fluida
8
---- 1/8---- [email protected] 081335251726 FLUIDA Oleh: Heru Santoso Wahito Nugroho Disusun Sebagai Bahan Kuliah Fisika Kesehatan Bagi Mahasiswa Diploma III Kebidanan Referensi: Gabriel JF, Fisika Kedokteran, EGC, Jakarta, 1996. Young HD, Freedman RA, Sandin TR, Ford AL, Fisika Universitas Jilid I, Penerjemah: Juliastuti E, Edisi X, EGC, Jakarta, 2001. Pendahuluan Apa yang dimaksed dengan fluida? Fluida sering disebut juga sebagai zat alir, yaitu zat yang dapat mengalir (berwujud cair dan gas). Contohnya: air, darah, oksigen, karbon dioksida, cairan infus dan sebagainya. Secara umum ada 2 hal pokok yang dipelajari dalam fluida, yaitu: Pertama, fluida dalam keadaan setimbang atau tidak bergerak, yang dibahas dalam STATIKA FLUIDA. Hal-hal yang dibahas dalam statika fluida di antaranya: massa jenis, tekanan, daya apung, tegangan permukaan dan sebagainya. Kedua adalah fluida dalam kondisi tidak setimbang atau bergerak yang dibahas dalam DINAMIKA FLUIDA. Dinamika fluida mempelajari fluida secara lebih kompleks, misalnya tentang aliran fluida dan masih banyak lagi. Densitas (Massa Jenis) Yang dimaksud dengan densitas atau massa jenis adalah massa zat per satuan volume. Dalam sistem internasional (SI), satuan massa yang digunakan adalah kilogram sedangkan untuk volume meter kubik. Sehingga satuan massa jenis adalah kg/m 3 . Formula dari massa jenis adalah: = m/v Keterangan: = massa jenis dalam kg/m 3 , m = massa dalam kg, v = volume dalam m 3 .
-
Upload
jeffrey-johnson -
Category
Documents
-
view
15 -
download
8
Transcript of fluida
---- 1/7---- [email protected] 081335251726
FLUIDAOleh: Heru Santoso Wahito Nugroho
Disusun Sebagai Bahan Kuliah Fisika Kesehatan Bagi Mahasiswa Diploma III Kebidanan
Referensi:
Gabriel JF, Fisika Kedokteran, EGC, Jakarta, 1996.
Young HD, Freedman RA, Sandin TR, Ford AL, Fisika Universitas Jilid I, Penerjemah: Juliastuti E, Edisi X, EGC, Jakarta, 2001.
Pendahuluan
Apa yang dimaksed dengan fluida? Fluida sering disebut juga sebagai zat alir, yaitu zat yang dapat mengalir (berwujud cair dan gas). Contohnya: air, darah, oksigen, karbon dioksida, cairan infus dan sebagainya.
Secara umum ada 2 hal pokok yang dipelajari dalam fluida, yaitu: Pertama, fluida dalam keadaan setimbang atau tidak bergerak, yang
dibahas dalam STATIKA FLUIDA. Hal-hal yang dibahas dalam statika fluida di antaranya: massa jenis, tekanan, daya apung, tegangan permukaan dan sebagainya.
Kedua adalah fluida dalam kondisi tidak setimbang atau bergerak yang dibahas dalam DINAMIKA FLUIDA. Dinamika fluida mempelajari fluida secara lebih kompleks, misalnya tentang aliran fluida dan masih banyak lagi.
Densitas (Massa Jenis)
Yang dimaksud dengan densitas atau massa jenis adalah massa zat per satuan volume. Dalam sistem internasional (SI), satuan massa yang digunakan adalah kilogram sedangkan untuk volume meter kubik. Sehingga satuan massa jenis adalah kg/m3.
Formula dari massa jenis adalah:
= m/v
Keterangan: = massa jenis dalam kg/m3, m = massa dalam kg, v = volume dalam m3.
Tabel 1 menampilkan beberapa contoh dari massa jenis berbagai zat.
Soal latihan:
Dalam ruang perawatan bayi dengan ukuran panjang lantai 5 meter, lebar lantai 4 meter dan tinggi langit-langit 3 meter, berapakah massa udara dalam ruang tersebut? (massa jenis udara dapat dilihat pada Tabel 1).Diketahui: = 1,2 kg/m3
p = 5 m
---- 2/7---- [email protected] 081335251726
l = 4 mt = 3 mDitanyakan: m = .....?Jawab: m = x vV balok = p x l x t = 5m x 4m x 3m = 60m3
m = x v = 1,2 kg/m3 x 60m3
= 72 kg
Berapa berat udara dalam ruang tersebut?
Berat (W) adalah massa x kecepatan gravitasi (g) yaitu 9,8 m/s2 atau kadang-kadang dibulatkan 10 m/s2. Sehingga diketahuim = 72 kgg = 9,8 m/s2
Ditanyakan: W = .....?Jawab: W = m x g = 72 kg x 9,8 m/s2
= 700 N
Tabel 1. Massa Jenis dari Berbagai Macam Zat
ZAT MASSA JENISUdara (1 atm, 20 oC) 1,20Etanol (alkohol) 0,81 X 103
Benzena 0,90 X 103
Es 0,92 X 103
Air 1,00 X 103
Air laut 1,03 X 103
Darah 1,06 X 103
Gliserin 1,26 X 103
Beton 2 X 103
Aluminium 2,7 X 103
Besi, baja 7,8 X 103
Kuningan 8,6 X 103
Tembaga 8,9 X 103
Perak 10,5 X 103
Timbal 11,3 X 103
Raksa 13,6 X 103
Emas 19,3 X 103
Platinum 21,4 X 103
Bintang kate putih 1010
Bintang neutron 1018
Tekanan Dalam Fluida
Ketika fluida berada dalam keadaan tenang, fluida akan memberikan gaya tegak lurus ke seluruh permukaan kontaknya, seperti dinding bejana, atau mungkin benda yang tercelup ke dalam fluida. Coba rasakan bahwa ada gaya yang menekan kaki Anda ketika Anda menjuntaikan kaki pada air di kolam renang.
---- 3/7---- [email protected] 081335251726
Dengan demikian, tekanan dapat didefinisikan dengan formula sebagai berikut:
P = F/A
Keterangan: P = tekanan dalam N/m2, F = gaya dalam N, A = Luas dalam m2.
Keterangan: 1 N/m2 = 1 pascal = 1 Pa.
Pengetahuan tambahan:
Tekanan atmosfer adalah tekanan atmosfer bumi, yaitu tekanan di dasar lautan udara di mana kita hidup. Tekanan ini berubah-ubah berdasarkan perubahan cuaca dan ketinggian. Tekanan atmosfer pada permukaan laut adalah 1 atmosfer (atm) yang tepatnya bernilai 101325 Pa. Sehingga:1 atm = 1,013 x 105
= 1,013 bar = 1013 milibar
Soal latihan:Tekanan gas oksigen dalam suatu tabung menunjukkan angka 100 Pa. Berapa bar-kah tekanan oksigen tersebut?Jawab:............................
Kedalam berpengaruh terhadap tekanan dalam fluida. Tekanan atmosfer akan berkurang jika ketinggian bertambah. Lihat bahwa pada ketinggian 35000 kaki kabin pesawat harus di beri tekanan. Ketika Anda menyelam ke dalam air, telinga Anda akan merasakan bahwa tekanan semakin bertambah dengan cepat sesuai dengan kedalaman penyelaman. Semakin tinggi nilai kedalaman, semakin tinggi nilai tekanan.
Berhubungan dengan tekanan dalam fluida ini, Blaise Pascal seorang ilmuwan dari Perancis memperkenalkan Hukum Pascal, yaitu:
“Tekanan yang diberikan pada fluida tertutup akan diteruskan tanpa mengalami pengurangan ke setiap bagian fluida dan dinding bejana.”
Sehingga Hukum Pascal diformulasikan sebagai berikut:
Luas (A) dalam m2
Gaya (F) dalam Newton (N)
---- 4/7---- [email protected] 081335251726
P = F1/A1 = F2/A2 = F3/A3 dan seterusnya
Contoh soal:Pada gambar di atas, jika luas penampang A1 = 1 m2, A2 = 4 m2, A3 = 9 m2, sedangkan gaya F1 sebesar 200 Newton, maka berapakah Newton-kah gaya F2 dan F3 ?Diketahui:F1 = 200 NA1 = 1 m2
A2 = 4 m2
A3 = 9 m2
Ditanyakan: F2 dan F3
Jawab:P = F1/A1
= 200 N / 1 m2
= 200 N/m2
F2 = P x A2
= 200 N/m2 x 4 m2
= 800 N
F3 = P x A3
= 200 N/m2 x 9 m2
= 1800 N
Coba kerjakan soal berikut ini!
Jika faktor-faktor yang berhubungan dengan tekanan dalam pembuluh darah diabaikan dan diketahui nilai tekanan darah pada suatu arteri 100. Luas penampang A1 25 mm2, berapakah luas penampang A2 ? Jawab:........................
F1 F2 F3
A1 A2 A3
A1
A2
---- 5/7---- [email protected] 081335251726
Keterapungan
Benda akan terapung dalam air jika memiliki densitas lebih kecil daripada air. Pertanyaan latihan:
1. Manakah yang terapung dalam air? (a) darah (b) es (c) gliserin (d) air raksa (e) alkohol (etanol)
2. Manakah dari pasangan zat berikut yang berada di bagian bawah jika dicampur? (a) air dan alkohol (b) darah dan air (c) gliserin dan alkohol (d) es dan darah (e) darah dan alkohol
Aliran Zat dalam Pembuluh
Apabila sebuah lempengan kaca diletakkan di atas permukaan zat cair, kemudian digerakkan dengan kecepatan V, maka molekul di bawahnya akan mengikuti kecepatan kaca sebesar V.ini disebabkan oleh adhesi lapisan zat cair dengan kaca. Cairan yang lebih jauh dari kaca berusaha mengerem kecepatan tersebut dan seterusnya, sehingga zat yang paling jauh dari kaca memiliki kecepatan nol.
Untuk aliran di dalam pembuluh, hampir sama dengan contoh di atas. Dorongan (gaya) lebih besar berada di tengah lumen pembuluh. Makin ke tepi kecepatan aliran makin rendah. Dengan mengingat formula tekanan P = F/A, maka kecepatan aliran akan berbentuk parabola.
Volume zat yang mengalir melalui penampang A setiap detik dinamakan debit. Dalam aliran zat melalui pembuluh ini berlaku Hukum Poiseuille yang menyatakan bahwa cairan yang mengalir melalui suatu pipa akan berbanding langsung dengan penurunan tekanan sepanjang pipa dan pangkat empat jari-jari pipa.
V = r 4 (P1-P2) 8L
Keterangan:V = jumlah zat yang mengalir per detik (flowrate) = viskositas (untuk air 10-3 pascal pada suhu 20oC, untuk darah 3-4 x 10-3 pascal,
tergantung persentase sel darah merahr = jari-jari pembuluh dalam meterL = panjang pembuluh dalam meterP = tekanan
F
A
F A
P1 P2
---- 6/7---- [email protected] 081335251726
Rumus di atas dapat dinyatakan sebagai:
Flowrate (volume perdetik)= Pressure (Tekanan) Resistance (Tahanan)
Keterangan:Pressure = P1 – P2
Resistance = 8 L dalam Ns/m5
r4
Soal latihan: Hitunglah resistance total jika diketahui tekanan aorta 100 mmHg, tekanan vena cava 2 mmHg. Volume pemompaan darah setiap denyut jantung 90 cm3 dengan frekuensi jantung 69 kali per menit.
Tahanan terhadap debit zat cair dipengaruhi oleh:- Panjang pembuluh- Diameter pembuluh- Kekentalan zat cair- Tekanan
Efek panjang pembuluh terhadap debit
Makin panjang pembuluh, aliran akan mendapatkan tahanan semakin besar sehingga debit akan berkurang.
Efek diameter pembuluh terhadap debit
Makin besar diameter penampang pembuluh, maka aliran akan mendapatkan tahanan semakin kecil, sehingga debit air semakin besar
Efek kekentalan zat cair terhadap debit
Semakin kental suatu zat, maka semakin besar gesekan terhadap dinding pembuluh, akibatnya tahanan semakin besar. Maka semakin kental suatu zat, debit makin kecil
1 ml/menit
2 ml/menit
3 ml/menit
3
2
1
1 ml/menit
16 ml/menit
256 ml/menit
1
2
4
---- 7/7---- [email protected] 081335251726
Pertanyaan: bagaimanakah perubahan kecepatan aliran darah pada penderita anemia?
Efek tekanan terhadap debit
Apabila tekanan zat cair pada salah satu ujung pembuluh lebih tinggi daripada ujung lainnya, maka zat cair akan mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan yang lebih rendah. Dengan demikian tekanan berbanding lurus dengan aliran.
1 cm
1,5 cm
3,5 cm
air
plasma
darah
