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


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.


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


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


5/16

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


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


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


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


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


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


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.


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


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)


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


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


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)

fisika kedokteran 1

Documents