Kompetensi Dasar:

Setelah menyelesaikan mata kuliah ini mahasiswa dapat:

1. Mengenal perbedaan konsep dasar hidrostatika dan hidrodinamika

2. Mengidentifikasi sifat sifat zat cair dan gas

3. Mengetahui faktor faktor yang mempengaruhi kekentalan suatu zat

cair

4. Menentukan kecepatan kritis suatu aliran zat cair pada suatu

pembuluh

5. Mengenal prinsip kerja Sfigmanometer

6. Mengidentifikasi terjadinya bunyi jantung melalui grafik

7. Mengidentifikasi proporsi udara pada waktu bernafas

8. Menerapkan konsep dasar mekanika pada mekanisme paru-paru

9. Menganal Hukum Dasar Pernafasan

10. Mengenal prinsip Alat alat ukur pernafasan

Standar Kompetensi:

Setelah mengikuti perkuliahan mahasiswa dapat menganalisis konsep

dan dasar dasar biomekanika

Indikator :

1. Menerapkan Hk I dan II Newton untuk menentukan apakah suatu sistem

termasuk hidrostatika atau hidrodinamika

2. Mengungkapkan persamaan Bernoulli dari suatu pembuluh yang luas

kedua ujung dan ketinggiannya berbeda

3. Mengungkapkan persamaan Poiseuille

4. Menentukan kecepatan terminal suatu benda yang berada pada zat cair

5. Menghitung kecepatan kritis darah dengan menggunakan persamaan

Reynolds

6. Menjelaskan Prinsip kerja Sfigmanometer

7. Menganalisis bunyi jantung dari grafik tekanan terhadap waktu

8. Menentukan terjadinya sistole dan diastol

9. Mengungkapkan proporsi udara saat inspirasi dan ekspirasi

10. Membuat analogi prinsip kerja paru-paru dengan piston berpegas

11. Menjelaskan hukum hukum dalam pernafasan

12. Menjelaskan prinsip kerja Alat ukur pernafasan

A. TEKANAN HIDROSTATIK

Perhatikan gambar bejana berisi air di bawah ini

y Sample air dalam bentuk lempeng

Massa sample=m = .dV= .A.dy

Fx=0, Gaya dilakukan olehFluida dan saling menghilangkan

Fy=0, Gaya dilakukan olehFluida dan berat fluida

Fy=0(p+dp)A+dW=pApA=(p+dp)A+ .g.A.dy maka

Jika p1 tekanan pada jarak y1 dan p2

Tekanan pada jarak y2 di atas dasar maka :

p2-p1=- g(y2-y1)

p = po+ .g.h

A

(p+dp)A

pAdW

B. Dinamika Fluida

Fluida Sempurna

Persamaan KontinuitasA2

A1

v1

v2

Bila rapat massa , maka massa yang mengalir adalah

.A1.v1.dt= .A2.v2.dtatau

A1.v1= A2.v2

PERSAMAAN BERNOULLI

C. HIDRODINAMIKA

Setelah t detik

V1

l1

A1

P1A1

V2l2

A2

P1A1

Tinjau sebuah buluh dengan kedua ujung penampang A1 dan A2

Usaha yang dilakukan adalah W = (P1.A1-P2.A2) l = (P1-P2) V = (P1-P2) m/

Karena W = E

E=1/2 mv2+mgh=konstan

1/2 mv12+mgh1=1/2 mv2

2+mgh2

1/2 mv22-1/2 mv1

2+mgh2-mgh1=(P1-P2)m/

P1+1/2 v12+ gh1= P2+1/2 v2

2+ gh2

D. VISKOSITAS

ViskosimeterModern

ViskosimeterSederhana

Penampang Lintang

Tampak dari atas

A A’

B

r

D D’

C

Viskositas didefinisikan sebagai Rasio antara Tekanan terhadap Cepat Perubahan Regangan, jadi :

Dengan = Viskositas (Poise atau Pa.s-1)A = luas penampang (m2)dv= kecepatan (m/s)dr = Lebar celah diisi air (m)

E. HUKUM POISEUILLE

Tinjau suatu aliran Fluida pada Pembuluh

P1A1

L

P2A2

P2 P1

dr

r

R

Aliran fluida terjadi karena perbedaan tekanan, maka :

F=(P2-P1) r2 sedangkan F= .A.dv/dr dan A = 2 rL, sehingga

(P2-P1) r2 = .A.dv/dr(P2-P1) r2 = .2 rl.dv/dr(P2-P1)r = 2. l.dv/dr

Karena :Q=dV/dt =A.dl/dt = dV.A

Maka:

Dimana :(P1-P2) =TeganganQ = Debit AliranR4/8 L= Daya Hambat terhadap aliran Fluida

F. LAJU ENDAP

FsFa

W

Fa= zcV.g= zc.4/3. r3.g

Fs=6 r v

W=mg= b.4/3 r3.g

Fy=0Fa+Fs=W atau Fs =W-Fa, makakecepatan terminalnya adalah6 r v=4/3 r3.g ( b- zc)

Gaya Apung Gaya Stokes

Alat Sentrifugir

Alat untuk mempercepat pengendapan

Fx=0W=Fsmg=mv2/R

g=v2/R=4 2f2R

WFs

R

ALIRAN FLUIDA

LAMINER

TUBULEN

Aliran Laminer adalah Aliran Fluida yang memiliki garis arus Streamline, Laminertidaknya suatu fluida dapat ditentukan olehnilai Reynolds yang tergantung pada Variabel

R>3000 : TurbulenAir : R=1000Darah : R=2000

Q

PPc

Laminer

Turbulen

Laminer

Turbulen

Manfaat Turbulensi : Deteksi bunyi jantungdan Tekanan Darah

G. BUNYI JANTUNG

Detak jantung ke-2Kontraksi jantung

X10-1 s

H. TEKANAN DARAH

120

25

PVentikel kiri

Aorta

Arteri

Kapiler

Vena

Ventrikel Kanan

Lungs

Ventrikel Kiri

Volume darah pada jantung dewasa 4.5 liter, terpompa 80 ml/menit

80 % Sirkulasi Sistemik 20 % Paru paru

20 % Arteri 10 % Kapiler 70 %Vena

TEKANAN DARAH

a. Tekanan Darah Sistemik

120

P

95

80 Diastolik

Sistolik

P rata-rata

tb. Tekanan Arteri Paru Paru

30

P

20

10 Diastolik

P rata-rata

t

Sistolik

c. Tekanan Rata-rata

120

P

95

80 Diastolik

Sistolik

P rata-rata

t

Debit aliran darah

Debit rata-rata

I. MEMBRAN KENYAL

1. SILINDER

T T

2T=2RPT=RP

2. BOLA

PT

Tunjau permukaan gelembung

(P-Pa)dA cos dAcos

(P-Pa)dA

dA

Jika tekanan sebelah kiri P dan sebelah kanan Pa Gaya Normalnya (P-Pa) dA jadi :

F= 2 l=2 2 R ke kananF = (P-Pa) R2 ke Kiri, atau

2 2 R = (P-Pa) R2

Atau Dimana :P = tekanan (N/m2)= Tegangan Permukaan (N/m)

R= jari jari (m)(P-Pa) = P=4 /R

Hukum Laplace

J. MEKANIKA PARU-PARU

Ketika menarik nafas pleura parietalis dan viseralis ikut menggembung

Analogi prinsip kerja

Pleura Parietalis

PleuraViseralis

Intra Pleura

HUKUM-HUKUM DALAM PERNAFASAN

1. Hukum Dalton

Pada campuran gas, tiap-tiap gas membentuk kontribusi tekanan totalSeakan akan gas itu berada sendiri

Misal: Udara : - 20% O2

- 80% N2

PO2 = 20%x 760 mmHg = 150 mmHgPN2 = 80%x 760 mmHg = 610 mmHg

2. Hukum Boyle

P.V = Konstan

3. Hukum Laplace

(P-Pa) = P=4 /R

ALAT UKUR VOLUME PARU PARU

Spirometer Prinsip Kerja

SPIROGRAM