Download - Fisika Kedokteran 1
-
5/26/2018 Fisika Kedokteran 1
1/16
ALIRAN ZAT CAIR MELALUI PEMBULUH
Apabila sebuah lempengan kaca diletakkan diatas permukaan zat cair kemudiandigerakkan dengan kecepatan v, maka molekul dibawahnya akan mengikutikecepatan yang besarnya sama dengan v.Hal ini disebabkan oleh adhesi lapisanzat cair pada permukaan kaca bagian dibawahnya. Lapisan zat cair dibawahnyalagi akan berusaha mengerem kecepatan tersebut, demikian seterusnya sehinggapada akhirnya zat cair yang paling bawah mempunyai kecepatan sama dengan nol.Dengan demikian gaya F yang menyebabkan kecepatan kaca tersebut dapat
dinyatakan :
F
d
vd
vAF
= koefisien gesekan dalam (viskositas)
A = Luas Permukaan Kaca
d = Jarak dari permukaan ke dasar
V = Kecepatan mengalir
-
5/26/2018 Fisika Kedokteran 1
2/16
Demikian pula aliran dalam zat cair dalam pembuluh dapat digambarkansebagai berikut :
P1 P2
A F
Makin ketengah kecepatan mengalir makin besar, dengan adanya gaya Fyang bekerja pada penampang A ( P = F/A ) maka kecepatan aliranberbentuk parabola. Apabila volume zat cair yang mengalir melaluipenampang tiap detiknya disebut debit.
-
5/26/2018 Fisika Kedokteran 1
3/16
t
VQ
Maka Menurut Poiseuille :
L8
)P-(Pr 21
4
V
V = Jumlah zat cair yang mengalir perdetik
= Viskositas (Pascal)
Untuk Air : 10-3pas pada 20 0 C
Darah : 3 4 x 10-3 pas tergantung kepadaprosentase sel darah merah dalam darah(hematokrit)
r = Jari-jari pembuluh (meter)
L = Panjang (meter)
P1,P2 = Tekanan
-
5/26/2018 Fisika Kedokteran 1
4/16
Hukum Poiseuille menyatakan bahwa cairan yang mengalir melalui saluran pipaakan berbanding langsung dengan penurunan tekanan sepanjang pipa danpangkat empat jari-jari pipa.
Jadi rumus diatas dapat dinyatakan :
TahananTekanan
det
ikVolume
Hukum Poiseuille sangat berguna untuk menjelaskan mengapa padapenderita usia lanjut mengalami pingsan (akibat tekanan darah meningkat);mengapa daerah akral/ujung suhunya dingin. Namun demikian hukumPoiseuille ini hanya bisa berlaku apabila aliran zat cair itu laminer dan hargaRe (Reynold) = 2000
-
5/26/2018 Fisika Kedokteran 1
5/16
Apabila hukum Poiseuille ditulis dalam bentuk :
421 r
L8V
PP
Maka tampak ada persamaan dengan hukum Ohm :
E = I . R
E = Tegangan = P1-P2
I = Aliran = V
R = Tahanan = 8 L/r4 = tahanan Poiseuille dalam satuan N.S/m5
-
5/26/2018 Fisika Kedokteran 1
6/16
Contoh Soal:
Hitunglah Tahanan Rs perifer total dari susunan pembuluh apabila P1 P2 =selisih tekanan rata-rata dalam aorta dan vena cava (100-2 = 98 mm Hg).
Volume denyut jantung = 90 cm3
. Frekuensi jantung = 72 menit
Dengan menggunakan rumus Poiseuille akan diperoleh grafik sebagai berikut:
30 cm/sec 600 cm2
5 cm/sec
Kecepatan
1 mm/sec
Kecepatan
3 cm2Luas
Kapiler
Aorta
Vena cava
Grafik disamping menunjukkan
kecepatan mengalir darah padaberbagai tempat. Rata-ratakecepatan mengalir 30cm/detik, pada kapilerkecepatan berkisar 1 mm/detik(pada kapiler ini terjadi
pertukaran antara O2dan CO2)
Pada kapiler kecepatan sangat kecilberkisar 1 mm/detik namunmempunyai luas penampang
keseluruhan berkisar 600 cm2
-
5/26/2018 Fisika Kedokteran 1
7/16
TAHANAN TERHADAP DEBIT ZAT CAIR
Dari perubahan diatas diperoleh rumus :
L8
)P-(Pr
21
4
V
Kalau dikaji lebih lanjut terhadap rumus di atas bahwa tahanan tergantungpada :
Panjang Pembuluh
Diameter Pembuluh
Viskos/kekentalan zat cair
Tekanan
-
5/26/2018 Fisika Kedokteran 1
8/16
Efek Panjang Pembuluh Terhadap Debit
Makin penjang pembuluh, sedangkan diameter pembuluh sama, zat cairyang mengalir lewat pembuluh tersebut akan memperoleh tahanansemakin besar dan konsekuensi terhadap besar tahanan tersebut, debitzat cair akan lebih besar pada pembuluh yang pendek
Contoh:
1 ml/minP = 100 mm Hg
Panjang = 3
Panjang = 2
Panjang = 1 3 ml/min
2 ml/min
-
5/26/2018 Fisika Kedokteran 1
9/16
Efek Diameter Pembuluh Terhadap Debit
Zat cair yang melewati pembuluh akan dihambat oleh dinding pembuluh.Dengan alasan ini kecepatan aliran zat cair makin cepat pada pembuluhdengan diameter semakin besar, dan aliran tengah semakin tidakdipengaruhi oleh zat cair yang berada di dekat dinding pembuluh.
Sebagai Contoh:
P = 100 mm Hg
d = 1
d = 2
d = 4
1 ml/min
16 ml/min
256 ml/min
-
5/26/2018 Fisika Kedokteran 1
10/16
Efek Kekentalan Terhadap Debit
Dengan semakin kentalnya zat cair yang melewati pembuluh, semakinbesar gesekan terhadap dinding pembuluh dan sebagai konsekuensinya,diperoleh tahanan semakin besar
Dari hasil pencatatan terlihat peningkatan zat cair pada pipa kapiler
sedangkan debit adalah sama (lihat gambar)
Air
Plasma
Darah
1 cm
1.5 cm
3.5 cm
Output = 100 ml/min
-
5/26/2018 Fisika Kedokteran 1
11/16
Kekentalan ini penting untuk mengetahui konsentrasisel darah merah. Pada darah normal, kekentalansebesar 3.5 kali air. Apabila konsentrasi darah 1 1/2dari darah normal, kekentalan menjadi dua kali air danapabila konsentrasi darah meningkat mencapai 70 kalidi atas normal maka kekentalan darah mencapai 20 kaliair. Dengan alasan demikian, aliran darah padapenderita anemia adalah cepat oleh karena konsentrasisel darah merah sangat rendah. Sebaliknya pada
penderitapolycythemia (kadar sel darah meningkat)aliran darah sangat lamban.
-
5/26/2018 Fisika Kedokteran 1
12/16
Efek Tekanan Terhadap Debit
Apabila tekanan zat cair/darah pada salah satu ujung pembuluh tinggidari ujung lainnya, maka zat cair/darah akan mengalir dari tekanan yangtinggi ke tekanan yang rendah. Dengan demikian aliran zat cair/darahberbanding langsung terhadap perbedaan tekanan.
Dari hasil percobaan diperoleh:
1 gal/min 2 gal/min 3 gal/min
1 ft
2 ft3 ft
-
5/26/2018 Fisika Kedokteran 1
13/16
SATUAN KEKENTALAN
Satuan kekentalan menurut SI adalah Poiseuille disingkat dengan P1.Hubungan P1 dengan satuan yang lain adalah sebagai berikut :
Pa.S
m
N.Secpoise1011
2 P
kecepatanLuas
panjangGaya
)(sx Waktu)(
massa(kg)
cm
detikdynepoise(P)1
222
mPanjang
Viskositas untuk air = 10-3pas (200C)
darah = 3 4 x 10-3 pas tergantung sel darah merah (hematokrit)
-
5/26/2018 Fisika Kedokteran 1
14/16
LAJU ENDAP DAN GAYA BUOYASI/APUNG
Apabila dua buah kerikil dengan massa yang sama dimasukkan ke dalamdua buah tabung yang masing-masing berisi air dan minyak, maka akanterlihat kedua kerikil itu mencapai dasar tabung dalam waktu yangberbeda. Hal ini disebabkan perbedaan massa jenis air dan massa jenisminyak. Gerak jatuh ini pun dipengaruhi oleh gaya gravitasi.
Maka diperoleh:
gr3
4 3 JatuhGaya
= massa jenis benda
g = gravitasir = jari-jari
-
5/26/2018 Fisika Kedokteran 1
15/16
Benda yang jatuh ke dalam zat cair mendapat gaya ke atas (BuoyantForce) sebesar :
cairzatjenismassa
gr3
4
0
0
3
ataskeG
Dari hasil penelitian Stokes (1845) sebuah objek dengan jari-jari rmendapat gaya hambatan (Retarding Force) sebesar :
vr6 hambatGv = kecepatan
R = jari-jari
= viskos dalam poise
-
5/26/2018 Fisika Kedokteran 1
16/16
Gaya hambatan (Retarding Force) sama dengan selisih antara gayagravitasi dengan gaya ke atas; dengan demikian :
)-(g9
r2
v
gr3
4-gr
3
4vr6
0
2
0
33
r = jari-jari sel darah merah
V = kecepatan endap/sedimentasi= massa jenis sel darah
0 = massa jenis plasma
g = gravitasi
= viskositas (koefisien gesekan dalam)