Fluida CairPETUNJUK PRAKTIKUM FISIKA

Tim Penyusun :

Drs. H. Purwito Soegeng Prasetijono, M.kes.

Hani Afnita Murti, S.Si., M.Si.

FAKULTAS KEDOKTERANUNIVERSITAS ISLAM SULTAN AGUNG

SEMARANG 2015

Petunjuk Praktikum Fisika Fluida Cair

Modul KardiovaskulerI. TUJUAN1. Memahami variable yang mempengaruhi hambatan aliran fluida cair terhadap debit aliran(flow/rate)2. Memahami cara pengukuran tekanan fluida cair(darah) dengan variasi alatII. ALAT DAN BAHANA. Alati. Tensimeterii. Stop watchiii. Tabung cairan infusiv. Set infusB. Bahani. Cairan infusii. Cairan dengan 3 jenis viskositasIII. LANDASAN TEORIA. ALIRAN ZAT CAIR MELALUI PEMBULUHApabila sebuah lempengan kaca diletakkan diatas permukaan zat cair kemudian digerakkan dengan kecepatan V, maka molekul dibawahnya akan mengikuti kecepatan yang besarnya sama dengan V. Hal ini disebabkan oleh adhesi lapisan zat cair pada permukaan kaca bagian dibawahnya. Lapisan zat cair dibawahnya lagi akan berusaha mengerem kecepatan tersebut, demikian seterusnya sehingga pada akhirnya zat cair yang paling bawah memiliki kecepatan sama dengan nol. Dengan demikian gaya F yang menyebabkan kecepatan kaca tersebut dapat dinyatakan:

Gambar.1Demikian pula aliran zat cair dalam pembuluh dapat digambarkan sebagai berikut:

Gambar.2Makin ke tengah kecepatan mengalir makin besar; dengan adanya gaya (F) yang bekerja pada penampang A (P= FA ) maka kecepatan aliran berbentuk parabola.Apabila volume zat cair yang mengalir melalui penampang tiap detiknya disebut debit(Q).

Q=Vt

Maka menurut poiseuilleQ=

π r4(P1−P2)8ɳL

Q = jumlah zat cair yang mengalir perdetik. (flow rate)ɳ = viskositas. Satuan pascal :untuk air : 10-3 pada suhu 20℃darah : 3-4 X 10-3 tergantung pada prosentase sel darah merah dalam darah (hematokrit).r = jari-jari pembuluh (meter)L = panjang dalam meterP1 ,P2 = tekananHukum poiseuille menyatakan bahwa cairan yang mengalir melalui suatu pipa akan berbanding langsung dengan penurunan tekanan sepanjang pipa dan pangkat empat jari-jari pipa.Jadi rumus diatas dapat dinyatakan :Flow rate = PressureResistence atau :VolumeDetik = TekananTahanan

Hukum poiseuille sangat berguna untuk menjelaskan mengapa pada penderita usia lanjut mengalami pingsan (akibat tekanan darah meningkat); mengapa daerah akral/ujung suhunya dingin. Namun demikian hukum poiseuille ini hanya bisa berlaku apabila aliran zat cair itu laminer dan harga Re (Reynold) = 2.000Apabila hukum poiseuille ditulis dalam bentuk :P1−P2=Q

8ɳLπ r4Maka tampak ada persamaan dengan hukum Ohm :

E = I.RE = tegangan = P1−P2I = aliran = QR = tahanan = 8ɳL

π r4= tahanan poiseuille dalam satuan : N . S

m5

Gambar.3 Menunjukkan hubungan kecepatan aliran darah pada aorta, kapiler dan vena dengan luas penampang dari aorta, kapiler dan vena. Dikutip dari Jhon R. Cameron and James G. Skonfronick “Medical Physics” Jhon Wiley & Sons, 1978, hlm. 167.Grafik ini menunjukkan kecepatan mengalir darah pada berbagai tempat. Rata-rata kecepatan mengalir 30 cm/detik, pada kapiler kecepatan berkisar 1 mm/detik (pada kapiler ini terjadi pertukran antara O2 dan CO2).

Catatan : pada kapiler sangat kecil berkisar 1 mm/detik namun mempunyai penampang keseluruhan berkisar 600 cm2.B. TAHANAN TERHADAP DEBIT ZAT CAIRDari perubahan diatas diperoleh rumus :V̇ = π r 4(P1−P2)8ɳLKalau dikaji lebih lanjut terhadap rumus diatas bahwa tahanan tergantung akan:1. Panjang pembuluh2. Diameter pembuluh3. Viskositas/kekentalan zat cair4. TekananB.1. Efek Panjang Pembuluh Terhadap DebitMakin panjang pembuluh, sedangkan diameter pembuluh sama, zat cair yang mengalir lewat pembuluh tersebut akan memperoleh tahanan semakin besar dan konsekwensi terhadap besar tahanan tersebut, debit zat cair akan lebih besar pada pembuluh yang lebih pendek. Contoh :

Gambar. 4Dikutip dari Arthur C Guyton. M.D. “Function of Human Body” W.B. Saunders company Philadelphia, London, 1964, hlm. 135.B.2. Efek Diameter Pembuluh Terhadap DebitZat cair yang melewati pembuluh akan dihambat oleh dinding pembuluh. Dengan alasan ini kecepatan aliran zat cair akan makin cepat pada pembuluh dengan diameter semaikn besar, dan aliran tengah semakin tidak dipengaruhi oleh zat cair yang berada di tepi. Contoh :

Gambar.5Dikutip dari Guyton and Hall “Textbook of Medical Phisyology” W.B. Saunders company Philadelphia, London, 2011, hlm. 163.B.3. Efek Kekentalan Terhadap DebitDengan semakin kental zat cair yang melewati pembuluh, semaikn besar gesekan terhadap dinding pembuluh dan sebagai konsekwensinya, diperoleh tahanan semakin besar.Apabila sebuah lempengan kaca diletakkan diatas permukaan zat cair kemudian digerakkan dengan kecepatan V, maka molekul dibawahnya akan mengikuti kecepatan yang besarnya sama dengan V. Hal ini disebabkan oleh adhesi lapisan zat cair pada permukaan kaca bagian dibawahnya. Lapisan zat cair dibawahnya lagi akan berusaha mengerem kecepatan tersebut, demikian seterusnya sehingga pada akhirnya zat cair yang paling bawah memiliki kecepatan sama dengan nol. Dengan demikian gaya F yang menyebabkan kecepatan kaca tersebut dapat dinyatakan:

F=ɳA vd

ɳ = koefisien gesekan dalam (viskositas)A = luas permukaan kacad = jarak dari permukaan ke dasarv = kecepatan mengalirB.4. Tekanan Fluida Cair(darah) Pada Tubuh :

Gambar.6(a) Dalam keadaan normal darah dalam kapiler yang dipasang pada berbagai tempat mempunyai level yang sama.(b) Tubuh manusia berada pada kecepatan grafitasi 3 g darah tidak mencapai pada otak. Dikutip dari Jhon R. Cameron and James G. Skonfronick “Medical Physics” Jhon Wiley & Sons, 1978, hlm. 163.Para ahli bedah sering pula mengukur pembuluh darah dengan memasang kateter secara langsung pada pembuluh darah, yang sebelumnya salah satu ujung kateter dihubungkan dengan transduser tekanan. Pengukuran secara Stephen maupun para ahli bedah ini sangat tidak praktis sehingga akhirnya diciptanya sfigmomanometer yang terdiri dari manometer air raksa, pressure cuff dan stetoskop.

Gambar.7 mengukur tekanan darah dengan metoda “auskultasi”Dikutip dari Guyton and Hall “Textbook of Medical Phisyology” W.B. Saunders company Philadelphia, London, 2011, hlm. 170.Pressure cuff dipasang pada lengan kemudian dipompa perlahan-lahan dengan tujuan aliran darah dapat distop, tampak air raksa dalam tabung naik pada skala tertentu, kemudian kran pressure cuff dilepas secar perlahan-lahan.Stetoskop diletakkan paad lengan daerah volar tepat di atas srteri brachialis, melalui stetoskop akan terdengar suara vibrasi turbulensi darah yang disebut bunyi korotkoff (suara K). K ini adalah tekanan systolic. Tekanan diturunkan terus sehingga pada suatu saat bunyi K ini adalah sistolik-diastolik dapat dinyatakan pada grafik sebagai berikut :

TEKANAN DARAH SISTEMIK

Sistolik – diastolik = pulse, atau (120-80) mmHg = 40 mmHgGambar.8 Grafik tekanan darahDikutip dari Prof. Drs. Steketee “Fisika bagi Mahasiswa Fakultas Ilmu kedokteran” Universitas Erasmus Rotterdam.Tekanan darah rata–rata bukannya tekanan sistolik ditambah tekanan diastolik kemudian dibagi dua melainkan diperoleh secara matematis.IV. CARA KERJA4.1. Panjang Pembuluh Terhadap Hambatan Alir1. Siapkan tabung penampung masing masing pembuluh kapiler dengan panjang berbeda.2. Tampung masing-masing aliran fluida selama 1 menit.3. Ukur volume masing-masing penampungan hitung debitnya.4.2. Diameter Pembuluh Terhadap Hambatan Alir1. Siapkan tabung penampung masing-masing pembuluh dengan diameter berbeda2. Tampung masing-masing aliran fluida selama 1 menit.3. Ukur volumemasing-masing penampungan hitung debitnya.4.3. Viskous/Kekentalan Zat Cair Terhadap Hambatan Alir1. Siapkan tabung penampung masing-masing pembuluh dengan kekentalan cairan berbeda.2. Tampung masing-masing aliran fluida selama 1 menit.3. Ukur volume masing-masing penampung hitung debitnya.4.4. Tekanan Cairan Terhadap Hambatan Alir1. Siapkan tabung penampung masing-masing pembuluh dengan letak ketinggian cairan berbeda.2. Tampung masing-masing aliran fluida selama 1 menit.3. Ukur volume masing-masing penampung hitung debitnya.4.5. Lakukan pengukuran tekanan darah temanmu dengan menggunakan alat yang tersedia dibawah bimbingan asisten dan catat hasilnya.

V. LEMBAR KEGIATAN

5.1. Panjang Pembuluh Terhadap Hambatan Alir (waktu 60 detik)No Panjang Pembuluh Volum 1 Volume 2 Vol. Rata-rata DebitCC CC CC CC/dt1. Panjang2. Sedang3. Pendek

5.2. Diameter Pembuluh Terhadap Hambatan Alir (waktu 60 detik)No Diameter Pembuluh Volum 1 Volume 2 Vol. Rata-rata DebitCC CC CC CC/dt1. Besar 2. Sedang3. kecil

5.3. Viskositas(Kekentalan) Cairan Terhadap Hambatan Alir (waktu 60 detik)No Viskositas (kekentalan) Volum 1 Volume 2 Vol. Rata-rata DebitCC CC CC CC/dt1. Kental 2. Sedang3. Encer

5.4. Tekanan Cairan Terhadap Hambatan Alir (waktu 60 detik)No Tekanan Volum 1 Volume 2 Vol. Rata-rata DebitCC CC CC CC/dt1. Tinggi2. Sedang3. Rendah

5.5. Pengukuran Tekanan DarahNo Nama Jenis Alat Ukur Rata-rataAneroid Air Raksa ElektronikmmHg mmHg mmHg mmHg