FISIKA KESEHATAN FLUIDA
MAKALAH TUGAS KELOMPOK 1 : 1.
ANIS NURUL KHARIMAH
9. UMI DWI ASTUTIK
2.
ELYSA MAHARANI
10. ANDI
3.
IKA DIAN OKTARINA
11. DIO AREZA PRATYATAMA
4.
MARIA ULFA
12. MOCH. FACHRUDIN
5.
NUNIK
13. MUSLEHUDIN
6.
NURIL
14. SAMSUL ANNAS
7.
RINI
15. MENTARI
8. FAKULTAS KESEHATAN S1 KEPERAWATAN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JEMBER 2013
BAB I PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG Fluida berupa gas dan cairan. Dalam kehidupan kita selalu berhubungan dengan fluida. Gejala – gejala alam yang sering terjadi disekitar kita biasanya disebabkan oleh pengaruh fluida. Mekanika fluida adalah suatu ilmu yang mempelajari perilaku fluida baik dalam keadaan diam ( statis ) maupun dalam keadaan bergerak ( dinamis ), serta akibat dengan interaksi media batasnya ( zat padat atau fluida dengan yang lain ). Seperti kebanyakan disiplin ilmu lainnya, mekanika fluida memiliki sejarah panjang dalam pencapaian hasil – hasil pokok hingga menuju era modern seperti sekarang ini. Mekanika fluida berkembang sejalan dengan perjalanan perkembangan peradaban manusia. Banyak aspek kehidupan manusia yang te rkait dengan mekanika fluida, seperti transportasi, industri, ae rodinamik bangunan, mesin – mesin fluida dan kesehatan. Dalam bidang kesehatan, fluida beserta hukum – hukumnya dimanfaatkan dalam pengukuran tekanan pada tubuh antara lain Sistem Peredaran Darah, Tekanan Pada K antung Kemih, Tekanan Cerebrospinal, Tekanan Pada Mata dan Tekanan Pada Kerangka B. TUJUAN Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah : 1. Memahami tentang konsep fluida dalam fisika kesehatan ? 2. Memahami konsep fluida dalam aplikasi kesehatan ? 3. Sebagai tugas kelompok fisika kesehatan semester I ? C. RUMUSAN MASALAH Berdasarkan latar belakang masalah tersebut, maka dapat disimpulkan rumusan masalah : 1. Bagaimanakah konsep fluida dalam fisika kesehatan ? 2. Bagaimanakah konsep fluida dalam aplikasi dibidang kesehatan ?
BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. FLUIDA Fluida atau zat alir meliputi zat cair dan gas yaitu, keadaan materi bentuk tetap, ukuran tetap bentuk tak tetap, ukuran tetap bentuk tak tetap, ukuran tak tetap terdiri atas ion-ion Hidrostatika Hidrodinamika plasma padat cair gas molekul-molekulnya tersusun secara random dan saling berinteraksi dengan gaya kohesi yang sangat lemah. Zat cair meliputi air, darah, asam H2SO4, air laut dan sebagainya. Zat gas meliputi udara, oksigen, CO2 dan sebagainya. Hukum – hukum yang berlaku pada air berlaku pula pada zat cair lainya. Walaupun zat cair dan gas te rgolong dalam fluida namun terdapat perbedaan antara kedua zat alir tersebut Zat yang tersebar di alam dibedakan dalam tiga keadaan (fase), yaitu fase padat, cair dan gas. Beberapa perbedaan di antara ketiganya adalah: 1. Fase padat, zat mempertahankan suatu bentuk dan ukuran yang tetap, m eskipun suatu gaya yang besar dikerjakan pada benda tersebut 2. Fase cair,zat tidak mempertahankan bentuk yang tetap me lainkan mengikuti bentuk wadahnya. Tetapi seperti halnya fase padat, pada fase cair, zat tidak mudah dimampatkan, dan volumenya dapat diubah hanya jika dikerjakan gaya yang sangat besar 3. Fase gas, zat tidak mempunyai bentuk tetap, t etapi akan berkembang mengisi seluruh wadah. Karena fase cair dan gas memiliki karakter tidak mempertahankan suatu bentuk yang tetap, maka keduanya mempunyai kemampuan untuk mengalir; dengan dem ikian keduanya disebut fluida . Fluida adalah zat alir, yaitu zat yang dalam keadaan biasa dapat mengalir. Salah satu c iri fluida adalah kenyataan bahwa jarak antar molekulnya tidak tetap, bergantung pada waktu. Ini disebabkan oleh lemahnya ikatan antara molekul (gaya kohesi). Gaya kohesi antar molekul gas sangat kecil jika dibandingkan gaya kohesi antar molekul zat cair. Keadaan ini menyebabkan molekul-molekul gas menjadi relatif bebas sehingga gas selalu memenuhi ruang. Sebaliknya molekul-molekul zat cair ter ikat satu sama lainnya sehingga membentuk suatu kesatuan yang jelas, meskipun bentuknya sebagian ditentukan oleh wadahnya. Akibat lainnya adalah kemampuannya untuk dimampatkan. Gas bersifat m udah dimampatkan sedangkan zat cair sulit. Gas jika dimampatkan dengan tekanan yang cukup besar akan berubah menjadi zat cair. Mekanika gas dan zat cair yang bergerak mempunyai perbedaan dalam beberapa hal, tetapi dalam keadaan diam keduanya mempunyai perilaku yang sama dan ini dipelajari dalam statika fluida. Hukum – hukum yang berlaku pada air berlaku juga pada zat cair lainnya, tetapi pada fluida ada perbedaan antara zat cair dan zat gas.
Perbedaan zat cair dan zat gas dalam fluida : Zat cair
Zat gas
1. Molekul – molekul terikat secara longgar 1. namun tetap berdekatan. 2. Tekanan yang terjadi oleh karena ada gaya
Molekul
bergerak
bebas
dan
saling
bertumbukan. 2. Tekanan gas bersumber pada perubahan
gravitasi bumi yang bekeja terhadapnya.
momentum yang disebabkan tumbukan molekul gas pada dinding.
3. Tekanan terjadi secara tegak lurus pada bidang. 3.
Tekanan terjadi tidak tegak lurus pada bidang.
B. Tekanan Fluida Tekanan ialah gaya yang bekerja tiap satuan luas Rumus : P = F/A dimana : P = tekanan (Pa) F = gaya (N) A = luas permukaan yang menderita gaya (m2) Contoh soal : 1. Tekanan Hidrostatik Tekanan hidrostatik adalah tekanan yang dialami oleh suatu permukaan akibat gaya hidrostatik (gaya yang disebabkan oleh zar cair ) Ph gh= konstan dimana : Ph = tekanan hidrostatik (pa) = massa jenis zat cair (kg/m3) g = percepatan grafitasi (m/s2) h = tinggi zat cair (m) Contoh soal : 2. Tekanan Darah Tekanan darah diukur menggunakan spygmomanometer (tensimeter) yang berisi air raksa dan biasanya dikalibrasi dalam mmHg. Tensimeter dapat berupa manometer logam dan air raksa. Cara mengukur tensimeter adalah dua nilai tekanan darah yang diukur, yaitu: tekanan maksimum ketika jantung memompa (tekanan sistolik) dan tekanan ketika jantung beristirahat (tekanan diastolik).
Pada awalnya tekanan udara pada manset dinaikkan tinggi di atas tekanan sistolik dengan pompa tangan, dan tekanan ini memompa arteri utama (brachial) di lengan dan memotong aliran darah. Tekanan udara kemudian diperkecil perlahan-lahan sampai titik di mana darah kembali mulai mengalir ke tangan, hal ini dideteksi dengan mendengarkan karakteristik ketukan darah yang kembali ke lengan bawah dengan stetoskop. Ketukan pada saat ini tekanan sistolik sama dengan tekanan udara pada jaket yang bisa dibaca pada alat ukur. Tekanan udara kemudian diperkecil lebih lanjut dan suara ketukan menghilang ketika darah dengan tekanan rendah dapat memasuki arteri. Pada saat ini alat ukur menunjukkan tekanan diastolik. Tekanan sistolik normal sekitar 120 mm-Hg, sementara tekanan diastolik normal sekitar 80 mm-Hg. C. Gerak Fluida Di dalam geraknya pada dasarnya dibedakan dalam 2 macam : Aliran laminar / stasioner / streamline dan aliran turbulen. Suatu aliran dikatakan laminar / stasioner / streamline bila, setiap partikel yang melalui titik tertentu selalu mempunyai lintasan (garis lurus) yang tertentu pula. Kecepatan setiap partikel yang melalui titik tertentu selalu sama. Misalkan setiap partikel yang melalui K selalu mempunyai kecepatan vK. Persamaan Kontinuitas Av = konstan A1v1 = A2v2 dimana : A1 = luas penampang pembuluh 1 A2 = luas penampang pembuluh 2 V1 = kecepatan aliran darah pada A1 V2 = kecepatan aliran darah pada A2 1. Aliran Darah Darah mengalir dari janting ke aorta, masuk ke arteri-arteri utama, bercabang lagi ke arteri kecil (arteriol), bercabang lagi menjadi sejumlah pembuluh kapiler yang amat kecil. Darah kembali ke jantung melalui vena. Ada dua lintasan terpisah untuk aliran darah. Lintasan yang lebih panjang membawa darah ke bagian-bagian tubuh, melalaui arteri dengan membawa oksigen ( O2 ) ke jaringan tubuh dan mengambil karbondioksida (CO2) yang dibawanya kembali ke jantung melalui pembuluh darah balik (vena). Darah ini kemudian dipompa ke dalam paru-paru (lintasan kedua) dimana karbondioksida dilepaskan dan oksigen diambil. Darah yang dimuati oksigen kembali ke jantung, dimana darah tersebut kembali dipompa ke jaringan-jaringan tubuh. Contoh Soal Darah mengalir dari pembuluh darah yang besar dengan jari-jari 0,3 cm, dimana kelajuannya 10 cm/s ke dalam daerah dimana jari-jarinya berkurang menjadi 0,2 cm akibat penebalan dinding (arteriosclerosis). Berapakah kelajuan darah pada bagian itu? Jawab: A1v1 = A2v2 (0,2 cm)2 (0,3 cm)2 (10 cm/s)/ Atau v2 = A1.v1/A2 = = 22,5 cm/s
Aliran dari pembuluh besar menuju kecil, kelajuannya alirannya berubah dari lambat menjadi lebih cepat, kelajuan arteri selalu lebih kecil dari aorta. Contoh soal: Radius aorta ± 1,0 cm dan darah yang melewatinya memiliki laju sekitar 30 cm/s. Pembuluh kapiler memiliki radius 4×10-4 cm dan darah yang melewatinya memiliki laju sekitar 5×10-4 m/s. Perkirakan berapa banyak pembuluh kapiler yang ada dalam tubuh? Jawab: A1 = luas aorta rkap2A2= luas seluruh pembuluh kapiler = N. Dimana N = jumlah pembuluh kapiler, Maka A1v1 = A2v2 rkap2 )vkapraorta2 )vaorta = (N.( N = (raorta2 )vaorta / (rkap2 )vkap N = 4×109 pembuluh kapiler D. Kekentalan Darah Semakin kental cairan yang melewati pembuluh, semakin besar gesekan terhadap dinding pembuluh , sehingga tahanan semakin besar. konsentrasi sel darah merahKekentalan Darah normal : 3,5 x kekentalan air Aliran darah penderita anemia: cepat, konsentrasi sel darah merah sangat rendah Penderita polycythemia (kadar sel darah merah meningkat) aliran darah sangat lambat Contoh soal : E. Fluida Dinamik dalam Respirasi Mekanisme Pernafasan adalah mekanisme masuknya udara dari luar ke dalam paru-paru disebut inspirasi, sedang keluarnya udara dari dalam paru-paru disebut ekspirasi. Keluar masuknya udara pernafasan ini melibatkan rongga dada dan perut, sehingga keluar masuknya udara dapat dibedakan menjadi pernafasan dada dan pernafasan perut. a. Pernafasan Dada Inspirasi pernafasan dada terjadi pada saat otot antar rusuk berkontraksi, tulang-tulang rusuk akan naik dan rongga dada membesar. Akibatnya tekanan udara di dalam rongga dada lebih kecil dari pada tekanan udara di luar, sehingga udara dari luar masuk ke paru paru. Ekspirasi pernafasan dada terjadi pada saat otot antara tulang rusuk berelaksasi atau mengendor, tulang rusuk akan turun dan rongga dada mengecil. Akibatnya tekanan udara di dalam rongga dada lebih besar dari pada tekanan udara di luar. Akibatnya udara dalam rongga dada akan terdorong ke luar dari paru-paru menuju hidung atau mulut. b. Pernafasan Perut Inspirasi pernafasan perut terjadi pada saat otot rongga diafragma berkontraksi, posisi diafragma menjadi mendatar. Akibatnya rongga dada membesar dan tekanan udara lebih kecil, sehingga udara luar masuk ke paru-paru. Ekspirasi pernafasan perut terjadi pada
saat otot rongga diafragma berelaksasi, rongga dada mengecil dan tekanan udara menjadi lebih besar, sehingga udara ke luar dari paru-paru. Pernafasan adalah suatu proses yang terjadi secara otomatis walau dalam keadaaan tertidur sekalipun karena sistem pernafasan dipengaruhi oleh susunan saraf otonom. Masuk keluarnya udara dalam paru-paru dipengaruhi oleh perbedaan tekanan udara dalam rongga dada dengan tekanan udara di luar tubuh. Jika tekanan udara di luar rongga dada lebih besar, maka udara akan masuk ke paru-paru, demikian jua sebaliknya jika tekanan di dalam rongga dada lebih besar maka udara akan keluar dari paru-paru. Aplikasi Konsep Fisika a. Hukum Dalton Hukum ini menyatakan bahwa: Tekanan parsial suatu komponen dalam campuran gas adalah tekanan dari komponen itu seandainya sendirian mengisi seluruh volume gas yang tersedia. Maka dari itu, jumlah tekanan suatu campuran gas yang tidak reaktif dan bersifat ideal, adalala sama dengan jumlah tekanan parsial semua komponen gas. Misalnya dalam suatu ruangan terdapat udara dengan tekanan 1 atmosfir (760 mm-Hg). Jika dipindahkan seluruh molekul kecuali O2,, maka O2 dalam udara tersebut 20%, berarti O2 memiliki tekanan 20% x 760 mm Hg = 152 mm-Hg. Demikian pula N2 = 610 mm Hg (80% dari 760 mm-Hg). Tekanan parsial uap air dipengaruhi oleh kelembaman. Contoh udara ruangan mempunyai tekanan parsial 15-20 mm-Hg. Sedangkan di dalam paru-paru mempunayi tekanan 47 mm-Hg pada temperature 37°C dengan 100% kelembaman. Pada waktu ekspirasi terahir di dala m paru-paru selalu terdapat 30% volume udara yang disebut Fungsional Residual Capasity. b. Hukum Boyle Hukum ini menyatakan bahwa : Untuk suatu massa gas pada temperature konstan maka tekanan berbanding terbalik terhadap volumenya.Sehingga dapat dinyatakan dengan persamaan: p V = tetap Apabila terjadi peningkatan volume maka akan diikuti dengan penurunan tekanan, demikian juga sebaliknya. Untuk mengetahui hubungan tekanan (P) terhadap volume (V) dapat dilihat pada grafik Pada saat inspirasi volume paru-paru meningkat, sedangkan tekanan intrapleura mengalami penurunan. Pada waktu inspirasi jumlah volume udara dalam paru-paru meningkat sedang pada waktu ekspirasi jumlah volume udara paru-paru menurun.
BAB III PEMBAHASAN
BAB IV KESIMPULAN
