BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Bioakustik adalah ilmu yang mempelajari tentang suara yang

diproduksi oleh binatang, manusia maupun benda lainnya. Didalam materi

bioakustik ini terdapat adanya bunyi, ultrasonik dalam bidang kedokteran,

suara, alat pendengaran, bising dan vibrasi.

B. Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan makalah ini yaitu sebagai tugas mata kuliah Fisika.

1

BAB II

PEMBAHASAN

A. Bunyi

1. Pendahuluan

Suatu perubahan mekanik terhadap zat gas, zat cair atau zat padat

sering menimbulkan gelombang bunyi. Gelombang bunyi ini merupakan

vibrasi/getaran dari molekul – molekul zat dan saling beradu sama lain

namun demikian zat tersebut terkoordinasi menghasilkan gelombang serta

mentransimikan energi bahkan tidak pernah terjadi perpindahan partikel.

Berbicara, tergantung pada substansi yang menjalar apabila suara

mencapai tapal batas maka suara tersebut akan terbagi dua yaitu sebagian

energi ditransmisikan/diteruskan dan sebagian direfleksikan (dipantulkan).

Binatang mempergunakan suara untuk memperoleh perubahan

informasi dan untuk mendeteksi lokasi dari suatu objek. Misalnya ikan

lumba – lumba, kalelawar, mempergunakan suara untuk mengemudi dan

menentukan likasi makanan, apabila cahaya tidak cukup untuk

pengamatan. Manusia berusaha mempergunakan suara sebagai pengganti

cahaya bahkan sinar X. Gema dipergunakan pengemudi dalam kedalaman

air dan pengamatan. Sedangkan ultrasonik atau frekuensi tinggi bunyi

dipergunakan untuk diagnosis dan pengobatan.

2. Gelombang Bunyi dan Kecepatan

Gelombang bunyi timbul akibat terjadi perubahan mekanik pada

gas, zat cair atau gas yang merambat kedepan dengan kecepatan tertentu.

Gelombang bunyi ini menjalar secara transversal atau longitudinal, lain

dengan cahaya hanya menjalar secara transversal saja.

Pada suatu percobaan, apabila terjadi vibrasi dari suatu bunyi maka

akan terjadi suatu peningkatan tekanan dan penurunan tekanan pada

tekanan atmosfir, peningkatan tekanan ini disebut kompresi sedangkan

penurunan tekanan disebut rarefaksi (peregangan).

Bunyi mempunyai hubungan antara frekuensi vivrasi (f), panjang

gelombang (λ), dan kecepatan (V)

2

3. Sumber Bunyi

Fenomena yang menghasilkan bunyi, misalnya pembakaran

minyak dalam suatu mesin, selalu menghasilkan bunyi. Bunyi yang

dihasilkan instrument musik. Ruang mulut dan ruang hidung manusia

merupakan struktur resonansi untuk menghasilkan vibrasi melalui pita

suara. Garpu tala yang di getarkan akan menghasilkan bunyi. Dari contoh

diatas dapat disimpulkan bunyi itu bisa berasal dari alam dan bisa berasal

dari perbuatan manusia.

4. Mendeteksi Bunyi

Untuk mendeteksi bunyi perlu mengkonversikan gelombang bunyi

bentuk vibrasi sehingga dapat dianalisa frekuensi dan intensitasnya. Untuk

perubahan ini diperlukan alat mikrofon dan telinga manusia. Alat mikrofon

merupakan transduser yang memberi respon terhadap tekanan bunyi dan

menghasilkan isyarat/signal listrik. Mikrofon yang banyak digunakan

adalah mikrofon kondensor karena berguna untuk mendeteksi kebisingan

lingkungan perusahaan.

5. Pembagian Frekuensi Bunyi

Berdasarkan frekuensi maka bunyi dibedakan dalam 3 daerah

frekuensi yaitu :

a. 0 – 16 Hz (20 Hz) : Daerah infrasonic, yang termasuk disini adalah

getaran tanah, gempa bumi.

b. 16 – 20.000 Hz : Daerah sonik, yaitu daerah yang termasuk

frekuensi yang dapat didengar (audiofrekuensi).

c. Di atas 20.000 Hz : Daerah ultrasonik.

3

ARTI DALAM PEMBAGIAN BUNYI

Pembagian frekuensi bunyi mempunyai arti dalam hal pengobatan,

diagnosis, nyeri yang ditimbulkan. Untuk mengetahui lebih jelas akan

diutarakan sebagai berikut :

a. Frekuensi bunyi antara 0 – 16 Hz (infrasound).

b. Frekuensi 0 – 16 Hz ini biasanya ditimbulkan oleh getaran tanah,

getaran bangunan maupun truk mobil. Vibrasi yang ditimbulkan oleh

truk mobil biasanya mempunyai frekuensi sekitar 1 – 16 Hz.

c. Frekuensi antara 16 – 20.000 Hz (frekuensi pendengaran).

Data hasil percobaan diperoleh kepekaan telinga terhadap frekuensi

bunyi antara 16 – 4.000 Hz.

d. Frekuensi di atas 20.000 Hz. Frekuensi di atas 20.000 Hz disebut

ultrasonik/bunyi ultra. Frekuensi ini dalam bidang kedokteran

dipergunakan dalam 3 hal pengobatan, destruktif/penghancuran dan

diagnosis.

6. Intensitas Bunyi

Energi gelombang bunyi ada 2 yaitu : energi potensial dan energi

kinetic. Intensitas gelombang bunyi (I) yaitu energi yang melewati

medium 1 m2/detik atau watt/m2. Apabila dinyatakan dalam rumus :

I = ½ ρv A2 (2 π f)2 = ½ Z (A)2

ρ = massa jenis medium (Kg/m3)

v = kecepatan bunyi (m/detik)

ρv = Z = impedansi Akustik

A = maksimum amplitudo atom – atom/molekul.

f = frekuensi

W = 2 π f = frekuensi sudut

Intensitas (I) dapat pula dinyatakan sebagai berikut :

I = Po2/ 2 z

Po = perubahan tekanan maksimum (N/m2)

4

7. Skala Desibel (Nineau Bunyi)

Alexander Graham Bell (1847-1922) guru besar fisiologi di

boston, adalah penemu telpon tahun 1876, melakukan penelitian terhadap

suara dan pendengaran, beliau mengatakan suatu bell (nineau suara) = 10

Log I. apabila diperoleh intensitas suatu bunyi adalah 10 kali intensitas

yang lainnya, maka IIo = 10.

Intensitas yang lainnya maka 1/Io = 10

Oleh karena bell merupakan unit yang besar sehingga dipakai

decibel (dB). Hubungannbell dengan decibel dinyatakan 1 bell = 10 dB.

Telah diketahui bahwa intensitas (I) berbanding langsung dengan P2

maka perbandingan antara tekanan dari dua bunyi dapat dinyatakan

sebagai berikut :

10 10 Log P22/P12 = 2010 Log P2/P1

Rumus ini menunjukkan nilai decibel (dB) yang dipergunakan

untuk membandingkan dua tekanan bunyi dalam medium yang sama.

8. Kekerasan Bunyi/Nyaring Bunyi

Kekerasan bunyi/nyaring bunyi merupakan bagian dari ukuran

bunyi yang merupakan perbandingan kasar dari logaritma intensitas

efektifnya jarak penekanan bunyi yang mengakibatkan respon

pendengaran.

Kenyaringan bunyi tidak berkaitan dengan frekuensi ; kenyataan

30 Hz mempunyai kekerasan sama dengan 4.000 Hz bahkan mempunyai

perbedaan intensitas dengan faktor 1.000.000 atau 60 dB.

9. Sifat Gelombang Bunyi

Gelombang bunyi mempunyai sifat memantul, diteruskan dan

diserap oleh benda. Apabila gelombang suara mengenai tubuh manusia

(dinding) maka bagian dari gelombang akan dipantulkan dan bagian lain

akan diteruskan/ditransmisi kedalam tubuh.

Mula – mula gelombang bunyidengan amplitudo tertentu

mengenai dinding, gelombang bunyi tersebut dipantulkan (R). pantulkan

tersebut tergantung akan impedansi akustik.

5

Pernyataan itu ditulis sebagai berikut :

R/Ao = Z1-Z2/Z1+Z2

Z1,2 = impedansi akustik (V) dari kedua media.

10. Azas Dopler

Apabila sumber bunyi bergerak menjauhi pendengar akan terdapat

frekuensi dengan derajad rendah. Demikian pula apabila pendengar

mendekati sumber bunyi akan memperoleh frekuensi bunyi dengan

derajad tinggi, percobaan ini disebut Doppler shift. Sedangkan efek yang

timbul akibat bergeraknya sumber bunyi atau bergeraknya pendengar

disebut efek Doppler.

Apabila diketahui fo = frekuensi mula – mula, sudut ө dari arah

sumber bunyi dan perubahan frekuensi (fd) maka :

fd = 2 fo Vd/Vs Cos ө

v = kecepatan darah v = kecepatan suara

B. Ultrasonik dalam Bidang Kedokteran

1. Pendahuluan

Ultrasonic/bunyi ultra dihasilkan oleh magnet listrik dan “Kristal

piezo elektrik” dengan frekuensi diatas 20.000 Hz.

2. Magnet Listrik

Batang ferromagnet diletakkan pada medan magnet listrik maka

akan timbul gelombang bunyiultra pada ujung batang ferromagnet.

Demikian pula apabila batang ferromagnet dilingkari dengan kawat

kemudian dialiri listrik akan timbul gelombang ultranik pada ujung

batang ferromagnet

3. Piezo Elektrik

Apabila Kristal piezo elektrik dialiri tegangan listrik maka

lempengan Kristal akan mengalami vibrasi sehingga timbul frekuensi

ultra, demikian pula vibrasi Kristal akan menimbulkan listrik.

6

4. Daya Ultrasonik

Apabila ultrasonik yang digunakan untuk diagnostik maka

frekuensi yang digunakan sebesar 1 MHz sampai 5 MHz dengan daya

0,01 W/cm2. Apabila daya ultrasonic ditingkatkan sampai 1 W/cm2 akan

dipakai sebagai pengobatan, sedangkan untuk merusakkan jaringan

kanker dipakai gaya 103 W/cm2.

5. Prinsip Penggunaan Ultrasonik

Efek Doppler merupakan dasar pengunaan ultrasonic yaitu terjadi

perubahan frekuensi akibat adanya pergerakan pendengaran atau

sebaliknya.

Ultrasonic sama dengan gelombang bunyi hanya saja frekuensi

yang sangat tinggi dan mempunyai efek :

a. Mekanik

b. Panas

c. Kimia

d. Efek biologis

6. Penggunaan Dalam Bidang Kedokteran

Berkaitan dengan efek yang ditimbulkan gelombang ultrasonik

dan sifat gelombang bunyi maka gelombang ultrasonik dipergunakan

sebagai diagnosis dan pengobatan.

Ultrasonik Sebagai Pelengkap Diagnosis

Kristal piezo electrik yang bertindak sebagai transduser

mengirim gelombang ultrasonik mencapai pada dinding berlawanan,

kemudian gelombang bunyi dipantulkan dan diterima oleh transduser

tersebut pula.

Gambaran yang diperoleh CRT tergantung tehnik yang

dipergunakan. Ada 3 macam metode dalam memperoleh gambaran

yaitu :

1) A skaining

2) B skaining

3) M skaining

7

Hal – Hal Yang Didiagnosis Dengan Ultrasonik

Sesuai dengan metode skaining yang dipakai maka ultrasonik

dapat dipergunakan untuk diagnosis :

1) A skaining :

Mendiagnosis tumor otak, member informasi tentang

penyakit – penyakit mata.

2) B skaining :

a. Untuk memperoleh informasi struktur dalam dari tubuh

manusia, misalnya hati, lambung, usus, mata dan jantung

janin.

b. Untuk mendeteksikehamilan sekitar 6 minggu, kelainan dari

uterus/kandung peranakan dan kasus – kasus perdarahan

yang abnormal.

c. Lebih banyak memberi informasi dari pada X-ray dan

sedikit resiko yang terjadi.

3) M skaining :

a. Memberi informasi tentang jantung, valvula jantung,

pericardical effusion.

b. M skaining mempunyai kelebihan yaitu dapat dikerjakan

sembari pengobatan berlangsung untuk menunjukkan

kemajuan dalam pengobatan.

Penggunaan Ultrasonik Dalam Pengobatan

Sebagaimana telah diketahui bhwa ultrasonic mempunyai efek

kimia dan biologi maka ultrasonic dapat dipergunakan dalam

pengobatan. Ultrasonic member efek kenaikan temperature dan

peningkatan tekanan.

8

C. Suara

1. Pendahuluan

Suara pada hakekatnya sama dengan bunyi. Hanya saja kata suara

dipakai untuk mahluk hidup atau benda yang dimahlukkan, sedangkan

kata bunyi dipakai untuk benda mati. Untuk lebih jelasnya disajikan

beberapa contoh :

Suara burung

Suara si slamet

Suara mobil, disini mobil di mahlukan

Bunyi gaduh

Bunyi daun gemersik

Bunyi alarm

2. Mekanisme Pembentukan Suara/Ucapan

Mekanisme pembentuka suara ini akan dibicarakan pada ilmu faal

secara lebih mendalam, sedangkan disini hanya diuraikan secara sepintas

saja.

Suara bicara normal merupakan hasil dari modulasi udara yang

mengalir keluar dari dalam tubuh. untuk macam – macam suara, dari

paru – paru yang penuh dengan uap udara melalui pita suara (vocal cords)

disebut glottis dan beberapa ruang vocal, udara keluar melalui mulut dan

sedikit melalui hidung pembentukan suara melalui mulut ini disebut

bicara. Laki – laki mempunyai frekuensi suara 125 Hz sedangkan wanita

150 Hz.

D. Alat Pendengaran

1. Pendahuluan

Telinga merupakan alat penerima gelombang suara atau gelombang

udara kemudian gelombang mekanik ini di ubah menjadi pulsa listrik dan

diteruskan ke korteks pendengar melalui saraf pendengaran.

9

2. Pembagian Alat Pendengaran

Telinga dapat di bagi dalam 3 bagian yaitu, telinga luar, telinga

tengah, dan telinga dalam.

Telinga luar : terdiri dari daun telinga dank anal telinga, batas

telinga luar yaitu dari daun telinga Sampai dengan membrane tympani.

Telinga tengah : batas telinga tengah mulai dari membrane tympani

sampai dengan tuba Eustachii. terdiri dari 3 buah tulang kecil yaitu os

malleulus os incus dan os Stapes.

Telinga dalam : berada di belakang tulang tengkorak kepala terdiri

dari cochlea dan oval window.

3. Spesialisasi dalam Pendengaran/Telinga

Didalam bidang kedokteran dibagi dalam masing – masing bagian

sesuai dengan keahlian.

1. Otologist : seorang dokter yang ahli dalam bidang telinga dan

pendengaran.

2. Otolaryngologist : seorang dokter yang ahli dalam bidang

penyakit telinga dan operasi Telinga.

3. ENT specialist : dokter ahli THT yaitu seorang dokter yang ahli

dalam hal telinga, Hidung dan tenggorokan.

4. Audiologist : Seseorang yang bukan dokter, tetapi ahli dalam

mengukur respon Pendengaran, diagnosis kelainan pendengaran

melalui test pendengaran Rehabilitasi yang berkaitan dengan

hilangnya pendengar.

4. Test Pendengaran dan Hilang Pendengaran

Hilang Pendengar

Ada dua macam hilang pendengaran yaitu hilang pendengaran

karena konduksi (tuli konduksi), hilang pendengaran karena syaraf (tuli

syaraf/persepsi)

a. Tuli konduksi : dimana vibrasi suara tidak dapat mencapai telinga

bagian bawah.

10

b. Tuli persepsi : bisa terjadi hanya sebagian kecil frekuensi saja

atau seluruh Frekuensi yang tidak dapat didengar. Tuli persepsi ini

sampai sekarang belum bisa diobati.

Tes Pendengaran

Untuk mengetahui tuli konduksi atau tuli syaraf dapat dilakukan

tes pendengaran

Dengan mempergunakan :

a. Tes suara berbisik/noise box

b. Tes garputala

c. Audiometer

E. Bising

1. Pendahuluan

Bising didefinisikan sebagai bunyi yang tidak dikehendaki yang

merupakan aktivitas alam (bicara, pidato) dan buatan manusia (bunyi

mesin).

Bunyi dinilai sebagai bising sangatlah relative sekali, misalnya ;

musik ditempat – tempat diskotik, bagi orang yang biasa mengunjungi

tempat itu tidak merasa suatu kebisingan, tetapi bagi orang – orang yang

tidak pernah berkunjung ditempat diskotik akan merasa suatu kebisingan

yang mengganggu.

2. Pembagian Kebisingan

Berdasarkan frekuensi, tingkat tekanan bunyi, tingkat bunyi dan

tenaga bunyi maka bising dibagi dalam 3 kategori :

1. Audible noise (bising pendengaran)

Bising ini disebabkan oleh frekuensi bunyi antara 31,5 – 8.000 Hz.

2. Occupational noise (bising yang berhubungan dengan pekerjaan)

Bising ini disebabkan oleh bunyi mesin ditempat kerja, bising dari

mesin ketik.

3. Impuls noise (impact noise = bising impuls)

Bising yang terjadi akibat adanya bunyi yang menyentak.

11

3. Pengaruh Bising Terhadap Kesehatan

Pengaruh utama dari kebisingan adalah kerusakan pada indera

pendengar dan akibat ini telah diketahui dan diterima umum. Kerusakan

atau gangguan system pendengaran dibagi atas

4. Pencegahan Ketulian Dari Proses Bising

Prinsi pencegahan ketulian dari proses bising adalah menjauhi dari

sumber bising. Untuk tujuan itu dapat dilakukan dengan cara :

1. Mesin atau alat – alat yang menghasilkanbising diberikan cairan

pelumas.

2. Membuat tembok pemisah antara sumber bising dengan tempat kerja.

3. Pekerja – pekerja diharapkan memakai pelindung telinga seperti ear

muff/penutup telinga.

5. Parameter Kebisingan

Macam – macam bising mencakup parameter dasar dan parameter

turunan yaitu :

- Parameter dasar :

a. Frekuensi, dinyatakan dalam hertz yaitu siklus perdetik.

b. Tekanan bunyi dinyatakan dalam watt yaitu energy pancaran bunyi

total.

c. Tekanan bunyi, dinyatakan dalam mikropal (uPa), yaitu intensitas

sebagai akar dari kuadrat amplitudo.

- Parameter turunan

a. Tingkat tekanan bunyi

Dinyatakan dalam dB, yang menyatakan tingkat dalam

frekuensi yang berkaitan dengan tekanan bunyi.

b. Tingkat bunyi

Sama dengan dB yang mana menunjukkan tingkat

linieritas.

12

6. Peralatan dan Metodologi Dalam Mendeteksi Bising

Peralatan dan metodologi yang dipergunakan dalam menentukan

tingkat kebisingan sangat erat kaitannya, untuk mencapai tujuan dan hasil

yang diharapkan perlu mengetahui peralatan yang berkaitan dalam

menentukan kebisingan.

Peralatan

Salah satu alat – alat yang dipakai dalam labolatorium dan

kegunaan dalam survey kebisingan adalah :

o Tape recorder

o Real time analyser

o Impulse noise meter

o Noise dose meter

Metode pengukuran bising

Maksud mengukur kebisingan adalah :

a. Memperoleh data kebisingan dimana saja.

b. Untuk mengurangi tingkat kebisingan agar tidak menimbulkan

gangguan.

Alat utama dalam pengukuran kebisingan adalah sound level.

Alat ini untuk mengukur kebisingan antara 30-130 dB dari frekuensi

20-20.000 Hz.

F. Vibrasi

1. Pendahuluan

Vibrasi adalah getaran dapat disebabkan oleh getaran udara atau

getaran mekanis.

Vibrasi dapat dibedakan dalam dua bentuk :

a. Vibrasi karena getaran udara yang pengaruhnya terutama pada

akustik.

b. Vibrasi karena getaran mekanis mengakibatkan timbulnya

reonansi/turut bergetarnya alat – alat tubuh dan berpengaruh terhadap

alat – alat tubuh yang sifatnya mekanis pula.

13

Penjalaran Vibrasi Udara Dan Efek Yang Timbul

Vibrasi udara karena benda bergetar dan diteruskan melalui

udara akan mencapai telinga.getaran dengan frekuensi1-20 Hz

tidak akan terjadi gangguan pengurangan pendengaran tetapi pada

intensitas lebih dari 140 dB akan terjadi gangguan vestibuler yaitu

gangguan orientasi.

Penjalaran Vibrasi Udara Dan Efek Yang timbul.

Penjalaran vibrasi mekanik melalui sentuhan/kontak

dengan permukaan benda yang bergerak. Sentuhan ini melalui

daerah yang terlokalisasi(tool-hand vibration) atau mengenai

seluruh tubuh (whole body vibration).

2. Efek Vibrasi Terhadap Tangan

Alat –alat yang dipakai akan bergetar dan getaran tersebut

disalurkan pada tangan. Getaran – getaran pada waktu singkat tidak

berpengaruh pada tangan tetapi dalam jangka waktu cukup lama akan

menimbulkan kelainan pada tangan berupa :

a. Kelainan pada syaraf dan peredaran darah.

b. Kerusakan – kerusakan pada persendian tulang.

3. Sikap Tubuh Terhadap Tekanan Mekanis

Badan merupakan susunan elastis yang kompleks dengan tulang

sebagai penyokong alat – alat dan landasan kekuatan serta kerja otot.

Kerangka, alat – alat urat dan otot memiliki sifat elastis yang bekerja

secara serentak sebagai peredam dan penghantar getaran.

4. Mencegah Getaran Mekanis

Getaran suatu benda dapat dihindari dengan meletakkan bahan

peredam dibawah benda yang bergetar. Bahan peredam harus jauh lebih

rendah frekuensinya dari frekuensi getaran benda. Frekuensi dari bahan

peredam sebaiknya 1 Hz.

14

Selain itu tempat duduk atau alas kaki diletakkan bahan peredam.

Tebal tempat duduk dan alas kaki sangat menentukanbesar redaman.

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Bunyi, ultrasonic dalam bidang kedokteran, suara, alat pendengaran,

bising dan vibrasi merupakan dari bioakustik. Bioakustik ini meliputi suara

dan suatu getaran

B. Saran

Saran yang dapat penulis tuliskan disini semoga makalah mengenai

bioakustik ini dapat bermanfaat dalam pembelajaran mahasiswa dan semoga

bermanfaat.

15

DAFTAR PUSTAKA

Dr. J. F. Gabriel 1988 Fisika Kedokteran. Penerbit Buku Kedokteran

EGC. Denpasar

16

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR........................................................................... i

DAFTAR ISI.......................................................................................... ii

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang............................................................................ 1

B. Tujuan Penulisan........................................................................ 1

BAB II PEMBAHASAN

A. Bunyi........................................................................................... 2

B. Ultrasonik dalam Bidang Kedokteran......................................... 6

C. Suara............................................................................................ 9

D. Alat Pendengaran........................................................................ 9

E. Bising.......................................................................................... 11

F. Vibrasi......................................................................................... 13

BAB III PENUTUP

A. Kesimpulan.................................................................................. 15

B. Saran............................................................................................ 15

DAFTAR PUSTAKA

17

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur penulis ucapkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena

berkat limpahan Rahmat dan Karunia-Nya sehingga penulis dapat menyusun

makalah ini yang berjudul “Bioakustik” tepat pada waktunya.

Penulis menyadari bahwa di dalam pembuatan makalah ini berkat bantuan

dan tuntunan Tuhan Yang Maha Esa dan tidak lepas dari bantuan berbagai pihak,

untuk itu dalam kesempatan ini penulis menghaturkan rasa hormat dan

terimakasih yang sebesar-besarnya kepada Dosen Pembimbing dan semua pihak

yang membantu dalam pembuatan makalah ini.

Akhir kata semoga makalah ini dapat memberikan manfaat kepada para

pembaca. Penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan

baik dari bentuk penyusunan maupun materinya, untuk itu penulis mengharapkan

kritik dan saran dari pembaca, atas kritik dan sarannya, penulis mengucapkan

terimakasih.

Pariaman, Januari 2013

Penulis

18

ii