Pemanfaatan Getaran, Gelombang, dan Bunyi dalam Teknologi

GETARAN, gelombang, dan bunyi memiliki banyak manfaat bagi manusia yang memiliki pendengaran. Dengan keberadaan telinga, getaran, gelombang, serta bunyi, manusia dan hewan mampu mendeteksi, memanfaatkan, serta melindungi diri dari marabahaya.

Banyak bentuk pemanfaatan getaran, gelombang, dan bunyi bagi kehidupan manusia sejak dulu. Kini dengan perkembangan teknologi, ketiga hal itu pun dimanfaatkan. Berikut beberapa pemanfaatan gelombang dalam teknologi sebagaimana dikutip dari buku Ilmu Pengetahuan Alam Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan untuk SMP/MTs Kelas VIII Semester 2.

Pemanfaatan gelombang dalam teknologi

1. Ultrasonografi (USG).

Ultrasonografi merupakan teknik pencitraan untuk diagnosis dengan menggunakan gelombang ultrasonik. Frekuensi yang digunakan berkisar antara 1-8 MHz. USG dapat digunakan untuk melihat struktur internal dalam tubuh, seperti tendon, otot, sendi, pembuluh darah, bayi yang berada dalam kandungan, dan berbagai jenis penyakit, seperti kanker. 

Baca juga : Cahaya dan Sifatnya: Merambat Lurus, Dipantulkan, Dibiaskan, Gelombang Elektromagnetik

Bagaimana gelombang bunyi dapat menghasilkan gambar? Proses pembentukan gambar dari bunyi dilakukan dengan tiga tahapan, yaitu pemancaran gelombang, penerimaan gelombang pantul, dan interpretasi gelombang pantul. Alat USG akan memancarkan berkas gelombang ultrasonik ke jaringan tubuh menggunakan alat pemancar sekaligus penerima gelombang yang disebut transduser. 

Gelombang yang dipancarkan akan dipantulkan sebagian oleh jaringan tubuh dengan besar yang beragam, baik jangka waktu pantulan dan besar kecilnya gelombang yang dipantulkan. Gelombang yang dipantulkan oleh jaringan tubuh selanjutnya diterima oleh transduser. Selanjutnya transduser akan mengubah gelombang yang diterima menjadi sinyal listrik, kemudian dihantarkan menuju komputer. Komputer selanjutnya akan memeroses dan mengubah sinyal listrik menjadi gambar.

2. Sonar.

Sonar (Sound Navigation and Ranging) dapat digunakan untuk menentukan kedalaman dasar lautan yang diperoleh dengan cara memancarkan bunyi ke dalam air. Gelombang bunyi akan merambat menurut garis lurus hingga mengenai sebuah penghalang, misalnya dasar laut. Ketika gelombang bunyi mengenai penghalang, sebagian gelombang itu akan dipantulkan kembali ke kapal sebagai gema. Waktu yang dibutuhkan gelombang bunyi untuk bergerak turun ke dasar dan kembali ke atas diukur dengan cermat.

Baca juga : Bagian-Bagian Telinga Manusia serta Proses Mendengar pada Hewan

Data waktu dan cepat rambat bunyi di air laut dapat digunakan untuk menghitung jarak kedalaman laut dengan menggunakan persamaan.

s = v × t : 2

s = kedalaman lautan
v = Kecepatan gelombang ultrasonik
t = Waktu tiba gelombang ultrasonik

Baca juga : Memahami Getaran, Gelombang, Bunyi, Rumus, dan Contoh Soal

Untuk mengukur kedalaman laut, diperlukan transduser dan detektor. Transduser akan mengubah sinyal listrik menjadi gelombang ultrasonik yang dipancarkan ke dasar laut. Pantulan dari gelombang tersebut akan menimbulkan efek gema (echo) dan dipantulkan kembali ke kapal, kemudian ditangkap detektor. Sistem penerima pada kapal akan melakukan penghitungan mengenai jarak objek dengan menggunakan rumus yang telah dipelajari.

 

 

Baca juga : Pembentukan Bayangan pada Cermin Datar dan Lengkung

 

Selain untuk mengukur kedalaman laut, sonar juga banyak digunakan nelayan modern untuk menentukan lokasi di mana ikan berada, kondisi ombak, dan kecepatan arus air laut. Tahukah kamu bahwa sonar ternyata menirukan proses lumba-lumba dalam mencari mangsanya yang telah digunakan lumba-lumba sejak jutaan tahun lalu? 

Menakjubkan bukan? Mustahil seekor binatang mampu memiliki sistem sedemikian menakjubkan atas kehendaknya sendiri. Sistem tak tertandingi pada lumba-lumba ialah bukti bahwa Tuhan Maha Kuasa dan telah menciptakan hewan tersebut begitu sempurna.

Baca juga : Sistem Ekskresi pada Manusia, Organ-Organ, dan Gangguannya 

3. Terapi ultrasonik.

Terapi ultrasonik merupakan terapi yang menggunakan gelombang ultrasonik untuk keperluan medis. Metode yang digunakan yaitu dengan memancarkan gelombang dengan frekuensi tinggi (800-2.000 kHz) pada jaringan tubuh. 

Beberapa bentuk terapi ultrasonik misalnya terapi fisik yang biasa digunakan untuk menangani keseleo pada ligamen, keseleo pada otot, tendonitis, inflamasi sendi, dan osteoartritis. Selain itu, tingginya energi gelombang ultrasonik dapat digunakan untuk memecah endapan batu pada penderita batu ginjal atau yang dikenal dengan lithotripsi. 

 

Baca juga : Frekuensi Adalah: Pengertian, Rumus, Jenis, dan Contoh Soal

Terapi batu ginjal dengan gelombang ultrasonik.

 

Baca juga : Mengenal Makhluk Hidup Kelompok Protista, Monera, dan Jamur

Gelombang ultrasonik juga dapat digunakan untuk membersihkan gigi dan penanganan penyakit katarak. Ultrasonik juga dapat dimanfaatkan untuk mengantarkan obat tertentu secara efektif pada suatu organ yang terkena penyakit, misalnya mengantarkan obat kemoterapi terhadap sel-sel kanker dalam otak. Masih banyak lagi manfaat ultrasonik untuk terapi. 

4. Pembersih ultrasonik.

Pernahkah kamu mendengar pembersih ultrasonik? Pembersih ultrasonik merupakan alat yang menggunakan gelombang ultrasonik dengan frekuensi antara 20-400 KHz dan cairan pembersih tertentu (dapat juga menggunakan air biasa), untuk membersihkan suatu benda. 

Benda-benda yang biasa dibersihkan menggunakan alat pembersih ultrasonik seperti, perhiasan, lensa, jam tangan, alat bedah, alat musik, alat laboratorium, dan alat-alat elektronik tertentu. Pembersih ultrasonik akan menghasilkan gelembung-gelembung cairan pembersih yang terbentuk akibat adanya gelombang ultrasonik bertekanan tinggi. 

Baca juga : Proses Penyelidikan Ilmiah IPA dan Hasil Kumpulan Pengetahuannya

Pergerakan gelembung cairan menghasilkan gaya yang besar untuk melepaskan kotoran seperti debu, minyak, cat, bakteri, dan jamur yang melekat pada suatu benda. Gelembung cairan mampu masuk ke dalam lubang-lubang kecil yang sulit dibersihkan dengan cara biasa, sehingga untuk membersihkannya tidak perlu dilakukan pembongkaran.

5. Sonifikasi.

Sonifikasi adalah proses pemberian energi gelombang ultrasonik pada suatu bahan (larutan atau campuran), sehingga bahan tersebut dapat dipecah menjadi bagian yang sangat kecil. Di dalam laboratorium, sonifikasi dilakukan dengan bantuan alat yang disebut sonikator. 

Pada alat pembuatan kertas, juga terdapat alat yang memancarkan gelombang ultrasonik pada serat selulosa. Hasilnya, serat tersebar lebih merata dan menjadikan kertas lebih kuat.

Baca juga : Fungsi Sitoplasma pada Sel Hewan dan Tumbuhan

 

Sonifikator.

Baca juga : Berhitung Perkalian dan Pembagian Bilangan Bulat serta Sifat-sifatnya

 

Sonifikasi dapat digunakan untuk produksi nanopartikel seperti nanoemulsi dan nanokristal. Sonifikasi juga dapat mempercepat ekstraksi (pengambilan) minyak dari dalam jaringan tumbuhan dan pemurnian minyak bumi. 

Pada aplikasi biologis, sonifikasi sering digunakan untuk merusak atau menonaktifkan material organik. Misalnya, untuk merusak membran sel dan melepaskan isi selulernya atau yang dikenal dengan istilah sonoporasi.

Baca juga : Mikrometer Sekrup: Pengertian, Cara Menghitung, Bagian, dan Fungsi

6. Pengujian ultrasonik.

Pengujian ultrasonik (ultrasonic testing) merupakan teknik pengujian yang berdasarkan pada penyaluran gelombang ultrasonik pada objek atau material yang diuji. Gelombang yang digunakan memiliki frekuensi sekitar 0,1-15 Mhz. Dengan menggunakan teknik pantulan gelombang ultrasonik yang dipancarkan ke dalam benda, kerusakan pada bagian dalam benda, ketebalan, dan karakteristiknya dapat dideteksi, misalnya kerusakan akibat korosi pada logam.

Pengujian ultrasonik banyak dilakukan dalam produksi logam baja dan aluminium, produksi pesawat, automotif, dan industri lain. Penggunaan alat uji ultrasonik banyak memiliki keunggulan, antara lain memiliki daya yang tinggi untuk menembus suatu bahan, memiliki sensitivitas yang tinggi, akurat, tidak berbahaya, dan mudah dibawa.

Rangkuman

1. Mendengar adalah kemampuan untuk mendeteksi vibrasi mekanis yang disebut suara.

Baca juga : Mekanisme Pengangkutan Air dari Akar Menuju Daun pada Tumbuhan

2. Organ pendengaran pada manusia adalah telinga yang berfungsi menangkap gelombang suara dan memberikan rangsang pada sel saraf untuk diterjemahkan di otak.

3. Telinga manusia dibagi menjadi tiga area, yaitu telinga luar, telinga tengah, dan telinga dalam.

4. Getaran merupakan gerak bolak-balik melalui titik kesetimbangannya yang energinya akan merambat dalam bentuk gelombang.

Baca juga : 12 Contoh Simbiosis Komensalisme dan Penjelasannya

5. Gelombang-gelombang yang berbeda dapat memiliki periode, frekuensi, dan panjang gelombang yang berbeda.

6. Berdasarkan arah rambatnya, gelombang dibedakan menjadi gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Gelombang transversal adalah gelombang yang arah rambatnya tegak lurus dengan arah getarnya. Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah rambatnya sejajar dengan arah getarnya.

7. Telinga manusia mampu mendengar bunyi dengan frekuensi 20-20.000 Hz yang disebut bunyi audiosonik. Beberapa hewan dapat mendengar bunyi dengan frekuensi di bawah 20 Hz yang disebut bunyi infrasonik, dan bunyi dengan frekuensi di atas 20.000 Hz yang disebut bunyi ultrasonik.

8. Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena benda lain yang memiliki frekuensi sama bergetar di sekitarnya.

9. Sonar merupakan suatu sistem penggunaan gelombang ultrasonik untuk menaksirkan ukuran, bentuk, atau kedalaman yang biasa dipakai di kapal atau hewan tertentu seperti lumba-lumba dan kelelawar. (Z-2)