A. Pendahuluan - Buku fisika Kesehatan

A. Pendahuluan

F

isika adalah ilmu pengetahuan yang paling mendasar, karena berhubungan dengan perilaku dan struktur benda. Bidang fisika biasanya dibagi menjadi gerak, fluida, panas, suara, cahaya, listrik dan magnet dan topik-topik modern seperti relativitas, struktur atom, fisika zat padat, fisika nuklir, partikel elementer dan astrofisika. Dalam buku ini pembahasan dibatasi pada materi fisika yang berkaitan dengan ilmu kesehatan khususnya ilmu kedokteran, keperawatan, kebidanan dan kesehatan masyarakat atau lingkungan. Praktik klinik baik kedokteran, keperawatan maupun kebidanan telah banyak memanfaatkan kemajuan

sains atau Ilmu Pengetahuan dan Teknologi (IPTEK) di mana ilmu fisika mempunyai peran yang sangat besar. Maka dari itu ada baiknya kita melihat sekilas bagaimana aktivitas yang disebut sains, termasuk fisika ini dipraktikkan. Dengan pemahaman oleh mahasiswa ilmu keperawatan, kebidanan dan kesehatan masyarakat maupun lingkungan terhadap materi yang ada di buku ini, diharapkan dapat menjadi bekal dalam menekuni profesinya di kemudian hari.

Walaupun istilah sains berasal dari bahasa Latin yang berarti

mengetahui, akhirnya sains tidak sekedar berarti pengetahuan. Tujuan utama semua sains, termasuk fisika, umumnya dianggap sebagai usaha untuk mencari keteraturan dalam pengamatan manusia pada alam sekitarnya. Banyak orang berpikir bahwa sains adalah proses mekanis dalam pengumpulan fakta-fakta dan membuat teori. Hal ini tidak benar. Sains, termasuk fisika, seperti juga sains lainnya merupakan usaha kreatif.

B

B

B

B

BAB I

AB I

AB I

AB I

AB I

PEND

PEND

PEND

Fisika bukan hanya sekelompok fakta. Teori-teori penting dibuat dengan tujuan untuk menjelaskan pengamatan. Untuk dapat diterima, teori diuji dengan membandingkan prediksinya dengan hasil eksperimen yang sebenarnya. Perhatikan bahwa umumnya teori tidak dapat dibuktikan secara absolute.

Untuk waktu yang lama sains kurang lebih merupakan satu kesatuan yang dikenal sebagai filosofi alam. Baru pada satu atau dua abad yang lalu, perbedaan antara fisika dan kimia dan bahkan sains kehidupan menjadi jelas. Memang perbedaan menyolok yang kita lihat sekarang antara seni dan sains juga baru berumur beberapa abad. Dengan demikian tidak mengherankan kalau perkembangan fisika telah mempengaruhi dan dipengaruhi bidang-bidang lain. Karya awal mengenai listrik yang berlanjut dengan penemuan baterai listrik dan arus listrik dibuat oleh seorang fisiologis abad ke-18, Luigi Galvani (1737-1798). Ia memperhatikan sentakan kaki katak yang merupakan respon terhadap percikan listrik, kemudian otot-otot tersebut kelihatan tersentak jika bersentuhan dengan dua logam yang tidak sama. Pertama kalinya fenomena ini dikenal sebagai kelistrikan hewan, tetapi tidak lama kemudian menjadi jelas bahwa arus listrik itu sendiri bisa ada walaupun hewannya tidak.

Seseorang tidak perlu menjadi seorang ilmuwan peneliti pada, katakanlah kedokteran atau biologi molekuler untuk menggunakan fisika dalam pekerjaannya. Seorang terapi fisik misalnya, dapat melakukan pekerjaannya lebih efektif jika ia paham akan prinsip pusat gravitasi dan cara kerja gaya-gaya dalam tubuh manusia.

Para ilmuwan sering membuat model dari fenomena fisika. Sebuah model merupakan semacam gambaran atau analogi yang kelihatannya menjelaskan fenomena yang bersangkutan. Teori sering dikembangkan dari model, biasanya lebih dalam dan lebih kompleks dari model yang sederhana. Hukum ilmiah merupakan suatu pernyataan yang singkat, sering dinyatakan dalam bentuk persamaan, yang secara kuantitatif mendeskripsikan sekelompok fenomena yang meliputi kasus-kasus yang luas.

B. Satuan, Standar, dan Sistem SI

diikutsertakan. Satuan yang diterima secara umum saat ini adalah System International (SI), di mana satuan standar: panjang, massa dan

waktu adalah: meter, kilogram dan sekon.

Standar internasional yang pertama adalah meter (disingkat m), dinyatakan sebagai standar panjang oleh French Academy of Sciences pada tahun 1790-an. Dalam semangat rasionalitas, 1 meter standar pada awalnya ditentukan sebesar: Jarak antara dua goresan pada meter standar sehingga jarak dari kutub utara ke khatulistiwa melalui Paris adalah 10 juta meter. Meter standar adalah sebuah batang yang terbuat dari campuran platina-iridium.

Pada tahun 1889, meter didefinisikan dengan lebih tepat sebagai jarak antara dua tanda yang dibuat jelas pada sebuah penggaris campuran platinum-iridium. Tahun 1960, untuk memberikan ketepatan yang lebih tinggi dan agar bisa diproduksi ulang, meter didefinisikan kembali sebagai 1.650.763,73 panjang gelombang dari suatu cahaya jingga tertentu yang dipancarkan oleh atom-atom gas Krypton-86 (Kr86_{). Tahun 1983, meter}

kembali didefinisikan ulang, kali ini dalam hubungannya dengan kecepatan cahaya (yang nilai pengukuran terbaiknya dalam definisi meter yang lama adalah 299.792.458 m/s, dengan ketidakpastian sebesar 1m/s). Definisi yang baru adalah: “satu meter adalah panjang jalur yang dilalui oleh cahaya pada ruang hampa udara selama selang waktu 1/299.792.458 sekon”.

Gambar 1.2 Sketsa definisi baru 1 meter

Satuan Inggris untuk panjang (inci, foot, mil) sekarang didefinisikan dalam meter Inci (in), didefinisikan tepat sebesar 2,54 centimeter (cm); dimana 1 cm = 0,01 m.

Standar massa adalah massa sebuah silinder platina-iridium, yang disebut sebagai satu kilogram, disimpan di International Bureau of Weights and Measures di Sevres, dekat Paris.

Sampai tahun 1960 standar waktu didasarkan pada hari surya rata-rata, selang waktu yang dibutuhkan oleh matahari untuk mencapai titik tertingginya dua kali berturut-turut, dirata-ratakan selama watu 1 tahun. Pada tahun 1967 ditetapkan standar atom. Pada atom cesium energi dari kedua tingkat energinya yang terendah tidak banyak berbeda, tergantung pada sejajar atau tidaknya spin electron paling luar pada spin inti. Radiasi listrik magnetic (gelombang mikro) dengan frekuensi yang tepat menyebabkan perpindahan dari satu tingkat energi ke tingkat energi yang lain. Saat ini satu detik didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan oleh 9.192.631,770 periode radiasi ini. Tentu saja ada tepat 60 s dalam

satu menit (min) dan 60 menit dalam satu jam atau hour (h). Perhatikan bahwa dua faktor 60 ini (sebagaimana juga 2,54 cm per inci) merupakan definisi dan dengan demikian memiliki jumlah angka signifikan tak terhingga. Tabel 1.1 menunjukkan kisaran pengukuran selang interval waktu.

Tabel 1.1. Beberapa interval waktu tertentu

Selang waktu Sekon (pendekatan)

Waktu hidup partikel yang sangat tidak stabil Waktu hidup elemen-elemen radioaktif Waktu hidup muon

Waktu di antara detak jantung manusia Satu hari

Satu tahun

Rentang waktu kehidupan manusia Panjang sejarah yang tercatat Manusia di Bumi

Kehidupan di Bumi Umur Alam semesta

10-23 _S

10-23 _{S s/d 10}28 _S

10-6 _S

100 _{S (=1 S)}

105 _S

3 x 107 _S

2 x 109 _S

1011 _S

1014 _S

1017 _S

1018 _S

Definisi satuan standar untuk besaran lainnya akan diberikan ketika kita menemukannya dalam bab-bab berikutnya.

Tabel 1.2 Awalan-awalan Metrik (SI)

Awalan Singkatan Nilai

exa

Ketika berurusan dengan hukum dan persamaan fisika, penggunaan satu set satuan yang konsistem merupakan hal yang sangat penting. Beberapa sistem satuan telah digunakan selama bertahun-tahun. Saat ini yang paling penting adalah System International (versi Prancis dari sistem internasional), yang disingkat dengan SI. Pada satuan SI, standar panjang adalah meter, standar waktu adalah sekon dan standar massa adalah kilogram. Sistem ini digunakan dalam cabang ilmu fisika yaitu mekanika. Sistem ini dulu disebut MKS (meter-kilogram-sekon). Seluruh kuantitas yang digunakan dalam mekanika dapat dinyatakan dalam istilah satuan standar. Sistem metrik kedua adalah sistem cgs, di mana centime-ter, gram dan sekon adalah satuan standar untuk panjang, massa dan waktu, sebagaimana disingkat pada namanya. British Engineering System

memakai standar foot untuk panjang, pound untuk gaya dan sekon untuk waktu.

beberapa derivate/ keturunannya dari SI. Berikut ini disajikan tabel satuan internasional dan beberapa derivatnya.

Tabel 1.3 Satuan Internasional

Kuantitas Satuan Singkatan

Panjang meter m

Massa Kilogram Kg

Waktu detik sec.

Arus Ampere A

Temperatur Kelvin K

Intensitas cahaya candela cd

Jumlah zat mole Mol

Tabel 1.4 Turunan Satuan Internasional

Kuantitas Satuan Singkatan Dimensi

Gaya Newton N Kgm/sec2

Tekanan Pascal Pa.N/m2 _{Kg/m sec}2

Energi Joule J.Nm Kgm2_/sec2

Tenaga Watt W.J/sec Kgm2_/sec3

Torque Meter-Newton r.mN Kgm2_/sec2

Electric charge Coulomb C A sec.

Potensial listrik Volt V, J/c Kgm2_/sec3_A2

Tahanan listrik Ohm V/A Kgm2_/sec3_A2

Kapasitas Farad F, C/V, C2_{/J Sec.}4_A2_/Kgm2

Induktan Henry H, J/A2_{.sec Kgm}2_/sec2_A2

frekwensi Hertz Hz sec-1

dll

Tabel 1.5 Sistem non SI yang digunakan dalam bidang kedokteran dan keperawatan

Kuantitas Satuan Singkatan

massa gram g

panjang foot,centimeter ft, cm

volume liter -

tenaga Kilokalori/menit Kcal/min

tekanan pound/inch2

Besaran apapun yang kita ukur, seperti panjang, kecepatan ataupun arus listrik, harus terdiri dari suatu bilangan dan suatu satuan. Jika besaran-besaran tersebut dijumlahkan, dikurangi, dikalikan atau dibagi dalam suatu persamaan aljabar, maka satuannya juga harus diperlakukan sama seperti bilangan lainnya. Sering kita diberikan besaran dalam satu set satuan , tetapi kita ingin menyatakan dalam set satuan yang lain. Sebagai contoh, kita mengukur bahwa tinggi badan seorang pasien 21,5 inci, dan kita ingin menyatakannya dalam centimeter. Kita harus menggunakan factor konversi (semua faktor konfersi bernilai 1) yang dalam hal ini adalah:

1 in = 2,54 cm

Jika kita bagi ruas kanan dengan ruas kiri, kita peroleh:

cm

disebut factor konversi. Jadi faktor konversi memiliki nilai 1.

Karena setiap besaran dapat dikalikan 1 dengan tanpa mengubah nilainya, sekarang kita dapat mengubah 1 in ke dalam cm dengan mengalikannya dengan faktor konfersi

in

Jika kita mengalikannya dengan faktor konversi

cm

Kita tidak dapat mencoret satuan in karena keduanya terdapat pada pembilang. Ini menyatakan bahwa faktor konversi harus dibalik.

Dengan mencoret satuan inci (in), seperti yang biasa dilakukan dengan bilangan biasa untuk memperoleh satuan cm yang benar. Cara memperlakukan satuan semacam ini memudahkan kita untuk melakukan konversi dari satu satun ke satuan yang lainnya.

Contoh:

Sebuah membran yang bundar memiliki luas 1,25 inci persegi. Nyatakanlah luas membran sel tersebut dalam centimeter!

Jawab:

Karena 1 in = 2,54 cm, maka 1 in2 _{= (2,54 cm)}2 _{= 6,45 cm}2

Faktor konfersinya adalah= 1

(

)

(

)

2

Pengukuran memainkan peranan penting pada fisika, tetapi hasil pengukuran tidak akan pernah tepat secara sempurna. Adalah penting untuk menentukan ketidakpastian suatu pengukuran, baik dengan menyatakan langsung dengan _±, dan atau dengan memakai angka signifikan yang tepat.

Fisika maupun disiplin ilmu lain seperti ilmu kesehatan, pengukuran kuantitas merupakan dasar utama guna mencari korelasi atau interpretasi dan juga untuk membandingkan hasil pengukuran dengan prediksi teoritis.

Pengukuran adalah tindakan yang bertujuan untuk menentukan kuantitas dimensi suatu besaran pada suatu sistem, dengan cara membandingkan dengan satu satuan dimensi besaran tersebut, menggunakan alat ukur yang terkalibrasi dengan baik.

Kesalahan dari proses pengukuran baik disebabkan karena faktor alat, metode maupun pelaku pengukuran, tentunya akan mengakibatkan kesalahan informasi yang diperoleh sehingga menimbulkan kesalahan kesimpulan dan ahirnya kesalahan tindakan yang akan merugikan pasien. Dalam hal penentuan ini dapat terjadi false positif atau false negative.

False positif adalah merupakan suatu error (penyimpangan) yang terjadi di mana penderita dinyatakan menderita suatu penyakit, padahal sama sekali tidak menderita penyakit tersebut. Sedangkan false negative

merupakan suatu error yang terjadi di mana penderita dinyatakan tidak sakit, pada hal menderita suatu penyakit. Hal ini tentunya akan sangat merugikan pasien. Untuk memperkecil kesalahan-kesalahan dalam pengukuran, maka perlu memahami faktor-faktor penyebab timbulnya kesalahan/ralat dan cara memperkecil kesalahan-kesalahan dalam pengukuran.

1. Jenis & Faktor Penyebab Timbulnya Kesalahan atau Ralat

a. Ralat sistematik, ralat kelompok ini bersifat tetap adanya, penyebabnya :

1) Alat, kalibrasi, harga skala, kondisi alat yg berubah, pengaruh alat terhadap besaran yang diukur, dan sebagainya.

2) Pengamat, misal karena ketidak cermatan pengamat dalam membaca.

3) Kondisi fisis pengamatan, misal karena kondisi pada saat pengamatan tidak sama dengan kondisi fisis pada saat peneraan alat.

4) Metode pengamatan, ketidaktepatan dalam pemilihan metode akan berpengaruh terhadap hasil pengamatan. Misalnya sering terjadi kebocoran pada besaran fisis seperti panas, cahaya, dan sebagainya.

b. Ralat Kebetulan, kesalahan yang terjadi pada pengamatan yang dilakukan secara berulang-ulang terhadap besaran fisis yang dianggap tetap. Penyebabnya adalah:

2) Kondisi fisis yangg berubah (berfluktuasi); misal karena perubahan temperatur atau perubahan listrik ruang yang tidak stabil. 3) Gangguan, misal adanya medan magnet yang kuat, dapat

mempengaruhi penunjukkan jarum penunjuk alat ukur listrik. 4) Definisi; misal karena penampang pipa tidak bulat betul maka penentuan diameternya pun akan menimbulkan kesalahan. c. Ralat kekeliruan tindakan, bagi pengamat dapat terjadi dalam 2

bentuk:

1) salah berbuat, misalnya salah membaca, pengaturan situasi/ kondisi.

2) Salah anggapan; misal terjadi pada pembulatan angka perhitungan.

Kesalahan-kesalahan dalam pengukuran dapat diperkecil dengan cara lebih banyak berlatih, pemilihan metode yang tepat serta menggunakan alat ukur yang terkalibrasi dan memiliki tingkat ketepatan (akurasi) dan kebenaran (presisi) yang tinggi.

2. Perhitungan Ralat

Kesalahan dalam pengukuran tidak dapat dihindari sehingga nilai sebenarnya tidak akan pernah dapat ditentukan. Usaha yang dapat dilakukan hanyalah dengan memperkecil kesalahan tersebut sampai sekecil-kecilnya. Ralat berdasarkan bagaimana data diperoleh, dibedakan menjadi 2, yaitu:

a. Ralat dari hasil pengamatan (pengukuran secara langsung) 1) Untuk satu kali pengukuran, nilai ralatnya adalah 0,5 skala

terkecil dari alat ukur yang digunakan.

2) Untuk pengukuran berulang, nilai terbaik besaran terukur adalah nilai rata- ratanya. Misalnya suatu besaran x diukur sebanyak n kali dengan nilai terukur: x₁, x₂, x₃,…,x_n. Nilai terbaik untuk besaran tersebut adalah:

n x

n

i

=

∑

=1

Selisih atau penyimpangan dari nilai terukur terhadap nilai terbaiknya disebut deviasi, dilambangkan dengan δx . Jadi

δx

=

x x_i−

(1.2) Informasi selisih kumulatif seluruh data harus ditampilkan secara efisien & ringkas dalam bentuk standar deviasi (ukuran penyimpangan nilai pendekatan terbaik terhadap nilai sebenarnya yang tetap misterius), yaitu:

x

Nilai hasil pengukuran dituliskan dalam bentuk:

(

x sx

)

x= ± (1.4)

sedangkan deviasi standart nilai rata-rata relatifnya dapat ditulis:

dengan keseksamaan atau kecermatan (akurasi) yaitu:

⎟⎟

n Nilai terukur: xi

Kemudian nilai x diinformasikan dalam format:

(

x sx

)

x= ± =

(

474,9±0,007

)

cm.

b. Ralat dari hasil perhitungan (pengukuran tidak langsung atauralat rambatan)

Panjang meja

Marilah kita interpretasikan secara sederhana arti persamaan (1.7). Lambang _∂∂_pL adalah simbol operasi diferensial (turunan) parsial, yaitu turunan L terhadap salah satu variabelnya, p. Kita tentu tahu bahwa operasi diferensial tersebut menyatakan bagaimana perubahan pada p

akan mempengaruhi L; anggap saja seperti pengaruh p dalam penentuan

L. Jelas bahwa persamaan (1.7) adalah cara menentukan ketidakpastian

L dari ketidakpastian masing-masing variabel dan dari proses interaksinya. 3. Accuracy, Precision, Error dan Uncertainty

Penting sekali untuk membedakan beberapa istilah yang sering dijumpai dari hasil pengukuran.

Accuracy (akurasi – ketepatan), adalah suatu ukuran seberapa dekat hasil pengukuran dengan nilai sebenarnya. Jadi nilai ini sebanding dengan ketepatan hasil.

Precision (presisi – ketelitian), adalah ukuran seberapa baik hasil pengukuran telah ditentukan tanpa mengacu pada nilai sebenarnya. Ketelitian lebih mengarah pada pengertian seperti kekonsistenan hasil. Alat yang menghasilkan data seperti angka sebelumnya dikatakan alat yang teliti, tidak peduli apakah hasil tersebut tepat atau tidak dengan nilai sebenarnya.

Uncertainty (ketidakpastian), berkaitan dengan fluktuasi simpangan data x_i terhadap nilai pendekatan terbaik

x

, sebagai gambaran kualitas hasil pengukuran atau perhitungan.

-A. Hukum Newton Tentang Gerak

H

ukum gerak Newton menghubungkan konsep gaya dan konsep gerak. Gaya didefinisikan sebagai tarikan atau dorongan pada suatu benda sehingga menyebabkan benda mengalami perubahan gerak atau perubahan bentuk. Gaya adalah besaran yang memiliki arah, misalnya gaya berat yang arahnya ke bawah. Gaya untuk menggeserkan meja arahnya mendatar. Jadi gaya termasuk besaran vektor (mempunyai nilai dan arah). Untuk menjumlahkan dan mengurangkan suatu gaya dengan gaya lain, berlaku aturan-aturan berhitung vektor. Demikian pula halnya dengan penguraian gaya menjadi komponen-komponennya. Jumlah gaya disebut resultan gaya-gaya yang dijumlahkan.

1. Hukum I Newton

Hukum I Newton menyatakan:

“Sebuah benda dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan konstan, akan tetap diam atau akan terus bergerak dengan kecepatan konstan, kecuali ada gaya-gaya eksternal yang bekerja pada benda itu”.

Kecenderungan ini digambarkan dengan mengatakan bahwa benda mempunyai kelembaman. Sehubungan dengan itu, Hukum I Newton disebut juga hukum kelembaman. Secara matematis Hukum I Newton dapat dirumuskan sebagai berikut:

∑

F =0 (2.1)

B

B

B

B

BAB II

AB II

AB II

AB II

AB II

Berdasarkan Hukum I Newton tersebut, berarti untuk benda yang semula diam maka benda tersebut selamanya akan tetap diam. Sedangkan untuk benda yang bererak, akan bergerak terus, kecuali ada gaya yang menghentikannya. Contohnya pada waktu berada di atas kendaraan yang bergerak, kemudian tiba-tiba kendaraan direm, maka penumpang akan terdorong ke depan. Hal ini menunjukkan bahwa penumpang yang sedang bergerak bersama kendaraan cenderung ingin bergerak.

Gambar 2.1 Kelembaman bekerja pada sebuah mobil

2. Hukum II Newton

Hukum II Newton menyatakan:

“Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya, dan berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan sama dengan arah gaya total yang bekerja padanya”:

m F a=

∑

atau

a m F =

∑

(2.2)

F = gaya (dalam satuan Newton, disingkat N)

m = massa benda (kg)

a = percepatan (m/s2₎

Gambar 2.2 menunjukkan benda terletak di atas bidang datar yang licin, kemudian di-pengaruhi gaya F hingga timbul percepatan a

3. Hukum III Newton

Hukum III Newton menyatakan:

“Ketika suatu benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua akan memberikan gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah terhadap benda yang pertama”.

reaksi aksi F

F =−

(2.3)

Hukum ini terkadang dinyatakan juga dengan kalimat :”Untuk setiap aksi ada reaksi yang sama dan berlawanan arah”. Maka hukum III Newton sering dinamakan hukum interaksi atau hukum aksi reaksi. Hukum ini menggambarkan sifat penting dari gaya yaitu bahwa gaya-gaya selalu terjadi berpasangan. Untuk menghindari kesalahpahaman perlu diketahui bahwa gaya aksi reaksi yang berpasangan bekerja padabenda yang berbeda. Sebagai contoh, seseorang yang mendorong mobil yang terpasang rem tangannya, selama itu pula ia merasakan adanya dorongan ke belakang. Hal ini terjadi karena orang tersebut mendapat gaya reaksi dari mobil yang menurut hukum III Newton, sama besar namun berlawanan arah dengan gaya yang diberikan pada mobil tersebut.

a. Gaya Gravitasi

Menurut Galileo bahwa benda-benda yang dijatuhkan di dekat permukaan bumi akan jatuh dengan percepatan yang sama, (g) jika hambatan udara dapat diabaikan. Gaya yang dapat menyebabkan percepatan g disebut gaya gravitasi. Jika diterapkan hukum II Newton untuk gaya gravitasi, maka untuk percepatan a

tarik gravitasi bumi terhadap aliran darah yang mengalir secara berlawanan. Dengan demikian, gaya gravitasi F_G pada sebuah benda, yang biasa disebut berat benda (diberi lambang W dari kata weight) dapat ditulis sebagai :

g m

FG = . , atau W =m.g (2.4)

denganF_G = W = berat benda (N)

m = massa benda (kg)

g = percepatan gravitasi bumi = 9,8 m/s2

Berat adalah gaya gravitasi bumi (sering disebut gaya tarik bumi), karena itu vektor berat selalu berarah tegak lurus pada permukaan bumi menuju ke pusat bumi. Dengan demikian vekor berat suatu benda di bumi selalu digambarkan berarah tegak lurus ke bawah di manapun posisi benda diletakkan, apakah pada bidang horizontal, pada bidang miring maupun bidang tegak.

Gambar 2.3 Arah vektor berat selalu tegak lurus ke bawah bagaimanapun posisi benda diletakkan

Istilah massa dan berat sering dikacaukan antara satu dengan yang lainnya. Massa tidak sama dengan berat. Massa adalah sifat dari benda itu sendiri (yaitu ukuran inersia benda tersebut, atau

jumlah zat nya). Massa juga dapat didefinisikan sebagai sifat intrinsik sebuah benda yang mengukur resistansinya terhadap percepatan. Sedang berat adalah gaya gravitasi yang bekerja pada sebuah benda. Jadi berat badan kita adalah gaya gravitai yang bekerja pada badan kita.

mempertahankan planet-planet dalam orbitnya mengelilingi matahari. Demikian pula, gaya gravitasi yang dikerjakan oleh bumi pada bulan menjaga bulan dalam orbitnya yang mendekati lingkaran mengelilingi bumi. Gaya gravitasi yang dikerjakan oleh bulan dan matahari pada lautan di bumi bertanggung jawab pada peristiwa pasang surut

b. Gaya Normal (N)

Gaya gravitasi bekerja pada sebuah benda ketika benda tersebut jatuh. Ketika benda dalam keadaan diam di bumi, gaya gravitasi pada benda tersebut tidak hilang, sebagaimana dapat diketahui jika ditimbang dengan neraca pegas.

Dari hukum I Newton, gaya total pada benda yang tetap diam adalah nol. Pasti ada gaya lain dalam benda tersebut untuk mengimbangi gaya gravitasi. Apa bila kita berdiri di atas lantai, lantai tersebut memberikan gaya ke atas. Lantai sedikit tertekan ke bawah oleh tubuh kita dan lantai akan memberikan gaya dorong ke atas. Gaya yang diberikan lantai ini disebut gaya kontak, yang hanya terjadi jika dua benda bersentuhan. Ketika gaya kontak tegak lurus terhadap permukaan kontak , gaya ini disebut gaya normal. Dalam hal ini gaya gravitasi (berat) dengan gaya normal bukan termasuk pasangan gaya aksi reaksi, karena bekerja pada benda yang sama.

Gambar 2.4 Gaya normal adalah gaya sentuh yang arahnya selalu tegak lurus pada permukaan kontak

B. Gaya Pada Tubuh dan Di Dalam Tubuh

pada tubuh pasti ada suatu gaya yang bekerja. Ada gaya yang bekerja pada tubuh dan ada gaya yang bekerja di dalam tubuh kita. Gaya pada tubuh dapat diketahui apa bila kita menabrak suatu objek. Sedangkan gaya di dalam tubuh, sering kali tidak kita sadari, misal gaya otot jantung yang menyebabkan mengalirnya darah dan gaya otot paru-paru saat inspirasi dan ekspirasi.

Sistem otot dan tulang pada manusia bekerja sebagai sistem pengumpil. Ada tiga macam sistem pengumpil yang bekerja pada tubuh manusia, yaitu :

1. Klas pertama sistem pengumpil

Titik tumpuan terletak di antara gaya berat dan gaya otot. (Gambar 2.5)

2. Klas kedua sistem pengumpil

Gaya berat di antara titik tumpuan dan gaya otot. (Gambar 2.6)

3. Klas ketiga sistem pengumpil

Gaya otot terletak di antara titik tumpuan dan gaya berat. (Gambar 2.7)

O = titik tumpuan W = gaya berat M = gaya otot

Gambar 2.5

O = titik tumpuan W = gaya berat M = gaya otot

Keuntungan Mekanik

Keuntungan mekanik didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya otot (M) dan gaya berat (W).

Iw IM

G aya berat (W )

O

G aya otot (M )

Keuntungan mekanik

(

)

W M M

K = _(2.5)

Oleh karena momen gaya terhadap titik tumpu = 0, maka:

W.I_W = 0

M.I_M = 0 O = titik tumpuan W = gaya berat M = gaya otot

atau:

W.I_W = M.I_M

Keuntungan mekanik

(

)

M W I I W M

KM = = _(2.6)

Dengan : W = gaya berat (N)

M = gaya otot (N)

I = momen inersia (kg.m2₎

C. Analisis Gaya dan Kegunaan Klinik

Gaya adalah konsep pokok dalam ilmu fisika. Bila kita mendorong atau menarik suatu benda, dikatakan kita memberi gaya (force) pada benda tersebut. Gaya merupakan besaran vektor (mempunyai nilai dan arah). Untuk membahas suatu gaya, kita perlu membahas arah beraksinya, maupun besarnya, yang merupakan pernyataan kuantitatif berapa banyak

atau berapa kuat gaya tersebut mendorong atau menarik, dalam standar satuan gaya.

Gaya yang bekerja pada suatu benda atau juga tubuh manusia bisa gaya vertikal, gaya horizontal dan gaya yang membentuk sudut dengan bidang vertikal atau horizontal.

1. Gaya Vertikal

Gambar 2.8 Aksi = - reaksi

2. Gaya Horisontal

Gaya-gaya dapat digabungkan dengan menggunakan operasional vektor.

a. Benda di Atas Lantai kasar Ditarik dengan Gaya Horisontal Benda bermassa m terletak pada lantai kasar, kemudian ditarik dengan gaya horisontal sebesar F (gambar 2.9)

W

N

F

f

k

Maka berlaku:

∑

F =

∑

m.a (2.7)

Ketika dua benda saling bergesekan, ada gaya yang disebut gesekan.

Gaya gesek (f_k) ini membuat benda sulit bergerak dengan cepat, maka :

a m f

F− k = . (2.8)

f_k adalah gaya gesek kinetik yang besarnya : N

fk =µk (2.9)

dengan:µk= koefisien gaya gesek kinetik (0<µk<1)

N = gaya tekan normal, dengan N=W

b. Balok di Atas Lantai Kasar Ditarik Melalui Katrol oleh Benda dengan Gaya Membentuk Sudut dengan Bidang Horisontal

Benda bermassa m terletak pada lantai kasar, kemudian ditarik dengan gaya F yang membentuk sudut dengan bidang horisontal.

F F sin

α _{F cos}

W N

fs

Gambar 2.10 Balok di atas lantai kasar ditarik oleh gaya yang membentuk sudut dengan bidang horisontal

Gaya F diuraikan menjadi komponen-komponennya yaitu F cos

α

dan F sin

α

. Jika benda bergerak, maka berlaku:

∑

F =

a m f

c. Benda di Atas Papan Ditarik Melalui Katrol oleh Benda Lain dalam Arah Vertikal ke Bawah

Dua buah benda massanya m₁ dan m₂ tersusun seperti Gambar 2.11

N

W 1

T

T

W

2 licin

Gambar 2.11 Benda di atas meja ditarik malalui katrol oleh benda lain dalam arah vertikal ke bawah

Jika benda m₂ bergerak turun, maka berlaku:

∑

F =

∑

m.a

(

m m

)

a T

T

w₂ − − = ₁+ ₂

(

m m

)

a g

m₂ = ₁+ ₂

a _m m _m g 2 1

2 +

= _(2.11)

Contoh:

1) Seorang pasien duduk di atas kursi roda dimana massa pasien dan kursi roda adalah 40 kg, kemudian ditarik dengan gaya konstan 100 N arah mendatar ke kanan. Jika koefisien gesekan kinetik antara kursi roda dan lantai = 0,05, hitunglah percepatan kursi roda!

Diketahui: m =40 kg, f = 100N, g = 10 ms-1_{, = 0,05}

Ditanyakan: a = ….? Jawab:

_{F f m a}

k = .

−

F−µ_kN =m.a

100−0,05.400=40a

2 100₈₀₌−₄₀

2) Hitunglah gaya yang diberikan pada kaki oleh peralatan mesin traksi yang ditunjukkan pada gambar berikut ini!

(a) (b)

Jawab:

Ada tegangan sebesar 20 kg. 9,8 ms-2 _{= 200 N sepanjang tali}

(Gambar a). Dengan demikian ada dua gaya 200 N yang bekerja dengan sudut 37o _{pada katrol yang di tengah dan pada}

kaki, Gambar b. Jadi gaya resultan pada kaki adalah:

F = 2 (200 N) cos 37o _{= 400 N . 0,8 = 320 N, yang bekerja ke} kanan (kaki dalam keadaan setimbang, sehingga pasti ada gaya 320 N lain yang bekerja pada kaki agar tetap diam, yaitu gaya lawan/reaksi dari otot kaki).

3) Seorang pasien anak sedang menjalani traksi kulit dimana ujung-ujung tali yang tergantung pada katrol saling diikatkan pada kulit betis kaki

W WA

fk

T T

WB

pasien dan pemberat. Kulit pada kaki di atas papan mesin traksi ditarik melalui katrol oleh pemberat dengan arah vertikal ke bawah. Massa betis kaki pasien (m_A) 2 kg dan massa pemberat (m_B) 3 kg (g=10m/s2_{). Bila koefisien gesekan kinetik badan}

pasien dengan papan 0,5 dan gesekan katrol serta massa tali diabaikan, hitunglah:

Jadi percepatan benda B adalah 4 ms-2

b. Perhatikan benda B (pemberat) a

Jadi tegangan tali adalah 18 N.

a. traksi leher

b. traksi tulang

c. Traksi kepala

D. Pusat Massa

Pengamatan-pengamatan pada gerak benda menunjukkan bahwa walaupun benda berotasi, atau ada beberapa benda yang bergerak relatif satu dengan yang lainnya, ada satu titik yang bergerak dalam lintasan yang sama dengan yang dilewati partikel jika mendapat gaya yang sama. Titik ini disebut pusat massa (PM). Jadi pusat massa sebuah benda (atau kelompok benda) merupakan titik di mana gaya total dapat dianggap bekerja untuk tujuan menentukan gerak translasi benda sebagai satu kesatuan. Gerak umum benda yang diperluas (atau sistem benda) dapat dianggap sebagai: jumlah gerak translasi dari pusat massa, ditambah gerak rotasi, getaran (vibrasi), atau gerak lainnya di sekitar pusat massa.

Gambar 2.12 Traksi leher

Gambar 2.13 Traksi tulang

Sebagai contoh, perhatikan gerak pusat massa penerjun (Gambar 2.15) : pusat massa mengikuti lintasan parabola bahkan ketika si penerjun berotasi, sebagaimana ditunjukkan (gambar 2.15b). Lintasan ini sama dengan lintasan parabola yang dibentuk partikel yang ditembakkan jika hanya mengalami gaya gravitasi (yaitu gerak peluru). Titik-titik lain pada tubuh penerjun yang berotasai mengikuti lintasan yang lebih rumit.

Gambar 2.15 Pusat massa penerjun mengikuti lintasan parabola

Pusat massa didefinisikan sebagai berikut, kita dapat menganggap benda yang diperluas terdiri dari banyak partikel kecil. Tetapi pertama kita bayangkan sebuah sistem yang hanya terdiri dari dua partikel, dengan massa

m₁ dan m₂. Kita pilih koordinat sedemikian sehingga kedua partikel berada pada sumbu x pada posisi x₁ dan

x₂ ( gambar 2.16). Pusat massa sistem ini didefinisikan pada posisi x_PM yang dinyatakan dengan:

Gambar 2.16 Dua buah partikel berada pada sumbu X pada posisi X1

M m), x_PM berada di tengah antara keduanya, karena dalam hal ini

(

) (

)

Jika suatu massa lebih besar dari yang lain, katakanlah m₁>m₂, maka PM lebih dekat ke massa yang lebih besar. Jika ada lebih dua partikel sepanjang garis, akan ada suku-suku tambahan pada persamaan (2.12a), sebagaimana ditunjukkan oleh contoh pada gambar 2.17 berikut ini:

Contoh:

X = 0 1,0 m 5,0 m 6,0 m

Gambar 2.17

Tiga orang yang kurang lebih memiliki massa yang sama m pada perahu pisang (diisi udara) yang ringan duduk sepanjang sumbu x pada posisi x₁ = 1,0 m, x₂= 5,0 m, dan x₃ =6,0 m. Carilah posisi PM!

Jawab:

Kita gunakan persamaan 2.12a dengan menambahkan suku ketiga:

(

m m m

)

m 4,0m

Jika partikel-partikel tersebut dalam dua atau tiga dimensi, kita tidak hanya perlu menspesifikasi sumbu x dari PM saja (x_PM), tetapi juga koordinat y dan z, yang akan dinyatakan oleh rumus seperti persamaan 2.12a. Sebagai contoh untuk partikel dengan massa m₁ dan m₂, yang koordinat y-nya adalah y₁dan y₂, berturut-turut, koordinat y dari PM

Untuk partikel yang lebih banyak, akan ada lebih banyak suku pada rumus ini.

Sebuah konsep yang hampir sama dengan pusat massa adalah pusat gravitasi (PG). Pusat gravitasi sebuah benda adalah titik di mana gaya gravitasi bisa dianggap bekerja. Tentu saja gaya gravitasi sebenarnya bekerja pada semua bagian atau partikel pada benda, tetapi untuk tujuan menentukan gerak translasi benda sebagai satu kesatuan, kita dapat menganggap bahwa seluruh berat benda tersebut (yang merupakan jumlah berat semua bagiannya) bekerja pada pusat gravitasi. Jadi terdapat perbedaan konseptual antara pusat gravitasi dengan pusat massa, tetapi untuk tujuan praktis, keduanya biasanya merupakan titik yang sama.

Seringkali lebih mudah untuk menentukan PM atau PG dari sebuah benda yang diperluas secara eksperimen dan bukan analitis. Jika sebuah benda digantungkan dari titik mana saja, ia akan berayun (gambar 2.18)

kecuali jika ditempatkan sedemikian rupa sehingga PG berada pada garis vertikal persis di bawah titik di mana benda tersebut digantungkan. Jika benda tersebut dua dimensi, atau mempunyai bidang simetri, ia hanya perlu digantungkan dari dua titik sumbu yang berbeda dan garis vertikal (pengukur) yang digambar. Dengan demikian pusat gravitasi akan berada pada perpotongan dua garis seperti pada gambar 2.19. Jika benda tidak memiliki bidang simetri, PG terhadap dimensi ketiga didapat dengan menggantungkan benda dari setidaknya tiga titik yang garis ukurnya tidak berada pada bidang yang sama. Untuk benda-benda yang berbentuk simetris seperti silinder (roda), bola dan benda padat persegi, PG terletak di pusat geometri benda tersebut.

E. Pusat Massa untuk Tubuh Manusia

Jika kita memiliki sekelompok benda yang diperluas, yang masing-masing PM nya diketahui, kita dapat menentukan PM kelompok tersebut dengan menggunakan persamaan 2.12a dan 2.12b. Sebagai contoh, perhatikan tubuh manusia. Tabel 2.1 menunjukkan PM dan titik engsel (sendi) untuk komponen yang berbeda dari seorang yang representative.

Tabel 2.1 Pusat massa dari Bagian-bagian Tubuh Manusia (tinggi dan massa penuh = 100 satuan)

ketinggian total, yang dianggap sebagai 100 satuan; dengan cara yang sama massa total adalah 100 satuan. Dengan demikian, sebagai contoh, jika seseorang mempunyai tinggi 1,70 m, sendi bahunya akan berada kira-kira (1,70 m)(81,2/100) = 1,38 m di atas lantai.

Contoh:

Tentukan posisi pusat massa (PM) satu kaki (sebagaimana ditunjukkan pada gambar 2.19) jika :

(a) kaki diluruskan, (b) kaki ditekuk 90o_,

Anggap tinggi orang tersebut 1,70 m.

Jawab:

(a) Tabel 2.1 menggunakan satuan persentase, yang berarti orang tersebut mempunyai massa 100 satuan dan tinggi seratus satuan. Pada ahirnya kita dapat mengalikan dengan (1,70 m/100). Kita ukur jarak dari sendi pinggul dengan menggunakan Tabel 2.1 dan

didapat angka-angka yang ditunjukkan pada gambar 2.20a. Dengan menggunakan persamaan 2.12a, kita dapatkan:

(

)( ) ( )(

) ( )(

)

Dengan demikian, pusat massa kaki dan telapaknya adalah 20,4 satuan dari sendi pinggul, atau 52,1-20,4 = 31,7 satuan dari dasar telapak kaki. Karena tinggi orang tersebut 1,70 m, angka ini berarti (1,70 m)(31,7/100) = 0,54 m.

(b). Pada bagian ini kita menghadapi masalah dua dimensi. Kita gunakan sistem koordinat xy, sebagaimana ditunjukkan pada gambar 2.20b. Pertama kita hitung seberapa jauh ke arah kanan dari sendi pinggul, PM tersebut berada:

(

)( ) ( )(

) ( )(

)

Untuk orang dengan tinggi 1,70 m, ini berarti (1,70 m)( 14,9/100)= 0,25 m.

Berikutnya kita hitung jarak y_PM dari PM di atas lantai:

( )( ) ( )(

) (

)(

)

atau (1,70m)(23,1/100) = 0,39 m. Dengan demikian, PM terletak 39 cm di atas tanah dan 25 cm ke kanan sendi pinggul.

Pusat massa juga bisa berada di luar tubuh. Satu contoh sederhana dari atletik ditunjukkan pada gambar 2.21. Jika para atlit peloncat tinggi dapat mencapai posisi pada gambar, PM mereka sebenarnya dapat melewati bagian bawah palang, sementara tubuh mereka lewat di atasnya, yang berarti bahwa untuk suatu laju loncatan tertentu, mereka dapat melewati palang yang lebih tinggi. Inilah yang sebenarnya mereka coba lakukan. Contoh lain adalah donat yang PM nya berada di pusat lingkaran. Pengetahuan mengenai pusat massa tubuh dengan berbagai posisi sangat membantu dalam mempelajari mekanika tubuh.

Gambar 2.21 PM atlit loncat tinggi sebenarnya berada di bawah palang

F. Torsi

horizontal dibuat berputar oleh gaya F₁ dan F

2 bekerja pada tepi cakram. Ingat bahwa

lokasi titik tangkap gaya-gaya ini adalah penting. Kedua gaya yang sama itu bila dikerjakan sedemikian rupa hingga garis kerjanya melalui pusat cakram, seperti pada gambar 2.22b, tidak akan menyebabkan cakram berputar. (Garis kerja sebuah gaya adalah garis seberapa panjang gaya itu bekerja). Jarak tegak lurus antara garis kerja sebuah gaya dan sumbu rotasi dinamakan lengan gaya tersebut atau lengan torsi. Hasil kali sebuah gaya dengan lengannya disebut torsi (huruf kecil dari abjad Yunanai tau). Torsi yang diberikan pada sebuah benda oleh sebuah gaya adalah besaran yang mempengaruhi kecepatan anguler benda tersebut. Percepatan sudut dari sebuah benda berbanding lurus dengan torsi total yang diberikan.

Gambar 2.23a menunjukkan bahwa gaya F_i yang bekerja pada partikel I dari sebuah cakram. Lengan gaya ini adalah:l= r_i sinθ, denganθ adalah sudut antara gaya F_i dan vektor posisi r_i ke titik tangkap gaya. Jadi besar torsi yang diberikan oleh gaya ini adalah:

θ τi=Fil=Firisin

(2.13) Karena torsi merupakan jarak dikalikan gaya, maka diukur dalam satuan N.m pada satuan SI, atau dyne cm pada sistem cgs, dan

lb.ft dalam sistem Inggris. Gambar 2.22

Contoh:

Otot bisep memberikan gaya ke atas pada lengan bawah sebagaimana ditunjukkan pada gambar 2.24a dan 2.24b. Untuk masing-masing kasus hitunglah torsi sekitar sumbu rotasi melalui sendi siku, dengan menganggap bahwa otot melekat 5,0 dari siku sebagaimana digambarkan.

Jawab:

(a). F = 700 N dan r = 0,050 m, sehingga :

(

N

)(

m

)

N m r

F. = 700 0,050 =35 .

=

τ

(b). Karena lengan membentuk sudut, lengan gaya lebih pendek (gbr 2.22c) : maka r = (0,050m) (sin 60o_{), F tetap}

700N, jadi:

r F.=

=

τ Lengan dapat memberikan torsi yang

lebih kecil pada sudut. Mesin pada gymna-sium sering dirancang dengan mem-perhitungkan variasi sudut ini.

G. Energi Potensial Gravitasi

Suatu sistem dikatakan mempunyai energi jika sistem tersebut memiliki kemampuan untuk melakukan usaha. Dari ketentuan di atas maka ada hubungan yang erat antara energi dan usaha, yaitu energi adalah usaha yang akan timbul. Dengan kata lain besarnya energi suatu sistem sama dengan besarnya usaha yang mampu ditimbulkan sistem tersebut. Dengan demikian satuan energi sama dengan satuan usaha. Energi pun juga merupakan besaran skalar (besaran yang mempunyai nilai tetapi tidak mempunyai arah).

Pada gambar 2.24 menggambarkan benda yang digantung. Jika tiba-tiba penggantung putus, benda akan jatuh, maka benda melakukan usaha karena gaya beratnya menempuh jarak selama jatuh. Ini berarti sebelum benda jatuh, benda tersebut memiliki tenaga (energi). Pada sistem ini benda memiliki kesanggupan untuk melakukan usaha oleh karena keadaan tempatnya. Jenis tenaga yang demikian disebut tenaga tempat atau energi potensial (E

p).

Jika massa benda m dan letaknya di atas tanah setinggi h maka besarnya energi potensial

benda sama dengan usaha yang dilakukan gaya beratnya selama jatuh, atau dapat dituliskan dengan persamaan:

h w Ep = .

( )

m g h Ep = . .

h g m

Ep = . . (2.14)

di mana:

E_p = energi potensial dalam Joule (J) m = massa benda dalam kilogram (kg) g = percepatan gravitasi dalam m.s-2

h = tinggi benda di atas tanah dalam meter (m)

H. Energi Kinetik

Setiap benda yang berada dalam keadaan bergerak selalu memiliki kemampuan untuk melakukan usaha. Suatu contoh misalnya sebuah mobil yang bergerak, tiba-tiba menumbuk benda di depannya, maka benda tersebut akan didorong oleh gaya tekan mobil hingga menggeser, maka mobil tersebut telah melakukan usaha. Jadi mobil yang berada dalam keadaan bergerak, memiliki tenaga atau energi. Tenaga yang dimiliki oleh benda yang bergerak disebut tenaga gerak atau energi kinetik(E

k).

Jika massa benda m, kecepatan gerak v, menurut hasil eksperimen besarnya energi kinetik dirumuskan sebagai berikut:

2

. 2 1

v m

E_k = _(12.15)

dengan:

E_k = energi kinetik dalam Joule (J)

m = massa benda (kg)

v = kecepatan benda (ms-1₎

-A. Pendahuluan

G

elombang bunyi merupakan gelombang longitudinal (gelombang yang partikelnya bergerak sejajar dengan arah rambatannya) yang terjadi karena perapatan dan perenggangan dalam medium gas, cair atau padat. Gelombang bunyi dihasilkan dari getaran partikel-partikel benda yang saling beradu satu sama lain sehingga menghasilkan Energi. Energi dipindahkan dari sumber dalam bentuk gelombang longitudinal dan kemudian dapat dideteksi oleh telinga atau suatu alat.

B. Laju Gelombang Bunyi

Laju bunyi bergantung pada sifat medium. Laju gelombang bunyi berbeda untuk materi yang berbeda. Untuk gelombang bunyi dalam fluida seperti udara atau air laju gelombang bunyi (v) dinyatakan dalam persamaan (3.1).

ρ

B

v= _(3.1)

dengan ρadalah kerapatan materi dan B adalah modulus elastis. Pada udara di 0o_{C dan 1 atm, bunyi merambat dengan laju 331 m/s.}

Ada dua aspek dari setiap bunyi yang dirasakan oleh pendengaran manusia, yaitu kenyaringan dan ketinggian, dan masing-masing menyatakan sensasi dalam kesadaran pendengar. Untuk masing-masing sensasi subyektif ini, ada besaran yang dapat diukur secara fisis.

B

B

B

B

BAB III

AB III

AB III

AB III

AB III

Kenyaringan berhubungan dengan energi pada gelombang bunyi. Sedang ketinggian bunyi menyatakan apakah bunyi tersebut tinggi, seperti bunyi suling atau biola, atau rendah seperti bunyi bas dram atau senar bass. Besaran fisika yang menyatakan ketinggian adalah frekuensi. Makin rendah frekuensi, makin rendah pula ketinggian, demikian juga sebaliknya.

Telinga manusia dapat mendengar frekuensi antara 20 Hz sampai 20.000 Hz (1 Hz adalah 1 siklus per detik). Rentang nilai frekuensi ini disebut frekuensi pendengaran atau audio frekuensi yang nilainya kadang berbeda antara manusia satu dangan yang lain.

Gelombang bunyi dengan frekuensi kurang dari 20 Hz disebut infrasonik. Frekuensi ini tidak dapat didengar telinga manusia tetapi dapat dirasakan getarannya. Infrasonik dapat ditimbulkan oleh getaran tanah, gempa bumi, guntur, gunung berapi, bangunan maupun truk mobil yang apa bila mengenai tubuh kadang menimbulkan perasaan kurang nyaman (discomfort), kelesuan (fatique) dan perubahan pendengaran. Gelombang frekuensi rendah ini bekerja secara resonansi, menyebabkan gerakan dan iritasi yang cukup besar pada organ-organ di dalam tubuh.

Gelombang bunyi dengan frekuensi di atas 20.000 Hz disebut ultrasonik. Gelombang bunyi pada frekuensi ini tidak dapat didengar oleh telinga manusia. Gelombang ultrasonik mempunyai aplikasi klinik dalam bidang kedokteran yang akan dibahas dalam bab selanjutnya.

C. Intensitas Bunyi

Sebagaimana ketinggian, kenyaringan juga merupakan sensasi dalam kesadaran manusia. Ketinggian juga berhubungan dengan intensitas gelombang. Intensitas gelombang didefinisikan sebagai energi yang dibawa sebuah gelombang per satuan waktu melalui satuan luas.

ene I=

(3.2)

I = intensitas bunyi (Watt/m2₎

P = daya (Watt)

Telinga manusia dapat mendeteksi bunyi dengan intensitas antara 10-12_W/m2 _{sampai 1 W/m}2_.

Tingakat intensitas bunyi biasanya dinyatakan dengan skala logaritmik. Satuan skala ini adalah bel, dari Alexander Graham Bell (1847-1922),penemu telepon, atau lebih umum decibel (dB), yang merupakan

10 1

bel (10 dB = 1 bel). Intensitas bunyi (β) didefinisikan dalam intensitasnya :

di mana I₀ adalah intensitas tingkat acuan, dan logaritma adalah dari basis 10. I₀ biasanya diambil dari intensitas minimum yang dapat didengar rata-rata, yaitu ambang pendengaran yang bernilai I₀ = 1,0×10-12

W/m2_{. Tingkat intensitas bunyi yang intensitasnya 1,0}×₁₀-10 _W/m2

misalnya, akan sebesar

Telinga manusia merupakan detektor bunyi yang sangat sensitive. Fungsi telinga adalah untuk secara efisien merubah energi getaran dari gelombang menjadi sinyal listrik yang dibawa ke otak melalui saraf. Hal ini sama dengan mikrofon di mana gelombang bunyi yang mengenai diafragma mikrofon akan menggetarkannya, dan getaran ini diubah menjadi sinyal listrik dengan frekuensi yang sama, kemudian dikuatakan oleh amplifier dan dikirim ke pengeras suara.

Telinga dibagi menjadi tiga bagian utama: telinga luar, telinga tengah, dan telinga dalam.

Gambar 3.1 Diagram telinga manusia

Telinga tengah terdiri dari tiga tulang kecil yang dikenal dengan nama martil landasan dan sanggurdi, yang memindahkan getaran gendang telinga ke telinga dalam jendela oval. Sistem pengungkit yang halus ini digabungkan dengan daerah yang relative luas dari gendang telinga jika dibandingkan dengan luas jendela oval, menghasilkan tekanan yang dikuatkan dengan

faktor sekitar 40.

Telinga dalam terdiri dari saluran-saluran setengah lingkaran, yang penting untuk mengendalikan keseimbangan, dan rumah siput yang berisi cairan, di mana energi getaran dari gelombang bunyi diubah menjadi energi listrik dan dikirim ke otak.

Getaran bunyi merambat dari

jendela oval, menempuh saluran vestibular dan kembali ke atas saluran timpani. Karena adanya viskositas cairan, terjadi peredaman yang cukup Gambar 3.2 Diagram Rumah Siput

besar, tetapi energi yang tersisa dibuang melalui jendela bundar di ujung saluran timpani. Antara dua saluran ini ada saluran ke tiga, yang disebut sebagi pembuluh rumah siput. Pada membran yang memisahkan pembuluh rumah siput dengan saluran timpani (membrane basilar) terdapat organ Corti yang berisi sekitar 30.000 ujung saraf. Sementara gelombang tekanan melewati saluran timpani, gelombang ini menyebabkan riak-riak di membran basilar dan organ Corti yang mele-kat pada saluran ini. Pada saluran ini lah energi diubah menjadi impuls listrik dan dikirim ke otak melalui saraf pendengaran. Membran basilar mengalami tegangan yang kemudian berkurang dan membran menjadi lebih tebal dari telinga tengah menuju rumah siput. Hasil percobaan dapat diketahui bahwa ujung yang lebih tebal dan tidak terlalu tegang akan lebih sensitif terhadap frekuensi rendah, sedang ujung yang lebih tegang dan tipis lebih sensitive terhadap frekuensi tinggi, fakta ini penting dalam perasaan kita terhadap tinggi bunyi.

Tingkat kepekaan telinga tiap manusia tidak sama sensitifitasnya untuk semua frekuansi. Untuk mendengar kenyaringan yang sama dari bunyi yang frekuensi berbeda, dibutuhkan intensitas yang berbeda. Pada grafik 3.1, setiap kurva mempresentasikan tingkat kenyaringan (satuannya decibel phon) yang secara numerik sama dengan tingkat intensitas dalam dB pada 1000 Hz.

Sebagai contoh, kurva yang diberi label 40 mempresentasikan bunyi yang terdengar memiliki kenyaringan yang sama dengan bunyi 1000 Hz dengan tingkat intensitas 40 dB. Dari kurva 40-phon dapat dilihat bahwa nada 100 Hz harus memiliki intensitas sekitar 62 dB agar terdengar sekeras (untuk orang rata-rata) nada 1000 Hz dengan hanya 40 dB.

Kurva yang paling rendah (diberi label 0) menggambarkan tingkat intensitas sebagai fungsi frekuensi untuk bunyi yang paling lembut yang hampir tidak terdengar oleh telinga yang sangat baik. Dari grafik dapat dilihat bahwa telinga paling sensitive terhadap bunyi dengan frekuensi 200 dan 4000 Hz, sementara bunyi 1000 Hz terdengar pada tingkat 0 dB, bunyi pada 100 Hz paling tidak harus 40 dB agar terdengar.

Kurva paling atas yang diberi label 120, menggambarkan ambang rasa sakit. Bunyi di atas tingkat ini bisa dirasakan dan dapat menyebabkan rasa sakit.

1. Hilang Pendengaran

Hilang pendengaran atau tuli ada dua macam, yaitu tuli konduksi

dan tuli persepsi (tuli saraf).

a. Tuli Konduks, tuli ini bersifat sementara, disebabkan vibrasi suara tidak bisa sampai ke telinga bagian tengah oleh karena adanya malam/wax/serumen atau adanya cairan telinga di bagian tengah. Apabila tuli konduksi tidak dapat pulih kembali, dapat dibantu dengan menggunakan alat bantu pendengaran (hearing aid). b. Tuli Persepi, bisa terjadi hanya sebagian kecil frekuensi saja atau

seluruh frekuensi yang tidak dapat didengar. Tuli persepsi sampai saat ini belum bisa disembuhkan.

c. Tuli Campuran, merupakan campuran antara tuli konduksi dan tuli persepsi.

2. Tes Pendengaran

a. Tes Berbisik

Dahulu tes pendengaran dilakukan dengan suara berbisik atau bicara pada jarak tertentu dan penderita disuruh menirukannya (Voice test). Dengan cara ini dapat diketahui secara kasar apakah penderita yang diperiksa tuli atau tidak. Telinga normal dapat mendengar suara berbisik dengan tone atau nada rendah. Misal suara konsonan, dan platal : b, p, t, m, n pada jarak 5-10 meter. Sedang suara berbisik dengan nada tinggi menggunakan nada suara desis atau sibiland: s, z, ch, sh, shel pada jarak 20 m. b. Tes Garputala

Pada tahun 1855, Rinne, Weber dan Schwabach mengadakan pemeriksaan dengan garputala dari bermacam-macam frekuensi. Pemeriksaan ini didasarkan pada fisiologi pendengaran bahwa suara dapat didengar melalui hantaran udara dan hantaran tulang. Dengan cara ini dapat diketahui ketulian secara kualitatif yaitu tuli konduktif, tuli sensori neural (tuli saraf) dan tuli campuran. Frekuensi garputala yang digunakan adalah C

128, C1024, dan C2048.

1) Tes Weber, dilakukan dengan menggetarkan garputala C₁₂₈, kemudian diletakkan pada vertex dahi/puncak dari vertex. Pada penderita tuli konduksi akan terdengar terang pada telinga yang sakit. Sedang pada penderita tuli persepsi, getaran garputala terdengar terang pada telinga normal. Misal telinga kanan yang terdengar terang, maka hasil tes disebut Weber lateralisasi ke kanan.

3) Tes Schwabach, tes ini membandingkan antara jangka waktu konduksi tulang melalui verteks atau prosesus mastoideus

penderita terhadap konduksi tulang pemeriksa. Pada tuli konduksi, konduksi tulang penderita lebih panjang dari pada konduksi tulang pemeriksa. Sedangkan pada tuli persepsi, konduksi tulang penderita sangat pendek.

Garputala C₂₀₄₈ digunakan untuk memeriksa ketajaman pendengaran terhadap nada tinggi. Pada manusia usia lanjut dan tuli persepsi akan kehilangan pendengaran terhadap nada tinggi. c. Audiometer

Seiring dengan perkembangan yang pesat di bidang elektro-akustik, maka tes pendengaran semakin disempurnakan. Pada saat ini telah diciptakan bermacam-macam alat elektro-akustik yang disebut audiometer. Seiring dengan perkembangan teknologi mod-ern, saat ini juga telah dikembangkan audiometer terkomputerisasi di mana hasil pemeriksaan dan analisis dapat langsung ditampilkan pada komputer. Audiometer dapat menghasilkan nada-nada tunggal dengan frekuensi dan intensitas yang dapat diukur. Komponen utama terdiri dari dua bagian, yaitu sumber getaran

dan peredam intensitas (attenuator).

Sumber getaran untuk nada murni adalah sebuah alat yang disebut oscillator. Frekuensi yang dikehendaki oleh pemeriksa dapat diatur dengan memutar tombol (dial). Kemudian dengan menekan tombol penyaji, bunyi tersebut dapat diterima oleh probandus melalui head phones untuk hantaran udara dan melalui vibrator

untuk hantaran tulang. Audiometer yang banyak dipakai sekarang dapat menghasilkan frekuensi-frekuensi 125, 250, 500, 750, 1000, 1.500, 2000, 3000, 4000, 6000, dan 8000 Hz. Vibrator untuk pemeriksaan hantaran tulang hanya dapat menghasilkan frekuensi antara 250 - 4000 Hz.

Kalibrasi atau peneraan angka 0 dB pada audiometer saat ini dipakai penetapan menurut standar ISO 1964 (International Standardation Organisation). ISO 1964 dibuat berdasarkan telinga normal oang-orang dewasa dari berbagai bangsa. Untuk vibrator kalibrasi digunakan dari ANSI 1969 (American National Standards Institute). Nilai 0 dB dari hantaran tulang ANSI 1969 diperoleh dari ambang rata-rata telinga orang dewasa normal antara 18–30 tahun.

Pemeriksaan dengan audiometer bertujuan untuk menentukan nilai ambang pendengaran, yaitu frekuensi yang dikaitkan dengan nineau bunyi (dB). Hasil pemeriksaan dengan menggunakan audiometer digambarkan dalam bentuk tabel maupun grafik yang disebut audiogram. Ambang pendengaran untuk setiap frekuensi hantaran udara telinga kanan digambarkan dengan tanda bulatan kecil (o), sedang untuk telinga kiri digambarkan dengan tanda silang (x). Tiap tipe ketulian akan memberikan gambaran audiogram yang khas, sedang derajat ketulian ditentukan dengan mengambil nilai rata-rata dari frekuensi percakapan 500, 1000 dan 2000 Hz.

Tabel 3.1 Scale Of Hearing Impairment

Hearing Loss (dB) Descriptive Term

-10 – 26 27 – 40 41 – 55 56 – 70 71 – 90 91 plus

Normal Limite Mild hearing loss Moderate hearing loss

Moderate Severe hearing loss Severe hearing loss

Profaund hearing loss

E. Kebisingan

Bunyi biasa seperti yang dihasilkan dengan memukulkan dua batu, merupakan bunyi yang mempunyai kualitas tertentu, tetapi ketinggian yang jelas tidak dapat dilihat. Bunyi seperti ini merupakan campuran dari banyak frekuensi yang sedikit hubungannya satu sama lain. Bunyi seperti ini disebut kebisingan. Bising didefinisikan sebagai bunyi yang tidak dikehendaki yang berasal dari aktivitas alam seperti bicara manusia, dan buatan manusia seperti bunyi mesin. Kebisingan mempengaruhi kita baik secara psikologis maupun fisiologis. Kadang-kadang kebisingan hanya merupakan gangguan biasa, tetapi kebisingan yang keras dapat menyebabkan kehilangan pendengaran yang saat ini menjadi permasalahan di pabrik-pabrik dan tempat industri. Kehilangan pendengaran karena tingkat kebisingan yang berlebihan ditemukan oleh orang Romawi kuno. Kebisingan menyebabkan kehilangan pendengaran yang serius pada frekuensi 2000-5000 Hz yang merupakan daerah penting untuk percakapan dan musik. Kebisingan dapat diukur dengan sound level meter yang dapat mengukur kebisingan antara 30-130 dB dan frekuensi 20-20.000 Hz.

1. Pembagian Kebisingan

Kebisingan dapat dibagi menjadi beberapa kategori, yaitu: a. Berdasarkan frekuensi, tingkat tekanan bunyi, tingkat bunyi dan

tenaga bunyi:

1) Audible Noise (bising pendengaran), disebabkan oleh frekuensi bunyi antara 32,5-8000 Hz.

2) Occupational Noise (bising yang berhubungan dengan pekerjaan), disebabkan oleh bunyi mesin industri/pabrik, mesin ketik dan sebagainya.

3) Impuls Noise ( Impact noise=bising impuls), terjadi akibat adanya bunyi yang menyentak, misal pukulan palu, ledakan meriam. b. Berdasarkan waktu terjadinya :

2) Bising sehari penuh (full time noise) dan bising setengah hari (part time noise)

3) Bising terus menerus (steady noise) dan Bising impulsife (impuls noise) atau pun bising sesaat (letupan).

Tingkat kebisingan berdasarkan intensitas disajikan dalam tabel 3.2 sebagai berikut:

Table 3.2 Skala intensitas kebisingan Tingkat

Sangat hiruk pikuk 90

Jalan hiruk pikuk

Perusahaan sangat gaduh Pluit polisi

Kuat 70 Kantor gaduh

Jalan pada umumnya Radio

Batas dengan terendah

2. Pengaruh Kebisingan terhadap Kesehatan

a. Hilang pendengaran sementara/temporer, dapat pulih kembali apa bila bising tersebut dapat dihindarkan.

b. Orang menjadi kebal terhadap bising c. Telinga berdengung

d. Hilang pendengaran/tuli permanen dan tidak pulih kembali, biasanya dimulai pada frekuensi 4000 Hz kemudian semakin hebat dan meluas pada frekuensi sekitarnya hingga mengenai frekuensi percakapan. Hal ini dapat dilihat pada grafik 3.2

Grafik 3.2 Grafik hilang daya dengar sementara dan pemulihannya

3. Pencegahan Ketulian dari Kebisingan

Prinsip pencegahan ketulian dari kebisingan adalah menjauhi dari sumber bising, hal ini dapat dilakukan dengan cara:

a. Mesin atau alat-alat yang menghasilkan bising diberi pelumas. b. Membuat tembok pemisah antara sumber bising dengan tempat

kerja.

c. Para pekerja diharapkan memakai pelindung telinga seperti ear muff (penutup telinga), ear plug (penyumbat telinga), woll katun atau woll sintesis.

F. Efek Doppler

Apa bila sumber bunyi bergerak mendekati pengamat/pendengar, ketinggian nada lebih tinggi dari pada ketika sumber tersebut dalam keadaan diam; dan ketika sumber bunyi menjauh dari pengamat, ketinggian nada lebih rendah. Fenomena ini dikenal sebagai efek Doppler. Perhatikan sirine mobil ambulan ketika dalam keadaan diam, yang memancarkan bunyi dengan frekuensi tertentu ke semua arah. Kenyaringan sirine mobil ambulan berubah ketika ambulan mendekat atau menjauhi pengamat.

Kecepatan gelombang hanya bergantung pada medium di mana ia merambat, dan tidak tergantung dari kecepatan sumber ataupun pengamat. Perubahan frekuensi bunyi sedikit berbeda bergantung apakah sumber atau penerima yang sedang bergerak relatif terhadap medium. Apabila sumber bunyi yang bergerak, panjang gelombang akan berubah, dan frekuensi baru f’ akan ditemukan dengan pertama kali mencari panjang gelombang baru ë dan kemudian menghitung f ’= v/ë.

Bila sumber bergerak mendekati pengamat yang diam dengan frekuensi f dan kecepatan v_s, sedang kecepatan bunyi di udara v, maka frekuensi yang terdengar oleh pengamat adalah:

v v f f

s − =

1 '

(3.4)

Contoh: jika sumber memancarkan bunyi dengan frekuensi 400 Hz saat dalam keadaan diam, maka ketika sumber mendekati pengamat yang diam dengan laju 30 m/s, pengamat mendengar frekuensi sebesar:

H z

Apa bila sumber bunyi menjauh dari pengamat yang diam, maka frekuensi yang terdengar oleh pengamat adalah

v

Dalam hal ini, jika sumber yang bergetar pada 400 Hz menjauh dari pengamat yang diam dengan laju 30 m/s, pengamat tersebut akan mendengar frekuensi sekitar 368 Hz.

Apabila pengamat bergerak mendekati sumber yang diam, laju gelombang relative terhadap pengamat adalah v’ = v + v₀, di mana v adalah kecepatan bunyi di udara, dan v₀ adalah kecepatan pengamat. Dengan demikian , frekuensi baru yang terdengar oleh pengamat adalah:

f

Apa bila pengamat bergerak menjauhi sumber, maka frekuensi yag terdengar oleh pengamat adalah :

f

θ cos 2

' s

d v

v f

f= _(3.8)

G. Aplikasi Ultrasonik dalam Bidang Klinik

Gelombang ultrasonik adalah gelombang bunyi dengan frekuensi di atas 20.000Hz yang dihasilkan oleh getaran magnet listrik dan kristal piezo elektrik. Batang feromagnetik yang diletakkan pada medan magnet listrik atau juga dengan melingkari dengan kumparan yang dialiri arus listrik dapat menimbulkan gelombang bunyi ultra pada ujung batangnya. Demikian juga apabila kristal piezo elektrik dialiri tegangan listrik maka lempengan kristal akan bervibrasi sehingga timbul frekuensi ultra. Berdasarkan sifat tersebut, kristal piezo elektrik digunakan sebagai

transduser pada ultrasonografi.

Ultrasonik digunakan oleh kapal laut untuk mendeteksi kapal-kapal selam dan benda-benda di bawah laut lainnya dengan suatu piranti yang disebut sonar (sound navigation and ranging – navigasi dan penjajakan bunyi). Berdasarkan efek-efek yang ditimbulkan (mekanik: membentuk emulsi asap/awan dan disintegrasi beberapa benda padat sehingga dapat digunakan untuk menentukan lokasi batu empedu, panas: pada titik yang terkena mengalami perubahan panas, kimia: menyebabkan proses oksidasi dan hidrolisis pada ikatan polyester, dan biologis: karena panas menimbulkan pelebaran pembuluh darah, peningkatan permeabilitas membrane sel dan kapiler serta merangsang aktivitas sel), gelombang ultrasonik digunakan dalam bidang kedokteran untuk tujuan diagnostik dan pengobatan.

1. Aplikasi Ultrasonik Sebagai Diagnosis

serta gumpalan fluida (udema) dapat dilihat. Kerja katup jantung dan perkembangan janin dapat diperiksa, serta informasi tentang berbagai organ tubuh (otak, jantung, hati, dan ginjal) dapat diperoleh.

Walaupun ultrasonik tidak bisa menggantikan sinar X, untuk diagnosis jenis tertentu, teknik ini lebih membantu. Beberapa jenis jaringan atau fluida tidak terdeteksi di foto sinar X, tetapi bunyi ultra terpantul dari perbatasan jaringan ini. Hasil citra bunyi ultra, anggota tubuh bagian dalam juga bisa dilihat secara real time (pada saat itu juga) pada layar monitor. Pada tingkat intensitas rendah yang digunakan untuk diagnosis (< 3.104 _W/m2_{), tidak ada laporan}

mengenai efek yang melawan, sehingga ultrasonik dianggap sebagai metode yang tidak berbahaya untuk memeriksa tubuh.

Frekuensi gelombang ultrasonik yang digunakan dalam diagnosa berkisar 1 samapi 10 MHz (1 MHz = 106 _{Hz). Laju gelombang bunyi}

pada jaringan tubuh manusia berkisar sekitar 1540 m/s (hampir sama dengan air), sehingga panjang gelombang 1 MHz adalah sekitar:

m m

dan ini merupakan batas benda yang paling terkecil yang dapat terdeteksi. Frekuensi yang lebih tinggi berarti panjang gelombangnya lebih pendek. Hal ini merupakan prinsip yang dipakai untuk visualisasi yang lebih rinci. Semakin tinggi frekuensi, makin banyak gelombang yang diserap oleh tubuh, dan pantulan yang lebih dalam dari bagian yang lebih dalam dari tubuh akan hilang.

Gambar 3.3 a. Pulsa bunyi ultra melewati perut, dipantulkan dari permukaan lintasannya

Pada berbagai batas permukaan dalam tubuh, sebagian dari pulsa dipantulkan. Waktu yang dibutuhkan dari saat pulsa dipancarkan sampai ketika pantulannya (gema) diterima sebanding dengan jarak ke permukaan yang memantulkan. Sebagai contoh, jika jarak dari transduser ke tulang belakang adalah 25 cm, pulsa menempuh jarak bolak-balik 2×25 cm = 0,50m, dan waktu yang diperlukan adalah:

. 320 10

2 , 3 / 1540

50 ,

0 4

s s

s m

m v

d

t= = = × − = µ

pantulan ini sebagai fungsi waktu pada waktu diterima oleh transduser untuk situasi yang digambarkan di bagian (a).

(A-scan) ketika diterima oleh transduser, waktu sebanding dengan jarak rambatan. Garis terputus-putus vertikal memperlihatkan pulsa pantulan yang berhubungan dengan pantulan yang sama.

Kekuatan pulsa pantulan terutama tergantung pada selisih kerapatan kedua materi di kedua sisi pertemuan. Kekuatan ini juga bergantung pada kecepatan bunyi di setiap materi, tetapi biasanya mempunyai efek yang kecil karena dalam banyak jaringan kecepatannya berkisar beberapa persen dari rata-rata 1540 m/s. ( Pengecualian pada tulang: 4000m/s dan udara : 340 m/s). Pada pertemuan yang melibatkan tulang dan paru-paru, sebagian besar pulsa bunyi dipantulkan, sehingga bunyi ultra tidak dapat digunakan untuk memeriksa melewati pertemuan semacam itu.

Tanda seperti pada gambar 3.3.b dapat ditampilkan langsung dimonitor seperti pada gambar 3.4 (tampilan A-scan mata).

Gambar 3.4 Tampilan A-scan mata

Gambar 3.5 Transduser digerakkan dan pada setiap posisi transduser mengirimkan pulsa dan menerima gema

Scan yang lebih cepat bisa didapat dengan menggunakan serangkaian transduser, atau dengan merotasikan satu transduser sekitar satu titik sehingga transduser melihat ke

serangkai-an arah yserangkai-ang berbeda sepserangkai-anjserangkai-ang tubuh.

M-skan atau modulation scanning merupakan dua metode yang digunakan dalam kaitan untuk memperoleh informasi gerakan alat-alat dengan menggunakan ultrasonik. Misalnya dalam hal mempelajari gerakan jantung dan gerakan vulva, atau teknik Doppler yang digunakan untuk mengukur aliran darah. Pada M-scan, amplitude (A) akan dalam keadaan stasioner sedangkan echo gema yang terjadi berupa dot /titik dari B-scan.

Pada ultrasonography, suatu gambaran yang dikonstruksi dari gelombang-gelombang ultrasonik, diambil dari seorang wanita hamil untuk mengukur ukuran janin, memperkirakan jenis kelamin dan untuk mendeteksi ketidaknormalan. Ultrasionik dapat digunakan dalam metode ini karena selain tidak dapat didengar, untuk panjang gelombang yang lebih pendek, difraksi lebih kecil sehingga berkas gelombang lebih tidak menyebar dan benda yang lebih kecil dapat dideteksi.

Gambar 3.7 USG janin & Skema dasar Ultrasonik untuk memonitor gerakan jantung janin

2. Aplikasi Ultrasonik untuk Pengobatan

mengabsorbsi energi bunyi sehingga ultrasonik dapat digunakan sebagai diatermi. Intesitas ultrasonik yang dipakai utuk diatermi sebesar 1 – 10 W/cm2 _{dengan frekuensi sebesar 1 MHz.}

Ultrasonik juga digunakan dalam pengobatan Parkinson, namun untuk memfokuskan gelombang bunyi ke arah otak masih sangat sulit. Sedangkan pada penyakit maniere (maniere disease) di mana keadaan penderita kehilangan pendengaran dan kesetimbangan, apabila diobati dengan ultrasonik dikatakan 95% berhasil baik, ultrasonik menghancur-kan jaringan dekat telinga tengah.

Selain itu, ultrasonik juga digunakan untuk menghancurkan jaringan ganas (kanker). Sel-sel ganas akan hancur pada beberapa bagian, sedangkan pada daerah lain kadang-kadang menunjukkan rangsangan pertumbuhan, sehingga penggunaan untuk masalah ini masih diteliti lebih lanjut.