merupakan kombinasi dari satuan-satuan besaran pokok. Contoh besaran turunan adalah luas suatu daerah persegi panjang. Luas sama dengan panjang dikali lebar, dimana panjang dan lebar keduanya merupakan satuan panjang. Perhatikan tabel besaran turunan, satuan dan dimensi di bawah ini.
Satuan adalah ukuran dari suatu besaran yang digunakan untuk mengukur. Jenis-jenis satuan yaitu:
a. Satuan Baku
Satuan baku adalah satuan yang telah diakui dan disepakati pemakaiannya secara internasional tau disebut dengan satuan internasional (SI). Contoh: meter, kilogram, dan detik.
Sistem satuan internasional dibagi menjadi dua, yaitu: 1. Sistem MKS (Meter Kilogram Sekon) 2. Sistem CGS (Centimeter Gram Second)
Tabel Satuan Baku
Besaran Pokok
Satuan MKS
Satuan CGS
Massa
kilogram (kg)
gram (g)
Panjang
meter (m)
centimeter (cm)
Waktu
sekon (s)
sekon (s)
Kuat Arus
ampere (A)
statampere (statA)
Suhu
kelvin (K)
kelvin (K)
Intensitas Cahaya
candela (Cd)
candela (Cd)
Jumlah Zat
kilomole (mol)
mol
b. Satuan Tidak Baku
Satuan tidak baku adalah satuan yang tidak diakui secara internasional dan hanya digunakan pada suatu wilayah tertentu. Contoh: depa, hasta, kaki, lengan, tumbak, bata dan langkah.
Biooptik, tersusun atas kata bio dan optik. Bio berkaitan dengan makhluk hidup/ zat hidup atau bagian tertentu dari makhluk hidup, Sedangkan optik dikenal sebagai bagian ilmu fisika yang berkaitan dengan cahaya atau berkas sinar.
Secara spesifik ada klasifikasi Optik geometri dan optika fisis. Fokus utama dibiooptik adalah terkait dengan indera penglihatan manusia, yaitu mata.
Mata menjadi alat optik yang paling penting pada manusia atau makhluk hidup.
1. OPTIK GEOMETRI
Berpangkal pada perjalanan cahaya dalam medium secara garis lurus, berkas-berkas cahaya di sebut garis cahaya dan gambar secara garis lurus. Dengan cara pendekatan ini dapatlah melukiskan ciri-ciri cermin dan lensa dalam bentuk matematika.
Misalnya untuk rumus cermin dan lensa : 1/f = 1/s + 1/s’
f = focus = titik api
s= jarak benda
s’ = jarak bayangan
2. OPTIK FISIK
Gejala cahaya seperti dispersi, interferensi dan polasisasi tidak dapat di jelaskan malui metode optika geometri. Gejala-gejala ini hanya dapat dijelaskan dengan menghitung ciri-ciri fisik dari cahaya tersebut.
Teori kwantum (Plank (1858-1947)),
Cahaya itu terdiri atas kwanta atau foton-foton, tampaknya agak mirip dengan teori Newton yang lama itu. Dengan menggunakan teori Max Plank dapat menjelaskan mengapa benda itu panas apabila terkena sinar.
Huygens (1690)
Menganggap cahaya itu sebagai gejala gelombang dari sebuah sumber cahaya menjalarkan getaran-getaran ke semua jurusan. Setiap titik dari ruangan yang bergetar olehnya dapat dianggap sebagai sebuah pusat gelombang baru. Inilah prinsip dari Huygens yang belum bisa menjelaskan perjalanan cahaya dari satu medium ke medium lainnya.
Macam-macam Bentuk Lensa ..
Berdasarkan bentuk permukaannya, lensa dibagi menjadi dua, yaitu:
1. Lensa yang mempunyai permukaan sferis, dibagi menjadi dua macam pula, yaitu:
a. Lensa Cembung/ Konvergen/ Positif
Sebuah lensa positif atau lensa pengumpul adalah lensa yang bagian tengahnya lebih tebal dari bagian tepinya. Cahaya sejajar yang datang pada sebuah lensa positif difokuskan pada titik focus kedua yang berada pada sisi transmisi lensa tersebut.
b. Lensa Cekung/ Divergen/ Negatif
Sebuah lensa negative atau lensa menyebar adalah lensa yang bagian tepinya lebih tebal daripada bagian tengahnya. Cahaya sejajar yang datang pada sebuah lensa negative memancar seolah-olah dari titik focus kedua, yang berada pada sisi datang lensa.
c. Lensa yang mempunyai permukaan silindris
Adalah lensa yang mempunyai silinder, lensa ini mempunyai fokus yang positif dan ada pula yang mempunyai panjang fokus negatif.
Kekuatan Lensa (Dioptri) ..
Kekuatan lensa dinyatakan dengan satuan dioptri (m-1). Kekuatan lensa (P) sama dengan kebalikan panjang fokusnya (1/f). Jika panjang fokus dalam meter, kekuatan lensa adalah dalam dioptri (D): P = = + dioptri
P = Kekuatan lensa (dioptri)
F = fokus lensa (m)
s = jarak benda dari lensa (m)
s´ = jarak bayangan dari lensa (m)
1D = 1 m-1
Kesesatan Lensa ..
Berdasarkan persamaan yang berkaitan dengan jarak benda, jarak bayangan , jarak focus, radius kelengkungan lensa seerta sinar-sinar yang dating paraksial akan kemungkinan adanya kesesatan lensa (aberasi lensa).
Aberasi ini ada bermacam-macam :
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 layer 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.
Aberasi ..
Pemburaman bayangan dari sebuah obyek tunggal dikenal dengan istilah aberasi.
Aberasi sferis merupakan hasil dari kenyataan bahwa permukaan melengkung hanya memfokuskan sinar-sinar paraksial (sinar-sinar yang berjalan dekat sumbu utama) pada sebuah titik tunggal. Sinar-sinar non paraksial pada titik dekat yang bergantung pada sudut yang dibuat dengan sumbu utamanya. Sinar-sinar yang mengenai lensa jauh dari sumbu utamadibelokkan lebihh dari sinar-sinar yang dekat dengan sumbu utama, dengan hasilnya bahwa tidak semua sinar difokuskan pada sebuah titik tunggal. Sebaliknya bayangan tersebut kelihatan sebagai sebuah cakram melingkar. Lingkaran dengan kekacauan paling sedikit berada pada titik, di mana garis tengahnya minimum.
Instrumen Optik …
Banyak instrumen yang digunakan saat ini sangat canggih. Prinsip kerjanya sering sangat sederhana, tetapi penggunaan imajinatif prinsip-prinsip ini telah melipatgandakan kemampuan kita untuk melihat dan memahami dunia yang melingkupi kita.
Mata
Mata merupakan alat optik yang paling dekat dengan kita dan merupakan sistem optik yang paling penting.
Bagian-bagian Mata
Mata memiliki bagian-bagian yang memiliki fungsi-fungsi tertentu sebagai alat optik, yaitu:
a) Kornea, merupakan selaput kuat yang tembus cahaya dan berfungsi sebagai pelindung bagian dalam bola mata. Kornea memiliki inervasi saraf tetapi avaskuler (tidak memiliki suplai darah).
b) Iris, merupakan selaput berbentuk lingkaran yang menyebabkan mata dapat membedakan warna. Iris adalah diafragma yang melingkar dan berpigmen dengan lubang yang agak di tengah yakni pupil. Iris terletak sebagian dibagian depan lensa dan sebagian di depan badan siliaris. Iris terdiri dari serat otot polos. Fungsi iris yakni mengendalikan jumlah cahaya yang masuk.
c) Pupil, merupakan celah lingkaran pada mata yang dibentuk oleh iris, berfungsi mengatur banyaknya cahaya yang masuk ke mata.
d) Lensa mata, merupakan lensa cembung yang terbuat dari bahan bening, berserat dan kenyal, berfungsi mengatur pembiasan cahaya.
e) Retina, merupakan lapisan yang berisi ujung-ujung saraf yang sangat peka terhadap cahaya. Retina berfungsi untuk menangkap bayangan yang dibentuk oleh lensa mata. Retina merupakan bagian saraf pada mata, tersusun oleh sel saraf dan serat-seratnya. Retina berperan sebagai reseptor rangsang cahaya. Retina tersusun dari sel kerucut yang bertanggung jawab untuk penglihatan warna dan sel batang yang bertanggung jawab untuk penglihatan di tempat gelap.
f) Aquaeuos humor, merupakan cairan mata.
g) Saraf optic, merupakan saraf yang menyampaikan informasi tentang kuat cahaya dan warna ke otak.
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.
b. Pembentukan Bayangan Pada Mata
Mata bisa melihat benda jika cahaya yang dipantulkan benda sampai pada mata dengan cukup, kemudian lensa mata akan membentuk bayangan yang bersifat nyata, terbalik dan diperkecil pada retina.
Ada tiga komponen penginderaan penglihatan, yaitu:
1.Mata memfokuskan bayangan pada retina
2.Sistem saraf mata yang member informasi ke otak
3. Korteks penglihatan salah satu bagian yang menganalisa penglihatan
tersebut
Proses akomodasi..
Cahaya memasuki mata melalui bukaan yang berubah, lapisan serat saraf yang menutupi permukaan belakangnya. Retina berisi struktur indra-cahaya yang sangat luas yang disebut batang (rod) dan kerucut (cone) yang menerima dan memancarkan informasi di sepanjang serat saraf optic ke otak. Bentuk lensa kristal dapat diubah sedikit oleh kerja otot siliari. Apabila mata difokuskan pada benda yang jauh, otot akan mengendur dan sistem lensa kornea berada pada panjang fokus maksimumnya, kira-kira 2 cm, jarak dari kornea ke retina. Apabila benda didekatkan, otot siliari akan meningkatkan kelengkungan lensa, yang dengan demikian akan mengurangi panjang fokusnya sehingga bayangan akan difokuskan ke retinaDalam hal memfokuskan objek pada retina, lensa mata memegang peranan penting. Kornea mempunyai fungsi memfokuskan objek secara tepat, demikian pula bola mata yang berdiameter 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 semakin tua daya akomodasi semakin menurun, hal ini disebabkan kekenyalan/elastisitas lensa semakin berkurang.
Jika benda terlalu dekat ke mata, lensa mata tidak dapat memfokuskan cahaya pada retina dan bayangannya menjadi kabur. Titik terdekat di mana lensa mata memfokuskan suatu bayangan pada retina disebut titik dekat (punctum proksimum).
Jarak dari mata ke titik dekat ini sangat beragam pada tiap orang dan berubah dengan meningkatnya usia. Pada usia 10 tahun, titik dekat dapat sedekat 7 cm, sementara pada usia 60 tahun titik dekat ini telah menjauh ke 200 cm karena kehilangan keluwesan lensa akibat elastisitas lensa semakin berkurang, disebut mata presbyop atau mata tua dan bukan merupakan cacat mata. Nilai standar yang diambil untuk titik dekat ini adalah 25 cm, dan dianggap sebagai mata normal.
Jarak terjauh benda agar dapat dilihat dengan jelas, dikatakan benda terletak pada titik jauh (punctum remotum). Pada saat ini mata tidak berakomodasi.lepas akomodasi.
i. Jenis-jenis Mata dan Teknik Koreksi
a) Mata Normal
Sering disebut juga mata emetrop. Mata normal memiliki titik dekat 25 cm dan titik jauh tak terhingga. Apabila mata memiliki titik dekat tidak sama dnegan 25 cm dan titik jauh tidak sama dengan tak terhingga, maka dikatakan sebagai cacat mata. Hal ini mengakibatkan mata sulit melihat benda yang jauh maupun dekat karena bayangan tidak jatuh tepat pada retina.
b) Rabun Jauh (Miopi)
Disebut juga mata terang dekat, memiliki titik dekat kurang dari 25 cm (< 25 cm) dan titik jauh pada jarak tertentu. Orang yang menderita miopi dapat melihat dengan jelas benda pada jarak 25 cm, tetapi tidak dapat melihat benda jauh dengan jelas.
Hal ini terjadi karena lensa mata tidak dapat menjadi piph sebagaimana mestinya sehingga bayangan benda jatuh di depan retina, disebabkan karena mata dibiasakan melihat benda dengan jarak dekat atau kurang dari 25 cm. cacat mata ini dapat diatasi dengan memakai kacamata berlensa cekung (minus).
c) Rabun Dekat (Hipermetropi)
Rabun dekat memiliki titik dekat lebih dari 25 cm (> 25 cm), dan titik jauhnya pada jarak tak terhingga. Penderita rabun dekat dapat melihat jelas benda-benda yang sangat jauh tetapi tidak dapat melihat benda-benda dekat dnegan jelas. Hal ini terjadi karena lensa mata tidak dapat menjadi cembung sebagaimana mestinya sehingga bayangan benda jatuh di belakang retina, disebabkan karena mata dibiasakan melihat benda yang jaraknya jauh. Cacat mata ini dapat diatasi dengan kacamata berlensa cembung (plus).
d) Mata Tua (Presbiopi)
Jenis mata ini bukan termasuk cacat mata, disebabkan oleh daya akomodasi yang berkurang akibat bertambah usia. Letak titik dekat maupun titik jauh telah bergeser. Titik dekatnya lebih dari 25 cm dan titik jauhnya hanya pada jarak tertentu. Pada penderita presbiopi tidak dapat melihat benda jauh dengan jelas serta tidak dapat membaca pada jarak baca normal. Jenis mata ini dapat ditolong dengan kacamata berlensa rangkap (minus di atas dan plus di bawah) yang disebut kacamata bifocal.
e) Astigmatisma
Cacat mata ini disebabkan oleh kornea mata yang tidak berbentuk sferis, tapi lebih melengkung pada satu sisi daripada sisi yang lain. Akibatnya sebuah titik akan difokuskan sebagai garis pendek. Penderita astagmatisma, dengan satu mata akan melihat garis dalam satu arah lebih jelas daripada kea rah yang berlawanan. Penderita astagmatisma dapat diatasi dnegan menggunakan kacamata berlensa silindris.
f) Mata Campuran
Penderita yang matanya sekaligus mengalami prsesbiopi dan miopi, maka memiliki titik dekat yang letaknya terlalu jauh dan titik jauh terlalu kecil, dapat ditolong dengan kacamata berlensa rangkap atau bifocal (negatif di atas dan positif di bawah).
Energi dari suatu benda adalah ukuran dari kesanggupan benda tersebut untuk melakukan suatu usaha. Dalam ilmu fisika energi terbagi dalam berbagai macam/jenis, antara lain :
– energi potensial – energi kinetik/kinetis – energi panas – energi air – energi batu bara – energi minyak bumi – energi listrik – energi matahari – energi angin – energi kimia – energi nuklir – energi gas bumi – energi ombak dan gelombang – energi minyak bumi – energi mekanik/mekanis – energi cahaya – energi listrik- dan lain sebagainya
A. Energi potensial atau Energi Diam Energi potensial adalah energi yang dimiliki suatu benda akibat adanya pengaruh tempat atau kedudukan dari benda tersebut. Energi potensial disebut juga dengan energi diam karena benda yang dalam keaadaan diam dapat memiliki energi. Jika benda tersebut bergerak, maka benda itu mengalami perubahan energi potensial menjadi energi gerak. Contoh misalnya seperti buah kelapa yang siap jatuh dari pohonnya, cicak di plafon rumah, dan lain sebagainya.
Rumus atau persamaan energi potential : Ep = m.g.h
keterangan Ep = energi potensial m = massa dari benda g = percepatan gravitasi h = tinggi benda dari tanah
B. Energi Kinetik atau Kinetis Energi kinetik adalah energi dari suatu benda yang dimiliki karena pengaruh gerakannya. Benda yang bergerak memiliki energi kinetik.
Rumus atau persamaan energi kinetik : Ek = 1/2.m.v^2
keterangan Ep = energi kinetik m = massa dari benda v = kecepatan dari benda v^2 = v pangkat 2
C. Hukum Kekekalan Energi ” Energi tidak dapat diciptakan dan juga tidak dapat dimusnahkan ” Jadi perubahan bentuk suatu energi dari bentuk yang satu ke bentuk yang lain tidak merubah jumlah atau besar energi secara keseluruhan.
Rumus atau persamaan mekanik (berhubungan dengan hukum kekekalan energi) : Em = Ep + Ek
keterangan Em = energi mekanik Ep = energi kinetik Ek = energi kinetik
Energi Dalam Tubuh
Energi Listrik, yaitu pada konduksi impuls saraf dan kontraksi otot
Energi kimia, yaitu pada pemecahan ikatan kimia dalam makanan
Energi mekanik, yaitu pada peristiwa pemompaan pada jantung,
Energi bunyi, kemampuan mendengar dan berbicara
Energi panas, tubuh dapat mempertahankan temperatur tubuh, demam, menggigil
Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, energi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Tubuh dapat mengubah satu bentuk energi ke bentuk lainnya, dan seringkali terjadi sejumlah perubahan bentuk energi
Satuan Energi :
Dalam SI : Joule (J), satuan lain adalah Kalori ( energi yang dibutuhkan untuk meningkatkan suhu 1 gr air sebanyak 1 oC
Joule dan kalori adalah satuan yang kecil, sehingga yang sering digunakan adalah kilojoele dan kilokalori, dimana :
1 kal = 4,183 kJ
Karbohidrat berguna sebagai sumber energi bagi tubuh. Karbohidrat tersusun dari unsur-unsur karbon (C), hidrogen (H), dan oksigen (O). Karbohidrat merupakan sumber kalori utama bagi tubuh kita karena 80% dari kalori yang diperlukan tubuh manusia berasal dari karbohidrat. Setiap 1 gram karbohidrat mengandung 4,1 kalori.
Bahan makanan yang banyak mengandung karbohidrat antara lain : beras, jagung, sagu, gandum, singkong, ubi, kentang, talas, buah-buahan, dan gula.
Soal :
Konversikan nilai energi berikut dari
kJ/100 gr menjadi Kalori/100 gr:
a. apel 150 kJ/100 gr
b. biskuit 2026 kJ/100 gr
c. ayam 408 kJ/ 100 gr
Makanan mana yang mengandung energi paling banyak?
Kebutuhan Energi Tubuh
Makanan yang dimakan akan digunakan sebagai bahan mentah untuk pertumbuhan, perbaikan, dan pembaharuan se-sel dalam tubuh, tetapi kegunaan utamanya adalah sebagai sumber energi
Kandungan energi dalam makanan tidak sama dengan nilai kesehatan suatu makanan!
Laju metabolisme basal adalah energi yang harus dikeluarkan tubuh untuk mempertahankan hidup, yaitu energi yang diperlukan untuk mempertahankan denyut jantung, ventilasi paru, dan menjaga kehangatan tubuh
Fluida atau zat alir meliputi zat cair dan gas. Zat cair meliputi air, darah, asam, air laut dan sebagainya. Zat gas meliputi udara, oksigen, nitrogen, CO2 dsb
Hukum-hukum yang berlakyu pada air berlaku pada zat cair lainnya. Walupun zat cair dan gas tergolong dalam fluida namun terdapat perbedaan antar kedua cat alir tersebut Perbedaan zat cair dan gas
Zat Cair
Zat Gas
-Molekul-molekul terikat secara longgar-Tekanan yang terjadi karena grafitasi-Tekanan terjadi secara tegak lurus padabidang
– Molekul bergerak bebas dan salingtumbukan– Tekanan bersumber pada perubahanmomentum– Tekanan terjadi tidak tegal lurus
Hidrodinamika
Penelitian mengenai zat cair yang mengalur disebut Hidrodinamika, penelitian ini sangat rumit, meliputi tekanan, kecepatan alir, lapisan-lapisan zat cair yang melakukan gesekan dan sebagainya
Besaran-Besaran dalam hidrodinamika yang sering digunakan adalah
Rapat massa ( ρ ) :
ρ = m / V
m = massa
V = volume
Satuan: Kg/m3
Tekanan ( P ) :
P = F / A
F = gaya normal
A = luas permukaan
Satuan : N/m2 = Pascal ( Pa )
Satuan- satuan tekanan dalam kesehatan :
Satuan
Keterangan
lb/inci2 (psi)
Tabung gas, tekanan ban mobil
mmHg
Tekanan darah arteri
cmH2O
Tekanan vena sentral
Pa / kPa
Gas darah
Atmosfir (Atm)
Tabung gas, autoklaf
Bar
Tabung gas, tekanan minyak pada mobil
Torr(1Torr=1mmHg)
Pengukur vakum
Prinsip-prinsip dasar pada fluida :
1. Prinsip Pascal
Tekanan yang diberikan pada suatu fluida tertutup diteruskan tanpa berkurang besarnya
pada setiap bagian fluida dan dinding-dinding dimana fluida tersebut berada
2. Prinsip Archimides :
Bila sebuah benda seluruhnya atau sebagian dicelupkan kedalam fluida yang diam,
akan mendapat gaya apung keatas seberat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut
Untuk melakukan suatu penelitian perlu suatu pendekatan. Bernoulli telah berhasil menurunkan rumus dengan meletakkan persyaratan-persyaratan atau pendekatan khusus yaitu :
1.Tunak ( steady )
Aliran fluida yang kecepatan(v) tiap partikel fluida pada suatu titik tertentu adalah
tetap,baik besar maupun arahnya
2.Tak Rotasional
Zat cair mengalir secara stasioner ( tidak berubah ) dalam hal kecepatan, arat maupun
besarnya. Aliran fluida pada tiap titik elemen fluida tidak memiliki momentum sudut
terhadap titik tersebut.
3.Tak Kompresibel ( Tak Termampatkan )
Aliran fluida tidak berubah rapat massanya ketika mengalir melaui sebuah pembuluh
dan mengalir sejumlah cairan yang sama besarnta ( kontiunutitas)
4.Non viskos ( tak kental ), tidak ada ada geseran dalam
Berdasarkan persyaratan diatas, keluarlah hukum kinetis yang juga dikenal dengan persamaan Bernoulli
p + ½ ρV2 + ρg h= konstan
ρ = rapat massa ;
h = ketinggian
p = tekanan
V = kecepatan alir
Dengan menggunakan persamaan ini dapat menghitung kecepatan aliran zat cair. Alat yang diapkai adalh Venturimeter. Kecepatan gerak benda dalam cat cair dapat pula ditentukan dengan menggunakan tabung pitot dan dapat pula menghitung gerakan udara
Tekanan dan aliran darah
Tekanan darah sama dengan tekanan hidrostatik , bervariasi tergantung lokasi pengukuran: dada (90 mmHg), kepala(58mmHg), kaki (202 mmHg). Jantung adalah titik referensi standar untuk pengukuran tekanan darah
Hukum Pascal pada tekanan darah
Jika pembuluh darah memiliki titik lemah, maka setiap peningkatan tekanan darah dalam pembuluh darah akan ditransmisikan secara merata kesegala arah
Jika tekanan cukup tinggi, maka dinding pembuluh darah dapat pecah
Fluida mengalir melalui gradien tekana, yaitu dari area bertekanan tinggi ke area bertekanan rendah
àPerbedaan tekanan yang penting,
Aliran Zat Cair Melalui Pembuluh
Apabila sebuah lempengan kaca diletakkan diatas permukaan zat cair kemudian digerakkan dengan kecepatan v maka lapisan dibawah akan bergerak dengan kecepatan
Gaya F yang menyebabkan kecepatan kaca dapat dinyatakan:
F = η A v/d
η = koefisien gesekan dalam ( viskousitas)
A = luas permukaan kaca
d = jarak dari permukaan ke dasar
v = kecepatan mengalir
Zat cair dalam pembuluh darah dapat digambarkan
Makin ketengah kecepatan mengalir makin besar, denga adanya gaya (F) yang bekerja pada penampang A ( P = F/A), maka kecepatan alir berbentuk parabola.
Apabila volume zat cair yang mengalir melalui penampang tiap detiknya disebut debit air ( V = Vol /t ), maka menurut Hukum Poiseuille
V = Jumlah zat cair yang mengalir perdetik
η = viskousitas
= 3-4 x 10-3 Pascal untuk darah
= 10-3 Pascal untuk air
r = jari-jari pembuluh ( m)
L = Panjang ( m)
P = tekanan
Hukum Poiseuille menyatakan bahwa cairan yang mengalir melalui suatu pipa /pembuluh akan berbanding langsung dengan penurunan tekanan sepanjang pipa/pembuluh dan pangkat empat diameter pipa/ jari-jari pembuluh
Kelistrikan memegang peranan penting dalam semua bidang, termasuk dalam kesehatan. Ada dua aspek kelistrikan dan magnetis dalam bidang kesehatan yaitu listrik dan magnet yang timbul dalam tubuh manusia, serta penggunaan listrik dan magnet pada permukaan tubuh manusia
Pada tahun 1856 Caldani menunjukkan kelistrikan pada otot katak yang telah mati. Luigi Galvani (1780) mulai mempelajari kelistrikan pada tubuh hewan kemudian pada tahun 1786 Luigi melaporkan hasil eksperimennya bahwa kedua kaki katak terangkat ketika diberikan aliran listrik lewat suatu konduktor.
Konduktor adalah penghantar listrik, dimana yang disebut listrik sebenarnya adalah aliran electron. Elektron adalah materi penyusun muatan yang dapat dengan mudah dipindahkan dari satu benda ke benda lain. Elektron jug abisa berpindah dalam benda yang sama, misalnya dalam kawat tembaga.
Aros (1982) merasakan ada aliran frekuensi tinggi melalui beliau sendiri serta asistennya. Pada tahun 1899 Van Seynek melakukan pengamatan tentang terjadinya panas pada jaringan yang disebabkan oleh aliran frekuensi tinggi.
Schliephake (1928) melaporkan tentang pengobatan penderita dengan menggunakan “short wave ( gelombang pendek).
Rumus/Hukum Dalam Biolistrik
Ada beberapa rumus atau hokum yang berkaitan dengan biolistrik antara lain hokum ohm dan hokum Joule
Hkum Ohm :
Perbedaan potensial antara ujung konduktor berbanding langsung dengan arus yang melewati, berbanding terbalik dengan tahan dari konduktor.
Hukum Ohm dapat dinyatakan dalam hubungan :
R = V/I ; dimana R = hambatan ( dalam ohm/Ω)
V = tegangan ( Volt/V)
I = Arus ( ampere./A)
Hukum Joule :
Arus listrik yang melewati konduktor dengan perbedaan tegangan ( V) dalam waktu tertentu akan menimbulkan panas
Hal ini dinyatakan dalam rumus :
H = VIT/J
V = tegangan ( volt/V)
I = arus ( Amper/A)
T = waktu (detik/dt)
J = Joule = 0,239 kalori
Dalam bentuk lain, hokum Joule ini bisa dituliskan :
P = IV
P = daya ( watt/W)
I = Arus ( Amper/A)
V = Tegangan ( volt/V)
Kelistrikan dan Kemagnetan yang Timbul dalam Tubuh
Sistem Syaraf dan Neoron
Sistem syaraf dibagi dalam dua bagian yaitu system syaraf pusat dan system saraf otonom>
Sisem syaraf pusat , terdiri dari otak, medulla spinalis dan saraf perifer. Saraf prefer ini adalah serat saraf yang mengirim informasi sensoris ke otak atau ke medulla spinalis disebut saraf afferent sedangkan serat saraf yang menghantar kan informasi dari otak atau medulla spinalis ke otot serta kelenjar disebut saraf efferent
Sisem saraf otonom mengatur organ dalam tubuh, misalnya jantung, usus dan kelenjar-kelenjar. Engontrolllan ini dilakukan secara tidak sadar
Otak berhubungan langsung dengan medulla spinalis, keduanya diliputi cairan serebro spinalis dan dilindungi tulang tengkorak serta tulang vertebralis ( columna vertebralis).
Berat otak 1500 ram dan hanya 50 gram yang efektif
Struktur dasar dari system saraf disebut neuron/sel saraf. Suatu sel saraf mempunyai fungsi menerima, interpretasi dan menghantarkan aliran listrik.
Kelistrika saraf
Dengan menggunakan mikroskop electron, saraf dibagi daal dua tipe yaitu saraf bermyeilin dan saraf tanpa myelin.
Sera saraf bermyelin banyak terdapat pada manusia. Myelin merupakan suatu insulator (isolasi) yang baik dan kemampuan mengaliri listrik sangat rendah. Potensial aksi makin menurun apabila melewati serat saraf yang bermyelin
Kecepatan aliran listrik pada saraf yang berdiameter sama dan panjang yang sama sangat tergantung pada lapisan myelin . Pada serat saraf bermyelin aliran sinyal dapat meloncat dari satu simpul ke simpul yang lain
Kelistrikan Otot jantung
Sel otot jantung (miokardium) sangat berbeda denga saraf dan otot brgaris. Pada saraf maupun otot bergaris dalam keadaan potensial membrane istirahat dilakukan rangsangan maka ion ion Na + akan masuk ke dalam sel dan setelah tercapai nilai ambang akan timbul depolarisasi. Sdangkan pada sel otot jantung, ion Na + mudah bocor sehingga segera setelah terjadi repolarisasi komplit, ion Na + perlahan-lahan akan masuk kembali ke dalam sel dengan akibat terjadi gejala depolarisasi secara spontan sampai mencapai nilai ambnag dan terjadi potensial aksi tanpa memerlukan rangsangan dari luar
Dengan demikina membran sel otot jantung tanpa rangsangan dari luar akan mencapai nilai ambnag dan menghasilkan potensial aksi pada suatu rate/kecepatan yang teratut. Rate/kecepatan ini disebut Natural rate / kecepatan dasar membrane sel otot jantung