Lebih dari Sekedar Angka: Bagaimana Fisika Membantu Memahami Prinsip Dasar Biologi

Dosen: Dr. Ir. Vina Serevina, M.M.

Biologi A 2023 untuk Fisika Dasar

Aqiilah Naura Shabrina (1308623029)

Dhea Andi Pratiwi (1308623004)

Biologi dan fisika adalah dua disiplin ilmu alam yang seringkali dipandang sebagai terpisah satu sama lain. Biologi mempelajari kehidupan dan organisme, sementara fisika berfokus pada perilaku dan sifat materi serta energi. Namun, pada kenyataannya, fisika memiliki peran penting dalam pemahaman prinsip-prinsip dasar biologi. Dalam artikel ini, akan dibahas bagaimana fisika berkontribusi pada pemahaman lebih dalam tentang dunia biologi dan bagaimana kedua disiplin ini saling melengkapi satu sama lain (Lubis, 2016).

1. Tujuan

Tujuan dari topik yang dibahas kali ini adalah untuk menggali kontribusi fisika dalam biologi untuk meningkatkan pemahaman interdisipliner antara kedua bidang ilmu ini; merangsang minat penelitian di antara ilmuwan untuk mengeksplorasi area-area di mana fisika dapat memberikan kontribusi signifikan dalam memahami kehidupan; dan meningkatkan pendekatan pendidikan interdisipliner, khususnya dalam kurikulum biologi, dengan mengintegrasikan konsep fisika. 

1. Manfaat

Sedangkan manfaatnya adalah untuk memberikan manfaat signifikan bagi para ilmuwan dan peneliti biologi dalam mendalami prinsip-prinsip dasar melalui lensa fisika; membuka peluang untuk pemahaman yang lebih mendalam tentang proses-proses biologis melalui pendekatan fisika; mendorong pengembangan teknologi biologi baru dengan memanfaatkan prinsip-prinsip fisika, seperti alat dan metode yang lebih canggih; merangsang inovasi di industri bioteknologi dan kedokteran dengan pendekatan yang terinspirasi oleh konsep fisika; dan mengoptimalkan pemanfaatan energi dalam sistem biologi dengan memahami prinsip dasar fisika, terutama hukum termodinamika.

1. Identifikasi Masalah

Permasalahan dari topik yang akan dibicarakan adalah:

1. Bagaimana Prinsip Termodinamika Mengelola Energi dalam Sistem Biologi?

2. Bagaimana Konsep Fisika seperti Gaya, Mekanika, dan Elastisitas Berperan dalam Struktur dan Fungsi Organisme?

3. Bagaimana Elektromagnetisme Menyumbang pada Komunikasi Seluler dalam Organisme?

4. Bagaimana Model Matematika Fisika Memodelkan Fenomena Biologi?

5. Bagaimana Pengembangan Alat dan Metode Fisika Meningkatkan Penelitian Biologi?

1. Penyelesaian Masalah

1. Menganalisis konsep fisika, seperti hukum termodinamika, untuk memahami manajemen energi dari tingkat sel hingga tingkat ekosistem.

2. Mengidentifikasi peran energi matahari dalam rantai makanan dan proses metabolisme berdasarkan prinsip termodinamika.

3. Mengevaluasi pengaruh kekuatan mekanik terhadap struktur tulang dan penggunaan konsep fisika dalam memahami biomekanika gerakan tubuh.

4. Menyelidiki dampak elastisitas membran sel terhadap kemampuan adaptasi organisme.

5. Menggali peran fisika, terutama dalam elektromagnetisme, dalam memahami komunikasi seluler di dalam organisme.

6. Menganalisis dampak sinyal listrik dan magnetik terhadap sistem saraf dan navigasi hewan.

7. Menilai kontribusi fisika dalam pengembangan model matematika untuk pemodelan dinamika populasi, pertumbuhan sel, dan interaksi ekosistem.

8. Mengidentifikasi aplikasi model matematika ini dalam memahami perubahan biologi dari waktu ke waktu.

9. Mengevaluasi dampak pengembangan alat fisika, seperti mikroskop dan teknik pencitraan, terhadap kemajuan penelitian biologi.

10. Menilai efektivitas metode fisika, seperti spektroskopi, dalam menganalisis komponen biologis untuk pemahaman yang lebih baik.

1. Energi dalam Sistem Biologi

Sumber: Generasi Biologi

Energi merupakan komponen vital dalam sistem biologi. Prinsip dasar fisika, seperti hukum termodinamika, memberikan pemahaman tentang bagaimana energi dikelola dan digunakan dalam sistem biologi. Penerapan konsep fisika ini membantu menjelaskan proses transformasi energi pada tingkat sel hingga tingkat ekosistem. Misalnya, melalui konsep energi termodinamika, kita dapat memahami bagaimana energi yang berasal dari matahari digunakan oleh organisme dalam rantai makanan dan dalam proses metabolisme (Masruroh, 2017).

2. Struktur dan Fungsi

Konsep dasar fisika seperti gaya, mekanika, dan elastisitas juga memainkan peran penting dalam memahami struktur dan fungsi organisme. Misalnya, fisika memungkinkan kita untuk memahami bagaimana kekuatan mekanik berperan dalam struktur tulang, bagaimana biomekanika mempengaruhi gerakan tubuh, atau bagaimana elastisitas membran sel memengaruhi kemampuan adaptasi. Dengan memahami prinsip-prinsip fisika ini, kita dapat membangun hubungan yang lebih kuat antara struktur dan fungsi dalam konteks biologi (Poerwanto, 2015).

3. Elektromagnetisme dan Komunikasi Seluler

Sumber: Shutterstock

Ilmu fisika dalam domain elektromagnetisme memberikan pemahaman penting tentang komunikasi seluler dalam organisme hidup. Bagaimana sinyal listrik dan magnetik berinteraksi dengan seluler dan organisme secara keseluruhan adalah aspek yang penting dalam biologi. Misalnya, fisika memberikan wawasan tentang bagaimana rangkaian saraf mengirimkan dan menerima sinyal listrik dalam sistem saraf, dan bagaimana medan elektromagnetik mempengaruhi navigasi hewan (Soerianingrat, 2015).

4. Model Matematika dalam Biologi

Fisika juga membantu dalam pengembangan model matematika yang kuat dalam pemodelan fenomena biologi. Model matematika memberikan wawasan tentang dinamika populasi, pertumbuhan sel, dan interaksi ekosistem. Dengan menggunakan pendekatan fisika, kita dapat merumuskan persamaan matematika yang menggambarkan fenomena biologi, memungkinkan prediksi dan pemahaman lebih baik tentang perubahan biologi dari waktu ke waktu (Ningsih, 2018).

5. Penggunaan Alat dan Metode Fisika dalam Biologi

Sumber: Slideserve

Bagaimanapun, fisika juga berkontribusi melalui pengembangan alat dan metode yang digunakan dalam penelitian biologi. Mikroskop, fornsik digital, tomografi, dan teknik pencitraan lainnya adalah beberapa contoh alat yang berasal dari prinsip-prinsip fisika. Metode seperti spektroskopi dan molekul penanda juga menggunakan prinsip-proinsip fisika untuk menganalisis komponen biologis (Eka & Hendrarto, 2019).

1. Hasil

Artikel ini menyajikan pemahaman yang lebih dalam tentang peran fisika dalam memahami prinsip-prinsip dasar biologi yaitu menggambarkan bagaimana konsep-konsep fisika, seperti hukum termodinamika, gaya, mekanika, elastisitas, dan elektromagnetisme, dapat diintegrasikan dengan pemahaman prinsip dasar biologi. Penekanan pada peran energi dalam sistem biologi, dan bagaimana prinsip dasar fisika membantu menjelaskan transformasi energi dari matahari ke dalam rantai makanan dan proses metabolisme. Pemahaman yang lebih dalam tentang bagaimana konsep fisika membantu membangun hubungan yang lebih kuat antara struktur dan fungsi organisme dalam konteks biologi. Pemahaman tentang bagaimana ilmu fisika, khususnya elektromagnetisme, memberikan wawasan penting tentang komunikasi seluler dalam organisme hidup. Pemahaman tentang bagaimana fisika berkontribusi melalui pengembangan alat dan metode seperti mikroskop, fornsik digital, tomografi, dan spektroskopi dalam penelitian biologi.

1. Kesimpulan

Dapat disimpulkan bahwa fisika memiliki peran yang penting dalam pemahaman prinsip-prinsip dasar biologi. Mulai dari energi dalam sistem biologi hingga struktur dan fungsi organisme, elektromagnetisme dan komunikasi seluler, model matematika, serta pengembangan alat dan metode fisika dalam biologi, kehadiran fisika memberikan wawasan yang berharga. Penting bagi anak biologi dan ilmuwan biologi untuk mempelajari fisika untuk memanfaatkan hubungan yang saling melengkapi antara kedua disiplin ini untuk melangkah maju dalam ilmu pengetahuan. Memahami fisika dapat membuka pintu bagi pemahaman yang lebih dalam tentang kompleksitas kehidupan dan organisme di dunia ini.

1. Referensi

Eka, S., & Hendrarto, B. (2019). Pemanfaatan Konsep Fisika dalam Pengembangan Alat Ukur Deteksi Malaria Berbasis Mikrokontroler. Jurnal Pendidikan Fisika dan Teknologi, 5(1), 26-32.

Hidayati, F., & Setiani, R. (2016). Hubungan Fisika dan Biologi dalam Pemahaman Hukum Kepler pada Gerak Planet. Jurnal Pendidikan Fisika dan Teknologi, 2(2), 104-110.

Lubis, L.E., & Ramdani, E. (2016). Fisika SMA dan MA Kelas XII. Yrama Widya.

Masruroh, S. (2017). Keterkaitan Fisika dengan Biologi dalam Pemahaman Prinsip Kromatografi. Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Sains (SNPS), 4(1), 216-222.

Mawaddah, T.M., & Supriyanto. (2020). Aplikasi Prinsip Fisika dalam Pengembangan Alat Diagnostik Biomedis. Proceeding of the Indonesian Scientific Conference in Electrical Engineering and Informatics (ISCEEI).

Ningsih, A.K. (2018). Hubungan Fisika dengan Biologi pada Sistem Penglihatan. Jurnal Pendidikan Biologi Indonesia, 4(1), 81-92.

Poerwanto, I. (2015). Konsep Dasar Biologi dan Persamaan Fisika Modern dalam Ilmu Biologi. Unnes Science Education Journal, 4(1), 222-229.

Pramono, R.H. (2019). Pemanfaatan Konsep Fisika dalam Pemeliharaan Tumbuhan Hias. Jurnal Hartika, 4(1), 13-19.

Soerianingrat, I. (2015). Biologi Sel dan Molekuler: Asas Fisika dan Kimiawi. Gadjah Mada University Press.

Sunaryo, V., & Priyoto, P. (2016). Fisika untuk SMA/MA Kelas XII. Erlangga.