sistem kardiovascular

e-mail: [email protected]: [email protected]

Sistem Kardiovaskular : Sistem Kardiovaskular : tinjauan SECARA ilmu fisika tinjauan SECARA ilmu fisika


Tujuan Instruksional KhususTujuan Instruksional Khusus

Setelah mengikuti perkuliahan ini, Setelah mengikuti perkuliahan ini, saudara diharapkan dapat mengenal saudara diharapkan dapat mengenal sifat-sifat aliran, viskositas zat cair, sifat-sifat aliran, viskositas zat cair, penerapan hukum kekekalan zat cair, penerapan hukum kekekalan zat cair, menjelaskan hubungan tekanan, menjelaskan hubungan tekanan, kecepatan alirankecepatan aliran


Fluida / Zat AlirFluida / Zat Alir Zat yang dapat mengalir.Zat yang dapat mengalir.

Bentuknya bergantung pada tempat dia Bentuknya bergantung pada tempat dia berada.berada.

Dibagi atas : zat cair dan gas.Dibagi atas : zat cair dan gas.

Untuk memindahkan fluida harus Untuk memindahkan fluida harus diberikan gaya. Jika gaya yang dilakukan diberikan gaya. Jika gaya yang dilakukan dalam arah sejajar permukaan disebut dalam arah sejajar permukaan disebut gaya geser sedangkan bila dilakukan pada gaya geser sedangkan bila dilakukan pada permukaan luasan pada arah tegak luruspermukaan luasan pada arah tegak lurus


TekananTekanan

Persamaannya : Persamaannya : p = F/Ap = F/Adengan F adalah gaya pada fluida, dengan F adalah gaya pada fluida, dan A adalah luas permukaan fluida.dan A adalah luas permukaan fluida.Mempunyai satuan :Mempunyai satuan :- - Atmosfer (Atm).Atmosfer (Atm).- mmHg.- mmHg.- Barometer (Bar).- Barometer (Bar).- Pascal (Pa) = N/m- Pascal (Pa) = N/m22


Perubahan TekananPerubahan Tekanan

pp22 = p = p11 + + ΔΔ p p

ΔΔ p = p = ρρ g h g h

Tekanan hanya Tekanan hanya bergantung pada jenis bergantung pada jenis fluida, dan tinggi fluida.fluida, dan tinggi fluida.

p1

p2

h


ContohContoh

Seorang penyelam mutiara menyelam Seorang penyelam mutiara menyelam di laut dengan kedalaman 40 m. di laut dengan kedalaman 40 m. Berapa tekanan yang dialami oleh si Berapa tekanan yang dialami oleh si penyelam ?penyelam ?

(rapat massa air laut = 1,25 (rapat massa air laut = 1,25 gram/cmgram/cm33, dan tekanan udara luar = 1 , dan tekanan udara luar = 1 atmosfer)atmosfer)


JawabJawabTekanan yang dialami =Tekanan yang dialami = Po + Po + ρρ g h g h

= 1,013 x 10= 1,013 x 1055 + (1,25 x 10 + (1,25 x 1033) ) (10)(40) Pa(10)(40) Pa

= 1,013 x 10= 1,013 x 1055 + 5 x 10 + 5 x 1055 Pa Pa

= 6,013 x 10= 6,013 x 1055 Pa Pa

Jadi tekanan yang dialami lebih Jadi tekanan yang dialami lebih kurang 6 atm atau 6 kali tekanan di kurang 6 atm atau 6 kali tekanan di permukaan.permukaan.Catatan: Catatan: 1 atm = 1,013 x 101 atm = 1,013 x 1055 Pa Pa..


Pemakaian Tekanan Pada FluidaPemakaian Tekanan Pada Fluida

Pada pipet dan jarum suntik.Pada pipet dan jarum suntik.

(mengapa ujung jarum suntik (mengapa ujung jarum suntik runcing ?)runcing ?)

Pada pernafasanPada pernafasan (lihat gambar)(lihat gambar)

Pada saat mengambil nafas(selisih tekanan= – 3 mm Hg)

Pada saat membuang nafas(selisih tekanan= + 3 mmHg)


Pemakaian tekanan pada zat cairPemakaian tekanan pada zat cair


Energi Kinetik MolekulEnergi Kinetik Molekul

Setiap molekul walaupun pada suhu Setiap molekul walaupun pada suhu yang rendah akan selalu bergerak.yang rendah akan selalu bergerak.

Contoh : Nitrogen pada suhu 0Contoh : Nitrogen pada suhu 0ººC C mempunyai laju 490 m/s.mempunyai laju 490 m/s.

Pemanfaatan pada :Pemanfaatan pada :

- difusidifusi

- osmosis.- osmosis.


DifusiDifusi

Pencampuran atau pemindahan molekul dari konsentrasi (suhu) tinggi ke konsentrasi (suhu) rendah.

Proses difusi berhenti bila konsentrasi Proses difusi berhenti bila konsentrasi larutan sudah seimbang.larutan sudah seimbang.

Faktor pemercepat difusi :Faktor pemercepat difusi :

- pengadukan- pengadukan

- - pemanasan.pemanasan.


Larutan A Larutan B

Larutan A dan BLarutan A dan B

difusi


OsmosisOsmosis

Perpindahan zat pelarut dari suatu Perpindahan zat pelarut dari suatu tempat ke tempat lainnya yang tempat ke tempat lainnya yang dipisahkan oleh membran.dipisahkan oleh membran.

Contoh penerapan :Contoh penerapan :

- pada pernafasan / paru-paru- pada pernafasan / paru-paru

- pada penggunaan larutan infus.- pada penggunaan larutan infus.

- pada efek gigitan serangga.- pada efek gigitan serangga.

- pada alergi.- pada alergi.


Pemakaian tekanan pada gasPemakaian tekanan pada gas

Hukum yang dipenuhi adalah hukum Hukum yang dipenuhi adalah hukum Boyle :Boyle :

P V = konstanP V = konstandengandengan

P adalah tekanan gasP adalah tekanan gas

V adalah volume gasV adalah volume gas


ContohContoh

Seorang penyelam mempunyai Seorang penyelam mempunyai volume udara di paru-parunya 3000 volume udara di paru-parunya 3000 cmcm33 di udara (tekanan 1 atm). Bila ia di udara (tekanan 1 atm). Bila ia menyelam pada kedalaman 40 m, menyelam pada kedalaman 40 m, maka berapa volume udara di paru-maka berapa volume udara di paru-parunya ?parunya ?


Jawab :Jawab :

Dari soal tekanan di atas diperoleh Dari soal tekanan di atas diperoleh hasil, bahwa pada kedalaman 40 m, hasil, bahwa pada kedalaman 40 m, seseorang akan mengalami tekanan 6 seseorang akan mengalami tekanan 6 kali tekanan udara di permukaan. Jadi :kali tekanan udara di permukaan. Jadi :

PP11VV11 = P = P22VV22

(1 atm)(3000 cm(1 atm)(3000 cm33) = (6 atm) V) = (6 atm) V22

VV22 = 500 cm = 500 cm33 atau 1/6 volume di atau 1/6 volume di permukaanpermukaan


Hukum PascalHukum Pascal

Pada fluida tertutup bila diberi Pada fluida tertutup bila diberi tekanan, maka tekanan tersebut tekanan, maka tekanan tersebut akan didistribusikan secara merata akan didistribusikan secara merata ke segala arah.ke segala arah.Contoh aplikasi :Contoh aplikasi :– pada ketubanpada ketuban– untuk mencegah timbulnya decubitusuntuk mencegah timbulnya decubitus– untuk mendeteksi tumor otak melalui untuk mendeteksi tumor otak melalui

pengukuran di cerebrospinalpengukuran di cerebrospinal..


After about 8 weeks of gestation the vitelino bag loses its function.After about 8 weeks of gestation the vitelino bag loses its function.After about 8 weeks of gestation the vitelino bag loses its function.After about 8 weeks of gestation the vitelino bag loses its function.

The The umbilicalumbilical cord then starts to feed it with nutrients cord then starts to feed it with nutrients

provided from the mothers body.provided from the mothers body.

The The umbilicalumbilical cord then starts to feed it with nutrients cord then starts to feed it with nutrients

provided from the mothers body.provided from the mothers body.


Hukum ArchimedesHukum Archimedes

Bila suatu benda dimasukan ke dalam Bila suatu benda dimasukan ke dalam fluida, maka berat benda akan fluida, maka berat benda akan berkurang sebesar berat fluida yang berkurang sebesar berat fluida yang dipindahkan.dipindahkan.

WWudaraudara – W – Wfluidafluida = F = Ftekantekan ke ataske atas

= Vol= Volbendabenda x x ρρfluidafluida x g x g

Pemakaian :Pemakaian :– pada kapal / perahupada kapal / perahu– untuk mengukur volume dan massa jenis untuk mengukur volume dan massa jenis

benda yang tidak terstrukturbenda yang tidak terstruktur


Contoh :Contoh :

Seorang anak beratnya 40 N, menyelam Seorang anak beratnya 40 N, menyelam pada kedalaman 4 m di laut (1,25 grm/cmpada kedalaman 4 m di laut (1,25 grm/cm33). ). Si anak berpegang pada tali yang Si anak berpegang pada tali yang dihubungkan dengan timbangan, ternyata dihubungkan dengan timbangan, ternyata beratnya tinggal 35 N. Berapa volume si beratnya tinggal 35 N. Berapa volume si anak, demikian pula massa jenis anak ?anak, demikian pula massa jenis anak ?


Jawab :Jawab :

WWudaraudara – W – Wfluidafluida = F = Ftekantekan ke ataske atas

= Vol= Volbendabenda x x ρρfluidafluida x g x g

40 N – 35 N = 40 N – 35 N = VolVolbendabenda x 1250 kg/m x 1250 kg/m33 x x 10 m/s10 m/s22

5 N = Vol5 N = Volbendabenda x 12500 N x 12500 N

VolVolbendabenda = 4 x 10= 4 x 10-4-4 m m33

massa jenis benda = Wmassa jenis benda = Wudaraudara / (Vol / (Volbendabendax x g) g)

= 10 000 = 10 000 kg/mkg/m33

= 10 = 10 gram/cmgram/cm33


Tegangan permukaan fluida (Tegangan permukaan fluida (γγ))

Gaya kohesi pada permukaan lebih Gaya kohesi pada permukaan lebih kuat dibandingkan di sebelah dalam. kuat dibandingkan di sebelah dalam. Gaya ini membentuk lapisan tipis Gaya ini membentuk lapisan tipis transparan yang kuat transparan yang kuat → tegangan → tegangan permukaan.permukaan.Contoh :Contoh :- pada tetes zat cair- pada tetes zat cair- pada deterjen dan antiseptik- pada deterjen dan antiseptik- serangga yang berjalan di atas air.- serangga yang berjalan di atas air.- pada pernafasan, dll.- pada pernafasan, dll.


Alveoli pada paru-paruAlveoli pada paru-paru


Alveoli dengan dan tanpa surfaktanAlveoli dengan dan tanpa surfaktan


Tegangan permukaan pada alveoliTegangan permukaan pada alveoli

Hukum Laplace untuk permukaan Hukum Laplace untuk permukaan dengan satu lapisan zat cair - gas:dengan satu lapisan zat cair - gas:

P = 2 P = 2 γγ/r/r

Tegangan permukaan (Tegangan permukaan (γγ) ) alveoli terbentuk dari lapisan tipis fluidalveoli terbentuk dari lapisan tipis fluida yang mengandung surfaktana yang mengandung surfaktan


AlveoliAlveoliKenaikan jari-jari pada inhalasi dari Kenaikan jari-jari pada inhalasi dari 0,05 mm menjadi 1 mm.0,05 mm menjadi 1 mm.

Tegangan permukaan surfaktan Tegangan permukaan surfaktan alveoli = alveoli = 50 dyne/cm50 dyne/cm..

r = 0,05 mmr = 0,05 mm memerlukan memerlukan ΔΔp = 15 p = 15 mmHgmmHg

r = 0,1 mmr = 0,1 mm memerlukan memerlukan ΔΔp = 7,5 p = 7,5 mmHgmmHg

Tetapi surfaktan alveoli dapat Tetapi surfaktan alveoli dapat menurunkan hinggamenurunkan hingga 15 kali, sehingga15 kali, sehingga ΔΔp = 1 mm Hgp = 1 mm Hg


Surfaktan pada alveoliSurfaktan pada alveoli

Merupakan senyawa Merupakan senyawa phospholipid phospholipid yang disebut yang disebut dipalmitoyl lecithindipalmitoyl lecithin atauatau

ddipalmitoyl phosphatidyl cholineipalmitoyl phosphatidyl choline Terdiri dari Terdiri dari Pulmonary Surfactant Pulmonary Surfactant Proteins SP-A, SP-B, SP-CProteins SP-A, SP-B, SP-C,, dandan SP-D SP-D..


SP-B and SP-C proteins SP-B and SP-C proteins bersifat bersifat hydrophobic, hydrophobic, yang yang berkaitan dengan lapisanberkaitan dengan lapisan lipid. lipid. Gunanya untuk Gunanya untuk meningkatkan fleksibilitas lapisan dan bertanggung meningkatkan fleksibilitas lapisan dan bertanggung jawab untuk menurunkan energi permukaan pada jawab untuk menurunkan energi permukaan pada saat kompresisaat kompresi.

Molekul yang lebih besar:Molekul yang lebih besar: SP-A SP-A dandan SP-D, SP-D, adalahadalah glycoproteins. SP-A glycoproteins. SP-A mengikatmengikat phospholipids phospholipids ((experimentexperiment pada tikus menunjukan bahwa ia akan pada tikus menunjukan bahwa ia akan selamat tanpa protein ini)selamat tanpa protein ini). SP-A . SP-A merangsang merangsang produksi produksi surfactant surfactant dan dapat terikat pada dan dapat terikat pada receptors type II cells. SP-D receptors type II cells. SP-D sulit terikat pada sulit terikat pada phospholipidsphospholipids, dan tampaknya merangsang, dan tampaknya merangsang phagocytosis bacteria. Immunologists phagocytosis bacteria. Immunologists menyebutnya menyebutnya collectin. SP-A and SP-D collectin. SP-A and SP-D keduanyakeduanya collectins. collectins. Teori terbaru mengatakan Teori terbaru mengatakan collectins collectins membersihkan polusi yang terisap pada waktu membersihkan polusi yang terisap pada waktu bernafas tanpa mengganggu fungsi bernafas tanpa mengganggu fungsi paru-paruparu-paru. .


Surfaktan dibentuk pada masa bayi Surfaktan dibentuk pada masa bayi akan lahir, sehingga bayi prematur, akan lahir, sehingga bayi prematur, umumnya jumlah surfaktan belum umumnya jumlah surfaktan belum cukup untuk dapat mengembangkan cukup untuk dapat mengembangkan paru-paru, disebut paru-paru, disebut Hyaline Hyaline MMembrane embrane Disease (HMD Disease (HMD sama dengansama dengan Insufficient Insufficient Surfactant) in the Newborn Surfactant) in the Newborn atau atau Respiratory Distress Syndrome (RDSRespiratory Distress Syndrome (RDS).).


Viskositas (Viskositas (ηη))

Kekentalan fluida akibat dimasukkannya Kekentalan fluida akibat dimasukkannya benda / zat-zat lain ke dalamnya.benda / zat-zat lain ke dalamnya.

Kekentalan darah relatif konstan, Kekentalan darah relatif konstan, karena penambahan leukosit misalnya, karena penambahan leukosit misalnya, akan diatasi dengan kenaikan suhu akan diatasi dengan kenaikan suhu tubuh.tubuh.


Macam fluidaMacam fluida

Fluida laminer, misal air yang Fluida laminer, misal air yang tenang.tenang.

Fluida turbulen, misal jeram.Fluida turbulen, misal jeram.

Fluida termampatkan, misal udara.Fluida termampatkan, misal udara.

Fluida rotasional, misal badai, Fluida rotasional, misal badai, pusaran air.pusaran air.

Fluida tidak tunak, misal air terjun/ Fluida tidak tunak, misal air terjun/ mancurmancur

Fluida kental (viskos), misal oli, Fluida kental (viskos), misal oli, darah.darah.


Persamaan KontinuitasPersamaan Kontinuitas

A1

v2

A2

Jumlah fluida masuk per detik = Jumlah fluida masuk per detik = ΔΔmm11/ / ΔΔtt

Jumlah fluida keluar per detik = Jumlah fluida keluar per detik = ΔΔmm22/ / ΔΔtt

Bila tidak ada kebocoran : Bila tidak ada kebocoran : ΔΔmm11/ / ΔΔt = t = ΔΔmm22/ / ΔΔtt atau atau

ρρ11 A A11 v v11 = = ρρ22 A A22 v v22

Karena fluida ideal, maka Karena fluida ideal, maka ρρ11= = ρρ22 = = ρρ, , atau atau

AA11 v v11 = A = A22 v v22


Contoh :Contoh :

Aorta mempunyai luas penampang Aorta mempunyai luas penampang 2,5 cm2,5 cm22. Bila debit darah adalah 5 . Bila debit darah adalah 5 liter/menit, maka berapa laju darah liter/menit, maka berapa laju darah di aorta, dan berapa luas arteri bila di aorta, dan berapa luas arteri bila laju darah di arteri adalah 10 cm/s ?laju darah di arteri adalah 10 cm/s ?


Jawab :Jawab :

Debit = Q = 5 liter/menit = (5x10Debit = Q = 5 liter/menit = (5x10-3-3)/60 )/60 mm33/s/sLuas penampang aorta = 2,5 cmLuas penampang aorta = 2,5 cm22

= 2,5 x 10= 2,5 x 10-4-4 m m22

Gunakan persamaan kontinuitasGunakan persamaan kontinuitasv = Q/A = (5x10v = Q/A = (5x10-3-3)/(60x 2,5 x 10)/(60x 2,5 x 10--

44 )m/s )m/s = 0,33 m/s = 33 cm/s= 0,33 m/s = 33 cm/s

Di arteri : v = 10 cm/s = 0,1 m/s, Di arteri : v = 10 cm/s = 0,1 m/s, jadi luasnya = Q/v = (5x10jadi luasnya = Q/v = (5x10-3-3)/(60x )/(60x

0,1) m0,1) m22

= 8,33 cm= 8,33 cm22..


Persamaan PoiseuillePersamaan Poiseuille

Pada aliran darah (laminer)Pada aliran darah (laminer)

dengan Q adalah debit, r adalah jari-jari dengan Q adalah debit, r adalah jari-jari pembuluh, p adalah tekanan darah, pembuluh, p adalah tekanan darah, ηη adalah viskositas darah, dan L adalah adalah viskositas darah, dan L adalah panjang pembuluhpanjang pembuluh sertaserta R adalah R adalah hambatan.hambatan.

Rp

L 8r x p

Q4


Kasus penyempitan Kasus penyempitan pembuluh darahpembuluh darah

Misal debit darah pada pembuluh Misal debit darah pada pembuluh arteri jantung adalah 100 cmarteri jantung adalah 100 cm33/menit /menit untuk tekanan darah 100 mmHg. Bila untuk tekanan darah 100 mmHg. Bila jari-jari pembuluh arteri turun jari-jari pembuluh arteri turun sebesar 20 %, maka berapa tekanan sebesar 20 %, maka berapa tekanan darahnya ?darahnya ?


JawabJawab

Jari-jari arteri menjadi 0,8 rJari-jari arteri menjadi 0,8 r00, akan , akan menimbulkan efek = (0,8 rmenimbulkan efek = (0,8 r00))44 = 0,41 = 0,41 rr00

44

Jadi debit darah menjadi = (0,41) x Jadi debit darah menjadi = (0,41) x 100 cm100 cm33/menit = 41 cm/menit = 41 cm33/menit./menit.

Bila diatasi dengan kenaikan Bila diatasi dengan kenaikan tekanan, maka tekanan menjadi = tekanan, maka tekanan menjadi = 100 mmHg/0,41 = 244 mmHg.100 mmHg/0,41 = 244 mmHg.


Kasus orang ketakutanKasus orang ketakutan

Seorang yang mempunyai debit Seorang yang mempunyai debit darah 100 cmdarah 100 cm33/menit mempunyai /menit mempunyai tekanan darah 120 mmHg. Bila tiba-tekanan darah 120 mmHg. Bila tiba-tiba ia dikejar anjing herder besar, tiba ia dikejar anjing herder besar, maka debit naik menjadi 5 kali maka debit naik menjadi 5 kali normal, berapa tekanan darahnya ?normal, berapa tekanan darahnya ?

Jawab :Jawab :Bila kenaikan debit hanya diatasi Bila kenaikan debit hanya diatasi dengan tekanan, maka tekanan = 5 dengan tekanan, maka tekanan = 5 x 120 mmHg = 600 mmHg.x 120 mmHg = 600 mmHg.


Cara mengatasinyaCara mengatasinya

Perubahan tekanan.Perubahan tekanan.

Perubahan jari-jari pembuluh arteriol.Perubahan jari-jari pembuluh arteriol.

Hati-hati pada penggunaan obat Hati-hati pada penggunaan obat dengan efek vasodilatasi dan dengan efek vasodilatasi dan penderita jantung.penderita jantung.

sistem kardiovascular

Documents