Bab 2FLUIDA

Fluida adalah zat yang dapat mengalirZat cair dan gas termasuk fluida

Perbedaan Zat Cair dengan Gas

HIDROSTATIK (FLUIDA DIAM)

Massa Jenis ()didefinisikan sebagai massa benda setiap satuan volumeDengan : = massa jenis (kg/m3)m = massa benda (kg)v = volume benda (m3)

Tekanan (P) adalah besarnya gaya tekan per satuan luas permukaan yang ditekannya secara tegak lurusDengan :p = tekanan (N/m2)F = gaya tekan (N)A =luas permukaan (m2)

Tekanan Hidrostatis adalah tekanan pada suatu titik di kedalaman h (diukur dari permukaan fluida) akibat gaya berat fluida itu sendiri. Dengan Ph = Tekanan Hidrostatik (Pa) = massa jenis (kg/m3)g = percepatan gravitasi (m/s2)h = kedalaman (m)

Tekanan dalam fluida pada suatu kedalaman h adalah tekanan udara luar di permukaan (tekanan atmosfer (Po)) ditambah tekanan Hidrostatis

Hukum PascalSebuah tekanan yang dikerjakan pada sebuah fluida tertutup maka tekanan tersebut akan diteruskan keseluruh fluida dengan besar yang sama

Hukum ArchimedesSebuah benda yang dicelupkan seluruhnya atau sebagian ke dalam fluida, akan mengalami gaya ke atas yang sama besarnya dengan berat fluida yang dipindahkanDimana Fa = gaya ke atas (N)f = massa jenis fluida (kg/m3)g = percepatan gravitasi (m/s2)Vb = volume benda yang tercelup dalam fluida (m3)

FLUIDA DINAMIK (FLUIDA BERGERAK)

Sifat-sifat fluida idealTidak kompresibel, artinya volumenya tidak berubah karena tekananTidak mempunyai viskositas, artinya fluida mengalir tanpa gesekan. Pada fluida non-ideal (fluida sejati) terdapat gesekan fluida yang koefisien gesekannya disebut viskositasAlirannya stasioner, artinya kecepatan fluida pada setiap titik tetap tidak bergantung terhadap waktu.Streamline, artinya garis alirannya membentuk kurva yang tetap berkesinambungan.

Debit airJika zat cair bergerak pada sebuah tabung dimana luas penampang kedua ujung tabung tersebut berbeda (A1 & A2) maka debit air (Q) yang mengalir pada kedua ujung tabung akan sama Q1 = Q2

Debit.

Dimana:Q1 & Q2 = debit air di kedua ujung pipa (m3/s)A1 & A2 = luas penampang pada kedua ujung pipa (m2) V1 & V2 = kecepatan zat cair pada kedua ujung pipa (m/s)

Persamaan Bernoulli Dalam suatu aliran fluida hukum kekekalan energi juga harus berlaku. Hukum kekekalan energi dalam fluida dapat dijabarkan oleh Bernoulli sebagai:

atau

Aliran Zat Cair Melalui PembuluhBentuk aliran zat cair dalam pembuluh dapat digambarkan sebagai berikut:Makin ke tengah kecepatan alir makin besar, kecepatan alirnya berbentuk parabola.

F

P2

P1

A

Apabila volume zat cair yang mengalir melalui penampangnya tiap detiknya disebut debit (Qt), maka menurut Poiseuille volume zat cair yang mengalir akan sama dengan tekanan zat cair dibagi dengan hambatan alir (2.54 L/R4)

Faktor-faktor Dari persamaan diatas dapat dilihat bahwa ada empat faktor yang mempengaruhi laju alir zat cair pada pembuluh, yaitu:Panjang pembuluhSemakin panjang pembuluh maka zat cair yang melalui pembuluh tersebut akan memperoleh hambatan semakin besar, sehingga debit zat cair akan lebih besar pada pembuluh yang lebih pendekDiameter pembuluhZat cair yang melewati pembuluh akan dihambat oleh dinding pembuluh sehingga kecepatan aliran zat cair akan semakin cepat pada pembuluh dengan diameter semakin besar dan aliran tengah semakin tidak dipengaruhi oleh zat cair yang berada di tepi dekat, dinding pembuluh

Faktor-faktorViskous / kekentalan zat cairSemakin kental zat cair yang melalui. pembuluh semakin besar gesekan yang timbul terhadap dinding pembuluh sehingga hambatan yang semakin besar. Pada darah normal kekentalannya sebesar 3,5 kali air. Pada penderita anemia aliran darahnya cepat karena konsentrasi sel darah merah sangat rendah, sebaliknya pada penderita polycythema kadar sel darah merahnya meningkat sehingga aliran darahnya sangat lambat.TekananApabila tekanan zat cair / darah pada salah satu ujung pembuluh lebih tinggi dari ujung lainnya, maka zat cair/darah akan mengalir dari tekanan yang tinggi ke tekanan yang lebih rendah. Dengan demikian aliran zat cair / darah berbanding lurus terhadap perbedaan tekanan.

SatuanSatuan kekentalan dalam SI adalah poiseuille (PI). Hubungan dengan satuan lainnya adalah sbb:1 PI = 10 Poise = = Pa.sViskositas untuk air adalah 10-3 pa.s (20C)Viskositas untuk darah adalah 310-3 sampai 410-3 pa.s

Laju Endapan dan Gaya Apung (Buoyansi)Apabila ada dua buah benda yang memiliki massa yang sama dimasukkan ke dalam tabung yang berisi dua jenis cairan, maka waktu yang dibutuhkan oleh kedua benda tersebut untuk mencapai dasar tabung akan berbeda. Hal ini disebabkan massa jenis kedua cairan berbeda. Gaya jatuh = Dimana: = massa jenis benda (kg/m3)r = jari-jari benda (m)g = percepatan gravitasi (m/s2)

Benda yang jatuh dalam zat cairan akan mendapat gaya keatas yang besarnya:

Dimana: 0 = massa jenis zat cair (kg/m3)

Menurut Stokes sebuah benda yang yang jatuh dalam zat cairan akan mendapat gaya hambatan yang besarnya:

Dimana:v = kecepatan jatuh benda(m/s)r = jari-jari benda (m) = viskositas (poise)

Besarnya gaya hambatan adalah sama dengan selisih antara gaya jatuh dengan gaya ke atasGhambatan = G Gatas

sehingga besarnya laju endapan dalam sebuah zat cair adalah:

Aliran Laminer dan Turbulensi Apabila aliran darah hanya laminer saja maka tidak mungkin bisa memperoleh informasi tentang keadaan jantung dengan menggunakan stetoskop yang diletakkan pada arteri brachialis. Tetapi dengan bantuan sphygmomanometer (alat pengukur tekanan darah) dimana kita menggunakan pressure cuff, sehingga aliran darah akan dibuat turbulensi dan menghasilkan fibrasi sehingga bunyi jantung dapat didengar dengan menggunakan stetoskop.

Secara teoritis, aliran laminer bisa diubah menjadi aliran turbulensi apabila tabung/pembuluh secara berangsur-angsur diciutkan jari-jarinya dan kecepatan aliran secara bertahap ditingkatkan sehingga mencapai kecepatan kritis (Vc). Menurut Osborne Reynold kecepatan kritis (Vc) berbanding lurus dengan viskositas () dan berbanding terbalik dengan massa jenis zat cair () dan jari-jari tabung /pembuluh (r).

Dimana:K = konstanta Reynolds1.000 untuk air, 2.000 untuk darah

Terimakasih