Fisika yang terjadi di udara

Sekumpulan burung Pelikan, Camar dan Angsa terbang indah di udara. Suatu atraksi udara yang sangat menakjubkan! Ada rasa iri yang dapat dimengerti saat manusia menyaksikan pertunjukan ini. Ternyata semua akal budi dan kepandaian manusia belum dapat menyaingi kemampuan burung yang dapat terbang dengan mulus dan sempurna tanpa menggunakan alat bantu mesin‐mesin besar yang mengeluarkan suara bising yang memekakkan telinga seperti pesawat‐pesawat ciptaan manusia. Apa rahasianya? Bagaimana burung bisa terbang, mengalahkan semua keterbatasan akibat berat tubuh mereka dan gravitasi bumi?

Mereka bahkan selalu terbang sebagai kawanan burung yang dengan kompak menjelajahi udara dengan gerak‐gerik yang indah. Kalah kompakkah manusia?

Atraksi terbang burung‐burung di udara ini ternyata melibatkan ilmu fisika. Ada 4 jenis gaya yang terlibat dalam atraksi udara tertua ini.

1. Drag Force, yaitu gaya hambat udara. Gaya ini berasal dari tumbukan molekul‐molekul udara dengan tubuh burung. Arah gaya ini selalu berlawanan dengan arah gerak burung. Sedangkan besar gaya ini sangat tergantung pada luas permukaan burung dan kecepatan burung. Semakin luas permukaan burung semakin besar gaya hambatnya. Semakin cepat burung bergerak semakin besar pula gaya hambatnya ini. Suatu ilustrasi yang dapat menggambarkan drag‐force (hambatan) udara ini adalah hambatan yang dirasakan saat kita berjalan melawan arah angin yang kencang. Hambatan ini semakin terasa besar ketika kita membuka lengan kita lebar‐lebar (memperluas permukaan tubuh kita) atau ketika kita bergerak lebih cepat.
2. Lift Force (gaya angkat) merupakan gaya yang mengangkat burung ke atas. Ada 2 hal yang dapat menimbulkan gaya angkat ini: kepakan sayap dan aliran udara yang lewat sayap. Ketika burung mengepakkan sayap ke bawah, burung menekan udara ke bawah, akibatnya udara akan menekan balik dan mendorong burung ke atas (hukum aksi‐reaksi). Semakin cepat kepakan sayap, semakin besar gaya keatasnya. Itu sebabnya burung merpati yang hendak terbang akan mengepakan sayapnya secara cepat. Burung yang berat seperti Kori Bustard dari Afrika tentu harus mempunyai otot dada yang kuat sehingga mampu mengepakan sayap (Karena ototnya keras, daging Kori Bustard keras....kurang enak dimakan). lebih cepat untuk mengangkat tubuhnya yang gembrot itu (19 kg).
   
   Pada Gb. 2 digambarkan aliran udara ketika melewati sayap. Udara yang mengalir lewat bagian atas sayap akan bergerak lebih cepat karena udara ini harus menempuh lintasan yang lebih jauh. Akibatnya tekanan dibagian ini lebih kecil dibandingkan dengan tekanan udara dibawah sayap. Perbedaan tekanan ini memberikan gaya angkat pada burung. Semakin melengkung (semakin aerodinamis) sayap semakin besar gaya angkatnya.
3. Thrust (gaya dorong) yaitu gaya yang mendorong burung bergerak maju. Gaya ini dihasilkan melalui kepakan sayap yang bergerak seperti angka 8 rebah (dilihat dari samping). Kepakan sayap menghasilkan suatu pusaran udara (vorteks) yang dapat memberikan suatu dorongan bagi burung untuk bergerak maju di udara. Besar‐kecilnya gaya dorong ini sangat tergantung pada kekuatan otot terbang.
4. Weight (gaya berat) yaitu gaya tarik gravitasi bumi. Besarnya sangat tergantung pada massa burung. Arahnya vertikal ke bawah.

Kombinasi ke 4 gaya ini dimanfaatkan burung untuk melakukan berbagai atraksi seperti parachutting (gerak parasut), gliding (meluncur), flight (terbang ke depan), dan soaring (membubung) (pintar yach burung‐burung ini....)

Parachuting (gerak parasut)

Gerak parasut merupakan gerak jatuh di udara (bisa miring bisa pula vertikal). Sudut miringnya lebih besar dari 450 terhadap garis mendatar. Untuk melakukan gerak parasut, burung rajawali harus memperbesar gaya hambatnya (drag force) caranya adalah dengan memperbesar luas permukaannya (misalnya dengan melebarkan sayapnya).

Gliding (meluncur)

Gliding (meluncur) yaitu gerak jatuh yang membentuk sudut lebih kecil dari 45° dengan garis mendatar. Fokus utama dalam gliding adalah meluncur semendatar mungkin. Ini dilakukan dengan memperkecil gaya hambat udara. Dalam melakukan gliding burung Fulmar dapat menempuh jarak mendatar 8,5 meter tetapi hanya turun 1 meter saja. Burung pemakan bangkai (Vultures) lebih bagus lagi, burung ini dapat menempuh jarak mendatar 22 jarak meter dengan turun hanya 1 meter.

Flight (terbang)

Gerakan flight (terbang) dilakukan dengan mengepakkan sayap. Kepakan sayap digunakan untuk menghasilkan gaya dorong ke depan (thrust) dan gaya angkat (lift). Gaya dorong dan gaya angkat ini dapat diatur oleh burung untuk mengendalikan arah, kecepatan, dan ketinggiannya (ternyata otak burung cukup cerdas untuk menghitung fisika he...he..he.....).

Ketika burung hantu turun dengan kecepatan tinggi untuk menangkap tikus, burung hantu mengecilkan drag force dengan merampingkan tubuhnya atau menekuk sayapnya. Ketika sudah dekat dengan mangsanya (akan mendarat), burung hantu memperlambat gerakannya dengan memperbesar drag force yaitu dengan mengembangkan sayapnya (wuiii ...hebat sekali ilmu fisika burung hantu ini...)

Soaring (gerak membubung)

Gerak membubung merupakan gerak naik tanpa mengepakkan sayap. Gerakan ini dapat dilakukan dengan memanfaatkan arus udara. Akibat pemanasan matahari suhu udara yang dekat permukaan bumi menjadi lebih panas, udara panas ini akan naik ke atas dan menimbulkan arus udara ke atas. Arus udara inilah yang dimanfaatkan oleh burung rajawali untuk membubung tinggi tanpa perlu mengepakan sayapnya yang besar (hemat energi lho...).

Burung camar atau burung albatros, lain lagi. Untuk membubung, burung camar memanfaatkan arus udara yang dipantulkan oleh permukaan air laut. Itu sebabnya burung camar selalu berada dekat‐dekat dengan permukaan laut.

Parade Burung Terbang

Pernah lihat angsa atau burung terbang bermigrasi (berpindah tempat)?
Angsa ini umumnya terbang berkelompok membentuk suatu parade yang sangat indah, jarang ditemukan angsa terbang jauh sendirian. Selain untuk meningkatkan keamanan terhadap serangan predator, kebersamaan itu juga mengurangi resiko tersesat di jalan saat melakukan migrasi jarak jauh. Dalam melakukan migrasi dari satu tempat ke tempat lain angsa‐angsa ini memanfaatkan medan magnetik bumi sebagai penunjuk arah.

Dalam melakukan parade, angsa‐angsa ini seringkali membentuk formasi seperti huruf V (gambar 4). Angsa yang paling depan (pemimpin) merupakan pembuka jalan yang harus bekerja keras “memecah” hambatan udara, sehingga angsa dibelakangnya dapat bergerak lebih mudah. Ketika pemimpin ini lelah, temannya segera menggantikan posisinya (wah ternyata angsa tidak
egois ...nggak mau enak sendiri).

Dalam formasi huruf V ini gerakan angsa‐angsa dalam kawanan ini sangat sinergi sehingga mereka tidak perlu keluar tenaga terlalu besar (pemakaian energi lebih efisien) untuk melakukan perjalanan yang jauh (wah tampaknya kita harus belajar dari angsa dalam bekerja sama...).

Angsa‐angsa ini tampak kompak sekali, seakan‐akan tidak pernah ada yang salah arah. Sebenarnya berbagai kesalahan arah terbang tetap terjadi, hanya saja kesalahan itu dapat dengan cepat dileburkan sehingga tidak terlihat mempengaruhi arah terbang kawanan. Pada gambar 4, sekumpulan angsa sedang bergerak ke arah utara.

Jika satu angsa menyimpang dari posisi (1) ke posisi (2) lalu ke posisi (3) dan (4), maka angsa‐angsa lain akan berusaha menyesuaikan diri (dengan memperhatikan aliran udara dan kondisi udara di sekitarnya) sedemikian sehingga terjadi perubahan posisi tetapi arah gerak kawanan tetap tidak berubah yaitu tetap ke arah utara.

Eh tahu nggak... konsep perubahan posisi ini dapat diterapkan dalam ilmu manajemen modern lho. Menurut konsep ini jika ada seorang mempunyai ide yang dapat menyimpangkan arah perusahaan tetapi menguntungkan perusahaan itu, orang ini tidak akan dikucilkan. Teman‐temannyalah yang akan menyesuaikan diri sedemikian sehingga misi dan visi perusahaan tetap tidak berubah, walaupun mungkin posisi teman‐temannya itu bisa berubah (wah keren... belajar dari angsa).

Memang asyik mengamati gerakan‐gerakan burung. Ternyata dalam ilmu fisika kita harus banyak belajar dari burung. Begitu indah dan mempesonanya atraksi fisika yang mereka pertontonkan di udara selama jutaan tahun sehingga rasanya kita ini tidak ada apa‐apanya.

Rahasia Radar

Militer! Pasti itu yang terlintas di benak kita kalau mendengar istilah Radar. Padahal radar sangat luas aplikasinya, tidak hanya dalam dunia militer! Teknologinya sendiri sangat sederhana dan asyik untuk dipelajari.

RADAR sebenarnya merupakan singkatan dari Radio Detection and Ranging. Teknologi ini berakar dari teknologi gelombang mikro (microwave). Prinsip yang jadi kunci utama teknologi ini adalah pantulan gelombang mikro dan sesuatu yang disebut Doppler Effect (Efek Doppler).

Untuk bisa memahami prinsipnya lebih mudah, kita bisa analogikan dengan gelombang suara (Gambar 1). Dalam gelombang suara kita mengenal yang disebut gema (echo). Kalau gelombang suara kita menumbuk suatu permukaan, gelombang itu pasti langsung dipantulkan kembali. Yang kita dengar adalah gema dari suara awal.

Dalam teknologi radar, gelombangnya adalah gelombang mikro. Gelombang mikro dipancarkan oleh transmitter. Jika menumbuk suatu permukaan maka gelombang ini juga mengalami pemantulan. Pantulannya ini diterima oleh alat penerima (receiver) karena gelombang mikro tidak dapat dilihat maupun didengar seperti gelombang suara biasa. Jika receiver yang digunakan mendeteksi pantulan gelombang yang dipancarkan tadi, itu berarti ada suatu benda yang menyebabkan terpantulnya gelombang tersebut. Jarak benda tersebut dapat dihitung dengan mudah jika kita tahu waktu saat gelombang pertama kali dipancarkan sampai pantulannya dideteksi..

Efek Doppler juga bisa dipahami dengan analogi pada gelombang suara. Ilustrasi yang paling mudah adalah suara sirene ambulans. Dari kejauhan kita biasanya mendengar sirene itu melengking tinggi (frekuensinya tinggi), tetapi begitu jaraknya semakin dekat, apalagi sewaktu lewat di depan kita, suaranya tidak lagi melengking (frekuensinya lebih rendah). Perubahan frekuensi yang sampai pada pendengar inilah yang disebut Doppler Effect atau Doppler Shift. Kenapa ini bisa terjadi?

Misalnya kecepatan suara 600 mph atau 1/6 mil/detik (bergantung juga pada tekanan udara, temperatur, dan kelembaban). Ini berarti jarak 1 mil akan ditempuh selama 6 detik. Kalau ambulans mulai membunyikan sirenenya sewaktu jaraknya masih 1 mil dari kita, berarti gelombang suaranya baru akan sampai di telinga kita 6 detik kemudian. Tetapi suara yang kita dengar adalah seluruh gelombang suara yang dibunyikan selama 1 menit tersebut (gelombang suara selama 1 menit kita dengar selama 54 detik). Jika kecepatan ambulans itu sendiri 60 mph, berarti dalam waktu 1 menit ambulans akan berada tepat di depan kita. Ini berarti gelombang suara pada detik ke-60 langsung sampai ke telinga kita saat itu juga. Yang terjadi adalah, jumlah gelombang suara selama 1 menit dipadatkan ke 54 detik karena adanya penundaan selama 6 detik tadi. Ini berarti frekuensinya bertambah sehingga saat ambulans mendekati kita, suaranya terdengar melengking. Tetapi saat ambulans tepat di depan kita dan mulai menjauh lagi, frekuensi berkurang dan suaranya tidak lagi terdengar melengking seperti semula.

Dalam teknologi radar, kedua prinsip ini dikombinasikan. Gema/pantulan gelombang mikro diukur perubahan frekuensinya (frekuensi pantulan pasti berbeda dengan frekuensi gelombang yang dipancarkan) sehingga bisa ditentukan jarak dan kecepatan benda. Tetapi jika gelombang suara dapat dianalogikan dengan gelombang mikro, kenapa kita harus repot-repot menggunakan gelombang mikro? Kenapa kita tidak menggunakan gelombang suara saja? Jawabnya mudah sekali! Semua orang pasti bisa mendengar gelombang suara, jadi jika kita menggunakan gelombang suara untuk mendeteksi keberadaan dan kecepatan suatu benda, bisa-bisa dunia ini ramai dengan hiruk-pikuk suara yang tiada habisnya. Tapi tunggu, kan bisa saja kita menggunakan suara pada frekuensi yang tidak dapat didengar manusia (ultrasound)? Ada masalah lain yang menjadi alasannya: gelombang suara tidak dapat merambat di udara pada jarak terlalu jauh (maksimal sekitar 1 mil). Lagipula, gelombang pantulannya biasanya sangat lemah sehingga susah sekali untuk dideteksi.

Karena alasan-alasan itulah kita memanfaatkan gelombang mikro! Kalau di dalam air, gelombang suara masih bisa digunakan untuk tujuan yang sama. Teknologinya disebut Sonar (Sound Radar). Tapi di udara kita harus menggunakan microwave. Data-data yang didapatkan melalui alat penerima gelombang mikro yang dipantulkan kemudian diolah, dan biasanya ditampilkan dalam bentuk gambar (Imaging Radar). Perubahan frekuensi yang dideteksi sangat bergantung pada permukaan benda yang memantulkan gelombang mikro tersebut. Bahkan tetesan air hujan pun bisa memantulkannya. Ini sebabnya radar bisa juga digunakan untuk memperkirakan cuaca. Jika gelombang mikro menumbuk pada permukaan datar, permukaan itu diilustrasikan sebagai daerah yang berwarna lebih gelap. Jika menumbuk pada permukaan yang kasar, misalnya pepohonan di hutan, gambarnya diilustrasikan sebagai daerah yang lebih terang. Inilah caranya membuat semacam peta dari data yang didapatkan melalui radar (Gambar 4). Jika hujan lebat, gambar yang didapat pasti lebih gelap dibanding saat cuaca cerah.

Aplikasi radar memang dimulai dari Perang Dunia II. Saat itu banyak diproduksi bom dan pesawat-pesawat yang menggunakan radar untuk mengarahkan gerakannya. Di waktu malam hari atau saat gelap dan berkabut, pesawat masih dapat terbang dengan aman dengan bantuan radar. Transmitter memancarkan gelombang mikro, kemudian receiver (yang berada pada antena yang sama) menunggu datangnya gelombang yang dipantulkan. Jika tidak ada pantulan, berarti tidak ada apa-apa di depannya sehingga pesawat bisa terus melaju dengan aman. Jika gelombang pantulan terdeteksi, itu berarti ada sesuatu yang harus dihindari supaya tidak terjadi tabrakan. Tentu saja dunia militer sangat banyak memanfaatkan teknologi ini.
Tetapi kehidupan kita sehari-hari juga banyak mengaplikasikan teknologi ini. Yang paling dekat adalah sewaktu kita pergi ke pertokoan, mal, dan supermarket. Biasanya kita menemui pintu yang otomatis membuka saat ada yang mendekat. Darimana pintu itu tahu bahwa kita ada di dekatnya? Yang menjadi ‘mata’nya adalah Radar! Gelombang mikro dipancarkan dan menumbuk tubuh kita. Dari situ bisa diketahui bahwa ada yang bergerak mendekat. Program komputer yang sudah disusun langsung memerintahkan pintu untuk membuka. Saat gelombang mikro yang dipancarkan tidak lagi dipantulkan, pintu diperintahkan untuk menutup kembali. (Yohanes Surya)

sumber: www.yohanessurya.com

Terbang tanpa sayap

Ini sih impian manusia sejak dulu! Manusia selalu saja ‘cemburu’ pada hewan-hewan yang bisa terbang tanpa memerlukan alat-alat bantuan, cukup dengan mengepakkan sayapnya saja. Tidak berhasil terbang sendiri tanpa sayap, manusia pun meniru konsep burung-burung di udara dan mengaplikasikannya pada desain pesawat terbang. Kedua sayap raksasa di sisi pesawat terbang telah berhasil menerbangkan pesawat buatan manusia itu! Teknologi sudah berhasil merealisasikan mimpi manusia. Tetapi, teknologi canggih ini tetap ada kekurangannya! Kita jadi terkurung dalam kabin pesawat sepanjang perjalanan mengarungi angkasa. Nikmatnya jadi berkurang! Lagipula, kita tetap tidak bisa merasakan kebebasan seperti burung yang terbang di udara. Kaki kita tetap menginjak permukaan lantai pesawat. Wah, ini sih sama saja bukan terbang! Lalu, bagaimana caranya kita bisa benar-benar merasakan kaki terangkat di udara tanpa ditopang apa pun juga? Bagaimana caranya terbang tinggi tanpa sayap seperti lagu Flying Without Wings yang pernah terkenal itu? Bagaimana kalau kita ingin terbang sendiri tanpa sayap dan tanpa harus berbagi ruangan seperti di kabin pesawat bersama para penumpang lain? Masa sih teknologi yang sudah begitu canggihnya masih tidak bisa mengalahkan burung? Masa sih Fisika tidak bisa memberi jawaban?

Fisika sudah memberi beberapa alternatif jawaban! Ada beberapa olahraga, seperti terbang layang, yang memungkinkan manusia untuk merasakan kakinya benar-benar terangkat dari permukaan dan terbang melayang. Tetapi olahraga ini tetap membutuhkan pesawat terbang layang yang juga menggunakan sayap. Jadi, tidak bisa terbang tanpa sayap? Secara alami itu memang tidak mungkin! Burung dan kupu-kupu saja butuh sayap untuk bisa beterbangan diudara. Ini karena adanya gaya tarik gravitasi bumi yang memaksa kita untuk terus ‘lengket’ di permukaan lantai atau tanah. Untuk bisa terbang kita butuh sesuatu yang bisa mengalahkan gaya berat kita itu. Burung mengepakkan sayapnya dalam rangka memberi aksi pada permukaan tanah (ada siraman udara menuju tanah) supaya tanah memberi reaksi berupa gaya angkat yang bisa mengalahkan gaya beratnya. Seperti kita tahu, Hukum III Newton menyatakan bahwa setiap aksi selalu mendapatkan reaksi yang besarnya sama tetapi pada arah yang berlawanan.
Wah, ternyata burung dan hewan-hewan udara lainnya pintar fisika ya! Mereka bisa mengaplikasikan Hukum Newton setiap saat!

Belakangan manusia pun akhirnya menyontek strategi burung saat merancang pesawat terbang. Sayap pesawat didesain mengikuti bentuk sayap burung supaya bisa menghasilkan gaya angkat yang bisa mengalahkan gaya berat pesawat yang sangat besar itu. Tetapi sayap raksasa itu tidak bisa dikepakkan, karena pasti jadi merepotkan! Sebagai gantinya, pesawat terbang memiliki mesin pesawat yang fungsinya menghasilkan gaya dorong yang besar sehingga siraman udara yang dihasilkan semakin besar pula dan reaksi yang didapatkan pesawat mampu mengangkat pesawat yang berat itu. Manusia memang banyak akal! Lalu bagaimana menyiasati terbang yang tanpa sayap? Terbang dengan roket!

Roket? Mengapa tidak? Pesawat-pesawat tempur dan pesawat ruang angkasa sudah banyak memanfaatkan roket untuk meluncurkannya di udara. Tentunya roket yang digunakan untuk terbang di atmosfer bumi berbeda dengan roket yang digunakan di pesawat ruang angkasa, tetapi keduanya mengaplikasikan konsep serupa. Mesin roket pada pesawat ruang angkasa mengeluarkan aksi dengan cara menyemprotkan sejumlah massa gas tekanan tinggi. Semua gas ini sengaja disemprotkan ke satu arah yang sama (yaitu ke bawah atau ke arah tanah) supaya didapatkan reaksi ke satu arah juga, yaitu ke arah atas menuju angkasa. Gas tekanan tinggi yang disemprotkan keluar ini merupakan hasil pembakaran bahan bakar cair (misalnya hidrogen cair atau senyawa-senyawa hidrokarbon) atau padat. Rocket Belt seperti di Gambar 1 merupakan sabuk yang dilengkapi roket pribadi ini. Sabuk ini bisa kita selempangkan seperti tas ransel yang memuat dua tangki kecil yang bisa membuatnya berfungsi sebagai mesin jet pribadi. Roket pribadi ini menggunakan prinsip aksi-reaksi yang sama dengan mesin roket raksasa yang digunakan di pesawat-pesawat tempur dan pesawat ruang angkasa. Bahan kimia yang digunakan adalah hidrogen peroksida dan gas nitrogen bertekanan tinggi. Hidrogen peroksida (sekitar 23 liter) didorong oleh gas nitrogen yang bertekanan tinggi itu supaya masuk ke ruang yang berisi katalis perak (perak yang dilapisi samarium nitrat). Di dalam ruang itu katalis perak mengubah hidrogen peroksida menjadi kukus lewat jenuh (superheated steam) yang memiliki tekanan dan temperatur sangat tinggi (mencapai 743oC). Kukus tekanan tinggi ini kemudian berlomba-lomba untuk keluar dari tangki pada kecepatan tinggi pula. Supaya tubuh kita tidak terbakar gas panas ini kita harus selalu menggunakan baju tahan panas yang bisa melindungi kita. Saluran/pipa yang menjadi jalan keluar gas pun diselimuti dengan bahan insulasi untuk memperkecil panas yang hilang. Siraman gas panas ini menjadi gaya aksi yang akhirnya mendapatkan gaya reaksi yang mampu mengangkat kedua kaki kita dari permukaan tanah. Kita pun bisa terbang, dan tanpa sayap! Kita bahkan tidak terkurung dalam kabin pesawat bersama sejumlah penumpang lainnya. Kita bisa terbang solo! Menurut hasil-hasil tes yang sudah ada roket pribadi ini dapat mencapai kecepatan 161 km/jam. Angka yang cukup bagus! Bahkan James Bond ikut-ikutan tergoda untuk mencobanya di salah satu filmnya yang berjudul Thunderball (tahun 1965). Roket ini juga pernah memamerkan kebolehannya di upacara pembukaan pesta olahraga dunia, Olimpiade Los Angeles, pada tahun 1984. Rancangan roket ini masih memerlukan banyak penyempurnaan terutama dalam hal kelincahan bergerak dan lamanya waktu terbang yang bisa dicapai.

Ada versi lain yang lebih menjanjikan dari rancangan jet pribadi ini. Versi ini walaupun tidak menggunakan sayap tetapi tetap menggunakan bantuan balingbaling (seperti di helikopter). Sepasang baling-baling yang masing-masing berputar ke arah berlawanan dipasang tinggi di atas kepala kita. Baling baling inilah yang berfungsi untuk menghasilkan gaya aksinya. Mesin Exo-Skeletor Flying Vehicle (EFV) yang memiliki daya 130 HP (HP = Horse Power) ini
memutar baling-baling pada kecepatan 3.500-4.000 putaran per menit sewaktu lepas landas secara vertikal, dan dapat terbang pada kecepatan maksimal 129 km/jam sejauh 241 km menggunakan 10,5 galon gas bahan bakar. XFV bisa mencapai ketinggian 3.048 meter dan cukup praktis untuk digunakan. Begitu praktisnya, kita bahkan bisa mendarat di atas meja! Rancangan ini lebih lincah dan menawarkan waktu terbang yang jauh lebih lama dari sabuk roket. Sabuk roket yang sudah dikembangkan sekarang menghabiskan bahan bakar sebanyak 23 liter gas selama 30 detik sehingga tidak bisa mencapai waktu terbang yang lebih lama. Padahal XFV bisa terbang selama lebih dari 3 jam hanya dengan bahan bakar sebanyak 10 galon saja. Keunggulan lainnya adalah mudahnya pengendalian arah terbang XFV yang menggunakan steering system yang tidak dimiliki rocket belt. Untuk menjamin keselamatan, hanya mereka yang memiliki tinggi badan sekitar 163-198 cm (tinggi XFV sekitar 2,3 meter termasuk balingbalingnya) dengan massa sekitar 52-12 kg saja yang boleh mengendarai XFV. Rancangan mana pun yang nantinya lebih populer akan terus dikembangkan supaya semakin sempurna. Yang pasti, teknologi sudah berhasil merealisasikan kembali mimpi manusia untuk terbang tanpa sayap, walaupun hanya sebagai sarana rekreasi dan sarana transportasi jarak dekat dan darurat saja.

Aerodinamika

Wind Tunnel atau terowongan angin adalah peralatan yang digunakan untuk melakukan pengujian aerodinamik terhadap sebuah model (umumnya pesawat).

Model ditempatkan di dalam seksi uji terowongan angin. Dengan demikian ukuran model dibatasi ukuran seksi uji. Umumnya dimensi yang digunakan adalah panjang bentangan sayap. Jika seksi uji memiliki ukuran 4 m x 3 m x 15 m dan blockage 98% maka bentang sayap maksimum yang mampu masuk dalam seksi uji terowongan angin itu adalah 3.5 m.

Dalam simulasi terowongan angin, model diasumsikan diam dan angin bergerak dengan kecepatan tertentu. Sedang pada kondisi nyata pesawat dianggap bergerak dan angin relatif diam. Itu sebabnya aliran udara dalam seksi uji terowongan angin harus memenuhi persyaratan tertentu. Antara lain angin yang bergerak dalam seksi uji harus homogen secara lateral, longitudinal dan vertikal, baik kecepatan, tekanan statik, angularitas dan intensitas turbulensinya. Oleh karena itu kecepatan angin homogen yang mampu dihasilkan di seksi uji terowongan angin juga menjadi salah satu ukuran kinerja terowongan angin. Untuk terowongan angin kecepatan rendah umumnya mampu menghasilkan kecepatan terendah 5 m/s dan tertinggi 80 m/s.

Itu sebabnya konstruksi terowongan angin relatif rumit. Terdiri dari beberapa bagian yang masing-masingnya dirancang untuk menghasilkan kondisi angin di seksi uji yang sedemikian.

Instalasi model dalam seksi uji pun macam-macam, ada yang menggunakan single strut yang menghubungkan model dengan timbangan, biasanya dipasang pada badan pesawat. Atau double strut yang dipasang pada kedua sayap sedemikian rupa sehingga model dapat digerakkan dalam 2 sumbu geraknya, yaitu sumbu lateral dan vertikal.

Timbangan atau biasa disebut (internal/external) balance akan membaca gaya dan momen reaksi model akibat udara yang mengalir di sekitarnya. Gaya dan momen ini nantinya dinormalisasi terhadap referensi area model dan aliran udara terowongan angin, sehingga didapatkan beberapa besaran tak berdimensi seperti CL (lift coefficient) CD (drag coeff.) Cm (pitching momen) CN (yawing momen) Cl (rolling momen) CY (side force coeff.).

Koefisien-koefisien ini kemudian ditampilkan dalam bentuk kurva CL-alpha, Drag Polar, CY-betha, dan lain-lain.

Biasanya bidang-bidang kendali model, seperti aileron, flap, elevator, dll bisa dirubah posisinya, sehingga didapatkan harga koefisien dalam turunan gerak bidang-bidang kendali tersebut.

Kurva ini kemudian akan digunakan untuk menganalisa hasil perancangan apakah sudah sesuai dengan tujuan desain, atau modifikasi seperti apa yang harusnya dilakukan.

Hukum Bernoulli - Prinsip penerbangan

Bagaimana sayap dapat mengangkat pesawat?

Kalau kita perhatikan, bentuk dasar sebuah sayap pesawat terbang adalah seperti yang terlihat di gambar 1. Perhatikan bahwa dasar sayap adalah datar. Sedangkan permukaan atas sayap melengkung dengan sudut tertentu. Bentuk ini yang menyebabkan perbedaan tekanan antara bagian atas dan bagian bawah sayap mendorong pesawat ke atas.

penampang sayap

Ini adalah aplikasi dari ide Bernoulli (1700-1782). Memang kalau kita mempelajari aerodinamika lebih dalam, teori ini mungkin tidak berlaku lagi pada kecepatan tertentu, tapi ide Bernoulli masih merupakan prinsip dasar dari cara kerja sebuah sayap pesawat.

Seorang penerbang tidak memerlukan aplikasi rumit dari persamaan Bernoulli, tapi dapat memahami cara kerja pesawat dengan memahami hukum fisika dari persamaan tersebut.

Bernoulli, dari namanya pasti dia bukan dari kampung halaman saya di Cisarua, mengatakan bahwa, dalam sebuah streamline perbandingan antara tekanan fluida (udara dalam hal ini juga adalah fluida), dan kecepatannya adalah konstan. Pusing? Saya juga pusing.

Prinsip Bernoulli

Jadi dalam gambar kedua, terlihat bahwa di dalam pipa di atas titik B dengan kecepatan yang lebih rendah maka tekanannya akan lebih tinggi.

Sedangkan di atas titik A, karena pipa yang dilewati fluida lebih sempit maka kecepatan menjadi lebih tinggi dan ternyata tekanannya menjadi lebih rendah. Jika anda membutuhkan rumus teori ini dapat dicari di Internet dengan mudah dengan kata kunci Bernoulli.

Aplikasi pada sayap pesawat

Dengan teori di atas, maka sayap pesawat di buat seperti gambar di bawah ini.

Udara akan mengalir melewati bagian atas sayap dan bagian bawah sayap. Sebenarnya bukan udara yang mengalir melewati sayap pesawat, tapi sayap pesawatlah yang maju “menembus” udara. Tapi kita akan mengasumsikan aliran ini dengan gambar sayap yang diam.

Dengan bentuk yang melengkung di atas, maka aliran udara di atas sayap membutuhkan jarak yang lebih panjang dan membuatnya “mengalir” lebih cepat dibandingkan dengan aliran udara di bawah sayap pesawat.

Karena kecepatan udara yang lebih cepat di atas sayap, maka tekanannya akan lebih rendah dibandingkan dengan tekanan udara yang “mengalir” di bawah sayap. Tekanan di bawah sayap yang lebih besar akan “mengangkat” sayap pesawat dan disebut GAYA ANGKAT / LIFT.

Karena itu, kecepatan pesawat harus dijaga sesuai dengan rancangannya. Jika kecepatannya turun maka lift nya akan berkurang dan pesawat akan jatuh, dalam ilmu penerbangan disebut STALL. Kecepatan minimum ini disebut Stall Speed.

Jika kecepatan pesawat melebihi rancangannya maka juga akan terjadi stall yang dinamakan HIGH SPEED STALL.

Mengapa pesawat bisa terbang?

Mengapa Pesawat Terbang Dapat Terbang: Generation of Lift

Pada suatu hari di kantor di bilangan Jakarta Pusat, Anda mendadak mendapat telepon bahwa Anda ditugaskan untuk berangkat ke Manado untuk suatu pekerjaan. Anda dijadwalkan untuk terbang meninggalkan Jakarta keesokan harinya pada pukul 8 pagi. Pernahkah Anda bertanya, mengapa pesawat terbang bisa terbang di udara? Adakah sesuatu yang salah dengan hukum gravitasi Mr. Newton? Bukankah segala sesuatu yang tidak digantung dan tidak nempel ke tanah harus jatuh kembali ke tanah?

Weight

Setiap sesuatu yang menempati ruang, memiliki massa. Setiap massa yang terpengaruh oleh medan gravitasi, memiliki berat. Hal ini juga berlaku dengan pesawat terbang. Setiap komponen pesawat terbang, mulai dari rangka pesawat, penumpang, sampai dengan bagasi, menambah berat pesawat terbang tersebut.

Gaya berat ini yang menyebabkan setiap barang yang gak nempel ke tanah, atau yang tidak ditahan akan selalu jatuh ke tanah. Gaya berat selalu menarik segala sesuatu ke pusat gravitasi bumi.

Lift

Kalau begitu, pesawat harus ditahan supaya tidak jatuh, dong? Ya, pesawat terbang dapat mengudara karena ditahan oleh gaya angkat (lift) netto yang dihasilkan oleh seluruh badan pesawat. Tentunya, komponen terbesar yang menghasilkan gaya angkat adalah bagian sayap pesawat (wing). Bagaimana lift dihasilkan? Ada tiga nama yang harus disebutkan di sini, Mr. Newton, Mr. Coanda dan Mr. Bernoulli.

Hey, Mr. Newton!

Lift dihasilkan karena aliran udara dibelokkan ketika mengalir melewati sayap. Bahkan, tidak hanya ketika melewati sayap pesawat, lift juga dihasilkan ketika kita menaruh kertas di depan aliran udara pada suatu sudut tertentu. Kata kuncinya adalah: aliran dan pembelokan aliran tersebut. Coba dengan bermain pesawat kertas! Jika pesawat dilepas tanpa diberi dorongan ke depan, pesawat tersebut tetap akan jatuh ke tanah. Ini menunjukkan perlu ada aliran udara agar lift dapat dihasilkan.

Ketika aliran udara dibelokkan, terjadi aksi-reaksi antara aliran udara dan objek yang membelokkan udara tersebut (sayap, kertas). Ketika aliran udara yang awalnya lurus kemudian belok setelah melewati objek tersebut, kita kemudian bertanya, apa yang membengkokkan aliran tersebut. Ya, jawabannya adalah objek tersebut. Artinya, ada suatu gaya yang dikerjakan oleh objek tersebut terhadap aliran udara tersebut. Mr. Newton berkata, untuk setiap aksi akan ada reaksi yang sama besar pada arah yang berlawanan dari aksi tersebut. Objek tadi telah mengerjakan suatu aksi pada aliran udara tersebut, maka, aliran udara juga akan mengerjakan reaksi yang sama besar pada objek tersebut.

Mari kita liat apa yang terjadi pada pesawat kertas kita tadi.

The second guy, Mr. Coanda!

OK, sekarang kita telah mengerti bahwa lift dihasilkan karena arah aliran udara dibelokkan. Mengapa aliran udara tersebut bisa belok? Henri Coanda (1886-1972) menemukan suatu fenomena bahwa aliran fluida cenderung menempel ke permukaan di dekatnya. Artinya udara nggak bablas begitu saja, tetapi mengikuti bentuk permukaan di dekatnya. Artinya streamline aliran fluida tersebut akan berubah sesuai dengan bentuk permukaan di dekatnya. Hal ini menyebabkan aliran udara terbelokkan ketika mengenai kertas kita tadi (ataupun ketika melewati permukaan sayap).

Efek Bernoulli

Apa manifestasi nyata dari lift? Apabila berat pesawat dapat dilihat dari gravitasi bumi, lift dapat dilihat sebagai hasil dari perbedaan tekanan antara permukaan atas dan permukaan bawah sayap. Nett lift (gaya angkat netto) hanya bisa terjadi apabila tekanan di bawah sayap lebih besar daripada tekanan di atas sayap. Menurut Bernoulli, hal ini hanya bisa dihasilkan apabila kecepatan aliran di bagian bawah sayap pesawat lebih kecil daripada kecepatan aliran udara di bagian atas sayap pesawat.

And the rotating ball

Dapat juga diartikan sebaliknya bahwa lift dapat dihasilkan karena adanya perbedaan kecepatan di antara dua permukaan sehingga terjadi perbedaan tekanan. Hal ini dapat juga dilihat di olahraga tenis lapangan. Pemain tenis berusaha membuat bola mereka berputar (spin). Misalnya ketika melakukan topspin (bola diputar dengan pukulan raket dari bawah ke atas), ini membantu mencegah bola tenis jatuh di luar lapangan. Hal ini disebabkan ketika bola diberikan top spin, bola akan berputar seperti ditunjukkan di gambar di bawah ini. Dengan demikian, kecepatan aliran di atas bola lebih kecil daripada di bawah bola. Hal ini menyebabkan gaya ke bawah (F_m) pada bola tenis yang membantu mencegah bola tidak keluar lapangan.

More Advanced Topics

gambar:©2008 Lester Gilbert

Bound Vortex and Kutta-Joukowski

Kutta dan Joukowski adalah dua orang yang memformulasikan bahwa lift dapat dihubungkan dengan sirkulasi/perputaran udara di sekitar suatu objek. Artinya, untuk setiap lift yang dihasilkan, ada suatu perputaran udara yang bisa diasosiasikan dengan lift tersebut. Ini yang dikenal dengan istilah bound vortex di sayap pesawat. Perputaran udara ini menghasilkan lift pada pesawat. Teorema sirkulasi yang dituliskan oleh Kelvin menyatakan bahwa karena pada awalnya ketika pesawat diam tidak ada sirkulasi sama sekali, vortex ini akan membentuk suatu loop yang agar total sirkulasi tetap nol. Akibatnya dapat dilihat seperti pada gambar di samping: adanya starting vortex dan tip vortex.

The Common Fallacies

Kesalahan-kesalahan yang sering ditemukan mengenai bagaimana lift dapat dihasilkan adalah sebagai berikut:

Teori "Longer path" or "Equal Transit Time"

Teori ini mengatakan bahwa airfoil pesawat di-design sedemikian agar panjang lintasan permukaan atas sayap lebih panjang daripada permukaan bawah sayap. Artinya molekul udara di sisi atas sayap harus bergerak lebih cepat daripada molekul di sisi bawah sayap agar mereka bertemu lagi di ujung trailing edge sayap. Teori ini walaupun kedengarannya benar, tetapi didasarkan pada asumsi yang salah, yaitu bahwa molekul udara harus bertemu lagi di ujung sayap. Kalau teori ini benar, kertas kita tadi tidak akan bisa menghasilkan lift. Pada kenyataannya, ada lift yang dihasilkan dari kertas yang diletakkan pada suatu angle-of-attack terhadap aliran udara.

Teori tumbukan molekul udara

Teori ini mengatakan bahwa lift dihasilkan dari tumbukan udara yang dibelokkan pada sisi bawah sayap. Teori ini salah karena hanya melihat pada sisi bawah sayap saja yang menyebabkan aliran udara membelok. Pada kenyataannya lebih banyak udara yang dibelokkan di sisi atas sayap dibandingkan dengan sisi bawah sayap.

proses pembentukan urine

1. Penyaringan ( Filtrasi )

Filtrasi darah terjadi di glomerulus, dimana jaringan kapiler dengan struktur spesifik dibuat untuk menahan komonen selular dan medium-molekular-protein besar kedalam vascular system, menekan cairan yang identik dengan plasma di elektrolitnya dan komposisi air. Cairan ini disebut filtrate glomerular. Tumpukan glomerulus tersusun dari jaringan kapiler. Di mamalia, arteri renal terkirim dari arteriol afferent dan melanjut sebagai arteriol eferen yang meninggalkan glomrerulus. Tumpukan glomerulus dibungkus didalam lapisan sel epithelium yang disebut kapsula bowman. Area antara glomerulus dan kapsula bowman disebut bowman space dan merupakan bagian yang mengumpulkan filtrate glomerular, yang menyalurkan ke segmen pertama dari tubulus proksimal. Struktur kapiler glomerular terdiri atas 3 lapisan yaitu : endothelium capiler, membrane dasar, epiutelium visceral. Endothelium kapiler terdiri satu lapisan sel yang perpanjangan sitoplasmik yang ditembus oleh jendela atau fenestrate (Guyton.1996).

Dinding kapiler glomerular membuat rintangan untuk pergerakan air dan solute menyebrangi kapiler glomerular. Tekanan hidrostatik darah didalam kapiler dan tekanan oncotik dari cairan di dalam bowman space merupakan kekuatn untuk proses filtrasi. Normalnya tekanan oncotik di bowman space tidak ada karena molekul protein yang medium-besar tidak tersaring. Rintangan untuk filtrasi ( filtration barrier ) bersifat selektiv permeable. Normalnya komponen seluler dan protein plasmatetap didalam darah, sedangkan air dan larutan akan bebas tersaring (Guyton.1996).

Pada umunya molekul dengan raidus 4nm atau lebih tidak tersaring, sebaliknya molekul 2 nm atau kurang akan tersaring tanpa batasan. Bagaimanapun karakteristik juga mempengaruhi kemampuan dari komponen darah untuk menyebrangi filtrasi. Selain itu beban listirk (electric charged ) dari sretiap molekul juga mempengaruhi filtrasi. Kation ( positive ) lebih mudah tersaring dari pada anionBahan-bahan kecil yang dapat terlarut dalam plasma, seperti glukosa, asam amino, natrium, kalium, klorida, bikarbonat, garam lain, dan urea melewati saringan dan menjadi bagian dari endapan.Hasil penyaringan di glomerulus berupa filtrat glomerulus (urin primer) yang komposisinya serupa dengan darah tetapi tidak mengandung protein (Guyton.1996).

2. Penyerapan ( Absorsorbsi)
Tubulus proksimal bertanggung jawab terhadap reabsorbsi bagian terbesar dari filtered solute. Kecepatan dan kemampuan reabsorbsi dan sekresi dari tubulus renal tiak sama. Pada umumnya pada tubulus proksimal bertanggung jawab untuk mereabsorbsi ultrafiltrate lebih luas dari tubulus yang lain. Paling tidak 60% kandungan yang tersaring di reabsorbsi sebelum cairan meninggalkan tubulus proksimal. Tubulus proksimal tersusun dan mempunyai hubungan dengan kapiler peritubular yang memfasilitasi pergherakan dari komponen cairan tubulus melalui 2 jalur : jalur transeluler dan jalur paraseluler. Jalur transeluler, kandungan ( substance ) dibawa oleh sel dari cairn tubulus melewati epical membrane plasma dan dilepaskan ke cairan interstisial dibagian darah dari sel, melewati basolateral membrane plasma (Sherwood, 2001).

Jalur paraseluler, kandungan yang tereabsorbsi melewati jalur paraseluler bergerakdari vcairan tubulus menuju zonula ocludens yang merupakan struktur permeable yang mendempet sel tubulus proksimal satu daln lainnya. Paraselluler transport terjadi dari difusi pasif. Di tubulus proksimal terjadi transport Na melalui Na, K pump. Di kondisi optimal, Na, K, ATPase pump manekan tiga ion Na kedalam cairan interstisial dan mengeluarkan 2 ion K ke sel, sehingga konsentrasi Na di sel berkurang dan konsentrasi K di sel bertambah. Selanjutnya disebelah luar difusi K melalui canal K membuat sel polar. Jadi interior sel bersifat negative . pergerakan Na melewati sel apical difasilitasi spesifik transporters yang berada di membrane. Pergerakan Na melewati transporter ini berpasangan dengan larutan lainnya dalam satu pimpinan sebagai Na ( contransport ) atau berlawanan pimpinan ( countertransport ) (Sherwood, 2001).
Substansi diangkut dari tubulus proksimal ke sel melalui mekanisme ini ( secondary active transport ) termasuk gluukosa, asam amino, fosfat, sulfat, dan organic anion. Pengambilan active substansi ini menambah konsentrasi intraseluler dan membuat substansi melewati membrane plasma basolateral dan kedarah melalui pasif atau difusi terfasilitasi. Reabsorbsi dari bikarbonat oleh tubulus proksimal juga di pengaruhi gradient Na (Sherwood, 2001)

3. Penyerapan Kembali ( Reabsorbsi )
Volume urin manusia hanya 1% dari filtrat glomerulus. Oleh karena itu, 99% filtrat glomerulus akan direabsorbsi secara aktif pada tubulus kontortus proksimal dan terjadi penambahan zat-zat sisa serta urea pada tubulus kontortus distal. Substansi yang masih berguna seperti glukosa dan asam amino dikembalikan ke darah. Sisa sampah kelebihan garam, dan bahan lain pada filtrate dikeluarkan dalam urin. Tiap hari tabung ginjal mereabsorbsi lebih dari 178 liter air, 1200 g garam, dan 150 g glukosa. Sebagian besar dari zat-zat ini direabsorbsi beberapa kali (Sherwood.2001).

Setelah terjadi reabsorbsi maka tubulus akan menghasilkan urin sekunder yang komposisinya sangat berbeda dengan urin primer. Pada urin sekunder, zat-zat yang masih diperlukan tidak akan ditemukan lagi. Sebaliknya, konsentrasi zat-zat sisa metabolisme yang bersifat racun bertambah, misalnya ureum dari 0,03′, dalam urin primer dapat mencapai 2% dalam urin sekunder. Meresapnya zat pada tubulus ini melalui dua cara. Gula dan asam mino meresap melalui peristiwa difusi, sedangkan air melalui peristiwa osn osis. Reabsorbsi air terjadi pada tubulus proksimal dan tubulus distal (Sherwood.2001).

Artikel lengkap sebanyak 5 lembar dapat anda DOWNLOAD DISINI

Ginjal dan bagiannya

Fungsi utama ginjal adalah mengekskresikan zat-zat sisa metabolisme yang mengandung nitrogen misalnya amonia. Amonia adalah hasil pemecahan protein dan bermacam-macam garam, melalui proses deaminasi atau proses pembusukan mikroba dalam usus. Selain itu, ginjal juga berfungsi mengeksresikan zat yang jumlahnya berlebihan, misalnya vitamin yang larut dalam air; mempertahankan cairan ekstraselular dengan jalan mengeluarkan air bila berlebihan; serta mempertahankan keseimbangan asam dan basa. Sekresi dari ginjal berupa urin.

a. Struktur Ginjal

Bentuk ginjal seperti kacang merah, jumlahnya sepasang dan terletak di dorsal kiri dan kanan tulang belakang di daerah pinggang. Berat ginjal diperkirakan 0,5% dari berat badan, dan panjangnya ± 10 cm. Setiap menit 20-25% darah dipompa oleh jantung yang mengalir menuju ginjal.

Ginjal terdiri dari tiga bagian utama yaitu:

a. korteks (bagian luar)

b. medulla (sumsum ginjal)

c. pelvis renalis (rongga ginjal).

Bagian korteks ginjal mengandung banyak sekali nefron ± 100 juta sehingga permukaan kapiler ginjal menjadi luas, akibatnya perembesan zat buangan menjadi banyak. Setiap nefron terdiri atas badan Malphigi dan tubulus (saluran) yang panjang. Pada badan Malphigi terdapat kapsul Bowman yang bentuknya seperti mangkuk atau piala yang berupa selaput sel pipih. Kapsul Bowman membungkus glomerulus. Glomerulus berbentuk jalinan kapiler arterial. Tubulus pada badan Malphigi adalah tubulus proksimal yang bergulung dekat kapsul Bowman yang pada dinding sel terdapat banyak sekali mitokondria. Tubulus yang kedua adalah tubulus distal.

Pada rongga ginjal bermuara pembuluh pengumpul. Rongga ginjal dihubungkan oleh ureter (berupa saluran) ke kandung kencing (vesika urinaria) yang berfungsi sebagai tempat penampungan sementara urin sebelum keluar tubuh. Dari kandung kencing menuju luar tubuh urin melewati saluran yang disebut uretra.

b. Proses-proses di dalam Ginjal

Di dalam ginjal terjadi rangkaian prows filtrasi, reabsorbsi, dan augmentasi.

1. Penyaringan (filtrasi)

Filtrasi terjadi pada kapiler glomerulus pada kapsul Bowman. Pada glomerulus terdapat sel-sel endotelium kapiler yang berpori (podosit) sehingga mempermudah proses penyaringan. Beberapa faktor yang mempermudah proses penyaringan adalah tekanan hidrolik dan permeabilitias yang tinggi pada glomerulus. Selain penyaringan, di glomelurus terjadi pula pengikatan kembali sel-sel darah, keping darah, dan sebagian besar protein plasma. Bahan-bahan kecil terlarut dalam plasma, seperti glukosa, asam amino, natrium, kalium, klorida, bikarbonat, garam lain, dan urea melewati saringan dan menjadi bagian dari endapan.

Hasil penyaringan di glomerulus berupa filtrat glomerulus (urin primer) yang komposisinya serupa dengan darah tetapi tidak mengandung protein. Pada filtrat glomerulus masih dapat ditemukan asam amino, glukosa, natrium, kalium, dan garamgaram lainnya.

2. Penyerapan kembali (Reabsorbsi)

Volume urin manusia hanya 1% dari filtrat glomerulus. Oleh karena itu, 99% filtrat glomerulus akan direabsorbsi secara aktif pada tubulus kontortus proksimal dan terjadi penambahan zat-zat sisa serta urea pada tubulus kontortus distal.

Substansi yang masih berguna seperti glukosa dan asam amino dikembalikan ke darah. Sisa sampah kelebihan garam, dan bahan lain pada filtrat dikeluarkan dalam urin. Tiap hari tabung ginjal mereabsorbsi lebih dari 178 liter air, 1200 g garam, dan 150 g glukosa. Sebagian besar dari zat-zat ini direabsorbsi beberapa kali.

Setelah terjadi reabsorbsi maka tubulus akan menghasilkan urin seku Zder yang komposisinya sangat berbeda dengan urin primer. Pada urin sekunder, zat-zat yang masih diperlukan tidak akan ditemukan lagi. Sebaliknya, konsentrasi zat-zat sisa metabolisme yang bersifat racun bertambah, misalnya ureum dari 0,03`, dalam urin primer dapat mencapai 2% dalam urin sekunder.

Meresapnya zat pada tubulus ini melalui dua cara. Gula dan asam mino meresap melalui peristiwa difusi, sedangkan air melalui peristiwa osn osis. Reabsorbsi air terjadi pada tubulus proksimal dan tubulus distal.

3. Augmentasi

Augmentasi adalah proses penambahan zat sisa dan urea yang mulai terjadi di tubulus kontortus distal. Komposisi urin yang dikeluarkan lewat ureter adalah 96% air, 1,5% garam, 2,5% urea, dan sisa substansi lain, misalnya pigmen empedu yang berfungsi memberi warm dan bau pada urin.

c. Hal-hal yang Mempengaruhi Produksi Urin

Hormon anti diuretik (ADH) yang dihasilkan oleh kelenjar hipofisis posterior akan mempengaruhi penyerapan air pada bagian tubulus distal karma meningkatkan permeabilitias sel terhadap air. Jika hormon ADH rendah maka penyerapan air berkurang sehingga urin menjadi banyak dan encer. Sebaliknya, jika hormon ADH banyak, penyerapan air banyak sehingga urin sedikit dan pekat. Kehilangan kemampuan mensekresi ADH menyebabkan penyakti diabetes insipidus. Penderitanya akan menghasilkan urin yang sangat encer.

Selain ADH, banyak sedikitnya urin dipengaruhi pula oleh faktor-faktor berikut :

a. Jumlah air yang diminum

Akibat banyaknya air yang diminum, akan menurunkan konsentrasi protein yang dapat menyebabkan tekanan koloid protein menurun sehingga tekanan filtrasi kurang efektif. Hasilnya, urin yang diproduksi banyak.

b. Saraf

Rangsangan pada saraf ginjal akan menyebabkan penyempitan duktus aferen sehingga aliran darah ke glomerulus berkurang. Akibatnya, filtrasi kurang efektif karena tekanan darah menurun.

c. Banyak sedikitnya hormon insulin

Apabila hormon insulin kurang (penderita diabetes melitus), kadar gula dalam darah akan dikeluarkan lewat tubulus distal. Kelebihan kadar gula dalam tubulus distal mengganggu proses penyerapan air, sehingga orang akan sering mengeluarkan urin.

Siklus dan Pembelahan Sel

Kegiatan yang terjadi dari satu pembelahan sel ke pembelahan berikutnya disebut siklus sel atau daur sel. Siklus sel mencakup dua fase yaitu interfase dan fase mitosis atau fase pembelahan.
A. Interfase
Interfase terdiri dari tiga tahapan yaitu tahap G1, S dan G2. G1 dimana terjadi aktivitas biosintesa yang tinggi.Sel sedang aktif mensintesa ARN (transkripsi) dan protein (transisi) serta membentuk sitoplasma baru, yang nantinya merupakan bahan untuk membina sel anak. Peristiwa ini mendorong inti dan sitoplasma membesar. Lama G1 30-40% dari waktu daur.
Tahap S yaitu merupakan tahap replikasi dan transkripsi DNA, Dengan demikian sel anak mengandung bahan genetis yang sama dengan sel induk. Lamanya juga 30-40% dari waktu satu daur
Tahap G2 merupakan tahap persiapan diri sel untuk membelah. . Nukleus masih nyata dibungkus membran inti mengandung satu atau lebih nucleolus. Dua sentrosom muncul di luar inti, terbentuk selama awal interfase melalui proses replikasi dari sentrosom tunggal. Mikrotubul meluas dari sentrosom dalam susunan radial dinamakan aster). Kromosom telah menduplikasi (selama fase S) tetapi dalam keadaan ini tidak dapat dibedakan sendiri-sendiri, karena masih dalam bentuk serabut kromatin yang terkemas longgar. Pada periode ini semua bahan sitoplasma dan organel menjadi rangkap dua. Lamanya 10-20% dari waktu daur.
Siklus sel diatur oleh tiga macam molekul sebagai faktor pengontrol yaitu:
1. S-fase activator yang mengaktifkan fase S dan terdapat hanya pada sitoplasma fase S yang bekerja memulai sintesis DNA (menginduksi untuk memulia terjadinya replikasi DNA).
2. M-fase promoting factor yang hanya ada pada sitoplasma fase M yang menyebabkan kondensasi kromosom
3. M-fase delaying faktor
B. Mitosis
Fase mitosis terdiri dari profase, prometafase, metaphase, anaphase dan telofase. Tahapan pembelahan inti ini masing-masing tidak sama waktunya. Fase mitosis atau fase pembelahan terdiri dari karyokinesis atau pembelahan nukleus dan sitokinesis atau pembelahan sitoplasma
Pada periode profase terjadi perubahan pada nukleus dan sitoplasma. Pada nukleus, nukleuli menghilang. Serabut-serabut kromatin menjadi lebih menggulung rapat dan melipat sehingga kian pendek dan tebal berubah menjadi kromosom, yang besar dan tampak jelas. Kromosom kemudian berduplikasi menjadi dua kromatid anak yang sama, dan kemudian bergabung pada sentromer. Spindle mitosis terbentuk di sitoplasma, tersusun dari mikrotubul dan bergabung dengan protein, tersusun teratur di antara dua sentrosom. Selama profase sentrosom bergerak berlawanan satu sama lain dan nampaknya bergerak sepanjang permukaan inti melalui pemanjangan berkas mikrotubul diantara dua sentrosom.
Menjelang metafase, beberapa ujung mikrotubul gelendong mitotic menempel pada setiap kinetokor yang berada di dekatnya.Membran inti terpotong-potong. Mikrotubul dari spindle sekarang dapat masuk ke dalam inti dan berhubungan dengan kromosom yang telah menjadi lebih padat. Berkas mikrotubul dinamakan serabut spindel, yang meluas dari setiap kutub kearah ekuator sel. Setiap kromatid dari kromosom kini memiliki struktur khusus yang dinamakan kinetokor, yang terletak pada daerah sentromer. Mikrotubul yang menambat pada kinetokor dinamakan mikrotubul-kinetokor. Struktur ini menyebabkan kromosom bergerak. Mikrotubul yang lain, mikrotubul-nonkinetokor, tersusun radier dari kutub menuju ke ekuator sel tanpa menambat pada kromosom.
Pada metaphase, mikrotubul kinetokor memegang peranan penting yaitu mengatur letak dan arah kromosom terhadap sumbu gelendong mitotic dan mengatur dan menggerakkan kromosom ke bidang ekuatorial. Sentrosom berada pada kedua kutub sel yang berlawanan. Kromosom berada pada bidang metaphase, bidang yang mempunyai jarak yang sama antara spindle kedua kutub. Spindel sentromer dari semua kromosom lurus satu sama lain pada bidang metaphase. Untuk setiap kromosom, kinetokor dari permukaan kromatid anak berlawanan kutub sel. Karena itu kromatid yang sama dari setiap kromosom menambat pada mikrotubul-kinetokor yang tersusun radier dari kutub yang berlawanan dari sel induk.
Pada anafase terjadi pemisahan kromatida kromosom. Pada fase ini terjadi tarikan ke kutub sehingga kromatid terpisah. Sentromer dari setiap kromosom mengganda, sehingga setiap kromatid memiliki sentromer sendiri-sendiri. Setiap kromatid sekarang dianggap sebagai calon kromosom. Spindle mulai menggerakkan kromatid menuju kutub sel yang berlawanan. Hal ini dikarenakan mikrotubul kinetokor menambat pada sentromer. Mikrotubul kinetokor memendek ketika kromosom mendekati kutub sel. Pada saat yang bersamaan kutub dari sel juga bergerak lebih jauh. Akhir dari anafase kedua kutub sel sama jaraknya dan merupakan kumpulan dari kromosom.
Pada fase telofase, mikrotubul nonkinetokor selalu memanjang dan anak inti mulai terbentuk pada kedua kutub sel, dan kromosom berada dalam keadaan terhimpun. Membran inti terbentuk dari potongan-potongan membran inti sel induk dan bagian lain dari system endomembran.
Sitokinesis terjadi pada saat anaphase dan telofase. Pada sel hewan, tanda pertama yang terlihat adalah melekuknya selaput sel selama anaphase. Pelekukan terjadi di daerah sekat metaphase atau bidang ekuatorial.
Sitokinesis pada sel tumbuhan berlangsung dengan cara yang berbeda. Sitoplasma dibagi dua oleh pembentukan dinding sel baru di dalam sel induk. Sekat sel mulai terbentuk di bidang antara dua nukeus anakan. Sekat sel berhubungan dengan sisa mikrotubul kutub gelendong mitotic yang membentuk suatu struktur yang disebut fragmoplas. Struktur ini mengandung dua perangkat mikrotubul yang berhadapan. Vesikuli kecil yang berasal dari kompleks golgi dan berisi prazat dinding sel tersusun sepanjang mikrotubul disebelah menyebelah fragmoplast dan diangkut kearah bidang ekuatorial yang selanjutnya membentuk sekat sel.

Sitokinesis terdiri atas dua macam, yaitu:
1. Disjunctive
Sitokinesis yang disjunctive, menghasilkan sel-sel anak yang lepas-lepas. Contoh: profiliferasi limfosit dalam reaksi immune, sehingga terbentuk klon. Sel tidak berhubungan / berlekatan satu sama lain
2. Astral
Sitokinesis astral menghasilkan sel-sel anak yang masih berhubungan / berlekatan. Contoh: cleavage pada zygote membentuk blastula. Tiap sel dalam blastula (blastomer) masih berlekatan dan berhubungan. Hubungan antara sel bersebelahan berupa gap junction, yang merupakan tempat keluar masuk / transport berbagai bahan bermolekul kecil, ion, air, dan juga terjadi perimbangan muatan listrik.
C. Meiosis
Selain mitosis, terdapat pula jenis pembelahan sel lainnya yaitu secara meiosis. Meiosis hanya terjadi pada fase reproduksi seksual atau pada jaringan nuftah. Pada meiosis, terjadi perpasangan dari kromosom homolog serta terjadi pengurangan jumlah kromosom induk terhadap sel anak. Disamping itu, pada meiosis terjadi dua kali periode Akibat adanya dua kali proses pembelahan sel, maka pada meiosis, satu sel induk akan menghasilkan empat sel baru, dengan masing-masing sel mengandung jumlah kromosom setengah dari jumlah kromosom sel induk. Berikut ini fase meiosis ;
1. Meiosis I
Interfase I
Meiosis didahului oleh interfase, dimana setiap kromosom mengalami proses replikasi. Proses ini menyerupai pada replikasi kromososm mitosis. Untuk setiap kromosom, stiap kromatid ( anak) menyerupai sifat genetik yang sama menambat pada sntromer. Ada sepasang sentriol (pada sel hewan) juga mengalami replikasi untuk membentuk dua pasang.
Profase I
Profase meiosis I dibagi atas 5 sub-tahap: leptoten, zigoten, pakiten, diloten, dan diakinesis.
1. Leptoten
Kromatin terpilin menjadi kromosom. Terdapat 2 pasang kromosom homolog
2. Zigoten
Kromosom homolog mengandeng; sebelah berasal dari kromosom induk (kromosom matroklin) dan sebelah lain dari kromosom bapak (kromosom patroklin). Dibeberapa tempat terjadi persilangan (chiasma; jamak: chiasmata).
3. Pakiten
Kromosom homolog mengandeng rapat sepanjang lengannya, dari pangkal ke ujung terbentuk tetrade.
4. Diploten
Setiap kromosom membelah longitudinal membentuk dua kromatid, sentromer masih satu terjadi chiasmata pada beberapa tempat natara kromatid homolog; dari chiasmata timbul crossing over.
5. Diakinesis
Kromosam (kromatid) mencapai pilinan maksimal, sehingga mencapai besar maksimal pula. Kromosom homolog merenggang, nukleus menghilang, selapu inti hancur, sentriol menganda dan setiap pasang menuju kutub berseberangan.

Metafase I
Selaput inti menghilang, serat gelondong terbentuk anatara kedua pasang sentriol, yang terdiri dari: mikrotubuli dan mikrofilia. Kromosom (berpasangan homolog) bergerak ke bidang ekuator.
Anafase I
Sel memanjang dari kutub ke kutub. Kromosom homolog berpisah ke kutub berseberangan dan kromatid belum terbentuk.
Telofase I
Selaput inti terbentuk kembali. Sepasang sentriol berada dipinggir luar selaput. Cytokinesis terjadi, sehingga sel induk menjadi sel anak. Gametosit I pada akhir meiosis I menjadi gametosit II.
2. Meiosis II
Profase II
Masanya pendek sekali. Selaput inti hilang. Sentriol mengganda dan menuju ke kutub berseberangan inti. Kromatid disetiap kromosom belum terpisah. Sentromer masih satu.

Metafase II
Serat gelondong terbentuk antara pasangan sentriol. Kromosom (sepasang kromatid) yang menggatung pada serat gelondong lewat sentromer pindah ke bidang equator.
Anafase II
Sel memanjang dari kutub ke kutub menurut poros serat gelondong. Sentromer pada setiap pasangan kromatid membelah sehingga kromatid bersaudara lepas. Kromatid berpisah dan bergerak ke kutub berseberangan.
Telofase II
Kromatid terbuka kembali pilinannya, terlepas-lepas, menjadi jala halus: kromatin. Selaput inti terbentuk kembali. Nukleolus muncul, melekat pada kromatin. Terjadi sitokinesis, sehingga dari dua gametosit II terbentuk 4 gametid. Gametid mengandung kromosom separuh dari sel induk, dari 2N pada gametosit I, menjadi 1N pada gametid.
Dengan proses transformasi gametid nanti akan berubah menjadi gamet, yakni sel benih matang. Meiosis menghasilkan gamet yang mengandung bahan genetis yang:
1. Separuh dari bahan gametogonium
2. Bervariasi, karena terjadinya crossing over pada profase

Perbedaan mitosis dan meiosis
No Pembeda Mitosis Meiosis
1 sel yang terlibat semua sel tubuh mitosis hanya sel kelamin aja
2 jumlah sel anakan 2 sel anak 4 sel anak
3 jumlah/ set kromosom 2n / diploid n / haploid
4 tahap 1 kali proses 2 kali proses
5. pindah silang tidak ada spesifikasi saat profase I (diploten)

Macam-macam gangguan pada ginjal

1. Pyelonephritis

Infeksi dan peradangan jaringan ginjal dan renal pelvis (ruang yang terbentuk dari perluasan ujung atas ureter tubulus yang menyalurkan urin ke kandung kemih). Infeksi ini biasanya disebabkan karena bakteri. Kelainan ginjal yang paling sering terjadi, pyelonephritis dapat menjadi kronis dan akut.

Pyelonephritis yang sudah akut biasanya menyerang satu daerah pada ginjal, dan tidak menyerang bagian yang lain. Pada banyak kasus, pyelonephritis dapat berkembang tanpa adanya penyebab yang jelas. Gangguan pada aliran darah atau urin, dapat membuat ginjal lebih mudah terserang infeksi, dan penumpukan kotoran pada ujung urethra juga diperkirakan meningkatkan kasus penyakit pada bayi (urethra merupakan saluran urin dari kandung kemih keluar). Wanita dapat mengalami cedera saluran kencing pada saat berhubungan atau kehamilan, dan kateterisasi (pengeluaran urin secara mekanik) dapat menyebabkan infeksi.

2. Glomerulonephritis

Glomerulonephritis, penyakit ginjal lain yang sering terjadi, ditandai dengan peradangan sebagian glomeruli ginjal. Kondisi ini dapat terjadi ketika sistem imun tubuh lumpuh. Antibodi dan zat-zat lainnya membentuk partikel dalam aliran darah yang terjebak dalam glomeruli. Hal ini menyebabkan peradangan dan membuat glomeruli tidak dapat bekerja dengan baik. Gejala dari penyakit ini bisa termasuk darah dalam urin, pembengkakan jaringan tubuh, dan adanya protein dalam urin, dalam hasil tes laboratorium. Glomerulonephritis bisa sembuh sendiri tanpa pengobatan. Jika pengobatan diperlukan, dapat dilakukan diet khusus, obat-obatan pencegah kekebalan (immunosuppressant), atau plasmapheresis (pemisahan plasma dari darah), suatu prosedur untuk membuang bagian darah yang mengandung antibodi.

Glomerulonephritis merupakan kelainan yang dikenal dengan nephritis, atau penyakit Bright. Bagian utama yang terserang penyakit ini adalah pembuluh darah dalam bongkah glumerular. Imbuhan “-itis” menandakan luka peradangan, dan glomerulonephritis memang berhubungan dengan infeksi, dalam arti kata sempit, penyakit ini menyerang setelah adanya infeksi bakteri streptococcal dan kemudian semakin berat karena berbagai macam infeksi lainnya. Namun demikian, terdapat bukti yang meyakinkan bahwa glomerulonephritis bukan merupakan penyakit yang menyerang ginjal secara langsung karena satu penyebab infeksi. Penyakit ini lebih kepada kelainan sistem kekebalan tubuh, dimana pembentukan antibodi sebagai respon dari adanya protein asing (antigen) ditempat lain dalam tubuh. Hal ini mengakibatkan terbentuknya antigen-antibodi kompleks yang tersangkut dalam bongkah glomerular atau pada sedikit kasus, antigen ini menumpuk pada dinding kapiler glomerular. Pada tiap kasus, antibodi atau antigen-antibodi kompleks mencapai ginjal melalui sirkulasi, dan mekanisme ini disebut sebagai penyakit sirkulasi kompleks.

3. Batu Ginjal

Disebut juga Renal Calculus, plural Renal Calculi, terkumpulnya mineral dan benda organik yang terbentuk dalam ginjal. Ada batu yang menjadi demikian besar yang melumpuhkan fungsi ginjal. Urin mengandung banyak garam dalam bentuk larutan dan jika konsentrasi garam mineral menjadi berlebih, kelebihan garam ini mengendap menjadi partikel padat disebut batu ginjal. Batu ginjal diklasifikasikan sebagai primer jika batu tersebut terbentuk tanpa ada sebab yang jelas seperti infeksi atau penyumbatan. Diklasifikasikan sekunder jika berkembang setelah adanya infeksi ginjal atau kelainan.

Beberapa keadaan memperbesar peluang terbentuknya batu ginjal. Baik itu berkurangnya volume cairan atau bertumpuknya mineral cukup membuat terganggunya keseimbangan yang sempurna antara cairan dan larutan yang ada dalam ginjal. Ketika batu mulai berkembang, biasanya ia akan terus tumbuh. Sebuah nukleus dari endapan garam urin bisa merupakan kumpulan bakteri, jaringan yang rusak, sel mati, atau keping darah kecil. Mineral menarik partikel dari luar dan membungkusnya. Pada saat batu bertambah besar, bagian permukaan dapat menjadi tempat bagi mineral lain dan kemudian bertambah besar.

Batu ginjal yang lebih kecil dapat keluar dari badan dengan sendirinya meski akan menimbulkan rasa sakit. Batu yang lebih besar memerlukan pembedahan, atau dapat dipecah menjadi bagian-bagian kecil dengan gelombang suara dalam prosedur yang disebut ultrasonic lithotripsy.

4. Gagal Ginjal

Disebut juga Renal Failure, hilangnya sebagian atau keseluruhan fungsi ginjal. Gagal ginjal digolongkan menjadi akut (ketika serangannya tiba-tiba) atau kronis. Gagal ginjal akut berakibat pada berkurangnya volume urin, kadar zat-zat bernitrogen, potasium, sulfat, dan fosfat diatas normal dalam darah, dan rendahnya kadar sodium, kalsium, dan karbon dioksida darah yang juga jauh dibawah normal. Biasanya orang yang terkena ini sembuh dalam enam minggu atau kurang.

Sebab dari gagal ginjal ini antara lain karena rusaknya tubulus didalam ginjal oleh obat-obatan atau larutan organik seperti karbon tetraklorida, aseton, dan etilen glikol, bersinggungan dengan senyawa logam seperti merkuri, timah, dan uranium. Gagal ginjal dapat pula disebabkan karena cidera fisik atau operasi besar yang membuat kehilangan banyak darah atau juga akibat penyakit yang merusak korteks (bagian luar) dari ginjal. Penyebab lainnya adalah infeksi bakteri berat, diabetes yang merusak medula (bagian dalam) ginjal, dan karena kelebihan garam kalsium dalam ginjal.

Tersumbatnya arteri ginjal, penyakit liver, dan tersumbatnya saluran kencing dapat mengakibatkan gagal ginjal akut; pada situasi yang jarang terjadi, gagal ginjal dapat terjadi tanpa gejala awal. Komplikasi yang timbul dari gagal ginjal termasuk gagal jantung, paru-paru berair, dan bertumbuknya potasium dalam tubuh.

Gagal ginjal kronis biasanya merupakan akibat dari penyakit yang sudah lama diidap oleh ginjal. Pada gagal ginjal kronis darah menjadi lebih asam dibandingkan biasanya dan dapat terjadi hilangnya kalsium dalam tulang. Kerusakan saraf dapat pula terjadi

Diabetes Melitus

1. Definisi

Diabetes mellitus atau penyakit gula atau kencing manis adalah penyakit yang ditandai dengan kadar glukosa darah yang melebihi normal (hiperglikemia) akibat tubuh kekurangan insulin baik absolut maupun relatif.

Tingkat kadar glukosa darah menentukan apakah seseorang menderita DM atau tidak. Tabel berikut menunjukkan kriteria DM atau bukan :

Bukan DM	Puasa	Vena < 100 Kapiler < 80	2 jam PP	-
Gangguan Toleransi Glukosa	Puasa	Vena 100 - 140 Kapiler 80 - 120	2 jam PP	Vena 100 - 140 Kapiler 80 – 120
DM	Puasa	Vena > 140 Kapiler > 120	2 jam PP	Vena > 200 Kapiler > 200

Jenis Diabetes Melitus dikelompokkan menurut sifatnya :

• Diabetes mellitus tergantung insulin
• Diabetes mellitus tidak tergantung insulin, terdiri penderita gemuk dan kurus
• Diabetes mellitus terkait malnutrisi

Diabetes melitus yang terkait keadaan atau gejala tertentu seperti penyakit pankreas, penyakit hormonal, obat-obatan / bahan kimia, kelainan insulin / reseptornya, sindrom genetik dll

2. Faktor Penyebab Diabetes melittus

Umumnya diabetes melittus disebabkan oleh rusaknya sebagian kecil atau sebagian besar dari sel-sel betha dari pulau-pulau Langerhans pada pankreas yang berfungsi menghasilkan insulin, akibatnya terjadi kekurangan insulin.

Disamping itu diabetes melittus juga dapat terjadi karena gangguan terhadap fungsi insulin dalam memasukan glukosa kedalam sel. Gangguan itu dapat terjadi karena kegemukan atau sebab lain yang belum diketahui

3. Type Diabetes Mellitus

Penyakit diabetes mellitus (DM)-yang dikenal masyarakat sebagai penyakit gula atau kencing manis-terjadi pada seseorang yang mengalami peningkatan kadar gula (glukosa) dalam darah akibat kekurangan insulin atau reseptor insulin tidak berfungsi baik.

Diabetes yang timbul akibat kekurangan insulin disebut DM tipe 1 atau Insulin Dependent Diabetes Mellitus (IDDM). Sedang diabetes karena insulin tidak berfungsi dengan baik disebut DM tipe 2 atau Non-Insulin Dependent Diabetes Mellitus (NIDDM).

Insulin adalah hormon yang diproduksi sel beta di pankreas, sebuah kelenjar yang terletak di belakang lambung, yang berfungsi mengatur metabolisme glukosa menjadi energi serta mengubah kelebihan glukosa menjadi glikogen yang disimpan di dalam hati dan otot.

Tidak keluarnya insulin dari kelenjar pankreas penderita DM tipe 1 bisa disebabkan oleh reaksi autoimun berupa serangan antibodi terhadap sel beta pankreas.

Pada penderita DM tipe 2, insulin yang ada tidak bekerja dengan baik karena reseptor insulin pada sel berkurang atau berubah struktur sehingga hanya sedikit glukosa yang berhasil masuk sel.

Akibatnya, sel mengalami kekurangan glukosa, di sisi lain glukosa menumpuk dalam darah. Kondisi ini dalam jangka panjang akan merusak pembuluh darah dan menimbulkan pelbagai komplikasi. Bagi penderita Diabetes Melitus yang sudah bertahun-tahun minum obat modern seringkali mengalami efek yang negatif untuk organ tubuh lain.

4. Gejala Penderita Diabetes Mellitus

Tiga gejala klasik yang dialami penderita diabetes. Yaitu:

• banyak minum,
• banyak kencing,
• berat badan turun.

Pada awalnya, kadang-kadang berat badan penderita diabetes naik. Penyebabnya, kadar gula tinggi dalam tubuh. Maka perlu waspada apabila keinginan minum kita terlalu berlebihan dan juga merasa ingin makan terus. Berat badan yang pada awalnya terus melejit naik lalu tiba-tiba turun terus tanpa diet. Tetangga saya ibu Ida juga tak pernah menyadari kalau menderita diabet ketika badannya yang gemuk tiba-tiba terus menyusut tanpa dikehendaki. Gejala lain, adalah gangguan saraf tepi berupa kesemutan terutama di malam hari, gangguan penglihatan, gatal di daerah kemaluan atau lipatan kulit, bisul atau luka yang lama sembuh, gangguan ereksi pada pria dan keputihan pada perempuan.

Gejala:

Pada tahap awal gejala umumnya ringan sehingga tidak dirasakan, baru diketahui sesudah adanya pemeriksaan laboratorium.

Pada tahap lanjut gejala yang muncul antara lain :

• Rasa haus
• Banyak kencing
• Berat badan turun
• Rasa lapar
• Badan lemas
• Rasa gatal
• Kesemutan
• Mata kabur
• Kulit Kering
• Gairah sex lemah

Komplikasi:

• Penglihatan kabur
• Penyakit jantung
• Penyakit ginjal
• Gangguan kulit dan syaraf
• Pembusukan
• Gairah sex menurun

Jika tidak tepat ditangani, dalam jangka panjang penyakit diabetes bisa menimbulkan berbagai komplikasi. Maka bagi penderita diabet jangan sampai lengah untuk selalu mengukur kadar gula darahnya, baik ke laboratorium atau gunakan alat sendiri. Bila tidak waspada maka bisa berakibat pada gangguan pembuluh darah a.l.

• gangguan pembuluh darah otak (stroke),
• pembuluh darah mata (gangguan penglihatan),
• pembuluh darah jantung (penyakit jantung koroner),
• pembuluh darah ginjal (gagal ginjal), serta
• pembuluh darah kaki (luka yang sukar sembuh/gangren).

Penderita juga rentan infeksi, mudah terkena infeksi paru, gigi, dan gusi serta saluran kemih.

Kardiopati diabetik

Kardiopati diabetik adalah gangguan jantung akibat diabetes. Glukosa darah yang tinggi dalam jangka waktu panjang akan menaikkan kadar kolesterol dan trigliserida darah. Lama-kelamaan akan terjadi aterosklerosis atau penyempitan pembuluh darah. Maka bagi para penderita diabet perlu pemeriksaan kadar kolesterol dan trigliserida darah secara rutin. Dari pengalaman saya untuk menurunkan kadar gula darah sekaligus menormalkan kadar kolestrol dan trigliserida sebenarnya sangat mudah. Yang pertama sebenarnya pola makan malam. Upayakanlah tidak makan nasi pada malam hari. Gantilah dengan makan kentang atau bisa juga pisang kepok rebus atau bisa juga konsumsi sayur dan buah-buahan.

Penyempitan pembuluh darah koroner menyebabkan infark jantung dengan gejala antara lain nyeri dada. Karena diabetes juga merusak sistem saraf, rasa nyeri kadang-kadang tidak terasa. Serangan yang tidak terasa ini disebut silent infraction atau silent heart attack.

Kematian akibat kelainan jantung dan pembuluh darah pada penderita diabetes kira-kira dua hingga tiga kali lipat lebih besar dibanding bukan penderita diabetes., pengendalian kadar gula dalam darah belum cukup untuk mencegah gangguan jantung pada penderita diabetes.

Sebagaimana rekomendasi Asosiasi Diabetes Amerika (ADA) serta perkumpulan sejenis di Eropa atau Indonesia (Perkumpulan Endokrinologi Indonesia/Perkeni), penderita diabetes diharapkan mengendalikan semua faktor secara bersama-sama untuk mendapatkan hasil yang optimal.

Tekanan darah harus diturunkan secara agresif di bawah 130/80 mmHg, trigliserida di bawah 150 mg/dl, LDL (kolesterol buruk) kurang dari 100 mg/dl, HDL (kolesterol baik) di atas 40 mg/dl. Hal ini memberi proteksi lebih baik pada jantung.

Gangren dan impotensi

Penderita diabetes yang kadar glukosanya tidak terkontrol respons imunnya menurun. Akibatnya, penderita rentan terhadap infeksi, seperti infeksi saluran kencing, infeksi paru serta infeksi kaki.

Banyak hal yang menyebabkan kaki penderita diabetes mudah kena infeksi, terkena knalpot, lecet akibat sepatu sesak, luka kecil saat memotong kuku, kompres kaki yang terlalu panas. Infeksi kaki mudah timbul pada penderita diabetes kronis dan dikenal sebagai penyulit gangren atau ulkus.

Jika dibiarkan, infeksi akan mengakibatkan pembusukan pada bagian luka karena tidak mendapat aliran darah. Pasalnya, pembuluh darah penderita diabetes banyak tersumbat atau menyempit. Jika luka membusuk, mau tidak mau bagian yang terinfeksi harus diamputasi.

Penderita diabetes yang terkena gangren perlu dikontrol ketat gula darahnya serta diberi antibiotika. Penanganan gangren perlu kerja sama dengan dokter bedah.

Untuk mencegah gangren, penderita diabetes perlu mendapat informasi mengenai cara aman memotong kuku serta cara memilih sepatu.

Impotensi juga menjadi momok bagi penderita diabetes, impotensi disebabkan pembuluh darah mengalami kebocoran sehingga penis tidak bisa ereksi. Impotensi pada penderita diabetes juga bisa disebabkan oleh faktor psikologis atau gabungan organis dan psikologis.

Nefropati diabetik

Entah bagaimana mulanya akhir-akhir ini banyak pasien gagal ginjal datang ke klinik saya. Sebelumnya tak pernah saya duga bahwa tanaman obat kita mampu membantu mengatasi kasus gagal ginjal. Awal mulanya seorang penderita gagal ginjal dengan penuh keyakinan meminta tolong saya untuk membantu mengatasi penyakitnya.

Nefropati diabetik adalah gangguan fungsi ginjal akibat kebocoran selaput penyaring darah. Sebagaimana diketahui, ginjal terdiri dari jutaan unit penyaring (glomerulus). Setiap unit penyaring memiliki membran/selaput penyaring. Kadar gula darah tinggi secara perlahan akan merusak selaput penyaring ini.

Gula yang tinggi dalam darah akan bereaksi dengan protein sehingga mengubah struktur dan fungsi sel, termasuk membran basal glomerulus. Akibatnya, penghalang protein rusak dan terjadi kebocoran protein ke urin (albuminuria). Hal ini berpengaruh buruk pada ginjal.

Menurut situs Nephrology Channel, tahap mikroalbuminuria ditandai dengan keluarnya 30 mg albumin dalam urin selama 24 jam. Jika diabaikan, kondisi ini akan berlanjut terus sampai tahap gagal ginjal terminal. Karena itu, penderita diabetes harus diperiksa kadar mikroalbuminurianya setiap tahun.

Penderita diabetes tipe 1 secara bertahap akan sampai pada kondisi nefropati diabetik atau gangguan ginjal akibat diabetes. Sekitar lima sampai 15 persen diabetes tipe 2 juga berisiko mengalami kondisi ini.

Gangguan ginjal, menyebabkan fungsi ekskresi, filtrasi dan hormonal ginjal terganggu. Akibat terganggunya pengeluaran zat-zat racun lewat urin, zat racun tertimbun di tubuh. Tubuh membengkak dan timbul risiko kematian.

Ginjal juga memproduksi hormon eritropoetin yang berfungsi mematangkan sel darah merah. Gangguan pada ginjal menyebabkan penderita mengalami anemia.

Pengobatan progresif sejak dini bisa menunda bahkan menghentikan progresivitas penyakit. Repotnya penderita umumnya baru berobat saat gangguan ginjal sudah lanjut atau terjadi makroalbuminuria (300 mg albumin dalam urin per 24 jam).

Pengobatan meliputi kontrol tekanan darah. Tindakan ini dianggap paling penting untuk melindungi fungsi ginjal. Biasanya menggunakan penghambat enzim pengonversi angiotensin (ACE inhibitors) dan atau penghambat reseptor angiotensin (ARBs). Selain itu dilakukan pengendalian kadar gula darah dan pembatasan asupan protein (0,6-0,8 gram per kilogram berat badan per hari).

Penderita yang telah sampai tahap gagal ginjal memerlukan hemodialisis atau transplantasi ginjal.

Gejala nefropati diabetes baru terasa saat kerusakan ginjal telah parah berupa bengkak pada kaki dan wajah, mual, muntah, lesu, sakit kepala, gatal, sering cegukan, mengalami penurunan berat badan.

Penderita nefropati harus menghindari zat yang bisa memperparah kerusakan ginjal, misalnya pewarna kontras yang digunakan untuk rontgen, obat anti-inflamasi nonsteroid serta obat-obatan yang belum diketahui efek sampingnya.

Retinopati diabetik

Diabetes juga dapat menimbulkan gangguan pada mata. Yang terutama adalah retinopati diabetik. Keadaan ini, disebabkan rusaknya pembuluh darah yang memberi makan retina.

Bentuk kerusakan bisa bocor dan keluar cairan atau darah yang membuat retina bengkak atau timbul endapan lemak yang disebut eksudat. Selain itu terjadi cabang-cabang abnormal pembuluh darah yang rapuh menerjang daerah yang sehat.

Retina adalah bagian mata tempat cahaya difokuskan setelah melewati lensa mata. Cahaya yang difokuskan akan membentuk bayangan yang akan dibawa ke otak oleh saraf optik.

Bila pembuluh darah mata bocor atau terbentuk jaringan parut di retina, bayangan yang dikirim ke otak menjadi kabur. Gangguan penglihatan makin berat jika cairan yang bocor mengumpul di fovea, pusat retina yang menjalankan fungsi penglihatan sentral. Akibatnya, penglihatan kabur saat membaca, melihat obyek yang dekat serta obyek yang lurus di depan mata.

Pembuluh darah yang rapuh bisa pecah, sehingga darah mengaburkan vitreus, materi jernih seperti agar-agar yang mengisi bagian tengah mata. Hal ini menyebabkan cahaya yang menembus lensa terhalang dan tidak sampai ke retina atau mengalami distorsi. Jaringan parut yang terbentuk dari pembuluh darah yang pecah di korpus vitreum dapat mengerut dan menarik retina, sehingga retina lepas dari bagian belakang mata. Pembuluh darah bisa muncul di iris (selaput pelangi mata) menyebabkan glaukoma.

Risiko terjadinya retinopati diabetik cukup tinggi. Sekitar 60 persen orang yang menderita diabetes 15 tahun atau lebih mengalami kerusakan pembuluh darah pada mata.

Pemeriksaan dilakukan dengan oftalmoskop serta angiografi fluoresen yaitu foto rontgen mata menggunakan zat fluoresen untuk mengetahui kebocoran pembuluh darah.

Pengobatan dilakukan dengan bedah laser oftalmologi. Yaitu, penggunaan sinar laser untuk menutup pembuluh darah yang bocor, sehingga tidak terbentuk pembuluh darah abnormal yang rapuh. Selain itu bisa dilakukan vitrektomi yaitu tindakan mengeluarkan vitreus yang dipenuhi darah dan menggantinya dengan cairan jernih.

Penderita retinopati hanya boleh berolahraga ringan dan harus menghindari gerakan membungkuk sampai kepala di bawah.

Menderita diabetes bukan berarti kiamat. Penderita diabetes bisa hidup secara wajar dan normal seperti orang- orang yang bukan penderita diabetes. Bedanya, penderita diabetes harus disiplin mengontrol kadar gula darah agar tidak meningkat di atas normal untuk jangka waktu panjang.

Penyakit diabetes mellitus (DM)-yang dikenal masyarakat sebagai penyakit gula atau kencing manis-terjadi pada seseorang yang mengalami peningkatan kadar gula (glukosa) dalam darah akibat kekurangan insulin atau reseptor insulin tidak berfungsi baik.

Diabetes yang timbul akibat kekurangan insulin disebut DM tipe 1 atau Insulin Dependent Diabetes Mellitus (IDDM). Sedang diabetes karena insulin tidak berfungsi dengan baik disebut DM tipe 2 atau Non-Insulin Dependent Diabetes Mellitus (NIDDM).

Insulin adalah hormon yang diproduksi sel beta di pankreas, sebuah kelenjar yang terletak di belakang lambung, yang berfungsi mengatur metabolisme glukosa menjadi energi serta mengubah kelebihan glukosa menjadi glikogen yang disimpan di dalam hati dan otot.

Tidak keluarnya insulin dari kelenjar pankreas penderita DM tipe 1 bisa disebabkan oleh reaksi autoimun berupa serangan antibodi terhadap sel beta pankreas.

Pada penderita DM tipe 2, insulin yang ada tidak bekerja dengan baik karena reseptor insulin pada sel berkurang atau berubah struktur sehingga hanya sedikit glukosa yang berhasil masuk sel.

Akibatnya, sel mengalami kekurangan glukosa, di sisi lain glukosa menumpuk dalam darah. Kondisi ini dalam jangka panjang akan merusak pembuluh darah dan menimbulkan pelbagai komplikasi.

Tiga gejala klasik yang dialami penderita diabetes. Yaitu, banyak minum, banyak kencing, dan berat badan turun. Pada awalnya, kadang-kadang berat badan penderita diabetes naik. Penyebabnya, kadar gula tinggi dalam tubuh.

Gejala lain, adalah gangguan saraf tepi berupa kesemutan terutama di malam hari, gangguan penglihatan, gatal di daerah kemaluan atau lipatan kulit, bisul atau luka yang lama sembuh, gangguan ereksi pada pria dan keputihan pada perempuan.

Jika tidak tepat ditangani, dalam jangka panjang penyakit diabetes bisa menimbulkan berbagai komplikasi akibat gangguan pembuluh darah, gangguan bisa terjadi pada pembuluh darah otak (stroke), pembuluh darah mata (gangguan penglihatan), pembuluh darah jantung (penyakit jantung koroner), pembuluh darah ginjal (gagal ginjal), serta pembuluh darah kaki (luka yang sukar sembuh/gangren). Penderita juga rentan infeksi, mudah terkena infeksi paru, gigi, dan gusi serta saluran kemih.

5. Pengobatan dan Perawatan

Pengobatan Diabetes milittus yang secara langsung terhadap kerusakan pulau-pulau Langerhans di pankreas belum ada. Oleh karena itu pengobatan untuk penderita DM berupa kegiatan pengelolaan dengan tujuan :

• Menghilangkan keluhan dan gejala akibat defisiensi insulin ( gejala DM )
• Mencegah komplikasi kronis yang dapat menyerang pembuluh darah, jantung, ginjal, mata, syaraf, kulit, kaki dsb.

Tindakan pengelolaan yang dilakukan :

• Menormalkan kadar glukosa, lemak, dan insulin di dalam darah serta memberikan pengobatan penyakit kronis lainnya. Langkah yang dilakukan terutama : Diet; Mengurangi kalori dan meningkatkan konsumsi vitamin. aktivitas fisik; olahraga teratur, pengelolaan glukosa dan meningkatkan kepekaan terhadap insulin.
• Obat-obat hipoglikemia oral : Sulfonylurea untuk merangsang pancreas menghasilkan insulin dan mengurangi resistensi terhadap insulin.
• Terapi insulin

Tanaman obat memiliki kelebihan dalam pengobatan DM karena umumnya tanaman obat memiliki fungsi konstruktif yaitu membangun kembali jaringan-jaringan yang rusak serta menyembuhkan penyakit komplikasi yang lain.

Dengan demikian dari tanaman obat diharapkan :

• Perbaikan kerusakan fungsi pankreas
• Peningkatan efektifitas insulin yang dihasilkan
• Penyembuhan penyakit komplikasi akibat DM