\bio-fluida

$: \Bio-Fluida$
MATERI PERKULIAHAN FISIKA MATERI PERKULIAHAN FISIKA KESEHATAN Untuk D3-KESEHATAN Untuk D3-

KeperawatanKeperawatan

Oleh :Oleh :

Sehah, S.Si., M.Si.Sehah, S.Si., M.Si.Dosen Tidak Tetap di Program Studi D3 Keperawatan Dosen Tidak Tetap di Program Studi D3 Keperawatan

Akademi Keperawatan YAKPERMAS BanyumasAkademi Keperawatan YAKPERMAS BanyumasJAWA TENGAH – INDONESIAJAWA TENGAH – INDONESIA

BIO-FLUIDABIO-FLUIDA(FLUIDA STATIK DAN FLUIDA DINAMIK)(FLUIDA STATIK DAN FLUIDA DINAMIK)

$: \Bio-Fluida$
PENGERTIAN DASARPENGERTIAN DASAR

Zat alirsuatu zat yang mempunyai sifat dapat diubah bentuknya dengan mudah dimana gaya gesek antara partikel-partikelnya sangat kecil dan dapat diabaikan.

Zat Cairjenis zat alir yang tidak termampatkan, artinya untuk merubah bentuknya diperlukan gaya yang sangat besar.

Zat Gas jenis zat alir yang mudah termampatkan, artinya perubahan volume dapat terjadi dengan gaya yang kecil.

$: \Bio-Fluida$
FLUIDA = ZAT ALIR

Zat cair

Gas

- Molekul terikat secara longgar tapi berdekatan-Tekanan yang terjadi karena gaya grafitasi-Tekanan terjadi tegak lurus bidang

-Molekul bergerak bebas dan saling bertumbukan-Tekanan akibat tumbukan antar molekul-Tekanan terjadi tidak tegak lurus bidang

$: \Bio-Fluida$
SIFAT FISIKA ZAT CAIRSIFAT FISIKA ZAT CAIR

MASSA JENIS CAIRANMASSA JENIS CAIRANMassa jenis suatu cairan didefinisikan sebagai massa cairan itu dibagi volumenya.

TEKANAN DALAM CAIRANTEKANAN DALAM CAIRANTekanan di dalam cairan (fluida) adalah perbandingan antara gaya tekan pada cairan terhadap luas permukaan cairan yang ditekan.

V

m

hgA

FP

= massa jenis (Kg/m3)m = massa benda (Kg)V = volume benda (m3)

$: \Bio-Fluida$
AF

PPressure P = Tekanan (1 N/m2 = 1 Pa)

F = Gaya (N)

A = Luas penampang (m2)

ρghAV

ρgA

ρVgA

mgP

AF

PPressure

h

TEKANAN CAIRAN AKIBAT KEDALAMAN

$: \Bio-Fluida$
TEKANAN HIDROSTATIKTEKANAN HIDROSTATIKTekanan HIDROSTATIK adalah tekanan total yang dialami oleh setiap benda yang berada di dalam cairan. Tekanan ini merupakan penjumlahan antara tekanan udara sekitar dan tekanan dari cairan, yang dapat dirumuskan dengan persamaan :

dimana : P0 = tekanan udara sekitar (tekanan atmosfer)

(1,01 x 105 Pa) ρ = massa jenis cairan (untuk air =

1,00 gr/cm3) g = percepatan gravitasi bumi (9,8

m/s2) h = kedalaman cairan (meter)

ghPP 0

$: \Bio-Fluida$
CONTOH PERALATAN MEDIKCONTOH PERALATAN MEDIK

ghP

ghPP

ghPP

0

0

Perbedaan tekanan antara cairan di BOTOL dan cairan yang masuk ke dalam pembuluh darah pasien dapat dihitung dari tekanan total, yaitu:

h = tinggi tabung terhadap lengan

YANG BEKERJA DENGAN PRINSIP TEKANAN HIDROSTATIKYANG BEKERJA DENGAN PRINSIP TEKANAN HIDROSTATIK

$: \Bio-Fluida$
ASAS PASCALASAS PASCAL

ASAS PASCAL menyatakan bahwa tekanan di semua titik di dalam cairan (statis) adalah sama, artinya jika satu bagian dari zat cair itu mendapat tekanan tertentu, maka tekanan itu akan diteruskan ke semua titik atau bagian dari cairan tersebut secara keseluruhan.

Prinsip Pascal dapat digunakan untuk desain POMPA HIDROLIK

21 PP

2

22

1

11 &

A

FP

A

FP

11

22 F

A

AF

Kesamaan tekanan pada ujung-ujung tabung:F1

F2

A1 A2

KEUNTUNGAN MEKANIK

$: \Bio-Fluida$
tabungdarahdorong APF

darahcairan PP darahtabung

dorong PA

F

PENERAPAN PRINSIP ASAS PASCAL….?PENERAPAN PRINSIP ASAS PASCAL….?

$: \Bio-Fluida$
CONTOH PERALATAN MEDIK YANG BEKERJACONTOH PERALATAN MEDIK YANG BEKERJA

DENGANDENGAN PRINSIP ASAS PASCAL (TENSIMETER)PRINSIP ASAS PASCAL (TENSIMETER)

MANSET dipasang mengikat mengelilingi lengan, lalu diisi udara dengan tekanan > tekanan ARTERI (brachial), kemudian secara perlahan-lahan tekanannya diturunkan.

Pembacaan tinggi air raksa di dalam kolom tabung manometer adalah menunjukkan tekanan puncak atau SYSTOLIC dan tekanan paling bawah atau DIASTOLIC.

$: \Bio-Fluida$
PRINSIP KERJA TENSIMETER MENURUT TINJAUAN PRINSIP KERJA TENSIMETER MENURUT TINJAUAN FISIKAFISIKATekanan di titik A sama dengan

tekanan di titik 1, sedangkan tekanan di titik 2 sama dengan tekanan di titik 1 + 1gh1. Adapun tekanan di titik 2 sama dengan tekanan di titik 3, yaitu 2gh2

Berdasarkan persamaan tekanan di titik 2 dan titik 3, maka dapat dituliskan sebuah persamaan :

Jika A diisi udara, maka umumnya tekanan 1gh1 dapat diabaikan, karena massa jenis udara sangat kecil sehingga P2 PA.

2211 ghghPA

22ghPA

$: \Bio-Fluida$
PERSAMAAN KONTINUITASPERSAMAAN KONTINUITAS

AA11 AA22

LL11 LL22

vv11 vv22

Jika diasumsikan cairan tersebut bersifat tidak termampatkan (1 = 2), maka laju aliran m/t yang melewati A1 dan A2 adalah:

Sebuah pipa yang mempunyai luas penampang A1 di ujung 1 dan luas penampang A2 di ujung 2, dialiri cairan

sebagaimana gambar di bawah:

t

tvA

t

tvA

t

m

t

m

22211121

2211 vAvA

$: \Bio-Fluida$
CONTOH PENERAPAN PERSAMAAN KONTINUITAS CONTOH PENERAPAN PERSAMAAN KONTINUITAS PADA MODEL ALIRAN DARAHPADA MODEL ALIRAN DARAH

Keseluruhan sistem peredaran darah (sistem kardiovaskuler) yang terdiri dari arteri, arteriola, kapiler, venula dan vena dapat diasumsikan seperti MODEL PIPA

2211 vAvA

Dengan mengacu pada persamaan di bawah:

maka semakin kecil luas penampang pembuluh darah, maka laju atau kecepatan aliran darahnya semakin besar, demikian pula sebaliknya.

$: \Bio-Fluida$
PRINSIP KERJA JANTUNG SEPERTI POMPA PRINSIP KERJA JANTUNG SEPERTI POMPA SIRKULASISIRKULASI

Penemu sirkulasi darah di paru-paru hingga jantung adalah IBNU AN-NAFIS, ilmuwan Muslim

abad ke-13.

Jantung merupakan suatu organ otot berongga yang terletak di pusat dada. Bagian kanan dan kiri jantung masing masing memiliki ruang sebelah atas (atrium) yang mengumpulkan darah dan ruang sebelah bawah (ventrikel) yang mengeluarkan darah.

Jantung berfungsi mengumpulkan darah yang kekurangan oksigen dari seluruh tubuh dan memompanya ke dalam paru, dimana darah akan mengambil oksigen dan membuang karbondioksida; jantung kemudian mengumpulkan darah yang kaya oksigen dari paru-paru dan memompanya ke jaringan di seluruh tubuh.

Agar darah hanya mengalir dalam satu arah, maka ventrikel memiliki satu katup pada jalan masuk dan satu katup pada jalan keluar.

$: \Bio-Fluida$
TEKANAN TEKANAN DARAHDARAHTEKANAN TEKANAN DARAHDARAH

• Jumlah darah orang dewasa 4,5 liter• Dalam 1 kali kontraksi jantung terpompa sekitar 80 ml

darah permenit beredar satu siklus dalam tubuh, dalam sirkulasi darah

80 % sirkulasi sistemik 20 % sirkulasi paru-paru

20 % di arteri

10 % di kapiler

70 % di vena

7 % di kapiler paru-

paru

93 % di arteri dan vena paru-paru

$: \Bio-Fluida$
TEKANAN DARAH SISTEMIK

120

95

80

Sistolik

Diastolik

Tek rata-rata

t

P

TEKANAN ARTERI PARU-PARU

30

20

10

Sistolik

Diastolik

Tek rata-rata

t

P

TEKANAN RATA-RATATEKANAN RATA-RATAMenentukan banyaknya darah yang mengalir tiap satuan waktu

t

ratarata dttPT

P0

)(1

$: \Bio-Fluida$
PERSAMAAN PERSAMAAN BERNOULLIBERNOULLI

Persamaan Bernoulli adalah suatu persamaan dalam mekanika fluida yang menyatakan bahwa pada suatu aliran cairan, peningkatan kecepatan aliran akan berakibat penurunan tekanan pada aliran tersebut.

2222

2111 2

1

2

1vhgpvhgp

Jika cairan mengalir pada suatu model pipa (misalnya pembuluh darah) yang bagian-bagiannya berbeda ketinggian, maka dapat terjadi perbedaan tekanan total. Persamaan tekanan total untuk masing-masing bagian 1 dan 2 adalah:

2

1

$: \Bio-Fluida$
PENERAPAN PERSAMAAN BERNOULLI PENERAPAN PERSAMAAN BERNOULLI PADA MODEL ALIRAN DARAHPADA MODEL ALIRAN DARAH

Pada persamaan Bernoulli, jika nilai tekanan antara ujung 1 dan 2 dianggap sama, maka:

Persamaan di atas dapat kita gunakan untuk menghitung laju aliran darah pada suatu organ tubuh yang terletak pada ketinggian tertentu terhadap kelajuan aliran darah di aorta jantung.

222

211 2

1

2

1vhgvhg

222

211 2

1

2

1vhgvhg

2

2121 2

1)(2 vhhgv v2 = laju aliran darah pada aorta

$: \Bio-Fluida$
VISKOSITAS (KEKENTALAN VISKOSITAS (KEKENTALAN CAIRAN)CAIRAN)Viskositas atau kekentalan didefinisikan sebagai ukuran

penolakan cairan terhadap perubahan bentuk atau sifat dari fluida untuk melawan tegangan geser pada saat bergerak atau mengalir. Viskositas juga menunjukkan gaya gesekan antara ”lapisan-lapisan” cairan yang sejajar pada saat lapisan-lapisan tersebut bergerak satu terhadap lainnya, akibat gaya kohesi antar molekul.

TERJADI PERBEDAAN KECEPATAN ALIRAN CAIRANANTARA BAGIAN ATAS DAN BAWAHNYA

GRADIEN KECEPATAN ANTAR LAPISAN

v

L

AvF

$: \Bio-Fluida$
Gambar menunjukkan beberapa lapisan cairan sejajar yang tiap lapisan mempunyai luas A dan jarak antar dua lapisan adalah L. Jika lapisan atas bergerak sejajar dengan lapisan bawah pada kecepatan v relatif terhadap lapisan bawahnya, maka bekerja suatu gaya sebesar F.

cairan GRADIEN KECEPATAN ANTAR LAPISAN

vv A

LL

L

AvF

L

vAF

Av

LF

= Koefisien kekentalan (angka kental)

$: \Bio-Fluida$
DEBIT ALIRAN DEBIT ALIRAN DARAHDARAH

L

PPr

t

V

8

)( 214

P1 P2

L

Debit aliran darah (fluida) dipengaruhi oleh tahanan yang besarnya tergantung dari:• Panjang pembuluh• Diameter pembuluh• Viskositas atau kekentalan darah• Tekanan darah

Untuk darah normal, viskositasnya 3,5 kali air biasa

= Viskousitas, r = jari-jari pembuluh, L = Panjang P = Tekanan, V = Volume, t = Waktu

$: \Bio-Fluida$
HAMBATan terhadap debit zat HAMBATan terhadap debit zat caircair

• EFEK PANJANG PEMBULUH TERHADAP DEBITEFEK PANJANG PEMBULUH TERHADAP DEBIT

Makin panjang pembuluh, diameter sama, zat cair akan mendapat hambatan semakin besar, sehingga debit zat cair (darah) akan lebih besar pada pembuluh yang pendek.

Panjang = 3

Panjang = 2

Panjang = 1

1 ml/min

2 ml/min

3 ml/min

$: \Bio-Fluida$
• EFEK DIAMETER PEMBULUH TERHADAP DEBITEFEK DIAMETER PEMBULUH TERHADAP DEBIT

Debit aliran zat cair (darah) semakin cepat pada diameter pembuluh darah semakin besar.

d = 1

1 ml/min

d = 216 ml/min

d = 3

256 ml/min

$: \Bio-Fluida$
air

1 cm

plasma

1,5 cm

darah

3,5 cm

Pada darah normal kekentalan 3,5 kekentalan air.Kekentalan 1 ½ kali diatas normal kekentalan 2 kali air.Kekentalan 70 kali di atas normal kekentalan 20 kali air

CATATAN :CATATAN :

• EFEK KEKENTALAN TERHADAP DEBITEFEK KEKENTALAN TERHADAP DEBIT

Semakin kental zat cair (darah) semakin besar hambatan terhadap dinding pembuluh, sehingga dapat ditentukan konsentrasi sel darah merahnya.

$: \Bio-Fluida$
Tegangan PermukaanTegangan Permukaan

Tegangan Permukaan Cairan timbul akibat gaya tarik-menarik molekul-molekul zat cair yang sejajar permukaan. Besaran ini didefinisikan sebagai gaya tarik-menarik per satuan panjang permukaan cairan.

F

L

F =

$: \Bio-Fluida$
Fenomena Tegangan PermukaanFenomena Tegangan Permukaan

2 r cos = W

r r

w

2 r

gr

cos 2 h

$: \Bio-Fluida$
BERBAGAI BERBAGAI SATUAN TEKANANSATUAN TEKANAN

$: \Bio-Fluida$
SOAL-SOAL BIOFLUIDA :SOAL-SOAL BIOFLUIDA :

1. Perkirakanlah perbedaan tekanan darah hidrostatik di dalam seseorang yang tingginya 1,83 m, diantara otak dan kaki, dengan menganggap bahwa massa jenis darah adalah 1,06 x 103 kg/m3 ?

2. Suatu carian yang mengandung 50% albumin memiliki spesifik gravitasi 1,135 pada temperatur 15,5oC. Hitunglah (a) volume dalam m3 yang ditempati oleh 100 gram cairan tersebut ? (b) volumenya dalam liter ? (c) massa jenis cairan dalam kg/m3 ?

3. Tiap satu detakan jantung, ada 70 cm3 darah dipompakan dari jantung pada tekanan 105 mmHg. Hitunglah dayanya jika satu menit ada 60 detakan jantung ?

4. Cairan dalam botol infus harus masuk dalam jaringan tubuh pasien pada tekanan 60 mmHg. Jika massa jenis cairan itu adalah 1,00 gr/cm3, tentukan ketinggian botol infus tsb ?

5. Diameter pembuluh aorta manusia kira-kira 2,0 cm dan darah mengalir di dalamnya dengan kelajuan 0,3 m/dt. Hitunglah laju rata-rata darah dalam pembuluh kapiler yang berdiameter 8,0 x 10-6 m dan luas penampangnya (yang secara lateral berjumlah milyaran buah) adalah 0,2 m2 ?

6. Kecepatan darah melalui pembuluh aorta berjari-jari 1 cm adalah 30 cm/s. Hitunglah kecepatan rata-rata darah tersebut ketika melalui pembuluh kapiler yang masing-masing berjari-jari 4 x 10-4 cm dan luas permukaan total 2000 cm2

\bio-fluida

Documents