1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sampai saat ini

BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Sampai saat ini, gravitasi adalah satu-satunya parameter fisik yang tetap konstan
sepanjang sejarah evolusi dan karenanya bisa memainkan peran utama dalam proses
evolusi. Semua sistem biologis telah berkembang sesuai dengan gaya konstan tersebut.
Gaya gravitasi adalah parameter lingkungan yang mempengaruhi hampir semua
kehidupan di planet ini baik secara langsung ataupun tidak langsung. Percobaanpercobaan telah menunjukkan bahwa sistem kehidupan merespon dan beradaptasi
dengan gravitasi pada tingkat seluler dan molekuler. Hal ini mempengaruhi
perkembangan sistem gravireceptors dan graviresponding dari semua organisme baik
organisme lebih rendah maupun lebih tinggi.
Organisme air dipengaruhi oleh gravitasi secara tidak langsung yaitu melalui
tekanan hidrostatik yang sangat bergantung pada kedalaman. Organisme darat
dipengaruhi oleh gravitasi melalui regulasi cairan tubuh yang memerlukan modifikasi
dramatis dan sistem muskuloskeletal terkait untuk mendukung dan menggerakkan
sistem regulasi. Hal ini menjadi semakin penting untuk organisme yang lebih besar dan
lebih tinggi. Akar tanaman selalu mengarah menuju gravitasi, yaitu ke arah pusat bumi,
yang disebut geotropism positif, sedangkan tunasnya menunjukkan geotropism negatif
yaitu tumbuh melawan gaya gravitasi, mengarah sinar matahari. Pada manusia, otak
terletak di daerah kepala yang berjarak sekitar 180 cm, sementara jantung terletak
sekitar 150 cm dari tanah (Santosh Bhaskaran, 2008). Oleh karena itu jantung harus
memompa darah sekitar 30 cm melawan gravitasi untuk memasok darah ke otak. Semua
vena di bawah hati, memiliki katup untuk mencegah aliran balik darah kembali ke
jantung melawan gravitasi. Misi ke ruang angkasa dan bulan telah difokuskan pada
tujuan untuk mempelajari efek perubahan gravitasi pada berbagai proses perkembangan
dan fisiologis.
Ilmu biologi gravitasi telah mengambil langkah maju yang luar biasa dengan
program eksperimen luar angkasanya. Eksperimen-eksperimen ini memberikan
kesempatan untuk mempelajari organisme yang hidup di lingkungan gravitasi rendah
atau microgravity (gravitasi berorde mikro). Pengetahuan kita tentang konsekuensi
1
2
biologis terhadap menurunnya gravitasi (yaitu spaceflight) telah meningkat secara
signifikan sejak tahun 1957, tetapi jumlah dokumentasi yang ada sangat terbatas dimana
hanya terdapat data perubahan biologis untuk beberapa spesies saja (Santosh Bhaskaran,
Sagar S. Jagtap, Pandit B. Vidyasagar, 2009).
Mikrogravitasi (microgravity) adalah kondisi dimana nilai percepatan gravitasi
bumi (g) sangat kecil yaitu dalam orde mikro atau 10-6 dari nilai g. Nilai g dari satu
tempat ke tempat lain adalah berbeda-beda tergantung ketinggian dan kondisi
geologinya. Dalam fisika, nilai g standar atau nilai g pada permukaan bumi (permukaan
laut) didefinisikan sebagai 9,806.65 m/s2.
Efek dari microgravity dapat dilihat ketika astronot dan benda-benda melayang di
ruang angkasa. Dalam kondisi mikro, astronot dapat melayang di pesawat ruang
angkasa. Di luar angkasa benda berat bergerak dengan mudah, sebagai contoh astronot
dapat memindahkan peralatan berat ratusan kilogram dengan ujung jari mereka (NASA,
2012).
Dalam bidang aeronautika dan teknologi ruang angkasa, simbul g pertama kali
digunakan untuk membatasi percepatan yang dirasakan oleh kru pesawat ulang-alik,
disebut juga sebagai g forces. Istilah ini menjadi populer di kalangan kru proyek luar
angkasa. Sekarang ini, berbagai pengukuran percepatan gravitasi diukur dalam satuan g.
Nilai g di permukaan bumi (permukaan laut) adalah 1 g, nilai g yang lebih besar dari 1 g
disebut hypergravity dan nilai g yang kurang dari 1 g disebut hypogravity (Melissa
Rogers et al., “The Mathematics of Microgravity”, NASA, 1-18).
Sebuah gaya sentrifugal umumnya digunakan untuk mensimulasikan gaya
gravitasi lebih besar dari 1 g (hypergravity). Meskipun dapat melakukan hal ini melalui
berbagai cara, gaya sentrifugal di bumi tidak bisa menurunkan kekuatan percepatan di
bawah 1 g. Gaya gravitasi kurang dari 1 g (hypogravity) dicapai dalam lingkungan jatuh
bebas.
Beberapa aspek penerbangan ruang angkasa juga dapat disimulasikan di bumi
dengan menggunakan klinostat (Brown, Robert Bayne, 1999). Klinostat diciptakan
untuk memungkinkan rotasi konstan suatu objek, di sekitar sumbu tegak lurus terhadap
gaya gravitasi. Peneliti menggunakan perangkat ini untuk meniadakan efek gravitasi
dengan menyamakan vektor gravitasi di sekitar sumbu horizontal. Berbagai macam
klinostat telah dikembangkan diantaranya klinostat dengan jumlah sumbu rotasi berbeda
3
dan klinostat dengan mode operasi seperti kecepatan dan arah rotasi berbeda. Klinostat
satu dimensi (1-D) memiliki satu poros atau sumbu rotasi yaitu pada sumbu tegak lurus
terhadap vektor gravitasi dan berputar dengan kecepatan konstan, yang disesuaikan
dengan kondisi microgravity yang ingin dicapai. Klinostat dua dimensi (2-D) memiliki
sumbu rotasi tunggal, yang berputar tegak lurus dengan arah gravitasi. Klinostat tiga
dimensi (3-D) memiliki dua sumbu rotasi, yang satu sama lainnya saling tegak lurus.
Klinostat 3-D ini ada dua tipe diantaranya, pertama, klinostat yang berotasi dengan
kecepatan dan arah konstan, yang disebut klinostat 3-D. Tipe kedua adalah klinostat
yang kedua sumbunya berotasi dengan kecepatan dan arah yang berbeda, yang juga
dikenal sebagai "mesin posisi acak" (Random Positioning Machines) (United Nations,
2013).
Banyak jenis klinostat yang sudah dikembangkan sebelumnya, yang berbeda dari
sumbu rotasi dan kecepatannya (I.W. Fathona, dkk., 2011), melaporkan telah membuat
klinostat 3-D dengan kecepatan putar minimal adalah 17 rpm, yang setara dengan
gravitasi berorde 10-3 (mikrogravitasi). Dalam penelitian ini telah dibuat klinostat
dengan memanfaatkan kecepatan putar motor arus searah (direct current (DC)) untuk
tujuan yang sama yaitu untuk mensimulasikan keadaan atau lingkungan microgravity.
Klinostat yang telah dibuat adalah klinostat 2-D dengan perotasi motor DC dan
pengatur kecepatan menggunakan catu daya variabel. Motor DC adalah motor yang
berfungsi mengubah tenaga listrik arus searah menjadi gerak atau energi mekanik
(Budiharto, Widodo, 2014). Kecepatan rotasi dari motor DC dipengaruhi oleh arus dan
tegangan yang diberikan. Alat yang dapat mengatur putaran motor DC diantaranya
mikrokontroler atau dapat menggunakan catu daya variabel dengan memvariasikan arus
dan tegangan.
1.2
Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian di atas maka permasalahan pada penelitian ini adalah
bagaimana membuat klinostat 2-D dengan perotasi motor DC dan pengatur kecepatan
putar menggunakan catu daya variabel.
4
1.3
Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah :
1.
Klinostat yang dibuat adalah klinostat 2-D dengan tempat sampel berjari-jari 3 cm
dan kedalaman 5,5 cm.
2.
Pengatur kecepatan putar menggunakan catu daya variabel arus dan tegangan.
3.
Variabel yang divariasikan adalah tegangan, dan variabel konstannya adalah arus.
1.4
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah merancang dan membuat klinostat 2-D dengan
perotasi motor DC dan pengatur kecepatan putar menggunakan catu daya variabel.
1.5
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian pada tugas akhir ini adalah sebagai alat penunjang
pada Laboratorium Biofisika khususnya pada praktikum-praktikum ataupun eksperimen
yang memanfaatkan gravitasi mikro.