Getaran Mekanik
Yang dimaksud dengan getaran adalah gerakan yang teratur dari benda atau media dengan arah bolak–balik dari kedudukan keseimbangan. Getaran mekanis disebabkan oleh mesin atau alat-alat mekanis lainnya. Getaran terjadi saat mesin atau alat dijalankan dengan motor, sehingga pengaruhnya bersifat mekanis. Getaran merupakan suatu faktor fisik yang menjalar ke tubuh manusia, mulai dari tangan sampai ke seluruh tubuh.
Getaran mekanis dapat diartikan sebagai getaran yang ditimbulkan oleh alat-alat mekanis yang sebagian dari getaran ini sampai ke tubuh dan dapat menimbulkan akibat-akibat yang tidak diinginkan pada tubuh kita.
Ada dua kelompok getaran mekanik yaitu : 1. Getaran Bebas.
Getaran bebas terjadi jika sistem berosilasi karena bekerjanya gaya yang ada dalam sistem itu sendiri (inherent). Sistem yang bergetar bebas akan bergerak pada satu atau lebih frekuensi naturalnya, yang merupakan sifat sistem dinamika yang dibentuk oleh distribusi massa dan kekuatannya. Semua sistem yang memiliki massa dan elastisitas dapat mengalami getaran bebas atau getaran yang terjadi tanpa rangsangan dari luar.
2. Getaran Paksa.
Getaran paksa adalah getaran yang terjadi karena rangsangan gaya luar, jika rangsangan tersebut berosilasi maka sistem dipaksa untuk bergetar pada frekuensi rangsangan. Jika frekuensi rangsangan sama dengan salah satu frekuensi natural sistem, maka akan didapat keadaan resonansi dan osilasi besar yang berbahaya mungkin terjadi.
Getaran mekanis dapat dibedakan berdasarkan pajanannya. Terdapat dua bentuk yaitu getaran seluruh badan (Whole Body Vibration / WBV) dan getaran pada lengan dan tangan (Tool Hand Vibration).
1. Whole Body Vibration (WBV)
Getaran pada seluruh tubuh atau umum Whole Body Vibration yaitu terjadinya getaran pada tubuh pekerja yang bekerja sambil duduk atau sedang berdiri dimana landasannya menimbulkan getaran. Getaran seperti ini biasanya dialami oleh pengemudi kendaraan seperti: traktor, bus, helikopter, kereta api, atau bahkan kapal.
2. Tool Hand Vibration
Merupakan getaran setempat yaitu getaran yang merambat melalui tangan akibat pemakaian peralatan yang bergetar.
Paparan getaran WBV terhadap manusia bisa dalam bentuk gerakan berputar (rotational) atau gerakan searah sumbu koordinat (translational). Gerakan translational pada arah lateral searah sumbu y, arah fore-aft searah
sumbu x, dan arah vertikal searah sumbu z dari tubuh operator, sistem koordinat untuk arah gerakan seperti terlihat pada Gambar 1.
Gambar 1 Arah getaran Whole Body Vibration pada getaran translational (x,y,z) dan rotasional (Rx, Ry, Rz)
Sumber : ISO 2631-1 (2004)
Arah positif pada masing-masing arah berdasarkan arah yang dikeluarkan oleh NASA 1989. Di dalam pesawat luar angkasa arah akselarasi ditentukan relative terhadap mata atau organ tubuh lain yang bergeser akibat akselarasi. Sistem akan mempunyai akselarasi positif dalam arah x dari belakang ke arah dada (bola mata tertarik ke dalam), akselarasi positif dalam arah y dari kiri ke kanan (bola mata ke kiri), dan akselarasi positif dalam arah z dari kepala ke arah kaki ((bola mata ke atas) (Kroemer, 2001). Sistem arah diperlihatkan pada Gambar 2 dan Tabel 2.
Gambar 2 Kesepakatan arah positif akselarasi getaran berdasarkan NASA Sumber : NASA (1989)
Tabel 2 Arah positif dan negatif akselarasi berdasarkan NASA
Arah Aksi Reaksi pada tubuh manusia Gerakan linier Aksi Arah akselarasi Reaksi Keterangan
ke depan +ax ke depan +gx bola mata ke dalam
ke belakang - ax ke belakang - gx bola mata ke luar ke kanan +ay ke kanan lateral +gy bola mata ke kiri ke kiri - ay ke kiri lateral - gy bola mata ke kanan ke atas - az ke arah kepala +gz bola mata ke bawah ke bawah +az ke arah kaki - gz bola mata ke atas Sumber : Kroemer (2000)
Ukuran Getaran
Gerak osilasi dapat berulang secara teratur atau dapat juga tidak teratur, jika gerak itu berulang dalam selang waktu yang sama maka gerak itu disebut gerak periodik. Waktu pengulangan tersebut disebut perioda osilasi dan kebalikannya disebut frekuensi. Jika gerak dinyatakan dalam fungsi waktu x (t), maka setiap gerak periodik harus memenuhi hubungan (t) = x (t +τ).
Bentuk gerak periodik yang paling sederhana adalah gerak harmonik. Hal ini dapat diperagakan dengan sebuah massa yang digantung pada sebuah pegas ringan. Jika massa tersebut dipindahkan dari posisi diamnya dan dilepaskan, maka massa tersebut akan berosilasi naik turun sehingga dapat dinyatakan dengan persamaan :
x = A sin 2πft
dimana : A = Amplitudo t = Waktu
Getaran diukur dengan menentukan besarnya energi mekanik yang di hantarkan selama periode waktu tertentu, Energi mekanis ini adalah fungsi dari frekuensi dan intensitas gerakan osilasi yang menghasilkan getaran. Besar energi yang diserap adalah fungsi dari frekuensi, intensitas dan lamanya getaran.
Besarnya getaran didefinisikan dalam dua parameter yaitu kecepatan dan intensitas. Kecepatan adalah getaran yang diekspresikan sebagai frekuensi gerakan, dinyatakan dalam satuan Hertz (Hz), dimana 1 Hz = 1 cycle getaran per-detik. Sering juga digunakan frekuensi angular yang dinyatakan dalam radian per-detik. Karena satu gelombang (360o) sama dengan 2 radian, maka = 2f
(dalam rad/s2).
Intensitas getaran dinyatakan sebagai maksimum getaran dari titik tetapnya atau diistilahkan dengan amplitudo. Tetapi intensitas getaran lebih sering menggunakan unit akselarasi, secara konvensional dinyatakan dengan g (1 g adalah jumlah akselarasi yang dibutuhkan untuk mengangkat tubuh orang dari permukaan bumi). Satuan metrik untuk akselarasi adalah meter per-second2 (1g = 9.81 m/s2).
Akselarasi getaran dinotasikan dengan a dapat diukur dalam satuan g (gafitasi) atau m/s2 jika menggunakan sistem metrik. Sementara level akselarasi dinotasikan dengan L diukur dengan satuan dB (decibels) yang berpatokan pada skala akselarasi 10-6m/s2 = 0 dB. Sehingga akselarasi a m/s2 dapat dinyatakan sebagai level L(dB) :
L (dB) = 20 log10 [a/aref] dimana :
L = level getaran dalam decibels
a = akselarasi terukur dalam m/s2 aref = patokan level = 10-6m/s2
Pada jarak gelombang getaran maksimum dari titik tengah kecepatan menjadi nol dan akselarasi pada nilai minimumnya. Ketika jarak nol kecepatan maksimal dan akselarasi juga nol. Pada saat t, maka perpindahan x dinyatakan sebagai :
x(t) = Xsin(2ft + ), dan kecepatan merupakan turunan pertama jarak
v(t) = 2fXcos2ft = Vcos2ft, dan akselarasi merupakan turunan kedua jarak a(t) = -(2f)2Xsin 2ft = -A sin 2ft
dimana .
X = Jarak maksimum gelombang dari titik tengah V =2fX adalah puncak kecepatan
A = (2f)2X atau 2fV adalah puncak akselarasi
= sudut fasa
Penjelasan tentang amplitudo, kecepatan dan akselarasi getaran dijelaskan pada Gambar 3.
Gambar 3 Getaran sinusoidal untuk jarak perpindahan, kecepatan dan akselarasi
Sumber : Kroemer (2001)
Pada tubuh yang kaku, gaya dan akselarasi selalu dalam satu fasa, sehingga pada berbagai rasio frekuensi terhadap rms menunjukkan masa benda. Pada frekuensi tertentu tubuh manusia tidak bersifat sebagai benda kaku, dan gaya dan akselarasi tidak satu fasa tergantung pada kekakuan dan peredaman pada masing-masing frekuensi sehingga sulit untuk menghitung masa benda. Invers rasio juga memiliki nama sendiri, akselarasi dibagi gaya adalah accelerance, kecepatan dibagi gaya disebut mobility dan perpindahan x dibagi gaya disebut dynamic
compliance (Griffin, 1990).
Setiap struktur sederhana seperti meja, buku, bangunan, memiliki resonansi frekuensi sendiri. Jika suatu getaran diterapkan pada struktur dan kemudian struktur tersebut bergetar dengan getaran yang lebih besar daripada yang diterapkan padanya, maka itu disebut beresonansi. Jika struktur menyerap intensitas getaran maka proses tersebut disebut peredaman (damping).
Pengukuran Getaran pada Manusia
Tubuh yang terpapar getaran diukur pada interface tertentu dari tubuh dan sumber getaran. Pada operator yang bekerja duduk biasanya pengukuran dilakukan pada permukaan tempat duduk atau sandaran punggung. Pada operator berdiri pengukuran pada lantai di posisi kaki. Pada operator yang bersandar diukur pada permukaan penyangga tubuh di daerah torso, pelvis dan kepala.
Ketika getaran ditransmisikan ke tubuh melalui material yang tidak kaku penempatan transducer pengukur harus pada permukaan tubuh untuk meminimasi perubahan tekanan permukaan pada material tersebut. Waktu pengukuran juga harus cukup untuk mewakili data getaran dan mendapatkan sinyal random.
Jika pengukuran getaran dilakukan pada satu titik ditubuh untuk arah translational (x, y, dan z) maka dapat dihitung nilai getaran total dalam bentuk
Root Mean Square Acceleration (aRMS) dengan komponen akselarasi pada setiap
arah ax, ay, dan az.
Ketika getaran mengenai tubuh pada beberapa titik (seperti kaki, tempat duduk, sandaran punggung ), maka nilai total akselarasi av merupakan kombinasi
nilai dari setiap titik.
Efek getaran yang diterima tubuh dipengaruhi oleh frekuensi getaran, sehingga penghitungan nilai total getaran yang dipengaruhi oleh frekuensi menggunakan faktor frequency weighted. Nilai rata-rata getaran dalam bentuk
rms frequency weighted acceleration dengan rumus sebagai berikut dalam
domain frekuensi :
Pada tubuh yang terpapar getaran dengan kejadian sementara dan mempunyai nilai crestfactor lebih dari 9, maka perlu dihitung nilai vibration dose
value (VDV) atau maximum transient vibration value (MTVV(T)), keduanya
digunakan untuk menjamin efek dari getaran sementara tidak underestimed.
Cresfactor adalah rasio antara nilai awmax terhadap awRMS
Hubungan antara respon manusia terhadap getaran sementara bisa diketahui dengan menghitung maximum transient vibration value (MTVV(T)) selama pengukuran.
MTVV(T) |aw(t0)|max
Pangkat 4 Vibration Dose Value (VDV) didefinisikan sebagai : VDV =
Dengan r = 4, memberikan sebuah pengukuran terpapar getaran yang lebih sensitif untuk amplitudo besar dengan membentuk frequency-weighted
acceleration time history pangkat empat aw4(t). Jika total getaran terdiri atas beberapa elemen getaran maka total VDV adalah :
VDV total =
Penggunaan maximum transien vibration value atau total vibration dose
value untuk ditambahkan pada nilai rms frequency weighted acceleration
dianjurkan jika :
MTVV(T) >1.5aw atau
VDVtotal >1.75awT1/4
Perhitungan VDV total tidak dipengaruhi oleh waktu dan besarnya akselarasi, hanya merupakan penjumlahan dari elemen getaran. Tetapi perhitungan MTVV memperhatikan pengaruh akselarasi yang terjadi dalam waktu satu detik dan sangat sedikit dipengaruhi oleh kejadian yang terjadi lebih dari 1 detik.
Total vibration dose value (VDV) akan mengintegrasikan semua pengaruh kejadian sementara terlepas dari kekuatan dan lama kejadian. Berbeda dengan total VDV maka maximum transient vibration value akan menghasilkan pengukuran yang didominasi oleh kekuatan getaran yang besar yang hanya terjadi pada saat yang pendek (1 detik), tetapi sangat sedikit dipengaruhi oleh getaran yang terjadi dalam waktu yang lebih lama. Aplikasi kedua pengukuran ini terhadap WBV tergantung kepada kondisi kejadian getaran sementara dan antisipasi berdasarkan respon manusia.
Efek WBV terhadap kesehatan berdasarkan ISO 2631-1 pada getaran yang dirambatkan melalui kursi duduk pada frekuensi 0,5 – 10 Hz, pengukuran getaran berdasarkan frequency-weighted acceleration. Jika paparan getaran berisi kejadian sementara (transient event) yang memenuhi persyaratan diatas maka penilaian dilakukan berdasarkan vibration dose value (VDV). Frequency weighted yang digunakan adalah Wd dan Wk. Dikalikan dengan factor 1 untuk getaran dalam arah z dan 1,4 untuk getaran dalam arah x dan y sesuai koordinat pada gambar.
Frequency Weighted
Sensitifitas tubuh manusia terhadap getaran mekanis tergantung kepada frekuensi dan arah getaran. Kedua faktor ini perlu dipertimbangkan dalam perhitungan untuk memperkirakan efek bahaya. ISO (International Standards Organization) sudah menghasilkan tiga kurva weighting factor, yang dapat digunakan ketika menaksir tingkat bahaya suatu kondisi getaran.
Ketika getaran diukur dalam arah yang berbeda-beda, level getaran diukur pada semua frekuensi dalam daerah sensitif terhadap manusia. Frekuensi saat tubuh manusia lebih sensitif akan memberikan weighting faktor yang lebih besar dari pada saat frekuensi dimana tubuh kurang sensitif. Weighting factor memberikan korelasi yang lebih bagus antara level getaran yang diukur dan
penilaian subjek atau dampak yang dihasilkan getaran (Bruej 2013). Level kebisingan juga diukur dengan cara yang sama, weighting filter digunakan untuk mensimulasikan respon pendengaran manusia terhadap kebisingan.
Tiga weighting faktor utama ISO diperlihatkan pada Gambar 4. Tambahan
weighting factor kadang-kadang digunakan ketika memperkirakan level getaran
yang berhubungan dengan motion sickness, getaran bangunan, dan transportasi dengan ambulan. Pengukuran getaran pada tubuh manusia yang terjadi dalam selang frekuensi 0.1 Hz sampai 1500 Hz menarik untuk diamati. Sementara jika getaran terpapar dalam bentuk WBV maka frekuensi antara 1 Hz sampai 80 Hz lebih menarik, dan kalau pengukuran getaran dalam bentuk THV (Tool-hand
vibration) selang frekuensi 5 Hz sampai 1500 Hz lebih menarik. Dalam selang
frekuensi ini tubuh manusia lebih sensitif sesuai bentuk paparan getaran yang terjadi.
Gambar 4 Weighting factor berdasarkan ISO Sumber : Bruej and Kjaer (2013)
WBV harus diukur dalam arah sesuai sistem koordinat. Arah longitudinal (dari kepala ke arah kaki) disebut arah z. Pada arah ini tubuh lebih sensitif pada frekuensi getaran antara 4 Hz sampai 8 Hz. Respon manusia terhadap getaran dalam arah x (depan ke belakang) dan arah y (kiri ke kanan) tidak berbeda, dan pada bidang lateral ini respon manusia lebih besar pada interval frekuensi 1 Hz sampai 2 Hz.
Getaran pada range frekuensi 0.1 sampai 0.63 Hz diperkirakan bertanggung jawab terhadap terjadinya rasa pusing (motion sickness). Reaksi individual terhadap getaran dalam interval frekuensi ini sangat beragam dan tergantung tidak
hanya pada getaran saja, tetapi juga faktor lain seperti penglihatan, penciuman, dan umur, yang membuat penelitian untuk pengaruh getaran terhadap manusia menjadi kompleks.
Efek Getaran terhadap Manusia
Efek getaran translational terhadap nilai total getaran lebih dominan dibanding getaran rotational, efek getaran rotational kurang dari 6% (Marjanen 2010). Proporsi pengaruh setiap arah getaran dipengaruhi oleh kurva frequency
weighting dan faktor pengali. Frequency weighting memodelkan respon tubuh
dalam domain frekuensi. Faktor pengali menggambarkan pengaruh relatif diantara arah getaran. Menurut Marjanen (2010) efek getaran terhadap ketidaknyamanan dominan dipengaruhi oleh rambatan getaran melalui tempat duduk, rambatan getaran dari sandaran hanya berpengaruh 1.4% terhadap ketidaknyaman.
Tubuh manusia adalah struktur yang kompleks yang tersusun atas organ-organ, tulang, persendian, dan otot. Pada beberapa frekuensi, tubuh bisa bergetar dengan intensitas yang lebih tinggi dari getaran yang mengenai bagian tubuh tersebut, sementara pada kasus lain getaran mungkin diserap. Resonansi tubuh akibat getaran mulai terjadi pada frekuensi 4 sampai 5 Hz (Kromer 2001). Getaran dibawah frekuensi 20 Hz menjadi sebab kelelahan pada manusia karena getaran menyebabkan bertambahnya tonus otot-otot. Kontraksi statis ini menyebabkan penimbunan asamlaktat dengan bertambah panjangnya waktu terpapar. Rasa tidak enak akibat getaran menjadi sebab kurangnya konsentrasi. Rangsangan-rangsangan pada system retikuler di otak menjadi sebab mabuk. Sebaliknya frekuensi di atas 20 Hz menyebabkan pengenduran otot, mempercepat pemulihan kelelahan otot, sehingga banyak dimanfaatkan untuk relaksasi dan pemijatan dengan getaran, sedangkan pada frekuensi lebih rendah dari 20 Hz tidak bisa untuk pemulihan kelelahan (Carassco 2011).
Getaran vertikal sekitar 2 sampai 20 Hz meningkatkan respon
cardiovascular seperti denyut jantung dan konsumsi oksigen (Guignard dikutip
oleh Griffin 1990). Respon cardiovascular tersebut bisa disebabkan oleh tekanan psikologi atau naiknya aktifitas metabolisme, nilai respon akan naik dengan naiknya akselarasi getaran. Pada awal terpapar getaran denyut jantung akan tinggi dan menurun dengan bertambahnya waktu (Raylands dikutip oleh Griffin 1990). Berdasarkan penelitian Maikala (2007), subjek yang terpapar WBV akan berpengaruh pada respon metabolik yang lebih besar dibanding duduk tanpa getaran.
Bagian tubuh berbeda memiliki karakteristik resonansi yang berbeda. Tabel 3 memperlihatkan karakteristik resonansi tubuh saat terpapar getaran vertikal :
Tabel 3 Karakteristik segmen tubuh dibawah getaran vertikal WBV Bagian tubuh Resonansi (Hz) Gejala
Seluruh tubuh 4-5, 10-14 Tidak nyaman Tubuh bagian atas 6 – 10
Kepala 5 – 20
Bola mata 20 -70 lebih kuat Susah melihat
Rahang 100-200
Tenggorokan 5 – 20 Perubahan pitch suara
Bahu 2 – 10
Lengan bawah 16 – 30
Tangan 4 – 5
Dada 5 – 7 Sakit dada
Lambung 3 - 6
Perut 4 – 8 Sakit perut
Cardiovascular
dan 2 -20 Seperti respon pada
sistem pernafasan moderate work
Mual 1 – 2 Mengantuk
Sumber : Kroemer (2001)
Efek kesehatan akibat getaran dapat berupa kerusakan pada organ tubuh dan kerusakan pada jaringan tubuh. Penyebab kerusakan bisa disebabkan oleh intensitas getaran tinggi pada frekuensi relatif rendah, terjadinya resonansi bagian tubuh, atau penyerapan energi getaran dalam level tinggi. Burstrom (1993) dikutip oleh Kihlberg (1995) menemukan energi yang diserap karena adanya getaran akan semakin kecil jika frekuensi getaran membesar dan sebaliknya. Getaran dengan tipe tiba-tiba (shock type) memberikan dampak yang berbeda dengan getaran tanpa shock type, karena berdampak pada meningkatnya energi getaran yang diserap pada penelitian menggunakan Hand Tools Vibration (Burstorm, 1999). Pada tiga titik sentuh antara tubuh manusia dengan getaran mesin yaitu tempat duduk, kaki dan punggung, penyerapan energi naik dengan naiknya kuadrat magnitudo getaran (Nawaseh 2010). Penyerapan energi tidak hanya dipengaruhi oleh intensitas getaran tetapi juga oleh arah getaran, posisi pergelangan tangan, siku, dan bahu, gaya genggam dan gaya dorong, temperatur dan faktor individual (Besa 2007). Reynolds dan Angevine dalam Oborne (1987) meneliti rambatan getaran pada lengan menyatakan akselarasi getaran yang merambat dari handel yang bergetar akan semakin berkurang dari tangan yang menggenggam handel ke arah bahu, artinya terjadi penyerapan energi getaran oleh tangan manusia.
Menurut Hacaambwa (2006), ketidaknyaman akibat getaran dipengaruhi oleh empat faktor utama yaitu arah getaran, frekuensi, magnitudo dan lama terpapar getaran. Frekuensi getaran diperkirakan mempunyai pengaruh terbesar.
Respon dinamis pada tangan yang terpapar getaran tergantung kepada frekuensi getaran, beban lebih besar diterima oleh siku dan bahu jika frekuensi getaran kecil (< 50Hz) dibandingkan jika terpapar getaran dengan frekuensi tinggi (Kihlberg 1995). Sensitifitas tactile pada tangan akan menurun akibat
terpapar getaran (Radwin 2003). Getaran kejut berpengaruh menaikan gaya genggam sehingga meningkatkan penyerapan energi getaran oleh tangan (Burstrom 1999).
Reaksi fisik akibat getaran dapat diestimasi melalui persamaan multiple
regression terhadap reaksi fisiologi dan psikologi manusia (Kubo 2001).
Hubungan antara kenyamanan berkendaraan dengan WBV dapat dimodelkan dengan frekuensi dan rata-rata rms (root mean square) dari akselarasi getaran, sehingga jika dua lingkungan mempunyai frekuensi dan akselarasi sama maka derajat ketidaknyamanannya akan sama (Maeda 2008). Disamping getaran, kebisingan akibat mesin bergetar juga berpengaruh terhadap kenyamanan (Giacomin 2005).
Newell (2008) meneliti efek getaran sekitar 1.4 m/s2 terhadap kecepatan reaksi manusia pada berbagai posisi responden. Tian (1996) menemukan penurunan kecepatan reaksi manusia dan kenaikkan jumlah kesalahan akibat terpapar WBV. Ini menunjukkan bahwa kelelahan terjadi selama pekerjaan. Mc Dowell (2007) juga menemukan kesalahan reaksi lebih besar pada magnitude getaran yang lebih besar. Notbohm dan Gross dalam Pulat 1992 dalam penelitiannya untuk pekerjaan memberikan reaksi (dalam lima pilihan) pada frekuensi getaran 4 sampai 8 Hz (akselarasi 3 m/s2) dan kebisingan antara 75 sampai 100dB(A), reaksi manusia lebih cepat terjadi pada getaran 8 Hz dan kebisingan 100dB(A). Sedangkan akurasi tertinggi terjadi jika tidak ada getaran dan hanya ada kebisingan.
Paparan WBV dapat menyebabkan kerusakan fisik permanen atau gangguan system syaraf. Paparan WBV selama bertahun-tahun dapat menyebabkan gangguan pada tulang belakang bagian bawah dan mempengaruhi sistem urologi. Di dalam Pulat (1992) diuraikan pada supir truk ditemukan peningkatan gangguan jaringan pada otot tulang belakang 4 kali manusia normal dan pada pengemudi mobil 2 kali orang normal. Paparan getaran WBV akan mengganggu sistem syaraf pusat, gejala gangguan ini biasanya muncul selama atau sesudah terpapar getaran dalam bentuk kelelahan, insomnia, sakit kepala. Banyak orang mengalami gejala gangguan syaraf ini sesudah bepergian menggunakan mobil atau boat. Gejala ini akan hilang setelah istirahat. Jika akselarasi getaran cukup tinggi (1.5 g atau lebih) dapat terjadi pendarahan internal dan kerusakan pada organ internal.
Getaran Akselarasi Tinggi
Paparan getaran dengan akselarasi tinggi terjadi pada pilot pesawat tempur, kru pesawat luar angkasa, getaran biasanya dalam bentuk akselarasi linier atau rotasional. Penerbangan dalam kondisi tidak stabil, turbulensi udara, crash
landing dapat berakibat pada akselerasi tinggi dengan tiba-tiba. Akselarasi
getaran sering diukur dengan g (gravitasi). Pada permukaan bumi akselarasi sebesar 1 g ( 9.8 m/s2) mengarah ke pusat bumi. Berikut adalah kondisi yang memiliki nilai akselarasi tinggi (Kroemer 2001).
1. Manuver cepat, akselarasi mencapai 6g 2. Kejutan saat pembukaan parasut, sekitar 10g 3. Pendaratan keras, lebih dari 10g
4. Penerbangan dengan pesawat ruang angkasa, akselarasi mencapai 2g 5. Saat peluncuran pesawat luar angkasa, akselarasi mencapai 6g 6. Roller coaster, akselarasi tertinggi mencapai 2.7 g
Tergantung pada magnitudo dan arah akselarasi, getaran yang dihasilkan dapat menimbulkan ketidaknyamanan, kondisi berbahaya, bahkan fatal. Selama akselarasi sebesar +g terjadi peningkatan berat badan sesuai dengan hukum Newton kedua F = mg. Kulit dan jaringan permukaan tubuh menjadi jatuh atau layu terjadi pada akselarasi +2g (Kroemer 2001). Orang tidak mampu mengangkat bagian tubuh seperti tangan dan pandangan menjadi kabur terjadi pada +3g. Pandangan gelap dan kehilangan kesadaran terjadi pada akselarasi 5g sampai 6g.
Terbang dengan pesawat bermanuver dengan kecepatan tinggi seperti pesawat tempur dapat mengakibatkan kehilangan kesadaran yang diistilahkan dengan g-LOC selama sebentar. Ini terjadi pada satu dari tiga pilot pesawat tempur. Hal ini disebabkan kekurangan asupan oksigen ke otak, yang disebabkan karena ketidakmampuan jantung mengasilkan tekanan darah yang cukup untuk mencapai kepala. Pandangan gelap terjadi karena dibutuhkan tekanan darah sekurang-kurangnya 22 mm Hg di otak tidak dapat dijaga karena terbang dengan maneuver menghasilkan g besar dengan arah berlawanan pada aliran darah dan komponen tubuh. Sedikit oksigen disimpan di otak, sehingga pilot dapat bermanuver dengan kecepatan tinggi selama tidak lebih dari 5 detik tanpa terjadi g-LOC. Tanda-tanda g-LOC penglihatan seperti dalam terowongan, kemudian kehilangan kesadaran selama 15 detik, diikuti dengan amnesia selama 10 detik. Tentu saja selama LOC pilot tidak dapat melaksanakan tugasnya. Setelah g-LOC pilot akan kembali sadar, fisiologi membaik, tetapi performansi menurun.
Standar Keamanan Paparan Getaran terhadap Manusia
Getaran dirasakan oleh tubuh berbeda-beda pada level frekuensi yang berbeda. Jika seseorang duduk pada permukaan yang diletakkan di atas permukaan yang bergetar secara vertikal, frekuensinya akan berubah secara sekuensial dari 1 – 100 Hz. Orang tersebut akan merasa berayun pada frekuensi rendah 1-2 Hz, sementara organ dalamnya akan mendeteksi getaran pada range 4-8 Hz. Dengan meningkatnya frekuensi, getaran akan dirasakan pada setengah bagian bawah tubuh terutama pada kaki.