MAKALAH FISIKA SUB BAB 1.1 KONSEP DAN ASPEK MEKANIKA

 

MAKALAH FISIKA UNTUK BIOTEKNOLOGI

SUB BAB 1.1 Konsep dan Aspek mekanika

 



 

Disusun oleh :

Dira Egastha Putri Agtanti

NIM 210343606463

 

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

PROGRAM STUDI BIOTEKNOLOGI

2021



KATA PENGANTAR

 

Segala puji dan syukur saya panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-Nya saya mampu menyelesaikan makalah ini pada waktunya. Makalah ini berisi tentang Konsep dan Aspek Mekanika beserta uraian-uraiannya yang berkaitan dengan bidang kesehatan.

Terimakasih penulis ucapkan pula kepada Bapak Parno Dr., M.Si selaku dosen mata kuliah Fisika untuk Bioteknologi yang telah memberikan tugas ini, kedua orang tua, dan juga referensi sumber internet yang telah membantu saya dalam menyelesaikan makalah ini.

Saya menyadari bahwa dalam penyusunan makalah ini masih banyak kekurangan dan kesalahan, baik dari segi isi maupun redaksinya. Makalah ini jauh dari kesempurnaan, karena itu sangat diharapkan kritik dan saran yang membangun agar saya dapat menyusun makalah yang lebih baik lagi di masa yang akan datang. Semoga makalah ini dapat berguna, dapat memberikan informasi yang cukup dan dapat menambah ilmu pengetahuan yang baru pada sub bab aspek dan konsep mekanika bagi pembaca maupun saya sendiri.

 

 

 

 

Sidoarjo, September 2021

 

 

Penulis     


DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ...........................................................................................

DAFTAR ISI ..........................................................................................................

BAB I : PENDAHULUAN ....................................................................................

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

B. Rumusan Masalah .......................................................................................

C. Tujuan ..........................................................................................................

BAB II: PEMBAHASAN ......................................................................................

A. Pengertian Mekanik Dalam Materi Fisika Yang Dikaitkan Dengan Bioteknologi Kesehatan...............................................................................

B.  Fenomena pada Bidang Bioteknologi Kesehatan.........................................

C.  Teknologi Pada Bidang Bioteknologi Kesehatan…………........................

D.  Contoh soal dan pembahasan....…………………………………………..

E. Permasalahan Kontekstual pada Bidang Bioteknologi dan Solusi Penyelesaiannya…………………………………………………………..

BAB III: PENUTUP ..............................................................................................

A. Kesimpulan .................................................................................................

B. Saran ............................................................................................................

DAFTAR PUSTAKA

 

 


 

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Aspek dan konsep mekanika merupakan sub bab pembelajaran pada ilmu fisika. Pada sub bab ini akan menguraikan materi keterkaitannya bidang ilmu fisika dengan bidang ilmu kesehatan. Kemudian mengerucut pada bioteknologi kesehatan.

Aspek dan konsep mekanika menggunakan dasar hukum newton I, hukum newton II, dan hukum newton III. Dasar hukum ini memiliki keterkaitan dalam bidang kesehatan yang disebut biomekanika karena digunakan dalam dunia kesehatan. Biomekanika adalah studi tentang struktur, fungsi dan gerak mekanis system biologis pada tingkat apapun dari seluruh organisme hingga organ, sel, dan organel sel menggunakan metode mekanika. Biomekanik area yang lebih luas yang tidak hanya berkaitan dengan gerakan otot tetapi juga dengan perilaku fisik tulang dan organ seperti paru-paru dan jantung.

Pada bidang bioteknologi kesehatan yang ada di masa lalu telah terbukti dengan penemuan vaksin. Teknologi yang dipakai berasal dari mikroorganisme yang telah dilemahkan. Vaksin dimasukkan ke dalam tubuh manusia dengan suntikan atau oral. Dengan demikian, sistem kekebalan tubuh manusia aktifmelawan mikroorganisme tersebut. Seiring berjalannya waktu, dengan semakin bertambahnya teknologi modern yang ada pada jaman sekarang, penemuan vaksin mengalami perubahan yang signifikan. Setelah ditemukannya alat bioreaktor. Juga ada berbagai macam teknologi lain yang semakin berkembang seperti rekayasa genetika, kultur jaringan, DNA rekombinan, pengembangbiakan sel induk, cloning, dan lain-lain.

Teknologi yang digunakan di klinik juga menggunakan hukum dasar ini. Hukum Newton I, hukum newton II, dan hukum newton III. Contohnya traksi leher, traksi tulang, dan traksi kulit. Traksi adalah tahanan yang dipakai dengan berat atau alat lain untuk menangani kerusakan atau gangguan pada tulang dan otot (pengertian menurut bidang fisioterapi). Untuk lebih jelasnya lihatnya contoh pada gambar yang ada di  bab II pembahasan.

 

 

 


 

B.  Rumusan Masalah

Rumusan masalah yang diambil antara lain :

1.      Apa pengertian mekanik dalam materi fisika yang dikaitkan dengan bioteknologi kesehatan?

2.      Fenomena apa saja yang ada pada bidang bioteknologi kesehatan?

3.      Teknologi seperti apa yang digunakan pada bidang bioteknologi kesehatan?

4.      Apa permasalahan kontekstual pada bidang bioteknologi, bagaimana solusi penyelesaiannya?

5.      Contoh artikel yang sesuai

C.  Tujuan

1.  Untuk mengetahui pengertian mekanik dalam materi fisika yang dikaitkan dengan bioteknologi kesehatan

2.     Untuk mengetahui fenomena yang ada pada bidang bioteknologi kesehatan

3. Untuk mengetahui teknologi yang digunakan pada bidang bioteknologi kesehatan

4.  Untuk mengetahui permasalahan kontekstual apa yang terjadi pada bidang bioteknologi dan solusi penyelesaiannya


 

BAB II

PEMBAHASAN

A.    Pengertian Mekanik Dalam Materi Fisika Yang Dikaitkan Dengan Bioteknologi Kesehatan

         Mekanika adalah cabang fisika yang berkaitan dengan efek kekuatan pada gerakan tubuh. Cabang fisika ini adalah cabang fisika pertama yang diterapkan sepenuhnya pada sistem kehidupan, terutama untuk memahami prinsip-prinsip yang mengatur pergerakan hewan. Konsep mekanika saat ini dirumuskan oleh Isaac Newton, yang karya utamanya tentang mekanik, Principia Mathematica, diterbitkan pada tahun 1687.

Studi tentang mekanika bagaimanapun, dimulai lebih dulu. Hal ini dapat ditelusuri ke filsuf Yunani abad keempat B.C. orang-orang Yunani awal, yang tertarik pada sains dan atletik, juga yang pertama menerapkan prinsip-prinsip fisik pada gerakan hewan. Aristoteles pernah berkata, “Hewan yang bergerak membuat perubahan posisinya dengan menekan apa yang ada di bawahnya. Pelari berlari lebih cepat jika mereka mengayunkan lengan mereka untuk perpanjangan lengan ada semacam bersandar pada tangan dan pergelangan tangan.” Meskipun beberapa konsep yang diusulkan oleh para filsuf Yunani salah, pencarian mereka untuk prinsip-prinsip umum di alam menandai awal dari pemikiran ilmiah. Setelah penurunan Yunani kuno,mengejar semua karya ilmiah memasuki periode jeda yang berlangsung sampai Renaissance membawa kebangkitan dalam banyak kegiatan termasuk ilmu pengetahuan. Selama periode kebangkitan ini, Leonardo da Vinci (1452-1519) membuat pengamatan rinci tentang gerakan hewan dan fungsi otot. Sejak da Vinci, ratusan orang telah berkontribusi pada pemahaman kita tentang gerakan hewan dalam hal prinsip-prinsip mekanis. Studi mereka telah dibantu oleh teknik analitik yang lebih baik dan pengembangan instrumen seperti kamera fotografi dan timer elektronik.

Studi tentang gerak manusia adalah bagian dari kinesiologi, yang mempelajari manusia terutama seperti yang diterapkan pada kegiatan atletik, dan biomekanik, area yang lebih luas yang tidak hanya berkaitan dengan gerakan otot tetapi juga dengan perilaku fisik tulang dan organ seperti paru-paru dan jantung. Pengembangan perangkat prostetik seperti anggota badan buatan dan jantung mekanis adalah area aktif penelitian biomekanik. Mekanika, seperti setiap subjek lain dalam sains, dimulai dengan sejumlah konsep dasar dan kemudian menyediakan aturan yang dengannya mereka saling terkait.

Dalam biomekanik menggunakan hukum dasar yang dirumuskan oleh Isaac Newton (1643-1727) untuk mempelajari gerak mekanik pada hewan dan manusia. Ada 3 hukum dasar mekanika yang dicetuskan oleh Newton, yaitu :

1.      Hukum Newton Pertama

Hukum Newton ini disebut juga hukum inersia (kelembaman). Yang artinya setiap benda akan tetap berada dalam keadaan diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali jika dipaksa untuk mengubah keadaan itu oleh gaya-gaya yang berpengaruh padanya. Hukum Newton pertama dipakai untuk mengukur suatu pengamatan

2.      Hukum Newton Kedua

Apabila ada gaya yang bekerja pada suatu benda maka benda akan mengalami suatu percepatan yang arahnya sama dengan arah gaya.

F = m a

Dimana,

F = gaya yang bekerja (N)

m = massa benda (Kg)

a = percepatan (m/dt2)

3.      Hukum Newton Ketiga

Faksi = - Freaksi (arah berlawanan)

 

           Ada gaya yang bekerja pada tubuh dan ada gaya yang berada dalam tubuh kita. Newton telah membuat hukum gravitasi secara universal yang merupakan dasar asal mula gaya yang dikenal dengan gaya gravitasi. Hukum ini merupakan gaya tarik antara 2 benda, misalnya berat badan, ini merupakan gaya tarik bumi terhadap badan kita (gaya pada tubuh), terjadinya varises pada vena merupakan gaya tarik bumi terhadap aliran darah yang mengalir secara berlawanan (gaya dalam tubuh). Apabila ditinjau dari segi statis dan dinamisnya  maka gaya yang bekerja dalam tubuh manusia ada 2, yaitu :

1.      Gaya pada tubuh keadaan statis. Tubuh dalam keadaan statis/setimbang, jumlah gaya dan momen gaya yang ada sama dengan nol. Sistem otot dan tulang berfungsi sebagai pengumpil. Ada 3 kelas sistem pengumpil :

a.       Klas pertama

Titik tumpuan terletak diantara gaya berat dan otot                                                                    

 

W = gaya berat                                      

M = gaya otot

 

 

 


 


b.      Klas kedua

Gaya berat diantara titik tumpu dan gaya otot



 

 

 

 

 

c.       Klas ketiga

Gaya otot terletak diantara titik tumpuan dan gaya berat



2.      Gaya pada tubuh keadaan dinamis.

Adalah kemampuan untuk mempertahankan kesetimbangan dalam bergerak. Kesetimbangan merupakan interaksi yang kompleks dari integrasi/interaksi sistem sensorik dan muskuloskeletal (otot, sendi, dan jar lunak lain) yang diatur dalam otak sebagai respon terhadap perubahan kondisi internal dan eksternal. Juga dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti, usia, motivasi, kognisi, lingkungan, kelelahan, pengaruh obat dan pengalaman terdahulu.

Bioteknologi kesehatan adalah suatu teknik modern untuk mengubah bahan mentah melalui transformasi biologi sehingga menjadi produk yang berguna dengan mempelajari ilmu pemanfaatan makhluk hidup seperti virus, fungi, bakteri, dsb atau produk yang terdapat pada makhluk hidup seperti (enzim, alkohol).

 

B.     Fenomena pada Bidang Bioteknologi Kesehatan

Di bidang kesehatan, fenomena bioteknologi pada masa lalu dibuktikan dengan penemuan vaksin, antibiotik, dan insulin walaupun masih dalam jumlah yang terbatas akibat proses fermentasi yang tidak sempurna. Perubahan signifikan terjadi setelah penemuan bioreaktor oleh Louis Pasteur. Dengan alat ini, produksi antibiotik maupun vaksin dapat dilakukan secara massal. Pada masa kini, bioteknologi berkembang pesat, terutama di negara-negara maju. Kemajuan ini ditandai dengan ditemukannya berbagai macam teknologi semisal rekayasa genetika, kultur jaringan, DNA rekombinan, pengembangbiakan sel induk, cloning, dan lain-lain. Teknologi ini memungkinkan kita untuk memperoleh penyembuhan penyakit-penyakit genetik maupun kronis yang belum dapat disembuhkan, seperti kanker ataupun AIDS. Penelitian di bidang pengembangan sel induk juga memungkinkan para penderita stroke ataupun penyakit lain yang mengakibatkan kehilangan atau kerusakan pada jaringan tubuh dapat sembuh seperti sediakala.

 

C.     Teknologi Pada Bidang Bioteknologi Kesehatan

1.      Pembuatan Hormon Insulin

               Pembuatan hormon insulin dilakukan dengan rekayasa genetika. Melalui rekayasa genetika, manusia berhasil menyisipi bakteri Escherichia coli dengan gen pembentuk insulin pada manusia. Gen penghasil insulin manusia tersebut dapat mengarahkan sel E.coli untuk menghasilkan insulin. Bakteri ini dapat membentuk insulin yang mirip dengan insulin manusia.. Insulin yang diperoleh dapat digunakan untuk mengobati penderita diabetes.

 

2.      Pembuatan Vaksin

Pembuatan vaksin dilakukan melalui rekayasa genetika. Vaksin dibuat dengan mengisolasi gen yang mengkode antigen dari mikrobia yang bersangkutan. Gen tersebut disisipkan pada plasmid yang sama tetapi telah dilemahkan. Mikrobia yang telah disisipi gen tersebut akan membentuk antigen murni. Jika antigen ini disuntikkan pada tubuh manusia, sistem kekebalan tubuh akan membentuk antibodi yang berfungsi melawan antigen yang masuk ke dalam tubuh. Selain itu, ada juga vaksin yang dibuat dengan menerapkan bioteknologi konvensional. Pembuatan vaksin jenis ini tidak melalui rekayasa genetika. Vaksin ini berasal dari mikroorganisme yang telah dilemahkan. Vaksin dimasukkan ke dalam tubuh manusia dengan suntikan atau oral. Dengan demikian, sistem kekebalan tubuh manusia aktifmelawan mikroorganisme tersebut.

 

3.      Antibiotik

Antibiotik merupakan zat kimia yang dihasilkan oleh mikroorganisme terutama bakteri dan jamur yang dapat menghambat pertumbuhan atau membunuh bakteri atau mikroorganisme yang lain. Dengan demikian, antibiotik digunakan untuk melawan infeksi bakteri atau jamur

4.      Antibodi Monoklonal

Antibodi merupakan protein yang dihasilkan oleh sistem kekebalan tubuh yang berfungsi melawan dan melindungi tubuh dari infeksi bakteri. Melalui rekayasa genetika, manusia dapat membentuk antibodi monoklonal. Antibodi monoklonal yaitu antibodi yang diperoleh dari penggabungan sel penghasil antibodi dengan sel yang terkena penyakit. Pada teknologi antibodi monoklonal digunakan sel-sel tumor dan sel-sel limpa manusia. Sel-sel tumor dapat memperbanyak diri tanpa henti, sedangkan sel limpa sebagai antigen yang menghasilkan antibodi. Hasil penggabungan kedua sel tersebut dinamakan sel hibridoma. Sel hibridoma dapat memproduksi antibodi secara kontinyu. Antibodi yang dihasilkan dapat digunakan untuk mengobati penyakit kanker atau tumor. Antibodi ini akan menyerang sel-sel kanker tanpa merusak sel-sel yang sehat.

 

5.      Penggunaan Klinik

·         Traksi Leher



·         Traksi Tulang

                   






·         Traksi Kulit

                              





                     




D. Contoh soal dan pembahasan :

saat seorang atlit tolak peluru akan melempar bola dalam keadaan se -timbang, maka tarikan otot deltoidus ( T) yang membentuk sudut 100  dan berjarak 20 cm dari ujung pusat rotasi, harus melawan gaya berat lengan W1  yang berjarak 2x dari T dan gaya berat bola W2  yang berjarak 4x dari T. Jika W1 20 N dan berat bola  5 kg, berapa T .       ( g = 10 m/dt2 )

 

Jawab :

Dengan menggunakan hukum kedua Newton dan keseimbangan benda tegar maka didapat persamaan :

T sin 100  x 0,2 – Wlengan x 0,4 – W bola x 0,8 = 0

Maka

2 Wlengan + 4 Wbola

T = ——————————

Sin 100


E.     Permasalahan Kontekstual pada Bidang Bioteknologi dan Solusi Penyelesaiannya

Permasalahan kegemukan atau kelebihan berat badan adalah penyebab malasnya seseorang untuk bergerak atau melakukan aktivitas. Orang yang mengalami kegemukan sulit untuk menjadi langsing (menurunkan berat badan), sementara orang yang langsing berat badannya tidak berubah. Hal ini dikarenakan adanya perbedaan aktivitas yang mencolok diantara orang yang memilki berat badan berlebih dengan orang yang langsing. Mereka yang berbadan besar cenderung duduk-duduk sedangkan mereka yang berbadan kecil terus bergerak.

Di dalam tubuh, tubuh memerlukan energi untuk melakukan aktivitas sehari-hari. Tentu saja energi yang dibutuhkan di setiap orang berbeda-beda. Tergantung dari aktivitas, ukuran tubuh dan asupan makanan setiap harinya. Contoh jumlah energi yang dibutuhkan seorang atlet akan berbeda dengan jumlah energi yang dibutuhkan seorang penulis. Begitu juga dengan orang yang berbadan kecil memerlukan energi yang lebih sedikit daripada orang yang berbadan besar. Namun secara umum, energi yang diperlukan untuk melakukan aktivvitas besarnya mencapai 350 kalori sehari yang cukup untuk membakar lemak tubuh 13 sampai 18 kg setiap tahunnya.

Berdasar hukum I newton atau hukum inersia (kelembaman), sebuah kesimpulan bahwa orang mengalami kegemukan atau kelebihan berat badan disebabkan karena malas bergerak dan kurang beraktivitas ini adalah berbanding terbalik. Hukum I newton atau hukum inersia (kelembaman) menyatakan setiap benda akan tetap berada dalam keadaan diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali jika dipaksa untuk mengubah keadaan itu oleh gaya-gaya yang berpengaruh padanya. Benda yang semula diam mempertahankan keadaannya tetap diam. Untuk mengubahnya menjadi bergerak diperlukan usaha. Dalam hal gerak manusia usaha dilakukan dengan mengambil energi dari kalori yang dibawa oleh asupan makanan atau pembakaran lemak. Sifat kelembaman ini diturunkan dari besaran fisika massa (berat sama dengan massa dikalikan percepatan gravitasi). Sebagai contoh, orang yang memiliki berat badan berlebih memerlukan energi yang lebih besar dibandingkan orang yang memiliki berat badan ideal. Hal inilah yang membuat orang yang memiliki berat badan berlebih malas untuk melakukan aktivitas. Jadi penyebab kegemukan ialah malas melakukan aktivitas bukan sebaliknya.

Untuk menjaga berat badan atau bahkan menurunkan berat badan tidak hanya cukup menambah aktivitas. Memang, untuk melakukan aktivitas diperlukan energi dari asupan makanan setiap harinya, permasalahannya adalah jika asupan makanan yang diperlukan untuk menghasilkan energi melebihi aktivitas yang dilakukan maka akan selalu terjadi kelebihan energi. Energi yang berlebih akan disimpan oleh tubuh dalam bentuk lemak. Sehingga walaupun aktivitas ditambah tetapi asupan makanan untuk menghasilkan energi juga ditambah tujuan untuk menjaga berat badan atau bahkan menurunkan berat badan tidak akan tercapai, melainkan berat badan mengalami peningkatan. Jadi untuk menjaga berat badan atau bahkan menurunkan berat badan  yang efektif adalah menjaga pola makan yang teratur (diet). Jika ingin menjaga berat badan yang ideal maka asupan makanan yang dibutuhkan harus seimbang dengan aktivitas yang dilakukan. Besar energi untuk melakukan aktivitas tubuh minimum seperti bernafas, memompa darah, metabolisme dimana tubuh dalam keadaan istirahat total disebut Basal Metabolic Rate (BMR) yang nilainya sekitar 90 kcal/jam atau sekitar 2200 kcal per hari (Cameron dan Skofronick, 1978). Seperti disebutkan sebelumnya mengatur berat badan paling efektif adalah dengan pengaturan pola makan. Sebagai contoh, seseorang ingin mengurangi lemak tubuh seberat 4,54 kg. Kandungan kalori tiap gram lemak adalah 9,3 kcal maka 4,54 kg lemak mengandung 4,54 kg x 9,3 kcal/gram = 4,2 x 104 kcal. Bersepeda di jalan datar dengan laju 21,3 km/jam menghabiskan energi sebesar 1198,75 kcal/jam. Untuk menurunkan berat badan dengan cara bersepeda seperti itu diperlukan waktu 4,2 x 104 kcal dibagi 1198,75 kcal/jam = 35 jam, dengan ketentuan pola makan tidak berubah dari sebelumnya, hal ini sukar dilakukan. Dengan mengubah diet dari 2500 kcal perhari menjadi 2000 kcal perhari atau mengurangi konsumsi makan sebesar 1/5 setiap hari diperlukan waktu 4,2 x 104 kcal dibagi 500 kcal/hari = 84 hari.

 

CONTOH ARTIKEL

Pola hidup sehat, https://www.halodoc.com/artikel/pola-hidup-sehat-untuk-menjaga-berat-badan-ideal

Tabel perbandingan produk susu diet terbaik untuk mengurangi berat badan, https://my-best.id/122367/#toc-6

Hormon yang berpengaruh untuk menentukan berat badan manusia https://dosenbiologi.com/manusia/hormon-yang-menentukan-berat-badan-manusia

 


 

BAB III

PENUTUP

 

A.    Kesimpulan

Mekanika adalah cabang fisika yang berkaitan dengan efek kekuatan pada gerakan tubuh. Cabang fisika ini adalah cabang fisika pertama yang diterapkan sepenuhnya pada sistem kehidupan, terutama untuk memahami prinsip-prinsip yang mengatur pergerakan hewan. Konsep mekanika saat ini dirumuskan oleh Isaac Newton, yang karya utamanya tentang mekanik, Principia Mathematica, diterbitkan pada tahun 1687.

Bioteknologi kesehatan adalah suatu teknik modern untuk mengubah bahan mentah melalui transformasi biologi sehingga menjadi produk yang berguna dengan mempelajari ilmu pemanfaatan makhluk hidup seperti virus, fungi, bakteri, dsb atau produk yang terdapat pada makhluk hidup seperti (enzim, alkohol).

Ada banyak teknologi yang bisa digunakan dalam bioteknologi, terutama di bidang kesehatan. Teknologi-teknologi yang ada sekarang pasti juga akan bisa terus berkembang seiring berjalannya waktu. Apalagi di era pandemic sekarang, teknologi rekayasa genetik berupa vaksin sedang gencar-gencarnya dibutuhkan.

Mendasari hukum I newton dalam hal gerak manusia, permasalahan kegemukan atau kelebihan berat badan adalah penyebab seseorang malas melakukan aktivitas, berbanding terbalik. Justru karena kurangnya aktivitas yang menyebabkan permasalahan kegemukan atau kelebihan berat badan. 

B.     Saran

Makalah yang saya buat ini masih sangat jauh dengan sempurna. Masih banyak kekurangan di dalam pengetikan dan sumber informasi. Oleh karena itu, sangat diperlukan saran oleh pembaca agar saya bisa memperbaiki apa yang kurang dari makalah ini.


 

DAFTAR PUSTAKA

 

 

https://blog.edukasystem.com/, https://www.academia.edu/40331779/KELOMPOK_3_MAKALAH_BIOTEKNOLOGI_DALAM_BIDANG_KESEHATAN , https://www.fisikabc.com/2017/05/mekanika-kinematika-dinamika.html, https://wiwiksunaryatipujilestari.wordpress.com/2015/01/13/biomekanika-fisika-kesehatan/ , http://esa166.weblog.esaunggul.ac.id/2012/12/07/biomekanika/, buku 5 Paul Davidovits – Physics in Biology and Medicine

Komentar

Postingan populer dari blog ini

Notula Diskusi Kelompok 1