Peranan Fisika Sebagai Kehidupan Manusia
Ø Bidang Kedokteran Dan Kesehatan
Ilmu fisika kesehatan atau disebut dengan medical physics adalah ilmu yang menggabungkan dua bidang kajian yang sangat luas, yaitu : ilmu fisika dan ilmu kesehatan serta keterkaitannya.
Fisika kesehatan mengacu pada dua bidang kajian utama:
(1) Penerapan fungsi ilmu fisika pada tubuh manusia dan
penerapannya untuk mengatasi penyakit yang dialami oleh
tubuh (physics of physiology)
(2) Penerapan ilmu fisika pada kegiatan teknik pemeriksaan
medis. (konsep dasar dan cara kerja peralatan kedokteran
yang digunakan untuk mendiagnosa para pasien)
Fisika merupakan suatu bidang ilmu yang banyak sekali manfaatnya dalam segala aspek kehidupan. Selain bidang teknologi, fisika juga diterapkan dalam bidang kedokteran yang sering kita sebut dengan fisika medik. Banyak masyarakat yang tidak mengetahui hal ini, yang difahami oleh masyarakat bahwa fisika hanya berkelut dengan rumus, teknologi dan perhitungan. Dewasa ini ilmu pengetahuan semakin berkembang, para ahli menerapkan ilmu fisika dalam kedokteran nuklir. Kedokteran nuklir merupakan aktivitas multi disiplin ilmu dari para dokter, dokter spesialis radiolog, radiofarmasi, dan fisika medik. Fisika medik pada dasarnya merupakan satu cabang dari disiplin ilmu fisika terapan yang berkaitan dengan aplikasi energi fisika, konsep dan metode untuk mendiagnosa dan melakukan terapi penyakit pada manusia. Kedokteran nuklir mencakup pemanfaatan radionuklida dan radiofarmaka untuk diagnosa dan terapi medis, akan tetapi saat ini diagnosa medis merupakan kerja kedokteran nuklir yang lebih dominan dibandingkan dengan terapi medis. Beberapa diagnosa medis ini meliputi pencitraan in-vivo dari distribusi radionuklida dan radiofarmaka dengan menggunakan kamera gamma dan sistem komputer.
Salah satu contoh penerapan kedokteran nuklir adalah radioterapi. Radioterapi merupakan metode pengobatan penyakit kanker dengan menggunakan radiasi pengion. Terapi berkas eksternal dengan menggunakan radiasi gamma dai pesawat teleterapi memakai sumber radiasi aktivitas tinggi, sinar-X, elektron, atau partikel-partikel lain dari akselerator. Perkembangan akselerator dan aplikasinya dalam radioterapi telah banyak dibahas dalam penelitian ilmiah. Brakiterapi menggunakan sumber radiasi terbungkus berukuran kecil yang diterapkan secara internal dan dekat, baik intracavitary, interstitial, ataupun implant. Sumber radiasi terbuka juga dimanfaatkan secara langsung untuk beberapa kondisi pengobatan. Dalam kehidupan yang modern ini, radioterapi telah banyak dimanfaatkan oleh negara-negara maju untuk mengurangi tingkat kematian yang diakibatkan oleh penyakit kanker yang menyerang manusia khususnya pada wanita.
ü ELEKTROMYOGRAM
Cara kerjanya adalah dengan menempatkan dua elektroda (atau sensor) di kulit pada otot yang akan dimonitor. Otot-otot yang paling sering digunakan oleh praktisi biofeedback adalah frontalis (otot yang berkerut di dahi Anda), masseter (otot rahang), dan trapezium (otot-otot bahu yang kaku ketika Anda sedang stres).
Mesin ini digunakan untuk merehabilitasi pasien yang mengalami kelumpuhan akibat terkena stroke. Bahkan ketika seseorang tidak lagi memiliki sensasi pada anggota tubuh yang lumpuh dan tidak dapat menggerakkannya, EMG seringkali dapat mendeteksi aktivitas listrik dalam otot. Mesin EMG menguatkan pancaran gelombang listrik dari anggota tubuh yang lumpuh. Saat pasien menjadi sadar akan hal tersebut, sistem sarafnya akan merangsang aktivitas otot. Hal ini akan membuat ujung saraf baru dapat tumbuh pada otot yang dilakukan EMG tadi, sehingga pasien dapat kembali melakukan beberapa gerakan.
EMG lebih sering digunakan untuk merelaksasi otot yang tegang yang disebabkan oleh stres. Ketika elektroda menangkap otot yang tegang, mesin akan memberikan sinyal, seperti cahaya yang berwarna atau suara. Dengan cara ini, pasien dapat merasakan dan memonitor kelanjutan aktivitas otot dan mulai berfokus untuk mengenali seperti apa rasanya otot yang tegang. Saat menyadari akan proses internal ini, Anda akan mulai mengenali saat ketegangan mulai muncul dalam kehidupan sehari-hari. Latihan biofeedback seperti ini berguna untuk mengontrol ketegangan sebelum menjadi lebih buruk atau menyebabkan masalah fisik lainnya. EMG sering digunakan untuk pengobatan sakit kepala, sakit punggung, sakit leher, serta penyakit yang terkait dengan stres, misalnya asma dan jerawat.
ü ENDOSCOPY
Alat Endoscopy dengan menggunakan Teknologi tinggi yang berfungsi untuk melihat keadaan/kondisi saluran cerna dan organ lainnya. Dengan pemeriksaan tindakan Endoscopy, berupaya untuk meningkatkan kualitas hidup pasien dengan resiko yang minimal karena :
- Mendeteksi kelainan saluran cerna secara dini (Early Detection)
- Tanpa operasi (Non Surgery) dan Handal (Reliable)
- Tindakan Terapi Secara Langsung (Timely Treatment). Ketika terdeteksi adanya Kelainan Saluran Cerna dengan menggunakan alat ini, dokter kami akan langsung mengarahkan pelanggan agar dengan segera melakukan tindakan terapi.
- Tingkat pemulihan yang cepat (Quick Recovery)
Keuntungan Tindakan Endoscopy :
1. Dapat melakukan biopsy
2. Memotong polip
3. Menghentikan pendarahan
4. Memasang Stent pada sumbatan
5. Mengangkat jaringan tumor ganas stadium sangat dini
6. Membuang batu saluran empedu
7. Sebagian kasus One Day Care
ü CT- Scan
Sinar-X merupakan salah satu dari aplikasi gelombang elektromagnetik yang menjadi sebuah fenomena yang ditemukan oleh Roentgen pada laboratoriumnya. Sebuah fenomena yang kemudian menjadi awal pencitraan medis (medical imaging) Penemuan ini juga menjadi titik awal perkembangan fisika medis di dunia, yang menkonsentrasikan aplikasi ilmu fisika dalam bidang kedokteran.
Citra atau gambar yang dihasilkan dari sinar-X ini sifatnya adalah membuat gambar 2 dimensi dari organ tubuh yang dicitrakan dengan memanfatkan konsep atenuasi berkas radiasi pada saat berinterakasi dengan materi. Gambar atau citra objek yang diinginkan kemudian direkam dalam media yang kemudian dikenal sebagai film. Dari gambar yang diproduksi di film inilah informasi medis dapat digali sesuai dengan kebutuhan klinis yang akan dianalisis.
Setelah puluhan tahun sinar-X ini mendominasi dunia kedokteran, terdapat kelemahan yaitu objek organ tubuh kita 3 dimensi dipetakan dalam gambar 2 dimensi. Sehingga akan terjadi saling tumpah tindih stukur yang dipetakan, secara klinis informasi yang direkam di film dapat terdistorsi. Inilah tantangan berikutnya bagi fisikawan untuk berkreasi. Tahun 1971, seorang fisikwan bernama Hounsfield memperkenalkan sebuah hasil invensinya yang dikenal dengan Computerized Tomography atau yang lazim dikenal dengan nama CT-Scan. Invensi Hounsfield ini menjawab tantangan kelemahan citra sinar-X konvensional yaitu CT dapat mencitrakan objek dalam 3 Dimensi yang tersusun atas irisan-irisan gambar (tomography) yang dihasilkan dari perhitungan algoritma komputer. Karya Hounsfield ini menjadi revolusi besar-besaraan dalam dunia pencitraan medis atau kedokteran yang merupakan rangkaian yang berkaitan. Citra/gambar hasil CT dapat menujukan struktur tubuh kita secara 3 dimensi, sehingga secara medis dapat dijadikan sebagai sebuah alat bantu untuk penegakkan diagnosa yang dibutuhkan. Untuk mengabadikan penemunya dalam CT terdapat bilangan CT atau Hounsfield Unit (HU), namun penemuan ini juga merupakan jasa Radon dan Cormack.
Ø Bidang Pertanian
ü Radiasi
Radiasi adalah salah satu teknologi yang dihasilkan oleh adanya penerapan ilmu fisika dalam bidang teknologi. Dalam ilmu fisika , radiasi dapat didefinisikan sebagai suatu proses perpindahan energi melalui sebuah pancaran dalam suatu ruangan tertentu.
Penggunaan teknologi radiasi memang sangat berguna karena salah satu aplikasi ini dapat digunakan untuk mengatasi berbagai masalah dalam bidang pertanian Indonesia. Penggunaan radiasi dalam bidang pertanian memang ada banyak sekali contohnya, salah satu contoh aplikasi ini adalah untuk mengatasi serangan hama pengganggu tanaman pertanian yang dapat menurunkan kuantitas dan kualitas dari hasil pertanian.
ü pengairan (Fisika berkenaan dengan fluida, mekanika fluida)
Pengairan wilayah pertanian menggunakan pompa untuk distribusi air. Pompa merupakan mekanisme yang menerapkan asas fisika berupa kelestarian momenmomentum atau menerapkan persamaan hukum newton. Halini terlihat pada mekanisme kerja impeller pompasentrifugal.
Pompa sentrifugal
Satu cara untuk menambah energi kepada fluida cair adalah dengan memutar fluida tersebut dalam arahmelingkar. Gaya yang mengakibatkan sebuah objek terlempar keluar dalam gerak melingkar disebut gaya sentrifugal.Bagian pompa yang memutar flluida cair disebut impeller.Fluida cair mengalir melalui inlet pompa dan masuk kedalam titik pusat impeller. Selanjutnya impeller akan menggerakkan fluidatersebut dalam gerak melingkar, Fluida cair akan didorong darititik pusat menuju bagian terluar dari bibir impeller seperti yangditunjukkan gambar 1.2. Semakin cepat impeller berputar, akansemakin cepat fluida cair bergerak. Impeller disusun darirangkaian vanes atau blade, yang berfungsi untuk mengarahkanaliran fluida).Gaya centrifugal mendorong fluida cair menjauhi titik pusat impeller. Selanjutnyafluida cair memasuki rumah pompa ketika terlempar keluar dari bagian terluar impeller tersebut. Ketika fluida cair memasuki rumah pompa, kecepatannya akan berkurang.Berkurangnya kecepatan fluida cair akan menaikkan tekanan fluida cair.Pada saat gaya centrifugal menggerakkan fluida cair menjauhi pusat impeller, daerah bertekanan rendah akan terbentuk pada pusat impeller. Terbentuknya daerah bertekananrendah pada pusat impeller selanjutnya akan mampu mengalirkan fluidacair dari systemmasuk kedalam impeller. Pada pompa centrifugal, fluida cair digerakkan oleh gaya centrifugaldari daerah bertekanan rendah di pusat impeller menuju daerah bertekanan tinggi di Discharge pompa.
ü Aplikasi pengolahan lahan. (Konsep fisika dengan cabang termodinamika dan mekanika)
Pengolahan lahan menggunakan perlengkapan alat-alat berat bermotor. Motor pada dasarnya menerapkan konsep fisika yaitu siklus termodinamika berupa siklus Otto dan siklus Diesel.
ü Aplikasi pengolahan hasil pertanian. (mekanika fluida, listrik dan termodinamika)
Pengolahan hasil pertanian misalkan mesin pengering merupakan aplikasi fisika di bidang pertanian. Mesin pengering bisa bermacam-macam. Pengering yang menggunakan burner menerapkan konsep fisika dengan kaidah pembakaran. Teknologi modern menerapkan pengering tipe microwave, pemanfaatan gelombang mikro untuk mengeringkan produk pertanian. Selanjutnya tipe pengering dengan heater listrik. Atau bisa juga menggunakan pengering tipe hybrid yang menerapkan asas siklus termodinamika dalam menghasilkan udara kering, contohnya seperti penggunaan AC yang dimanfaatkan sisi panasnya, khusus untuk tipe hybrid sisi dingin dimanfaatkan untuk menghasilkan udara kering. Hasilnya adalah udara kering yang panas.
Pemilahan produk pertanian (Fisika getaran)
Beberapa produk pertanian menggunakan vibrating screen untuk memilah produknya.
Ø Bidang Transportasi
ü Persamaan Bernoulli
Pernahkah Anda bertanya dengan nenek Anda bagaimana ia melakukan perjalanan? Berapa jarak yang ia tempuh dan butuh berapa lama beliau melakukan perjalanan itu? Apabila Anda menanyakan hal itu maka saya yakin jika nenek akan bercerita panjang lebar kalau ia dulu kemana-mana selalu jalan kaki dan dapat menghabiskan waktu berhari-hari hanya untuk menempuh jarak yang tidak terlalu jauh butuh membawa bekal dan persiapan yang matang. Atau mungkin pula Anda pernah membaca kisah perjalanan pelaut seperti Colombus atau Vasco Da Gama dalam mengarungi lautan mereka membutuhkan waktu berbulan-bulan bahkan bertahun-tahun untuk mengarungi lautan ini.
Dan masihkan kita merasa sulit untuk melakukan perjalanan? Tak ada salahnya apabila kita berterima kasih dengan Om Bernoulli karena beliau telah berhasil menyusun persamaan yang sangat luar biasa. Sebuah pesawat dapat dibuat dengan persamaan yang dipelajari pada bab fluida ini.
Manusia dapat terbang di angkasa? O, apabila saya memikirkan ini maka saya hampir sulit untuk mempercayainya. Terbang merupakan aktivitas luar biasa yang hanya dapat dilakukan oleh superhero pada jaman dulu, seperti Mbah Gatot Kaca. Tapi sekarang, adik bayi yang masih belum bisa makan nasi saja sudah bisa melihat awan dan pergi ke Amerika dengan waktu tak cukup lama. Luar Biasa!
ü Hukum Termodinamika
Pernah Anda bayangkan jika Anda bersekolah sejauh 20 km dan Anda menempuhnya dengan berjalan kaki? Saya yakin, Anda akan sulit melakukannya. Maka beruntunglah kita telah berada di jaman luar biasa ini ketika termodinamika menjadi cabang ilmu yang makin menyempurnakan diri.
Melalui hukum termodinamika kita dapat menikmati mudahnya hidup dengan sepeda motor, mobil, dan berbagai mesin yang ada saat ini. Tak perlu lelah harus melangkah. Bahkan dengan hukum termodinamika ini kehidupan pun akan terasa lebih nikmat. Pernah Anda berpanas-panas ria bermandi keringat kemudian masuk ke ruangan ber-AC lalu disuguhi minuman dingin dari kulkas? Apabila Anda sudah mengalami kejadian itu maka Anda patut bersyukur telah disusunnya hukum termodinamika. Sebab melalui hukum itu kita dapat menikmati suhu sesuai dengan keinginan.
Ø Bidang Industri
ü Optik Liquid Crystal
Liquid crystal, material yang mempunyai sifat cair dan krista .Sifat optik liquid crystal yang mampu
mengubah diri menjadi lebih gelap atau lebih terang dibawah medan listrik tertentu telah menumbuhkan industri senilai lebih dari 10 milyar dollar AS berupa produk layar komputer laptop, televisi hemat energi, jam, piringan optik yang dapat ditulis/dihapus, dan smart window (jendela yang berubah warna karena perubahan suhu).
Polimer
material yang susunan molekulnya panjang, telah dimanfaatkan Nike untuk membuat industri besar dengan menciptakan sepatu yang lentur dan tahan lama. Polimer juga telah dikembangkan untuk menjadi material yang lebih kuat dari baja tetapi lebih ringan dari alumunium. Polimer jenis ini dipakai sebagai kerangka mobil dalam industri otomotif. Polimer jenis lain dipakai untuk membuatengsel buatan, kulit buatan, tulang buatan, katup jantung buatan dan lebih dari 5.000 alat kedokteran serta berbagai produk yang menggunakan biomaterial.penelitian thin film telah mampu membuat rumah lebih hangat dimusim dingin dengan memantulkan panas kembali kedalam rumah. Thin film juga menjadi dasar dari pembuatan jendela "pintar" yang tahu kapan harus menyerap panas dan kapan harus memantulk annya. Penelitian di bidang thin film telah membantu pertumbuhan industri penyemprotan/pelapisan.Di samping penemuan material baru, berbagai riset fisika lainnya juga telah mendorong tumbuhnya berbagai industri misalnya:
* riset semikonduktor
* integrated circuit (IC)
* global positioning system (GPS)
* material magnetik
* laser
* dan energi lingkungan.
Ø Bidang Komunikasi
ü Persamaan Maxwell
pernah mengira jika pada saat ini manusia dapat berkomunikasi tanpa batasan jarak. Anda dapat berbicara dengan sahabat yang jaraknya beribu-ribu kilometer dari Anda pada saat itu juga dengan menggunakan handphone, Anda dapat mengirim foto lewat jaringan internet, Anda dapat melakukan rapat dengan orang-orang yang entah dimana ia berada dan Anda dapat memperoleh informasi dalam sekejap mata baik itu melalui televisi, radio, atau juga internet pula. Sesuatu yang saya yakin apabila Anda tanyakan hal ini pada nenek moyang Anda maka beliau akan menjawab dengan kata mustahil!
Hal-hal itu menurut saya pun merupakan hal-hal yang sangat ajaib. Pertama kali Anda melihat orang menggunakan handphone pasti Anda akan berpikir bahwa orang itu adalah orang gila karena ia terlihat bicara sendiri. Ya, jaman telah berubah semenjak Maxwell menyusun persamaan elektromagnetnya dan berhasil meramalkan adanya gelombang elektromagnet. Suatu gelombang yang sangat aplikatif dalam penyampaian informasi dan dunia telekomunikasi. Dan hal ini telah membuktikan jika persamaan fisika telah berhasil merubah kehidupan dan mempermudah kehidupan buka seperti pemikiran kita dimana fisika adalah ilmu yang mempersulit siswa SMA untuk dapat LULUS.
ü
Ø Bidang Energi
ü Hukum Faraday
Diatas telah disebut Persamaan Maxwell suatu persamaan elektromagnet yang luar biasa namun bagian dari persamaan itu yang ditemukan lebih dahulu oleh Faraday merupakan hal luar biasa pula. Faraday menyusun persamaan bagaimana cara menghasilkan listrik melalui medan magnet. Hal yang sangat bermanfaat sehingga saat ini kita dapat membangun Pembangkit-Pembangkit Listrik.
Dengan listrik dunia ini pun berubah. Malam menjadi terang, sepi menjadi semarak, seram menjadi menyenangkan. Ya, listrik telah berhasil mewujudkan dongeng-dongeng yang bercerita tentang indahnya malam di negeri para kurcaci. Listrik tela
ü Radioaktif
Apabila orang-orang di seluruh dunia mengutuk bom atom di Hiroshima dan Nagasaki maka sebaiknya kita patut untuk merenungi diri. Mengapa? Sebab bom atom itu kalau menurut saya adalah berkah bagi Indonesia. Kalau bom atom tak meledak apakah Anda yakin Indonesia bisa lepas dari penjajahan Jepang pada 17 Agustus 1945?
Sebab itu sebaiknya kita harus berterima kasih pada E. Fermi yang telah mampu memanfaatkan aktivitas nuklir. Ya, mungkin bom atom saat ini tak lagi berguna namun apakah nuklir tak lagi dapat dimanfaatkan? Tentu saja masih, dengan nuklir kita dapat memiliki sumber energi yang luar biasa. Energi nuklir yang konvensional saja dari satu uranium dapat menghasilkan energi sekita 200 MeV coba bandingkan dengan energi dari karbon yang hanya 4 eV! Nuklir merupakan hal yang luar biasa untuk masa depan dan masa kini. Suatu sumber energi yang sangat luar biasa untuk kelangsungan siklus energi di dunia.
