BLOK CARDIOVASKULAR Laporan Praktikum Fisika dan Fisiologi
KELOMPOK B - 10
Rania Merriane Devina
1102012224
Rannissa Puspita Jayanti
1102012225
Ranty Rizki Puspadewi
1102012226
Ratih Laura Sabrina
1102012227
Razky Noormansyah Noormansyah
1102012231
Razwa Maghvira
1102012232
Redhafini Azizah
1102012233
Relanfa Farando
1102012234
Revi Yunarni Syaray
1102012239
Muhammad Rifai Solichin
1102009190
FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS YARSI 2013/2014
1
HUKUM POISEUILLE
Tujuan Percobaan
1. Memahami karakteristik aliran fluida 2. Mengukur debit aliran fluida yang melewati pipa dengan diameter sertavariabel yang berbeda-beda.
Alat-alat Percobaan
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Tabung gelas yang panjangnya 80 cm Statif untuk menjepit tabung agar berdiri vertikal Gelas ukur Stopwatch Aerometer dengan daerah ukur sampai 1,1 g/cm3 Pipa karet Spluit (alat suntik) Larutan NaCI
Teori Dasar
Mengingat sifat umum efek kekentalan, bahwa kecepatan fluida kental yang mengalir melalui pipa tidak sama di seluruh titik penampang lintangnya. Lapisan paling luar fluida melekat pada dinding pipa dan kecepatannya nol. Dinding pipa "menahan" gerak lapisan paling luar tersebut dan lapisan ini menahan pula lapisan berikutnya, begituseterusnya. Asal kecepatan tidak terlalu besar, aliran akan laminer, dengan kecepatan paling besar di bagian tengah pipa, lalu berangsur kecil sampai menjadi nol pada dinding pipa.
Gambar 1. (a) Gaya terhadap elemen silindris fluidakental, (b) Distribusi kecepatan, (c) Pandangan dari ujung
2
Misalkan dalam sepotong pipa yang radius dalamnya R dan panjangnya L mengalir fluida yang viskositasnya 1j secara laminer (gambar 1). Sebuah silinder kecil beradius r berada dalam kesetimbangan (bergerak dengan kecepatan konstan) disebabkan gaya dorong yang timbul akibat perbedaan tekanan antara ujung-ujung silinder itu serta gayakekentalan yang menahan pada permukaan luar. Gaya dorong ini adalah
Menggunakan persamaan umum untuk mencari koefisien viskositas, maka gayakekentalan adalah
di mana dv /dr ialah gradien kecepatan pada jarak radial r dari sumbu. Tanda (-) negatif diberikan karena v berkurang bila r bertambah. Dengan menjabarkan gayagaya dan mengintegrasikannya akan diperoleh persamaan parabola. Garis lengkung, pada Gambar 1(b) adalah grafik persamaan ini. Panjang anak-anak panah sebanding dengan kecepatan di posisis masing-masingnya. Gradien kecepatan untuk r sembarang merupakan kemiringan garis Iengkung ini yang diukur terhadap sebuahsumbu vertikal. Kita katakan bahwa aliran ini mempunyai profil kecepatan parabola.
Gambar 2. Menghitung debit aliran Q melalui rumus Poiseuille dengan: (a) panjang pipa sama, tekanan berbeda (b) panjang pipa berbeda, tekanan sama 3
(a) panjang pipa sama, viskositas berbeda (c) panjang pipa sama, diameter berbeda
Untuk menghitung debit aliran Q, atau volume fluida yang melewati sembarang penampang pipa per satuan waktu. Volume fluida dV yang melewati ujung-ujung unsur ini waktu dt ialah v dA dt, di mana v adalah kecepatan pada radius r dan dA ialah luasyang diarsir sama dengan 2µrdr. Dengan mengambil rumusan v dari persamaan (2) kemudian mengintegrasikan seluruh elemen antara r = 0 dan r = R, dan membagi dengan dt, maka diperoleh debit aliran Q sebagai berikut: Rumus ini pertama kali dirumuskan oleh Poiseuille dan dinamakan huk um Poiseui ll e. Kecepatan aliran volum atau debit aliran berbanding terbalik dengan viskositas, dan berbanding lurus dengan radius pipa pangkat empat. Apabila kecepatan suatu fluida yang mengalir dalam sebuah pipa melampaui harga kritis tertentu (yang bergantung pada sifat-sifat fluida dan pada radius pipa), maka sifat aliran menjadi sangat rumit. Di dalam lapisan sangat tipis sekali yang bersebelahan dengan dinding pipa, disebut lapisan batas, alirannya masih laminer. Kecepatan aliran didalam lapisan batas pada dinding pipa adalah nol dan semakin bertambah besar. Secara uniform di dalam lapisan itu. Sifatsifat lapisan batas sangat penting sekali dalam menentukan tahanan terhadap aliran, dan dalam menetukan perpindahan panas ke ataudari fluida yang sedang bergerak itu.Di luar lapisan batas, gerak fluida sangat tidak teratur. Di dalam fluida timbularus pusar setempat yang memperbesar tahanan terhadap aliran. Aliran semacam inidisebut aliran yang turbulen. Percobaan menunjukkan bahwa ada kombinasi empat faktor yang menentukan apakah aliran fluida melalui pipa bersifat laminer atau turbulen.Kombinasi ini dikenal sebagai bilangan Reynold, NR, dan didefinisikan sebagai di mana p ialah rapat massa fluida, v ialah kecepatan aliran rata-rata, rl ialah viskositas,dan D ialah diameter pipa. Kecepatan rata-rata adalah kecepatan uniform melalui penampang lintang yang menimbulikan kecepatan pengosongan yang sama. Bilanga nReynold ialah besaran yang tidak berdimensi dan besar angkanya adalah sama dalamsetiap sistem satuan tertentu. Tiap percobaan menunjukkan bahwa apabila bilangan Reynold Iebih kecil dari kira-kira 2000, aliran akan laminer, dan jika Iebih dari kira-kira 3000, aliran akan turbulen. Dalam daerah
4
transisi antara 2000 dan 3000, aliran tidak stabil dan dapat berubah dari laminer menjadi turbulen atau sebaliknya.
Prosedur Percobaan
A.Menghitung debit aliran dengan panjang pipa sama dan tekanan berbeda. 1. Bersihkan tabung terlebih dahulu dengan air kemudian jepitlah tabung secara vertikal pada statif yang tersedia. 2. Tutuplah kran pada kedua pipa yang panjang sama dengan ketinggian berbeda kemudian isilah air sampai batas yang ditentukan. 3. Taruhlah gelas ukur pada ujung kedua pipa untuk menampung air yang keluar. 4. Hidupkan pompa air, buka kran pada kedua pipa dan tekan stopwatch selama 15 detik secara serentak dan bersama-sama. 5. Hitunglah volume air yang ditampung dalam kedua gelas ukur tersebut. 6. Ulangi percobaan no.4 dan 5 sebanyak 3 kali
B. Menghitung debit aliran dengan panjang pipa sama dan viskositas berbeda. 1. Bersihkan tabung terlebih dahulu dengan air kemudian jepitlah tabungsecara vertikal pada statif yang tersedia. 2. Buatlah larutan kecap (dianggap konsentrasinya 100 %). Ukurlah massa jenisnya p dengan aerometer dan isikan pada tabel data. 3. Isilah larutan kecap 100 % ke dalam tabung sampai batas yang ditentukan. 4. Taruhlah gelas ukur pada ujung pipa untuk menampung air yang keluar. 5. Buka kran pada pipa sambil menekan stopwatch selama 20 detik secara serentak dan bersama-sama. 6. Hitunglah volume air yang ditampung dalam gelas ukur tersebut. 7. Ulangi percobaan untuk larutan kecap 100 % sebanyak 3 kali. 8. Ulangi percobaan 2 sampai 7 untuk larutan kecap 50 %. C.Menghitung debit aliran untuk panjang pipa dan radius jari-jari yang berbeda,caranya sama dengan bagian (A).
Tugas pada Laporan Akhir
1. 2. 3. 4.
Bandingkan debit aliran pada pipa I dan pipa II. Apa yang dapat saudara si mpulkan? Hitunglah galat debit aliran pada pipa I dan pipa I I untuk masing-masing percobaan. Hitunglah bilangan Reynold (NR) pada masing-masing percobaan Buatlah grafik hubungan antara debit aliran terhadap tekanan.
5
Pustaka 1. Sears, dan Zemansky, " Fisika Untuk Universitas", jilid I. 2. Cameron, J.R, James G. Skofronick, and R.M. Grant, "Physics of TheBody", Medical Physics Pub., 2nd ed., 1999 3. Giancoli, D.C., Physics, Principles with Applicatios", Prntice HallInternational, Inc, 5th ed., 1995
6
Kesimpulan :
Hukum Poiseuille dipengaruhi oleh faktor-faktor sebagai berikut: • Tekanan: makin besar tekanannya maka makin besar pula debitnya. • Panjang pipa: makin panjang pipanya maka makin kecil debitnya. • Viskositas: makin besar viskositasnya maka makin kecil debitnya. • Diameter pipa: makin besar diameternya maka makin besar debitnya.
7
III. SISTEM KARDIOVASKULAR III.1. Pengukuran Secara Tidak Langsung Tekanan Darah Arteri Pada Orang TUJUAN
Pada akhir latihan ini mahasiswa harus dapat : 1. Mengukur tekanan arteri brakhialis dengan cara auskultasi dengan penilaian menurut metode lama dan metode baru “ The american Heart Association (AHA)” 2. Mengukur tekanan darah arteri brakhialis dengan cara palpasi 3. Menerangkan perbedaan hasil pengukuran cara auskultasi dengan cara palpasi 4. Membandingkan hasil pengukuran tekanan darah arteri brakhialis pada sikap berbaring duduk dan berdiri 5. Menguraikan berbagai faktor penyebab perubahan hasil pengukuran tekanan darah pada ketiga sikap tersebut diatas. 6. Membandingkan hasil pengukuran darah arteri brakhialis sebelum dan sesudah kerja otot 7. Menjelaskan berbagai faktor penyebab perubahan tekanan darah sebelum dan sesudah kerja otot. ALAT YANG DIPERLUKAN
1. Sfigmomanometer 2. Stetoskop TATA KERJA I.
Pengukuran Tekanan darah arteri brakhialis pada sikap berbaring duduk dan berdiri
Berbaring telentang
1. Suruhlah op berbaring terlentang dengan tenang selama 10 menit 2. Selama menunggu, pasanglah manset sfignomamnometer pada lengan op P.III,1,1 Apa yang harus diperhatikan pada waktu memasang manset ? Jawab: Yang harus diperhatikan adalah: - Letak arteri brakhialis - Tombol on pada sfignomanometer - Dan keadaan karet pompa - Tidak ada penghalang antara manset misalnya pakaian - Letak sfignometer yang sejajar dengan jantung 8
3. Carilah dengan cara palpasi denyut a.brachialis pada fossa cubiti dan denyut a.brachialis pada pergelangan tangan kanan op. P.III.1.2. Mengapa kita harus meraba letak denyut arteri brachialis dan arteri radialis o.p.? Jawab: Kita harus meraba arteri radialis yang bertujuan memeriksa frekuensi nadi o.p, sedangkan untuk arteri brachialis agar
kita dapat
menentukan sistolik
palpatoir o.p dan perbedaan antara tekanan sistolik dan diastolik yang dikenal sebagai tekanan nadi dengan cara auskultasi .
4. Setelah op berbaring 10 menit, tetapkanlah kelima fase korotkoff dalam pengukuran darah op tersebut. P.III.1.3. Tindakan apa yang sodara lakukan secara berturut-turut untuk mengukur tekanan darah ini? Jawab: Dengan cara mendengar (auskultasi) bunyi yang timbul pada arteri brachialis yang disebut bunyi Korotkoff. Bunyi ini terjadi akibat timbulnya aliran turbulen dalam arteri yang disebabkan oleh penekanan manset pada arteri brachialis. Saat auskultasi harus diperhatikan bahwa terdapat jarak lebih kurang 5 cm antara manset dan tempat meletakkan stetoskop. Kemudian pompalah manset sehingga tekanannya melebihi 30 mmHg diatas tekanan sistolik palpatoir (yang diketahui dari palpasi). Turunkanlah tekanan manset perlahan-lahan sambil meletakkan stetoskop di atas arteri brachialis pada siku. Mula-mula tidak terdengar suatu bunyi kemudian akan terdengar bunyi mengetuk yaitu ketika darah mulai melewati arteri yang tertekan oleh manset sehingga terjadilah turbulensi. Bunyi yang terdengar disebut bunyi Korotkoff dan dapat dibagi dalam lima fase yang berbeda.
P.III.1.4. Sebutkan kelima fase korotkoff. Bagaimana menggunakan fase korotkoff dalam pengukuran tekanan darah dengan penilaian metode lama dan baru? K1 = Suara jelas pertama yang terdengar saat darah mula-mula mengalir melalui pembuluh nadi (sistolik),berbunyi auskultasi, sifatnya lemah, nadanya agak tinggi terdengar .
K2 = Suara itu terdengar seperti terhambat dan mungkin menghilang, berubahnya ukuran pembuluh karena tekanan yang baru dilepaskan dapat 9
mengakibatkan suara itu seperti terhambat, menghilangnya suara disebut auskulatory gap, bunyi seperti K1 disertai bising .
K3 = Suara menjadi lebih jelas karena tekanan manset yang diperlonggar, pembuluh nadi tetap terbuka/mengembang selama terjadinya kuncup jantung(bunyi
berubah
menjadi
keras,
nada
rendah,
tanpa
bising.merupakan bunyi yang paling kuat terdengar
K4 = Bunyi Melemah K5 = Fase diastolic Seluruh suara menghilang karena nadi tetap terbuka selama siklus jantung
5. Ulangi pengukuran sub 4 sebanyak 3 kali untuk mendapat nilai rata-rata dan catat hasilnya. P.III.1.5 Apa yang harus diperhatikan bila kita ingin mengulangi pengukuran tekanan darah?apa sebabnya? Jawab : Pasien diberikan waktu istirahat selama 10 menit agar memberikan waktu bagi pembuluh darah untuk berelaksasi. Faktor-faktor yang mempengaruhi pembacaan tekanan darah, yaitu usia, berat badan, emosi, hereditas, jenis kelamin, viskositas darah, kondisi pembuluh darah. Karna faktor-faktor tersebut bisa menyebabkan tekanan darah meningkat (hipertensi) dan menurun (hipotensi) Duduk
6. Tanpa melepaskan manset op disuruh duduk. Setelah ditunggu 3 menit ukurlah lagi tekanan darah a.brachialisnya dengan cara yang sama. Ulangi pengukuran selama 3 kali untuk mendapat nilai rata-rata da catatlah hasilnya. P.III.1.6. Sebutkan 5 faktor yang menentukan besar tekanan darah arteri? Jawab: Faktor yang mempengaruhi tekanan darah arteri, yaitu: • Kerja Jantung • Tahanan perifer • Kekenyalan dinding pembuluh darah • Kekentalan darah • Jumlah darah yang bersirkulasi
10
Berdiri
7. Tanpa melepaskan manset op disuruh berdiri setelah ditunggu
3 menit ukurlah
tekanan darah a.brachialisnya dengan cara yang sama. Ulangi pengukuran sebanyak 3x unruk mendapatkan nilai rata-rata dan catatlah hasilnya. P.III.1.7 Mengapa pengukuran dilakukan beberapa saat setelah berdiri ? Jawab: Agar aliran darah pada tubuh dapat distabilkan sebelum dilakukan pengukuran 8. Bandingkanlah hasil pengukuran tekanan darah op pada ketiga sikap yang berbeda
diatas.
II. Pengukuran tekanan darah sesudah kerja otot.
1. Ukurlah tekanan darah a,brachialis op dengan penilaian menurut metode baru pada sikap duduk (o.p tidak perlu yang sama). 2. Tanpa melepaskan manset suruhlah op berlari ditempat dengan frekwensi kurang lebih 120 loncatan permenit selama 2 menit. Segera setelah selesai op disuruh duduk dan ukurlah tekanan darahnya. 3.
Ulangi pengukuran tekanan darah ini tiap menit sampai tekanan darahnya kembali seperti semula. Catatlah hasil pengukuran tersebut. P.III.1.8 Bagaimana tekanan darah seseorang setelah melakukan kerja otot ? Jawab : tekanan darah akan meningkat karena pada saat kerja otot jantung memompa darah lebih cepat daripada normal untuk memenuhi kebutuhan oksigen pada otot muscular yang melakukan kerja berat.
Saat
berolahraga,
terjadi
peningkatan
metabolisme
dalam
tubuh.
Hal
ini
mempengaruhi tekanan darah, dan termasuk sebagai pengaruh lokal kimiawi. Sebab olahraga menyebabkan: a.
Penurunan O2 oleh karena sel-sel yang aktif melakukan metabolisme
menggunakan lebih banyak O 2 untuk fosforilasi oksidatif untuk menghasilkan ATP. b. c.
Peningkatan CO2 sebagai produk sampingan fosforilasi oksidatif Peningkatan asam – lebih banyak asam karbonat yang dihasilkan dari
peningkatan produksi CO2 akibat peningkatan aktivitas metabolic. Juga terjadi penimbunan asam laktat apabila yang digunakan untuk menghasilkan ATP adalah jalur glikolitik.
11
d.
Peningkatan K + -- potensial aksi yang terjadi berulang-ulang dan mengalahkan
kemampuan pompa Na + untuk mengembalikan gradient konsentrasi istirahat, menyebabkan peningkatan K + di cairan jaringan. e.
Peningkatan osmolaritas ketika metabolism sel meningkat karena meningkatnya
pembentukan partikel-partikel yang secara osmotis aktif. f.
Pengeluaran adenosin sebagai respon terhadap peningkatan aktivitas metabolism
atau kekurangan O 2, terutama di otot jantung. g.
Pengeluaran prostaglandin
Hasil Praktikum
Nama O.P
: Razky Noormansyah
Jenis kelamin : Laki-laki -
Sebelum berlari
: 110/80 mmHg
-
Setelah berlari
: 130/100 mmHg
-
Setelah 2 menit
: 110/80 mmHg (tekanan darah pasien kembali normal)
Kesimpulan Pada saat melakukan exercise, akan terjadi peningkatan kebutuhan oksigen pada otot untuk metabolisme sel otot. Hal tersebut menyebabkan peningkatan suplai darah ke ekstremitas, sehingga terjadi pelebaran pembuluh darah dan mengakibatkan turunnya preload dan afterload. Kemudian curah jantung akan menurun, dan baroreseptor akan segera bereaksi terhadap keadaan tersebut dengan meningkatkan aktivitas simpatis dan menurunkan aktivitas parasimpatis. Akibatnya terjadi peningkatan frekuensi denyut jantung dan nadi untuk meningkatkan curah jantung. Hal tersebut juga akan memicu peningkatan tekanan darah.
I.3 Pengukuran tekanan darah a.brachialis dengan cara palpasi
1. Ukurlah tekanan darah a.brachialis op pada sikap duduk dengan cara auskultasi (sub I). 2. Ukurlah tekanan darah arteri brachialis op pada sikap yang sama dengan cara palpasi. P.III.1.9 Bagaimana sdr. Melakukan pengukuran tekanan darah dengan cara palpasi?
12
Jawab: Melalui palpasi tangan dapat dilakukan pengukuran yang lembut dan sensitif terhadap tanda fisik. Pada saat melakukan palpasi, o.p diposisikan dengan nyaman karena ketegangan otot akan mengganggu keefektifan palpasi. Pada pengkajian terkait sistem sirkulasi, dapat dilakukan perhitungan jumlah denyut nadi o.p per menit. Untuk menghitung denyut nadi per menit menggunakan ketiga jari (telunjuk,tengah dan jari manis) untuk menemukan arteri radialis di tangan.
Hasil Praktikum
Nama O.P
: Revi Yunarni Syaray
Jenis kelamin : Perempuan -
Palpasi
: 90 mmHg (sistolik palpatoir)
-
Auskultasi : 110/80 mmHg
13
HASIL PERCOBAAN
Hasil Pengukuran Tekanan Darah A.Brachialis pada Sikap Berbaring, Duduk dan Berdiri Biodata o.p: Nama
: Relanfa Rando
Jenis Kelamin : Laki-laki
Tabel Pengamatan
Keadaan
Tekanan Darah (mmHg)
Rata-Rata
1
2
3
(mmHg)
Berbaring
110/75 mmHg
100/75 mmHg
100/75 mmHg
103/75 mmHg
Duduk
120/80 mmHg
120/80 mmHg
120/80 mmHg
120/80 mmHg
Berdiri
120/70 mmHg
130/90 mmHg
130/90 mmHg
126/83 mmHg
Kesimpulan :
Berdasarkan data yang kami peroleh dari hasil percobaan, menunjukkan bahwa pada sikap berdiri, tekanan darah o.p menunjukan keadaan tertinggi akibat adanya gaya gravitasi yang sejajar dengan gaya dorong pembuluh darah menuju jantung. Pada saat seseorang berdiri, gaya gravitasi akan menyebabkan darah berkumpul di kaki. Hal ini akan menaikkan tekanan darah karena pembuluh darah bekerja lebih keras untuk menaikkan darah ke jantung melawan gravitasi dan kerja otot yang bertambah akibat menopang tubuh sehingga membutuhkan aliran darah yg lebih. Saat yang paling baik untuk mengukur tekanan darah adalah saat Anda istirahat dan dalam keadaan duduk karena sfignometer sejajar dengan jantung.
14
DAFTAR PUSTAKA
Cameron, J.R.et al. 2006. Fisika Tubuh Manusia. Jakarta : EGC Sherwood Lauralee, 2001. Fisiologi, Jakarta, penerbit EGC Ganong.2008.”Buku Ajar Fisiologi Kedokteran”.Jakarta:EGC.
15
