PENGARUH PERUBAHAN TEGANGAN AC DALAM SISTEM ELEKTROROTASI TERHADAP KECEPATAN ANGULER SEL TELUR IKAN LELE.

(1)

PENGARUH PERUBAHAN TEGANGAN AC DALAM

SISTEM ELEKTROROTASI TERHADAP

KECEPATAN ANGULER SEL TELUR IKAN LELE

SKRIPSI

Untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Universitas Negeri Semarang

Oleh

Ismatu Rizka

4250403013

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

(2)

ii

PERSETUJUAN PEMBIMBING

Skripsi ini telah disetujui oleh Pembimbing untuk diajukan ke sidang panitia ujian skripsi pada :

Hari : Sabtu

Tanggal : 25 Agustus 2007

Pembimbing I Pembimbing II

(3)

iii

PENGESAHAN KELULUSAN

Skripsi ini telah dipertahankan didepan Sidang Panitia Ujian Skripsi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Semarang pada:

Hari : Kamis

Tanggal : 27 September 2007

Panitia ujian skripsi

Ketua Sekretaris

Drs. Kasmadi Imam S, M.S Drs. M. Sukisno, M.Si

NIP. 130781011 NIP. 130529522

Pembimbing I Penguji I

Drs. Mirwan M.Si Dr. Putut Marwoto, M.Si NIP. 131125643 NIP. 131862202

Pembimbing II Penguji II

Drs. Sujarwata, M.T Drs. Mirwan M.Si NIP. 131862202 NIP. 131125643

Penguji III

(4)

iv

PERNYATAAN

Saya menyatakan bahwa yang tertulis didalam skripsi ini benar – benar hasil karya sendiri, bukan jiplakan dari karya tulis orang lain, baik sebagian atau seluruhnya. Pendapat atau temuan orang lain yang terdapat dalam skripsi ini dikutip atau dirujuk berdasarkan kode etik ilmiah.

Semarang, September 2007

Penulis

(5)

v

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

MOTTO :

Nasehat Ali bin Abi Thalib :

DOSA terbesar adalah KETAKUTAN

REKREASI terbaik adalah BEKERJA

MUSIBAH terbesar adalah KEPUTUSASAAN

KEBERANIAN terbesar adalah KESABARAN

GURU terbaik adalah PENGALAMAN

MISTERI terbesar adalah KEMATIAN

KEHORMATAN terbesar adalah KESETIAAN

KARUNIA terbesar adalah ANAK YANG SHOLEH

SUMBANGAN terbesar adalah BERPARTISIPASI

MODAL terbesar adalah KEMANDIRIAN

(Muttafaqun ‘alaih)

PERSEMBAHAN :

Un tu k Bapak Mistu n Efen di dan Mam a Su liyah tercin ta, atas doa, kasih sayan g, m otivasi dan cucu ran kerin gatn ya

(6)

vi

PRAKATA

Segala puji bagi Allah SWT, Rabb semesta alam yang telah memberikan rahmat serta hidayah-Nya atas selesainya skripsi ini. Salawat serta salam semoga tetap tercurah pada junjungan kita Nabi Besar Muhammad SAW, serta pengikutnya yang tetap istiqomah.

Pada kesempatan yang berbahagia ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Drs. Mirwan, M. Si. selaku pembimbing I yang telah memberikan bimbingan dan arahan selama penelitian berlangsung sampai penyusunan laporan.

2. Bapak Drs. Sujarwata, M.T. selaku pembimbing II yang telah memberikan bimbingan dan banyak masukan dalam penyelesaian skripsi ini.

3. Bapak Dr. Putut Marwoto, M.S selaku penguji yang telah memberikan arahan dan masukan dalam penyelesaian skripsi ini.

4. Bapak/Ibu dosen, para Guru dan Murrabi yang telah banyak memberikan keilmuan dan arahan kepada penulis.

5. Bapak Sunarno, M.Si, Bapak Aryono, M.Si, Bapak Wasi, S.Pd, mba Lia, mas Rofik dan dek Rudi yang telah memberikan bantuan dan kelancaran dalam proses penelitian.

6. Akang Nuri terimakasih atas segala nasehat dan bantuannya

7. Teman – teman Fisika ’03 terutama Purwantiningsih juga teman – teman tercintaku di Medik (Diani, Ayu, Diyah, Indri), Material crews (mba Ina, Umi, Desi, Ismi, Iis, Atul, Ra3, R-ni, Amin) danMagnetik crews (Arisan, Elyco)yang telah memberikan bantuan dan semangat.

8. Teman-teman seperjuangan di FKIF ’04 -’05, HIMAFI ‘O5 dan di HPA, terus semangat !

(7)

vii

10. Semua pihak yang telah banyak membantu yang tidak dapat saya sebutkan satu-persatu. Semoga semua amal yang telah diberikan , mendapat balasan dari Alloh .

Penulis menyadari bahwa skripsi ini jauh dari kesempurnaan, oleh sebab itu dengan penuh keterbukaan dan kerendahan hati, penulis berharap ada kritik dan saran demi kesempurnaan skripsi ini.

Akhirnya penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca.

Semarang, September 2007

(8)

viii

ABSTRAK

Rizka, Ismatu. 2007. Pengaruh Perubahan Tegangan AC dalam Sistem Elktrorotasi Terhadap Kecepatan Anguler Sel Telur Ikan Lele. Jurusan Fisika. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Semarang. Pembimbing I: Drs. Mirwan, M.Si, Pembimbing II: Drs. Sujarwata, M.T

Sel biologis merupakan kumpulan dari partikel bermuatan. Jika sel biologis termasuk sel telur ikan Lele ditempatkan dalam medan listrik, maka terjadi gaya interaksi antar muatan yang diselidikai dengan teknik elektrorotasi. Teknik elektrorotasi dilakukan dengan menempatkan sel biologis di antara dua elektroda silindris yang dipasang secara paralel. Kemudian elektroda tersebut dihubungkan dengan tegangan AC. Elektroda silindris akan menyebabkan timbulnya medan listrik disekitar elektroda tersebut. Jika terdapat dua sel biologis maka adanya medan listrik akan menginduksi partikel – partikel di sekitarnya sehingga timbul dipol listrik. Medium yang digunakan untuk menempatkan sampel dan elektrode menggunakan Aquabides. Pengamatannya menggunakan mikroskup dan hasil pengamatan direkam di komputer dengan menggunakan kamera yang terpasang pada mikroskup.Penelitian ini merupakan perpaduan antara hasil penelitian dan simulasi. Data dalam penelitian ini terdiri dari besarnya tegangan AC sebagai varibel terikat dan kecepatan anguler sebagai variabel tergantung. Hasil penelitian secara eksperimen saat tegangan kecil antara 0 – 150 volt, kecepatan anguler sama dengan 0 artinya tegangan tidak berpengaruh terhadap kecepatan anguler sel telur ikan Lele. Tegangan berpengaruh terhadap kecepatan anguler sel telur ikan Lele secara non linier, dengan pengaruh terbesar mulai tegangan 160 volt dengan kecepatan anguler sekitar 0.09 rad/detik dan memuncak pada tegangan 240 volt dengan kecepatan anguler sekitar 0.9 rad/det. Secara simulasi, dengan range (selang) tegangan yang konstan yaitu setiap 10volt, tegangan berpengaruh terhadap kecepatan anguler sel telur ikan Lele secara non linier, saat tegangan 160 volt dengan kecepatan anguler sekitar 0.006 rad/detik dan memuncak pada tegangan 240 volt dengan kecepatan anguler sekitar 0.05 rad/det. Perbedaan hasil perhitungan secara teoritis dan eksperimen yang signifikan menunjukan rumus perhitungan teoritis hanya cocok untuk sel yang ukurannya kecil (skala mikro). Faktor alat juga ketelitian pengamatan sangat perpengaruh terhadap hasil eksperimen. Antara kecepatan anguler dan tegangan mempunyai hubungan yang non linear. Berdasarkan hasil penelitian diatas, dapat disimpulkan bahwa: (1) secara eksperimen dan simulasi, Tegangan berpengaruh terhadap kecepatan anguler sel telur ikan Lele secara non linier. (2) Perbedaan hasil perhitungan secara simulasi dan eksperimen yang signifikan menunjukan rumus perhitungan teoritis hanya cocok untuk sel yang ukurannya kecil (skala mikro).

(9)

ix

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ... i

PERSETUJUAN PEMBIMBIN ... ...ii

PENGESAHAN ...iii

PERNYATAAN...iv

MOTTO DAN PERSEMBAHAN ...v

KATA PENGANTAR ...vi

ABSTRAK ...ix

DAFTAR ISI ...xii

DAFTAR GAMBAR ... ...xi

DAFTAR TABEL ...xiii

DAFTAR LAMPIRAN ...xiv

BAB I PENDAHULUAN ...1

A. Alasan Pemilihan Judul………...1

B. Rumusan Masalah ...5

C. Tujuan Penelitian ...5

D. Manfaat Penelitia...5

E. Sistematika Skripsi ...6

BAB II LANDASAN TEORI ...7

A. Gaya Coulomb ...7

B. Medan Listrik ...11

C. Dipol Listrik ...14

D. Elektrorotasi ...19

E. Elektrolisis Air ...24

F. Algoritma dan Flowchart ...26

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ...28

A. Tahap Eksperimen ...28

1. Penentuan Obyek Penlitian ...28

2. Alat dan Bahan ...28

(10)

x

4. Waktu dan Tempat Penelitian ...30

5. Metode Pengumpulan Data ...30

6. Variabel Penelitian ...31

B. Tahap Simulasi ...31

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN...35

A. Hasil Penelitian ...38

B. Pembahasan ...35

BAB V PENUTUP...39

A. Kesimpulan...43

B. Saran ...44 DAFTAR PUSTAKA

(11)

xi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1 Interaksi elektrostatik Coulomb dua muatan titik ... 9

Gambar 2 (a) muatan yang sejenis tolak menolak, (b) muatan yang tidak sejenis tarik menarik ... 10

Gambar 3 (a) sebuah selaput sel terlihat secara perspektif, (b) pandangan penampang yang memperlihatkan lapisan – lapisan muatan... ... ...12

Gambar 4 Garis-garis medan listrik (a) Medan listrik pada muatan + q (b) Medan Listrik pada muatan –q ... 14

Gambar 5 Digram skematis dari distribusi muatan atom atau dari molekul nonpolar (a)jika medan listrik luar tidak ada Pusat muatan negatif berimpit dengan pusat muatan positif (b) dengan adanya medan listrik dari luar, pusat muatan positif dan pusat muatan negatif berpindah, menghasilkan momen dipol induksi yang mempunyai arah searah dengan medan listrik luarnya ... 14

Gambar 6 Sebuah dipol listrik di dalam sebuah medan uniformEcenderung menghasilkan rotasi yang (a) searah dengan perputaran jarum jam (b) berlawanan dengan arah jarum jam (c) dipol didalam keadaan kesetimbangan ... 16

Gambar 7 Gambaran umum peristiwa elektrorotasi (a) dua buah sel dalam keadaan bebas medan listrik (b) ketika diberi medan listrik (c) keaadan akhir elektrorotasi ... 19

Gambar 8 Model elektrorotasi sel ... 19

Gambar 9 Susunan Alat Penelitian ... 27

Gambar 10 Diagram alir untuk perhitungan teoritis ... 33

(12)

xii

Gambar 13 Grafik hasil eksperimen hubungan Tegangan AC terhadap kecepatan anguler rotasi sel telur ikan emas, untuk

ω

= 55 Hz,

awal

θ =45 o , Del= 15 mm, Relektrode = 1.5 mm, Rsel = 0,5 mm ... 39 Gambar 14 Grafik simulasi hubungan tegangan AC terhadap kecepatan

anguler rotasi sel (

ω

_a), untuk

ω

= 55 Hz, θ_awal=45 o , Del= 15 mm, Relektrode = 1.5 mm, Rsel = 0,5 mm ... 40 Gambar 15 Grafik gabungan hasil simulasi dan hasil eksperimen hubungan

(13)

xiii

DAFTAR TABEL

halaman Tabel 1 Tabel harga – harga parameter untuk teknik elektrorotasi...21 Tabel 2 Data hasil pengukuran tegangan terhadap kecepatan anguler dalam

sistem elektrorotasi, untuk

ω

= 55 Hz, θ_awal=45 o, Del= 15 mm,

Relektrode = 1.5 mm, Rsel = 0,5 mm ...32 Tabel 3 Data perbandingan hasil ekperimen dan teori pengukuran tegangan

(14)

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A Sistematika Penelitian...47 Lampiran C Listing program simulasi Perhitungan Pengaruh Perubahan

(15)

7

BAB II

LANDASAN TEORI

A.

Hukum Coulomb

Pada dasarnya semua zat yang ada di bumi tersusun atas atom. Pada mulanya atom dipandang sebagai unsur terkecil. Setelah melalui beberapa penelitian lebih lanjut maka akhirnya diketahui bahwa atom juga disusun oleh sesuatu yang lebih kecil lagi yaitu inti atom dan elektron yang mengelilingi inti atom tersebut. Inti atom sendiri terdiri atas proton yang bermuatan positif ( + e ) dan neutron yang tak bermuatan atau netral. Inti atom mempunyai muatan positif yaitu sebesar + Ze sedangkan elektron mempunyai muatan – Ze. Dimana Z adalah nomor atom.

Dari percobaan Robert A. Milikan ( 1865 – 1953 ) dengan menggunakan model tetes minyak telah diketahui bahwa ternyata muatan listrik terkuantisasi ( diskrit ). Muatan listrik terkecil adalah sama dengan jumlah muatan yang dimiliki oleh sebuah elektron (yaitu – 1,6 x 10-19 Coulomb ). Muatan terkecil ini biasanya dinamakan sebagai muatan elementer. Proton mempunyai muatan yang sama dengan elektron, hanya saja tandanya berlawanan. Muatan proton sebesar + 1,6 x 10-19 Coulomb .

(16)

muatan lain yang bekerja sepanjang sepanjang garis yang menghubungkan kedua muatan tersebut telah dipelajari oleh Charles Coulomb (1736 – 1806). Besarnya gaya Coulomb berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan dan berbanding lurus dengan hasil kali muatan. Gaya bersifat tolak menolak jika kedua muatan mempunyai muatan sama dan tarik menarik jika jenis muatannya berbeda (Tipler, Paul A, 2001: 9-10).

Satuan SI dari muatan adalah coulomb. Satu coulomb didefinisikan sebagai banyaknya muatan yang mengalir melalui setiap penampang kawat di dalam 1 detik jika sebuah arus tetap sebesar 1 ampere terdapat di dalam kawat tersebut. Jika dituliskan sebagai berikut :

q = i .t ...(1)

dimana q adalah coulomb, jika i dalam ampere dan t dalam detik.

Hukum Coulomb dapat dituliskan dalam bentuk vektor sebagai berikut :

Gambar 1. Interaksi elektrostatik Coulomb dua muatan titik (Tipler, Paul A,

2001: 10 )

Muatan q1 terletak pada r1 dan muatan q2 terletak pada r2 relatif terhadap titik asal O. Gaya yang dilakukan q1 dan pada q2 berada pada arah vektor r12 = r2

2 1 12 r r

rr = r−r q1

1

rr

2

rr

0

12

F

2

q

y

(17)

– r1 jika kedua muatan bertanda sama dan mempunyai arah yang berlawanan jika kedua muatan berlawanan tanda (Tipler, Paul A, 2001: 10).

Arah gaya pada masing-masing muatan selalu sepanjang garis yang menghubungkan kedua muatan tersebut. Jika kedua muatan tersebut sejenis maka muatan tersebut akan tolak-menolak dimana muatan q1 ditolak oleh muatan q2 dengan gaya F₁₂ ( seperti pada Gambar 2). Begitu pula muatan q2 ditolak oleh muatan q1 dengan gaya F₂₁. Jika kedua muatan tersebut berlainan jenis maka muatan-muatan tersebut akan tarik-menarik. Muatan q1 ditarik oleh muatan q2 dengan gaya F₁₂dan muatan q2 ditarik oleh muatan q1 dengan gaya F21 (http://www.fi.itb.ac.id/courses/fi112/Diktat/Gaya_Elektrostatik/index.html:2007)

Gambar 2. (a) muatan yang sejenis tolak menolak (b) muatan yang tidak sejenis

tarik menarik ( Giancoli, 1998: 8 ).

Coulomb menyelediki gaya tarik menarik atau tolak menolak antara dua "muatan titik" atau partikel bermuatan yaitu gaya antara benda bermuatan yang ukurannya kecil dibandingkan dengan jarak antara keduanya. Ia menemukan bahwa gaya tersebut besarnya :

+ +

q1 (a) q2

q1 (b) q2

+ _-

F12 F21

(18)

F~ q1 …( 2 )

F~ q2 …( 3 )

2 1

rr

≈

F …( 4 )

Jadi gaya interaksi antara kedua muatan titik tersebut adalah :

2 2 1 r q q k _r =

F …( 5 )

Keterangan:

rr= Jarak antara kedua muatan( meter )

q1 = Muatan pertama ( coulomb )

q2 = Muatan kedua ( coulomb )

2 2 9 2 7 0 10 9 10 4 1 C Nm c

k = = − = ×

πε

c = laju cahaya dalam hampa = 3 x 108 m/s

ε0 = permitivitas ruang hampa (vakum)

= 8,854 x 1012 C2 N-1 m-2

(19)

pertama menempel pada elektroda dan sel yang kedua menempel pada sel pertama maka kemungkinan gaya interaksinya lebih kuat sel partama sehingga ada kecenderungan sel tersebut diam dan sel yang kedua karena mengalami gaya interaksi yang lebih lemah dari sel pertama maka akan bergerak rotasi. Begitu pula dengan sel telur ikan Lele, karena sel telur ikan Lele merupakan sel biologis yang mempunyai sejumlah muatan maka gaya interaksi ini, berlaku pada sel telur ikan Lele. Gaya interaksi antar muatan akan menimbulkan medan listrik.

B.

Medan Listrik

Bila ada sebuah sebuah sumber muatan yang diam di suatu titik, maka kita mengatakan bahwa muatan itu menghasilkan sebuah medan listrik disekitarnya. Medan ini selanjutnya mengerahkan sebuah gaya pada setiap muatan lain yang hadir disekitar muatan itu (Kane, Joseph W., dkk, 1988: 154 ). Medan listrik adalah efek yang ditimbulkan oleh keberadaan muatan listrik, seperti elektron, ion, atau proton, dalam ruangan yang di sekitarnya. Medan listrik umumnya dipelajari dalam fisika dan bidang-bidang terkait. Secara tak langsung bidang elektronika telah memanfaatkan medan listrik dalam kawat konduktor (http://www.myfisika.net/materi/medan_Listrik_files/medan_listrik.html:2007).

(20)

adalah hampir uniform. Sebuah partikel bermuatan, seperti sebuah elektron, yang bergerak melalui medan uniform itu akan mengalami percepatan yang konstan (Kane, Joseph W.,dkk, 1988: 154-155 ).

Gambar 3. (a) sebuah selaput sel terlihat secara perspektif (b) pandangan

penampang yang memperlihatkan lapisan – lapisan muatan (Kane, Joseph W., dkk, 1988: 155 )

Distribusi muatan kontinu adalah sangat lazim. Distribusi pada Gambar (3) misalnya, terjadi pada permukaan benda-benda logam dan didalam fluida sel organisme hidup. Banyak sekali elektron atau ion didalam situasi – situasi seperti ini sehingga distribusi muatan tersebut muncul sebagai distribusi kontinu bila dipandang dari tingkat mikroskopik (Kane, Joseph W.,dkk, 1988: 155 ).

Pernyataan untuk medan yang ditimbulkan oleh sebuah muatan titik tunggal dapat dideduksi dari hukum Coulomb. Seperti yang kita telah tau, gaya pada sebuah muatan q1 yang ditimbulkan oleh sebuah muatan q2 yang berjarak r adalah

2 2 1

r q q k _r

=

F …(6)

(Kane, Joseph W.,dkk, 1988: 155 )

Bila kita mempunyai satu atau lebih muatan listrik, kita dapat mengatakan bahwa muatan – muatan itu menghasilkan sebuah medan listrik disekitarnya. Jika

Cell exterior

membrane

E

Cell interior Cell exterior

Cell interior

(a) (b)

+ + + + + + + +

(21)

sebuah muatan q yang hadir disekitar muatan – muatan itu, maka muatan q mengalami sebuah gaya yang sebanding dengan medan listrik E dan q itu sendiri.

E

F=q ...(7)

Besarnya medan listrik di suatu titik dipengaruhi oleh jarak titik tersebut terhadap elektroda. Pengaruh medan listrik di suatu titik dinyatakan oleh besaran vektor kuat medan listrik (E). Atau jika dirumuskan secara matematis:

2

r q

k _r

=

E …(8)

(Tipler, Paul A, 2001:14-15 )

Penggambaran garis medan listrik menyajikan banyak informasi yang sangat banyak dalam bentuk grafik yang ringkas yang mudah dimengerti seperti yang ditunjukan gambar 2.

(a) (b)

Gambar 4. Garis-garis medan listrik (a) Medan listrik pada muatan + q (b) Medan Listrik pada muatan – q (Giancoli, 1998: 18)

Karena arah medan yang selalu keluar dari muatan positif, maka jika medan listriknya keluar dari elektrode, arah medan listriknya akan tegak lurus dengan batang elektrode tersebut. Pernyataan ini dipertegas pada Gambar (3). Jadi ketika ada dua sel biologis yang mempunyai gaya interaksi yang lebih lemah daripada sel yang lebih dekat ke sumber medan listrik (elektrode), maka

+q

-q

+

(22)

-kemungkinan sel tersebut akan berotasi sampai sejajar medan listrik. Rotasi ini disebabkan oleh dipol listrik

C.

Dipol Listrik

Dipol listrik adalah sistem muatan yang terdiri dari dua buah kumpulan muatan yang besarnya sama tapi berbeda jenis ( + dan -)( Kane, Joseph W., dkk,1988: 156 ).

(a) (b)

Gambar 5. digram skematis dari distribusi muatan atom atau dari molekul nonpolar

(a)jika medan listrik luar tidak ada, Pusat muatan negatif berimpit dengan pusat muatan positif (b) dengan adanya medan listrik dari luar, pusat muatan positif dan pusat muatan negatif berpindah, menghasilkan momen dipol induksi yang mempunyai arah searah dengan medan listrik luarnya (Tipler, Paul A, 2001:24 )

Dalam atom, pusat massa elektron – elektron berimpit dengan inti, dan karena itu momen dwikutub listrik rata-rata dari atom adalah nol (Gambar 5(a)). Jika suatu medan listrik eksternal dimanfaatkan, maka gerakan elektronnya akan terdistrosi dan pusat massa elektron – elektron itu akan bergeser relatif terhadap inti (Gambar 5(b)). Karena itu atom akan terpolarisasi dan menjadi sebuah dwikutub listrik yang bermomen P. Momen itu sebanding dengan medan eksternal E ( Alonso, Marcelo.,dkk, 1994: 26).

± - +

E

P

(23)

Momen dipol suatu atom atau molekul nonpolar di dalam medan listrik luar disebut momen dipol induksi. Momen dipol induksi P mempunyai arah sama dengan arah medan listrik E. Jika medan listriknya homogen, tidak ada gaya total dipol sebab gaya pada muatan positif maupun negatif sama besar dan berlawanan arah (Tipler, Paul A, 2001: 24 ). Besarnya momen dipol induksi untuk medan listrik uniform adalah

E

P=α ⋅ ...(9)

= (4 a3).E

0

∈

π ...(10)

= 3∈₀ v ...(11)

Konstanta αdisebut sebagai polarisabilitas atom. Nilainya bergantung pada struktur atom. Masing- masing atom memiliki nilai polarisabilitas yang berbeda- beda. Sedangkan v adalah volume atom yang besarnya 10-30 m3 (Griffith, David J., 1995:159).

(24)

L 3 0 4 1 a qL E_e ⋅

∈ =

π ...(11)

Dengan cara yng sama didapatkan,

3 0 4 1 a qL E ⋅ ∈ =

π ...(12)

Karena P=α⋅E maka

=

P

(

4π∈₀ a3

)

₃

0 4 1 a qL ⋅ ∈

π ...(13)

Sehingga P=q⋅L …(14)

(Griffith, David J., 1995:160).

Momen dipol dapat disebabkan oleh adanya imbas dari medan listrik eksternal. Ketika dipol berada dalam ruang yang bermedan listrik, maka dipol akan mengalami momen gaya (Kane, Joseph W., dkk, 1988: 157 ).

Gambar 6. sebuah dipol listrik di dalam sebuah medan uniformEcenderung menghasilkan rotasi yang (a) searah dengan perputaran jarum jam (b) berlawanan dengan arah jarum jam (c) dipol didalam keadaan kesetimbangan (Kane, Joseph W., dkk, 1988: 157 ).

-qE +qE E -q +q p θ E

( a ) ( b )

-qE +qE E -q +q p

-q +q

( c )

(25)

Gambar 6 memperlihatkan sebuah dipol listrik di dalam sebuah medan uniform E. Gaya pada muatan positif itu adalah qE, dan gaya pada muatan negatif adalah –qE. Jumlahnya adalah nol, sehingga gaya netto pada sebuah dipol listrik di dalam sebuah medan listrik uniform adalah nol (Kane, Joseph W.,dkk, 1988: 157 ).

Akan tetapi, torka netto pada dipol tersebut tidak sama dengan nol, karena gaya-gaya yang sama besarnya tetapi yang berlawanan arahnya mempunyai garis-garis aksi dan membuat sebuah kopel. Torka yang ditimbulkan oleh sebuah kopel adalah sama relatif terhadap setiap titik, sehingga kita dapat memilihnya terhadap muatan –q untuk menghitung torka. Gaya pada –q menghasilkan torka. Muatan +q

dipengaruhi oleh gaya qE dan beraksi pada jarak L. Jadi momen gaya pada dipol adalah :

(

+× +

) (

+ −× −

)

= r F r F

τ …(15)

( )

qE L

(

qE

)

qL E L × = ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ _⎟_× ₋ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛− + ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ _⎟_× ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = 2

2 …(16)

Sehingga sebuah dipol P pada medan listrik uniform E yang ditimbulkan oleh torka adalah

τ =P×E ...(17) (Griffith, David J., 1995:162).

(26)

Gambar 6(b) dan cenderung merotasikan dipol itu dalam arah berlawanan dengan perputaran jarum jam. Pada Gambar 6(c) torka tersebut adalah nol, dan dipol itu berada di dalam kesetimbangan stabil bila diarahkan sepanjang medan (Kane, Joseph W.,dkk, 1988: 157 ).

Momen dipol yang tidak searah dengan medan listrik maka partikel atau sel tersebut akan berputar sehingga arahnya searah dengan arah medan listrik. Pada sel telur ikan Lele, karena sel tersebut juga memiliki sejumlah muatan maka secara teoriakan terjadi momen dipol sehingga sel tersebut mempunyai kecepatan anguler. Peristiwa ini dideteksi melalui suatu teknik elektrorotasi

D.

Elektrorotasi

Elektrorotasi merupakan suatu teknik pendeteksian terhadap partikel-partikel kecil yang berotasi di dalam medan listrik. Dalam elektrorotasi akan terdeteksi kecepatan anguler dan arah dari partikel-partikel yang berotasi. Partikel-partikel ini termasuk juga sel biologis. ( Mirwan, 2002: 2 ). Salah satunya adalah sel telur ikan Lele. Penyebab umum rotasi sel adalah beda fase antara medan induksi polarisasi elektris dan medan putar eksternal (John H. Miller, Jr. and James R. Claycomb : 1998).

(27)

pada frekwensi tinggi, sel itu tidak mampu lagi mengikuti arah medan tersebut. Dengan respon mengarah ke suatu kecepatan dan suatu energi anguler karena adanya interaksi pada keluaran fase dari bagian momen dwikutub dan medan eksternal itu. Sebagai tambahan, kecepatan anguler dari suatu partikel sel sebanding dengan sifat dinamis yang merekat pada sel tersebut, karena sel di dalam suatu medium dan mengalami suatu gaya gesek yang diabaiakan (Georgieva, R. dkk :1998)

Gaya yang bekerja pada peristiwa elektrorotasi ini adalah gaya dielektroforesis. Dielektroforesis merupakan pergerakan zat bermuatan listrik akibat adanya pengaruh medan listrik. Dielektroforesis didefinisikan sebagai gerak lateral yang terjadi pada partikel tak bermuatan sebagai hasil dari polarisasi yang terinduksi oleh medan listrik tak seragam. Gaya dielektroforesis tergantung pada ukuran sel dan pada besar dan derajat ketidak-seragaman medan listrik (Azam, Much: 2002).

Menurut Mirwan (2002) elektrorotasi terjadi hanya pada sel yang tidak menempel elektrode, sedangkan sel yang menempel pada elektrode tidak berotasi. Untuk menggambarkan yang terjadi pada peristiwa elektrorotasi ini, dapat dijelaskan melalui Gambar (7).

Gambar 7. Gambaran umum peristiwa elektrorotasi (a) dua buah sel dalam

keadaan bebas medan listrik (b) ketika diberi medan listrik (c) keaadan akhir elektrorotasi.

Er

a b c

(28)

Pada Gambar 7(a), dua buah sel atau molekul yang berada dalam daerah bebas medan listrik. Kedua sel akan berada dalam keadaan acak. Artinya garis hubung dari kedua sel berada pada sembarang arah. Ketika diberikan medan listrik E ( Gambar 7(b) ), arah dari garis hubung kedua sel akan berubah hingga mensejajarkan dirinya dengan arah dari medan listrik E. Keadaan akhir elektrorotasi digambarkan dalam Gambar 7(c).

Untuk merumuskan besarnya medan listrik ( E ) di antara dua buah elektroda silinder yang di dalamnya berisi dua sel biologis yang identik dapat menggunakan gambar berikut ini:

Gambar 8. Model elektrorotasi sel (Mirwan, 2002: 5 )

Dari Gambar 8 diperoleh :

η ε ω 8 3 s a = 2 2 2 2 4 ln 2 ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ₋ ₋ ₋ − ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ − _θ RCos R R D D R R D VD sel elektrode el el elektrode elektrode el el ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ − [ ( )] 4 )] ( [ 2 2 ω ω θ f R f I Sin e m ….(18) Dengan : Elektrode silindris

Rel Elektrode silindris

Sel B Sel A

R Cos θ

(29)

⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ + + −

= 2 2 2 2 )] ( [ ωω ω D B CD AB f

Re ...(19)

⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ +− −

= 2 2 2

)] ( [ ω ω ω D B AD BC f

Im ...(20)

) )( 1 ( ) )( 1 2

( k σ_sσ_m ε_cε_mω2 k σ_sσ_m ε_sε_mω2

A= − − + + −

)] 2

( 2

[ _s _c _m2 2 _m2 _s _c

k σ σ − σ +ω ε −ε ε

+ ...(21)

) )( 1 ( 2 ) )( 2 1

( k σ_sσ_m ε_cε_mω2 k σ_sσ_m ε_sε_mω2

B= − − + − −

2 [ 2 2( 2 )]

c s m m c s

kσ σ −σ +ω ε −ε ε

+ …(22)

) )( 1 ( ) )( 1 2

( k _m _c _c _m k _m _s _s _m

C = − σ ε −σ ε + − σ ε −σ ε

+k[σ_cε_s +σ_sε_c −4σ_mε_m)] ….(23) ) )( 1 ( 2 ) )( 2 1

( k _m _c _c _m k _m _s _s _m

D= − σ ε +σ ε + − σ ε +σ ε

+2k[σ_cε_s +σ_sε_c +2σ_mε_m)] …(24)

R

k =δ

Adapun harga dari parameter-parameter tersebut disajikan dalam tabel berikut ini: Tabel 1. Tabel harga – harga parameter untuk teknik elektrorotasi

No Parameter Nilai (satuan) 1

s

ε

80

ε

0 (Fm-1)

2

c

ε

10

ε

0( Fm-1)

3

m

ε

11

ε

0 (Fm-1)

4

s

σ 0,001 (Sm-1) 5

c

σ

0,1 (Sm-1) 6

m

σ

10-7 (Sm-1) 7

0

ε

8,85 x 10-12 Fm-1 8

η

10-3 Pas

9

δ

10 nm

Sumber: Mirwan, 2002: 5 Keterangan :

(30)

ε

c: permitivitas sitoplasma

ε

m: permitivitas membran sel

s

σ

: konduktivitas medium

c

σ

: konduktivitas sitoplasma

m

σ : konduktivitas membran sel

η

: viskositas medium,

R: jari-jari luar sel

δ

: ketebalan dinding sel.

Rel : Jari-jari masing-masing elektroda ( meter ) Rsel : jari – jari masing – masing sel (meter)

Del : Jarak pisah masing-masing elektroda ( meter )

Z : Jarak dari sumbu ( pertengahan elektroda ) terhadap possis sel yang berotasi ( meter)

V: tegangan (volt)

Persamaan (18) yang menjadi dasar perhitungan dalam penelitian ini (Mirwan, 2002: 5-7 ).

Pada persamaan (18) terlihat bahwa kecepatan anguler sebanding dengan tegangan. Jika teganganya besar maka kecepatan angulernyapun semakin besar dan sebaliknya. Karena adanya faktor konstanta sehingga hubungan antara kecepatan anguler dan tegangan berbentuk non linear.

(31)

menyebabkan momen dipol. Momen dipol yang tidak searah dengan medan listrik menyebabkan rotasi. Untuk mengamati gerakan sel telur ini dapat digunakan teknik Elektroroatasi.

E.

Elektrolisis Air (

http://id.wikipedia.org/wiki/Air

: 2007 )

Air adalah substansi kimia dengan rumus kimia H2O. Satu molekul air tersusun atas dua atom hidrogen yang terikat secara kovalen pada satu atom oksigen. Air bersifat tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau pada kondisi standar, yaitu pada tekanan 100 kPa (1 bar) and temperatur 273,15 K (0 °C). Zat kimia ini merupakan suatu pelarut yang penting, yang memiliki kemampuan untuk melarutkan banyak zat kimia lainnya, seperti garam-garam, gula, asam, beberapa jenis gas dan banyak macam molekul organik.

(32)

oleh atom hidrogen, meninggalkan jumlah muatan positif pada kedua atom hidrogen, dan jumlah muatan negatif pada atom oksigen. Adanya muatan pada tiap-tiap atom tersebut membuat molekul air memiliki sejumlah momen dipol. Gaya tarik-menarik listrik antar molekul-molekul air akibat adanya dipol ini membuat masing-masing molekul saling berdekatan, membuatnya sulit untuk dipisahkan dan yang pada akhirnya menaikkan titik didih air. Gaya tarik-menarik ini disebut sebagai ikatan hidrogen.

Air sering disebut sebagai pelarut universal karena air melarutkan banyak zat kimia. Air berada dalam kesetimbangan dinamis antara fase cair dan padat di bawah tekanan dan temperatur standar. Dalam bentuk ion, air dapat dideskripsikan sebagai sebuah ion hidrogen (H+) yang berasosiasi (berikatan) dengan sebuah ion hidroksida (OH-).

Molekul air dapat diuraikan menjadi unsur-unsur asalnya dengan mengalirinya arus listrik. Proses ini disebut elektrolisis air. Pada katoda, dua molekul air bereaksi dengan menangkap dua elektron, tereduksi menjadi gas H2 dan ion hidrokida (OH-). Sementara itu pada anoda, dua molekul air lain terurai menjadi gas oksigen (O2), melepaskan 4 ion H+ serta mengalirkan elektron ke katoda. Ion H+ dan OH- mengalami netralisasi sehingga terbentuk kembali beberapa molekul air. Reaksi keseluruhan yang setara dari elektrolisis air dapat dituliskan sebagai berikut.

2H2O 2H2(g) + O2(g)

(33)

Untuk medium elektrorotasi dipilih air murni yaitu aquabides. Aquabides telah mengalami dua kali proses penyulingan. Proses penyulingan dimaksudkan untuk mengurangi zat – zat yang tidak diperlukan. Sehingga saat berada di medan listrik tidak terjadi gelembung – gelembung gas pada elektrode yang dapat mengakibatkan medan listriknya semakin mengecil dan lama kelamaan hilang tapi yang terjadi adalah proses induksi dipol listrik menjadi medan listrik kepada salah satu sel.

F.

Algoritma dan Flowchart

Algoritma telah menjadi bagian dari matematika sejak orang pertama kali belajar tentang proses pembagian yang panjang. Namun berkat penerapan ilmu komputerlah yang membuat pemikiran tentang algoritma menjadi terkenal saat ini. Menurut Donald Knuth, bapak ilmu komputer, Algoritma adalah urutan kaidah yang terdefinisi secara tepat tentang cara menghasilkan output informasi tertentu dari input informasi yang tertentu menurut sejumlah tahapan yang berhingga (Ismail Ibraheem, Kais.,dkk, 2003: 20 ).

(34)

(35)

27

BAB III

METODE PENELITIAN

A.

Tahap Ekperimen

1. Penentuan Objek Penelitian

Pada tahap eksperimen, objek yang diteliti menggunakan telur Lele. Cara pemilihan Lele yang mempunyai telur yaitu amati bagian perutnya apabila membesar dan kelihatan biru kehijau – hijauan, kemungkinan Lele tersebut bertelur.

2. Alat dan bahan

Untuk melakukan penelitian ini, alat dan bahan yang diperlukan adalah : a. Alat

1. Mikroskop

• Merk : Olympus SZ

• Perbesaran Maksimum : 560 kali 2. Stroboskop

• Merk : Pasco

• Seri : SF - 9211

3. Variak

• V input : 220 volt

(36)

4. Kamera video

• Merk : Motic Cam

• Resolusi : 2 Mpixel

5. Seperangkat Komputer

6. Power supply

7. Pipet

8. Elektroda baja 9. Tempat sample 10. Kabel penghubung b. Bahan

1. Sel telur ikan Lele 2. Aquabides

3. Prosedur penelitian

Langkah-langkah yang dilakukan untuk melakukan penelitian ini adalah: 1. Menyusun alat dan bahan seperti pada Gambar (9).

Gambar 9. Susunan alat penelitian

Perangkat Komputer

variak Sampel

Mikroskop Kamera Video

(37)

2. Menghubungkan semua rangkaian ke sumber tegangan.

3. Menempatkan sel telur Lele pada tempat sample di bawah pengamatan mikroskop

4. Menjalankan software komputer sampai terlihat jelas objek yang akan diteliti.

5. Mengatur besarnya waktu yang diperlukan agar sel yang berotasi bisa terekam sempurna.

6. Memvariasikan besarnya tegangan AC pada elektroda sambil mengamati pola gerakan sel telur Lele

7. Mencatat semua data pengamatan. 8. Mengulangi langkah 5 sampai 6 4. Waktu dan Tempat Penelitian

Waktu penelitian : Mei - Juni 2007

Tempat penelitian : Laboratorium Fisika Medik FMIPA UNNES. 5. Metode Pengumpulan Data

(38)

6. Variabel penelitian a. Variabel bebas

Variabel bebas adalah variabel yang akan diselidiki pengaruhnya terhadap variabel terikat. Sebagai variabel bebas dalam penelitian ini adalah sumber tegangan AC yang diberikan pada elektroda.

b. Variabel terikat

Variabel terikat merupakan variabel yang menjadi titik pusat penelitian. Sebagai variabel terikat dalam penelitian ini adalah kecepatan anguler dari sel telur ikan lele pada peristiwa elektrorotasi.

B.

Tahap Simulasi

Pembuatan program simulasi dalam penelitian ini dilakukan dengan menggunakan pemrograman Matlab 7, yaitu untuk mencari tahu gambaran hubungan yang terjadi antara tegangan AC dalam sistem elektrorotasi terhadap kecepatan anguler rotasi sel telur ikan Lele. Jadi dengan membandingkan antara hasil simulasi dengan hasil eksperimen yang nantinya akan diperoleh, diharapkan akan saling memberikan bukti yang kuat terhadap hasil penelitian yang dilakukan.

Untuk keperluan simulasi ini, pertama-tama yang dilakukan adalah penyesuaian rumus-rumus yang digunakan yaitu persamaan (18) sampai (24) kedalam bahasa Matlab yaitu

ω

_a diganti dengan Wa,

ε

_sdiganti dengan es,

c

ε

diganti dengan ec,

ε

m diganti dengan em,

σ

sdiganti dengan Ts,

σ

cdiganti

(39)

Ini dilakukan karena dalam bahasa Matlab tidak mengenal simbul-simbul demikian.

Berdasarkan rumus-rumus yang telah disesuaikan dengan bahasa Matlab, dan dengan memasukkan harga-harga parameter dibuatlah listing program, yaitu untuk memperoleh tampilan grafik hubungan antara Tegangan AC dan kecepatan angulernya.

Dalam penelitian ini digunakan algoritma atau langkah – langkah dalam proses penyelesaian persamaan tidak linear yaitu dengan menggunakan metode Newton-Raphson sebagai berikut :

a) Perhitungan teoritis

1. Tentukan taksiran awal f, omega, Del, Rel, Rsel, TETA 1

2. Hitung nilai Omega 1 secara berurut dengan rumus pada persamaan (18)

3. Apabila nilai Omega 1 ≥ 0 , maka proses selesai

4. Namun, apabila nilai Omega 1 < 0, ulangi lagi langkah no.(3) untuk menghitung nilai Omega 1 selanjutnya.

b) Perhitungan eksperimen

1. Tentukan taksiran awal TETA 1,TETA 2, t

2. Hitung nilai Omega2 secara berurut dengan rumus

t

1 2 θ θ

ω = −

3. Apabila nilai Omega 2 ≥ 0 , maka proses selesai

(40)

c) Perpaduan antara teoritis dengan eksperimen

1. Tentukan taksiran awal f, omega, Del, Rel, Rsel, TETA 1, TETA 2, t 2. Hitung nilai Omega 1 dan Omega 2 secara berurut

3. Apabila nilai Omega 1 dan Omega 2 sama atau hampir sama , maka proses selesai

4. Namun, apabila nilai Omega 1 dan Omega 2 jauh berbeda, ulangi lagi langkah no.(3) untuk menghitung nilai Omega 1 atau Omega 2 selanjutnya

Untuk dapat melakukan langkah – langkah pemrograman maka dibutuhkan alat atau teknik untuk melaksanakannya. Salah satu alat yang umum digunakan adalah berupa diagram alir sistem (sistem Flowchart). Diagram ini menjelaskan urutan – urutan dari prosedur yang ada didalam sistem dan menunjukan apa yang dikerjakan sistem.

Gambar 10. Digram alir untuk perhitungan teoritis mulai

Input f, omega, Del, Rel, Rsel

selesai grafik Hitung Omega 1

(41)

Gambar 11. Digram alir untuk perhitungan eksperimen

Gambar 12. Diagram alir untuk perhitungan perpaduan antara teoritis dan

eksperimen mulai

Input TETA 1,TETA 2, t

selesai grafik Hitung Omega 2

ya tidak

mulai

Input f, omega, Del, Rel, Rsel, TETA 1, TETA 2, t

selesai grafik

Hitung Omega 1 dan Omega 2

(42)

34

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A.

Hasil Penelitian

Tabel 2. Data hasil pengukuran tegangan terhadap kecepatan anguler dalam sistem elektrorotasi, untuk

ω

= 55 Hz,

awal

θ =45 o, Del= 15 mm, Relektrode = 1.5 mm, Rsel = 0,5 mm.

no

Tegangan

(volt) θakhir(derajat)

Waktu

(detik) ωa(rad/det)

1 0 0 0 0

2 10 0 0 0

3 20 0 0 0

4 30 0 0 0

5 40 0 0 0

6 50 0 0 0

7 60 0 0 0

8 70 0 0 0

9 80 0 0 0

10 90 0 0 0

11 100 0 0 0

12 110 0 0 0

13 120 0 0 0

14 130 0 0 0

15 140 0 0 0

16 150 0 0 0

17 160 85 8 0.087222222

18 170 88 8 0.077046296

19 180 92 8 0.102486111

20 190 92 8 0.102486111

21 200 89 8 0.095944444

20 210 100 8 0.119930556

22 220 130 10 0.148277778

23 230 120 8 0.163541667

24 240 130 8 0.185347222

(43)

Gambar 13. Grafik hasil eksperimen hubungan Tegangan AC terhadap kecepatan anguler rotasi sel telur ikan emas, untuk

ω

= 55 Hz,

awal

θ =45 o , Del= 15 mm, Relektrode = 1.5 mm, Rsel = 0,5 mm.

(44)

Gambar 15. Grafik gabungan hasil simulasi dan hasil eksperimen hubungan Tegangan AC terhadap kecepatan anguler rotasi sel telur ikan Lele, untuk

ω

= 55 Hz, θ_awal=45 o , Del= 15 mm, Relektrode = 1.5 mm, Rsel = 0,5 mm.

(45)

B.

Pembahasan

Hasil eksperimen yang diperoleh dalam penelitian ini disajikan dalam dua bentuk, yaitu bentuk tabel dan bentuk grafik. Tabel 1 berisi data hasil pengukuran terhadap tegangan, posisi sudut akhir, waktu rotasi dan kecepatan anguler telur ikan Lele. Tabel 1 memberi gambaran secara eksperimen terhadap harga-harga

teganagan (volt) terhadap kecepatan anguler rotasi sel telur ikan Lele (

ω

_a). Berdasarkan eksperimen bahwa untuk mengukur kecepatan anguler sel yaitu diketahui dengan cara mengukur perubahan posisi dari sel telur lele ( posisi akhir – posisi awal) dan membaginya dengan waktu yang diperlukan. Nampak bahwa sesuai rumus, kecepatan anguler sebanding dengan posisi sudut, semakin sudutnya kecil maka kecepatan angulernya pun semakin kecil dan sebaliknya semakin besar posisi suduntnya maka kecepatan angulernya semakin besar. Pada tegangan 0

sampai 150volt harga θ_akhir= 0 dan

ω

_a= 0. Hal ini memberi indikasi bahwa pada tegangan 0 sampai 150 volt sel tidak berotasi. Sedangkan pada tegangan 160sampai 240 volt, harga θ_akhir sebanding dengan harga kecepatan anguler yang memiliki harga yang bervariasi (naik turun) dengan kecenderungan semakin besar. Harga

a

ω

mulai naik saat tegangan 210 volt (

ω

_a= 0.119930 rad/detik). dan memuncak

(46)

(47)

Akibat dipol listrik pada masing - masing sel maka memunculkan momen dipol. Sehingga ketika ada tegangan yang mengalir diantara kedua elektroda maka sel tersebut berotasi akibat interaksi momen dipol. Rotasi tersebut semakin bertambah besar seiring dengan bertambahnya tegangan.

Gambar 14 menunjukkan grafik hasil simulasi (teoritis) hubungan antara

kecepatan anguler rotasi sel (

ω

_a) dan tegangan (V) yang dibentuk oleh garis hubung kedua pusat sel terhadap medan listrik yang dikenakan. Dari grafik dapat dilihat bahwa dengan range (selang) tegangan yang konstan yaitu setiap 10volt, maka kecepatan angulernya semakin bertambah besar. Hal ini berdasarkan pada Persamaan (18) yaitu kecepatan anguler berbanding lurus dengan tegangan, jadi semakin besar tegangannya maka kecepatan angulernya semakin besar pula dan sebaliknya semakin kecil teganganya maka kecepatan angulernya maka semekin kecil pula. tapi karena faktor konstanta sehingga grafik kecepatan rotasi sel mempunyai hubungan yang non linier terhadap tegangan. Berdasarkan fakta-fakta tersebut, memberi indikasi bahwa dengan berubahnya tegangan maka kecepatan anguler sel biologis yang berotasi juga membesar, sehingga dapat dinyatakan bahwa perubahan tegangan menyebabkan terjadinya perubahan proses bertambahnya kecepatan anguler, dengan awal kenaikan yang besar.

(48)

Tabel 3. Data perbandingan hasil ekperimen dan teoritis

No

Tegangan (Volt)

Kecepatan Rotasi (rad/det)

Eksperimen Teori

1 160 0.087222222 0.00661727

2 170 0.077046296 0.00747027

3 180 0.102486111 0.00837498

4 190 0.102486111 0.00933138

5 200 0.095944444 0.0103395

6 210 0.119930556 0.0113993

7 220 0.148277778 0.0125108

8 230 0.163541667 0.0136740

9 240 0.185347222 0.0148888

(49)

berbeda yaitu secara eksperimen bahwa tegangan sebanding dengan posisi sudut akhir sel tetapi pada persamaan (18) menunjukan bahwa kecepatan anguler berbanding terbalik dengan posisi sudut akhir sel. Padahal dua – duanya (eksperimen dan teoritis) juga menunjukan bahwa kecepatan anguler sebanding dengan tegangan, semakin besar tegangannya maka kecepatan anguler semakin besar dan sebaliknya yang kedunya mempunyai hubungan non linear.

Dari semua bahasan di atas, dalam kasus ini nampak bahwa baik perhitungan secara eksperimen maupun secara teoritis, menunjukkan kesamaan hubungan antara tegangan terhadap kecepatan anguler sel telur ikan Lele, yaitu tegangan berpengaruh terhadap kecepatan anguler sel telur ikan Lele secara non linier. Semakin besar tegangannya, kecepatan angulernya semakin besar dan sebaliknya. Adanya perbedaan hasil perhitungan yang signifikan menunjukan ketidaksesuain faktor konstanta rumus perhitungan teori dengan eksperimen. Faktor kandungan muatan juga berpengaruh, hal ini sesuai dengan teori yang dikemukakan pada bab II bahwa setiap sel biologis mempunyai besar dan jumlah kandungan muatan yang berbeda. Faktor alat juga sangat berpengaruh terhadap perbedaan hasil pehitungan.

(50)

42

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A.

Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang telah diuraikan pada bab IV maka dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Secara eksperimen, saat tegangan kecil antara 0 – 150 volt, kecepatan anguler sama dengan 0 artinya tegangan tidak berpengaruh terhadap kecepatan anguler sel telur ikan Lele. Tegangan berpengaruh terhadap kecepatan anguler sel telur ikan Lele secara non linier, dengan pengaruh terbesar mulai tegangan 160 volt dengan kecepatan anguler sekitar 0.09 rad/detik dan memuncak pada tegangan 240 volt dengan kecepatan anguler sekitar 0.9 rad/det

2. Secara simulasi, dengan range (selang) tegangan yang konstan yaitu setiap 10 volt, tegangan berpengaruh terhadap kecepatan anguler sel telur ikan Lele secara non linier, saat tegangan 160 volt dengan kecepatan anguler sekitar 0.006 rad/detik dan memuncak pada tegangan 240 volt dengan kecepatan anguler sekitar 0.05 rad/det

(51)

B.

Saran

Berdasarkan pembahasan dan kesimpulan, guna mendapatkan informasi lebih lanjut tentang pengaruh tegangan AC terhadap rotasi sel telur ikan Lele maka peneliti mengajukan saran sebagai berikut :

1. perlu dilakukan penelitian bagaimana pengaruh tegangan AC terhadap perilaku rotasi sel telur ikan Lele, jika menggunakan elektrode berbentuk balok.

2. perlu dilakukan penelitian bagaimana pengaruh tegangan AC terhadap perilaku rotasi sel telur ikan Lele, jika jarak antara elektrode diperkecil.

3. perlu dilakukan penelitian bagaimana pengaruhnya tegangan AC terhadap perilaku rotasi sel telur ikan Lele, jika menggunakan medan magnet.

4. Medium hendaknya diganti setiap 2-3 kali percobaan.

(52)

44

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 1996. Sebuah Esai Singkat Pembukaan Pikiran Mengenai Gaya Elektrostatik dalam Sudut Pandang Fisika Kuantum.

Azam, Much. 2001. Pemanfaatan Proses Dielektroforesis Pada Penentuan Permitivitas Dan Konduktivitas Listrik Sel Telur Ikan Mas (Cyprinus Carpio).

Bawa,Wayan. 1988. Dasar – dasar Biologi Sel. Jakarta: Departemen Pendidikan dan Kebudayaan.

Beiser, Arthur.1997. Fisika Modern. Jakarta: Erlangga..

Dwijananti, Pratiwi. 2004. Diktat Mata Kuliah Fisika Inti. Semarang : Jurusan Fisika FMIPA UNNES.

Fathony, Muhammad. 2001. Radiasi Elektromagnetik dari Alat Elektronik dan Efeknya bagi Kesehatan. Yogyakarta: BATAN.

Gabriel, J.F. 1988. Fisika Kedokteran. Jakarta: CV EGC Penerbit Buku Kedokteran

Georgieva, R .1998. Biophys J. April 1998. p. 2114-2120, Vol. 74, No. 4. Halliday, D. dan Resnick, R. 1989. Fisika Jilid 2 Edisi III. Jakarta: Erlangga. Hanselman, Duance dan Littlefield, Bruce. 1997. MATLAB bahasa komputasi

Teknis: Komputasi Visualisasi Pemrograman. Alih bahasa Josep Edyanto. Yogyakarta: ANDI dan Pearson Education Asia Pte, Ltd.

Huang, J.P, Yu,K.W, Gu, G.U, Karttunen, Mikko. 2002. arXiv:cond-mat/0212518 v1 20 Dec 2002.

Ismail Ibraheem, Kais dan Hisyam, Anwarudin. 2003. Metode Numerik untuk Sains dan Teknik dengan Matlab. Yogyakarta: UAD Press.

John H. Miller, Jr. and James R. Claycomb. 2002. Dielectric Responses of Living Organisms.University of Houston-Clear Lake.

Kane, Joseph W., dkk. 1988. Fisika Edisi 3. Bandung:

Mirwan. 2002. Simulasi Perilaku Rotasi Sel Biologis Dalam Sistem Elektrorotasi. Semarang: jurusan FMIPA Unnes.

(53)

Tipler, Paul A. 2001. Fisika Untuk Sains dann Tehnik Jilid 2. Jakarta: Erlangga. Turana, Yuda. 2003. Dampak Medan Elektromagnetik Terhadap Kesehatan. Alonso, Marcelo.,dkk. 1989. Dasar – Dasar Fisika Universitas 2. Jakarta: Bina

Cipta.

http://www.fi.itb.ac.id/courses/fi112/Diktat/Gaya_Elektrostatik/index.html, diakses tanggal 12 Maret 2007.

http://www.myfisika.net/materi/medan_Listrik_files/medan_listrik.html, diakses tanggal 22 maret 2007.

http://prasetyaandthedivina.blogs.friendster.com/sign_of_new_serapatyx/2006/12/ sebuah_esai_sin.html, diakses tanggal 23 Mei 2007.

http://library.gunadarma.ac.id/go.php?id=jbptitbpp-gdl-s2-2001-muchazamni-1849, diakses tanggal 23 Mei 2007

http://www.biophysj.org/cgi/content/full/74/4/2114?ck=nck, diakses tanggal 27 Mei 2007

http://arxiv.org/abs/physics/0211055, diakses tanggal 27 Mei 2007

http://www.isso.uh.edu/publications/A2002/miller2.htm, diakses tanggal 5 Juni 2007

http://www.medikaholistik.com/2033/2004/11/28/medika.html?xmodule=docume nt_detail&xid=46&xcat=treatment, diakses tanggal 5 Juni 2007.

http://www.tempo.co.id/medika/arsip/092001/pus-3.htm, diakses tanggal 23 Agustus 2007.

(54)

42 LAMPIRAN A

(55)

LAMPIRAN B

FLOWCHART GRAFIK PERHITUNGAN PENGARUH

PERUBAHAN TEGANGAN AC TERHADAP KECEPATAN

ANGULER DALAM SITEM ELEKTROROTASI PADA SEL

TELUR IKAN LELE

(a) flowchart pada grafik simulasi mulai

Input f, omega, Del, Rel, Rsel

selesai grafik Hitung Omega2

(56)

(b) flowchart pada grafik perhitungan eksperimen

(c) flowchart perpaduan antara grafik teoritis dan eksperimen mulai

Input TETA1,TETA2, t

selesai grafik Hitung Omega2

ya tidak

mulai

Input f, omega, Del, Rel, Rsel, TETA1, TETA2, t

selesai grafik

Hitung Wa1 dan Wa2

(57)

LAMPIRAN C

LISTING PROGRAM PENGARUH TEGANGAN AC TERHADAP KECEPATAN ANGULER SEL TELUR IKAN LELE

=================================================

function varargout = Elektrotasi(varargin) % ELEKTROTASI M-file for Elektrotasi.fig

% ELEKTROTASI, by itself, creates a new ELEKTROTASI or raises the existing

% singleton*. %

% H = ELEKTROTASI returns the handle to a new ELEKTROTASI or the handle to

% the existing singleton*. %

% ELEKTROTASI('CALLBACK',hObject,eventData,handles,...) calls the local

% function named CALLBACK in ELEKTROTASI.M with the given input arguments.

%

% ELEKTROTASI('Property','Value',...) creates a new ELEKTROTASI or raises the

% existing singleton*. Starting from the left, property value pairs are

% applied to the GUI before Elektrotasi_OpeningFunction gets called. An

% unrecognized property name or invalid value makes property application

% stop. All inputs are passed to Elektrotasi_OpeningFcn via varargin.

%

% *See GUI Options on GUIDE's Tools menu. Choose "GUI allows only one

% instance to run (singleton)". %

% See also: GUIDE, GUIDATA, GUIHANDLES

% Edit the above text to modify the response to help Elektrotasi

% Last Modified by GUIDE v2.5 06-Aug-2007 17:22:01

% Begin initialization code - DO NOT EDIT gui_Singleton = 1;

gui_State = struct('gui_Name', mfilename, ... 'gui_Singleton', gui_Singleton, ...

'gui_OpeningFcn', @Elektrotasi_OpeningFcn, ... 'gui_OutputFcn', @Elektrotasi_OutputFcn, ... 'gui_LayoutFcn', [] , ...

'gui_Callback', []); if nargin && ischar(varargin{1})

(58)

end

if nargout

[varargout{1:nargout}] = gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); else

gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); end

% End initialization code - DO NOT EDIT

% --- Executes just before Elektrotasi is made visible.

function Elektrotasi_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)

% This function has no output args, see OutputFcn. % hObject handle to figure

% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB

% handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % varargin command line arguments to Elektrotasi (see VARARGIN) axis off

% Choose default command line output for Elektrotasi handles.output = hObject;

% Update handles structure guidata(hObject, handles);

% UIWAIT makes Elektrotasi wait for user response (see UIRESUME) % uiwait(handles.figure1);

% --- Outputs from this function are returned to the command line. function varargout = Elektrotasi_OutputFcn(hObject, eventdata, handles)

% varargout cell array for returning output args (see VARARGOUT); % hObject handle to figure

% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)

% Get default command line output from handles structure varargout{1} = handles.output;

% --- Executes on button press in pushbutton1.

function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to pushbutton1 (see GCBO)

% handles structure with handles and user data (see GUIDATA) V=0:10:240;

(59)

Rel=1.5e-3; Rsel=0.5e-3; J=pi/180; Teta1=45; Eo=8.85E-12; Es=80*Eo; Ec=60*Eo; Em=10*Eo; Ts=0.001; Tc=0.1; Tm=1e-7; Et=1e-3; Teta=(Teta2-Teta1); f=2*Teta*J; W=55; delta=0.000000001; Zz=(De/2)-(Rel+Rsel+(2*Rsel*cos(f/2))); Jr=(De-Rel)/Rel; k=delta/Rsel; EE=V*De/(4.3944491546724387655809809476901*(De*De/4)-(Zz*Zz)); A=((2*k)-1)*((Tc*Tm)-(Ec*Em*W*W))+(1-k)*((Ts*Tm)-(Es*Em*W*W))+k*((Ts*Tc)-(2*Tm*Tm)+((W*W)*((2*Em*Em)-(Es*Ec)))); B=(1-(2*k))*((Tc*Tm)-(Ec*Em*W*W))+2*(1-k)*((Ts*Tm)-(Es*Em*W*W)) +(2*k)*((Ts*Tc)+ (Tm*Tm)-(W*W)*((Em*Em)+(Es*Ec))); C=((2*k)-1)*((Tm*Ec)+(Tc*Em))+(1-k)*((Tm*Es)+(Ts*Em))+k*((Tc*Es)+(Ts*Ec)-(4*Tm*Em)); D=(1-(2*k))*((Tm*Ec)+(Tc*Em))+2*(1-k)*((Tm*Es)+(Ts*Em))+(2*k)*((Tc*Es)+(Ts*Ec)+(2*Tm*Em)); Im=(-1)*W*(((B*C)-(A*D))/((B*B)+(D*D*W*W))); Re=(-1)*(((A*B)+(C*D*W*W))/((B*B)+((D*D)*(W*W)))); Wa=(((3.*Es)./(8.*Et)).*(EE.*EE).*sin(f).*((Im.*Im)./(4-Re))).*(1E+2); plot(V,Wa) grid on set(handles.listbox1,'string', V); set(handles.listbox2,'string', Wa);

(60)

v=str2num(get(handles.edit29,'string')); x=[a b c d e f g h z];

y=[i j k l m n o p v]; plot(x,y,'r')

grid on

xlabel('V (tegangan) volt'),ylabel('Omega (rad/det)') hold off

if Teta2>=85&Teta2<=130 else

msgbox([{' Peringatan Untuk Anda'}; {' Omega berharga negatif'};

{' Batas Minimal 85 dan Batas Maximal 130 derajat'}; {' Mohon untuk dikoreksi kembali !!!'};

{' Terima kasih atas perhatian Anda '}; {' Selamat Mencoba Kembali'};

],'Petunjuk Penggunaan','help') End

% --- Executes on button press in pushbutton2.

function pushbutton2_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to pushbutton2 (see GCBO)

% handles structure with handles and user data (see GUIDATA) close;

function edit1_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit1 (see GCBO)

% Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit1 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit1 as a double

% --- Executes during object creation, after setting all properties.

function edit1_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit1 (see GCBO)

% handles empty - handles not created until after all CreateFcns called

% Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER.

if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor'))

set(hObject,'BackgroundColor','white'); end

(61)

function listbox1_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to listbox1 (see GCBO)

% Hints: contents = get(hObject,'String') returns listbox1 contents as cell array

% contents{get(hObject,'Value')} returns selected item from listbox1

function listbox1_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to listbox1 (see GCBO)

% Hint: listbox controls usually have a white background on Windows.

% See ISPC and COMPUTER.

% --- Executes on selection change in listbox2.

function listbox2_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to listbox2 (see GCBO)

% Hints: contents = get(hObject,'String') returns listbox2 contents as cell array

% contents{get(hObject,'Value')} returns selected item from listbox2

function listbox2_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to listbox2 (see GCBO)

(62)

% See ISPC and COMPUTER.

% --- Executes on slider movement.

function slider2_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to slider2 (see GCBO)

% Hints: get(hObject,'Value') returns position of slider

% get(hObject,'Min') and get(hObject,'Max') to determine range of slider

slider_value = get(hObject,'Value'); set(handles.edit2,'String',slider_value);

function slider2_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to slider2 (see GCBO)

(63)

% Hint: slider controls usually have a light gray background. if isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),

get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor',[.9 .9 .9]); end

(64)

(65)

(66)

(67)

% handles empty - handles not cre