A. URAIAN MATERI

Pengertian Osilasi

Osilasi atau getaran adalah gerak bolak-balik di sekitar posisi setimbang. Pada posisi setimbang gaya netto yang bekerja pada sistem. Gerak osilasi adalah gerak menuju ke titik kesetimbangan. Tetapi saat mencapai posisi setimbang sistem masih memiliki kelebihan energi sehingga melampaui posisi setimbang. Tetapi sistem akan kembali berbalik arah menuju titik setimbang.

Agar ini dapat terwujud maka saat benda menyimpang dari posisi setimbang harus ada gaya yang menarik kembali benda ke arah posisi setimbang. Ini berarti pada peristiwa osilasi arah gaya selalu berlawanan dengan arah simpangan. Bentuk paling sederhana persamaan osilasi yang memenuhi kriteria di atas adalah

F = -Cy

dengan

y = simpangan benda dari posisi setimbang;

F = gaya yang menarik kembali benda ke posisi setimbang;

C = sebuah konstanta.

Tanda negatif pada persamaan di atas menjamin bahwa arah gaya selalu berlawanan dengan arah simpangan. Dengan demikian gaya menarik kembali benda ke posisi setimbang. Gaya yang memenuhi persamaan tersebut dikenal dengan hukum Hooke. Hukum Hooke pertama kali diterapkan pada gaya pegas, namun selanjutnya diaplikasikan pada semua jenis gaya yang sebanding dengan simpangan tetapi berlawanan arah. Jika osilasi terjadi dalam ruang tiga dimensi maka gaya penyebab osilasi memenuhi persamaan

r = vektor simpangan benda relatif terhadap posisis setimbang

frekuensi osilasi f ditentukan oleh konstanta C dan massa benda yang berosilasi. Nilai f di atas disebut juga frekuensi alamiah benda yang berosilasi. Secara umum, jika diperoleh hubungan a = -ay dengan a adalah konstanta maka frekuensi osilasi memenuhi

Jenis-Jenis Osilasi

1. Osilasi Bebas

Osilasi bebas adalah sebuah partikel dengan frekuensi dasar di bawah pengaruh gaya pemulih didefinisikan sebagai osilasi bebas. Amplitudo, frekuensi dan energi osilasi tetap konstan. Osilator yang terus berosilasi dengan amplitudo konstan untuk waktu yang tak terbatas dikenal sebagai osilasi bebas.

2. Osilasi Teredam

Yang dimaksud dengan osilasi terendam yaitu osilasi benda yang amplitudonya terus menurun terhadap waktu didefinisikan sebagai osilasi teredam. Dalam osilasi ini amplitudo osilasi berkurang secara eksponensial karena gaya redaman seperti gaya gesekan, gaya kental, dll. Contoh: getaran bandul, redaman elektromagnetik di galvanometer (osilasi kumparan di galvanometer), osilasi elektromagnetik di sirkuit tangki

3. Osilasi yang Dipertahankan

Amplitudo sistem yang berosilasi dapat dibuat konstan dengan memberi makan beberapa energi ke sistem. Jika energi diumpankan ke sistem untuk mengkompensasi energi yang hilang, amplitudo akan menjadi konstan. Contoh: sebuah ayunan yang energinya diumpankan terus menerus untuk mempertahankan amplitudo osilasi.

4. Osilasi Paksa

Osilasi di mana tubuh berosilasi di bawah pengaruh gaya periodik eksternal (penggerak) dikenal sebagai osilasi paksa. Tubuh yang digerakkan tidak berosilasi dengan frekuensi alaminya melainkan berosilasi dengan frekuensi pengemudi. Amplitudo osilator berkurang karena gaya redaman tetapi karena energi yang diperoleh dari sumber eksternal (penggerak) tetap konstan. Amplitudo getaran paksa ditentukan oleh perbedaan antara frekuensi gaya yang diterapkan dan frekuensi alami. Contoh: papan suara instrumen senar melakukan getaran paksa, tekan batang garpu tala yang bergetar, terhadap tabla. Tabla mengalami getaran paksa.

5. Resonansi

Ketika frekuensi gaya eksternal (penggerak) sama dengan frekuensi alami osilator (digerakkan), maka keadaan didorong dan digerakkan ini dikenal sebagai keadaan resonansi. Dalam keadaan resonansi terjadi transfer energi maksimum dari yang digerakkan ke penggerak. Oleh karena itu amplitudo gerak menjadi maksimum. Dalam keadaan frekuensi resonansi driver dikenal sebagai frekuensi resonansi.

6. Getaran Berpasangan

Sistem yang terdiri dari dua atau lebih getaran yang dihubungkan sedemikian rupa sehingga terjadi pertukaran energi di antara keduanya disebut sistem berpasangan. Contoh sistem yang digabungkan adalah sebagai berikut: dua massa diikat satu sama lain oleh tiga pegas di antara dua penyangga kaku. Pegas tengah dapat dilihat sebagai penghubung antara sistem penggerak dan sistem penggerak.

Pengertian Gelombang

Anda pasti sudah sering mendengar istilah gelombang seperti gelombang suara, gelombang cahaya, gelombang laut, dll. Anda juga pasti telah mengamati gelombang seperti gelombang air di pantai. Tapi apakah Anda mengetahui apa definisi gelombang?

Apabila kita amati gelombang seperti penyebaran pola riak air ketika di permukaan air dijatuhkan batu, maka akan ada dua fenomena yang diamati sekaligus, yaitu

a) Ada osilasi atau getaran, seperti titik di permukaan air yang bergerak naik dan turun

b) Adanya perambatan pola

Gelombang adalah osilasi yang merambat. Jika perambatan gelombang memerlukan keberadaan suatu medium maka kita dapat mendefinisikan gelombang sebagai osilasi yang merambat pada suatu medium tanpa diikuti perambatan bagian-bagian medium itu sendiri.

Jenis-Jenis Gelombang

Berbagai jenis gelombang menunjukkan karakteristik tertentu. Karakteristik ini digunakan untuk membedakan antara jenis gelombang. Orientasi gerak partikel relatif terhadap arah rambat energi adalah salah satu cara gelombang dicirikan. Ada tiga kategori:

a) Gelombang longitudinal ialah gerakan partikel sejajar dengan gerakan energi. Contohnya gelombang suara yang bergerak di udara.

b) Gelombang transversal ialah gerakan partikel tegak lurus (tegak lurus) terhadap gerakan energi. Contoh pergerakan gelombang melalui benda padat seperti tali yang direntangkan atau trampoline.

c) Gelombang Elektromagnetik ialah gelombang yang bisa merambat walaupun tidak memiliki media perambatannya. Contohnya sinar ultraviolet, sinar inframerah, dan gelombang pada televisi.

Sifat-Sifat Gelombang

a) Dapat Dipantulkan (Refleksi)

Gelombang yang dapat dipantulkan jika mengenai penghalang.

Contoh: gelombang bunyi berupa gema.

b) Dapat Dibiaskan (Refraksi)

Gelombang dapat dibiaskan jika melaui dua medium yang berbeda.

Contoh: pembiasan pada air.

c) Dapat Dipadukan (Interferensi)

Gelombang dapat dipadukan dengan satu atau lebih gelombang yang menghasil peristiwa khusus seperti menguatkan maupun melemahkan.

Contoh: kacamata supersin.

d) Dapat Disebarkan (Difraksi)

Gelombang dibelokan/disebarkan jika gelombang melalui celah.

Contoh: bunyi dari luar kamar dapat didengar dengan jelas padahal lubang luar kamar sempit.

e) Dapat Diuraikan (Dispersi)

Gelombang akan diuraikan ketika melewati medium.

Contoh: gelombang cahaya yang diuraikan menjadi cahaya lain pada prisma padang lurus.

f) Penyerapan Sebagian Arah Getar (Polarisasi)

Gelombang sebagian arah getar gelombangnya terserap gelombang sehingga gelombang hanya searah saja pada gelombang transversal.

Contoh: penyerapan arah bidang ketika melewati polaroid (polarisasi absorbs selektif).

Contoh Soal

Sebuah bandul memiliki massa 100 gram dengan panjang tali 40 cm. Jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 dan bandul tersebut diberi sudut simpangan sebesar 30°, tentukan amplitudo getaran dan gaya pada saat simpangan maksimum serta periode getarannya!

Diketahui:

m = 100 gram = 0,1 kg

l = 40 cm = 0,4 m

g = 10 m/s^2

θ = 30°

Ditanya:

A = …. ?

F = …. ?

T = …. ?

B. FENOMENA DALAM BIDANG BIOTEKNOLOGI

Osilasi Teredam Dalam Kultur Berkelanjutan Lactobacillus Plantarum

Lactobacillus plantarum menunjukkan osilasi teredam jangka panjang ketika tumbuh secara aerobik dengan glukosa sebagai substrat pembatas laju. Hidrogen peroksida terakumulasi dalam kultur dan konsentrasinya juga menunjukkan osilasi teredam. Disarankan bahwa penghambatan pertumbuhan dengan hidrogen peroksida yang terlibat dalam produksi tionosilasi teredam kepadatan populasi mikroba.

Fenomena osilasi dilaporkan di sini berbeda dari sebagian besar dari mereka dianggap palsu oleh Sinclair, periode mereka adalah urutan hari bukan jam. Ini jauh lebih lama daripada periode perangkat kontrol tunggal, termostat, yang mungkin telah memaksakan periodisitas eksternal pada kultur (tidak ada pompa umpan, pengontrol pH, pengontrol busa, atau pengontrol oksigen terlarut yang digunakan dalam percobaan). Ini juga jauh lebih lama dari periode samping. Fakta-fakta ini membuat kita percaya bahwa fenomena osilasi dilaporkan di sini tidak didorong oleh proses periodik eksternal tetapi adalah konsekuensi dari waktu holding berubah, pada pertumbuhan, metabolisme dan proses regulasi dari populasi.

Osilasi teredam terjadi dengan L. plantarum dalam kondisi aerobik, pH sekitar 6,5, pada waktu penahanan yang lebih lama, dan pada kadar glukosa 1,0 g1-l. Mereka tidak terjadi dengan waktu penahanan yang singkat. Mekanisme yang menghasilkan osilasi yang diamati tidak sepenuhnya jelas. Produksi diamati dari H202, efek penghambatan terkenal senyawa ini pada lacto basil, dan diamati osilasi dalam konsentrasi semua menyarankan bahwa mungkin memainkan peran utama dalam memproduksi osilasi. Redaman dari H202 adalah fitur karakteristik dari organisme ini. Entah H202 meredam keluar konsentrasi (tidak stabil dengan adanya bahan organik), atau organisme beradaptasi dengan itu.

C. TEKNOLOGI PADA BIDANG BIOTEKNOLOGI

Extracorporeal Shock Wave Lithotripsy (ESWL) adalah jenis pengobatan untuk penyakit batu ginjal. Ini menggunakan gelombang kejut berkekuatan tinggi untuk memecah batu ginjal menjadi fragmen yang cukup kecil untuk keluar dari tubuh yang dikeluarkan melalui urin. ESWL ini bersifat non-invasif, yang berarti tidak melibatkan pemotongan atau memasukkan apapun ke dalam tubuh. Terapi biasanya dilakukan oleh dokter spesialis yang disebut ahli urologi, atau oleh teknisi lithotripsy. Mereka menggunakan mesin yang disebut generator gelombang kejut untuk memberikan perawatan. Prosedur ini memakan waktu antara 30 menit dan satu jam, tergantung seberapa besar batu ginjal yang diderita.

D. PERMASALAHAN KONSTEKTUAL PADA BIDANG BIOTEKNOLOGI, SOLUSI PENYELESAIAN YANG SUDAH ADA, DAN DESAIN MINIATUR TEKNOLOGI

Osilasi Jaringan Saraf Dalam Sistem Model Hewan: Alat Baru Untuk Prediksi Kerentanan Depresi Dan Respons Antidepresan

Major Depressive Disorder (MDD) adalah penyakit kronis dengan insiden lebih tinggi pada wanita. Aktivitas osilasi saraf yang tidak diatur adalah mekanisme yang muncul yang mendasari MDD, namun apakah perbedaan jenis kelamin dalam ritme ini berkontribusi pada perkembangan gejala MDD tidak diketahui. Dengan menggunakan model stres kronis yang tidak dapat diprediksi, peneliti menemukan bahwa hewan yang tahan stres dan rentan menunjukkan penanda osilasi spesifik jenis kelamin di korteks prefrontal, korteks cingulate, nucleus accumbens, dan hippocampus.

Wanita tangguh sebagian besar dicirikan oleh peningkatan kekuatan teta hippocampal dan koherensi, sementara pria tangguh menunjukkan peningkatan koherensi gamma seluruh sistem. Pada hewan yang rentan, betina menunjukkan peningkatan luas delta dan mengurangi kekuatan theta, namun laki-laki menunjukkan sedikit perbedaan dalam jenis kelamin yang dapat menggambarkan kerentanan stres dari ketahanan. Akhirnya, respons stress dimediasi oleh perekrutan temporal jalur saraf tertentu, yang berpuncak pada perubahan di seluruh sistem yang berkorelasi dengan ekspresi perilaku seperti depresi. Temuan ini menunjukkan bahwa respons neurofisiologis dapat berfungsi sebagai penanda prediktif perilaku yang terkait dengan depresi dengan cara spesifik jenis kelamin.