FLUIDA FLUIDA (Hidrodinamika)(Hidrodinamika)

PENGERTIAN FLUIDAPENGERTIAN FLUIDA Adalah zat alir (baik cairan maupun gas)Adalah zat alir (baik cairan maupun gas) Zat cair : air, darah, asam sulfat.Zat cair : air, darah, asam sulfat. Gas : udara, oksigen, Nitrogen, CoGas : udara, oksigen, Nitrogen, Co22 dll dll

BEBERAPA PENERAPANBEBERAPA PENERAPAN Dibidang Penerbangan: dipelajari Dibidang Penerbangan: dipelajari

perilaku udara sebagai zat alir.perilaku udara sebagai zat alir. Dibidang Kesehatan: dipelajari Dibidang Kesehatan: dipelajari

sistem sistem peredaran darah dan dan injeksi cairan ke dalam tubuhke dalam tubuh

TEKANANTEKANAN Adalah Gaya Normal Adalah Gaya Normal

Persatuan Luas Persatuan Luas permukaan.permukaan.

P = F/A

F : Gaya yg bekerja, A: Luas permukaan dimana F : Gaya yg bekerja, A: Luas permukaan dimana gaya bekerja.gaya bekerja.

Satuan SI: Satuan SI: Pa1N/m1

meter

newton1 22

BERBAGAI SATUAN BERBAGAI SATUAN TEKANANTEKANAN

TEKANAN KARENA GAYA BERAT TEKANAN KARENA GAYA BERAT FLUIDAFLUIDA

A

mg

A

FP

Vm / Vm ATAU

A

gVP

A

gVP

ghP V = hAATAU

Hidrodinamika

Penelitian tentang zat cair yang mengalir disebut hidrodinamika

Penelitian ini meliputi : Tekanan, kecepatan aliran dan gesekan

Bernoulli telah berhasil menurunkan rumus dengan meletakkan persyaratan-persyaratan atau pendekatan khusus

Persyaratan khusus Zat cair tanpa adanya geseran dalam

( cairan tidak viskous) Zat cair mengalir secara stasioner (tidak

berubah) dalam hal kecepatan, arah maupun besarnya.

Zat cair mengalir secara steady yaitu mengalir melalui lintasan tertentu

Zat cair tidak termampatkan (incopresible) melalui sebuah pembuluh dan mengalir sejumlah cairan yang sama besarnya.

Persamaan Bernoulli 21

2P v gh tetap

v1A1P1

A2 P2v2

h1

h2

Dengan mempergunakan rumus Bernoulli kita dapat menghitung kecepatan aliran zat cair, alat yang dipakai adalah venturi meter, tabung pitot ( dapat pula menghitung gerakan udara).

Aliran zat cair melalui pembuluh

Apabila sebuah lempengan kaca diletakkan diatas permukaan zat cair kemudian digerakkan dengan kecepatan v, maka moleukul dibawahnya akan mengikuti kecepatan yang besarnya sama dengan v hal ini disebabkan oleh adhesi.

Lapisan zat cair yang dibawahnya akan berusaha mengerem kecepatan tersebut sehingga pada akhirnya mempunyai kecepatan sama dengan nol

Gaya dorong

Dengan demikian gaya F yang menyebabkan kecepatan kaca tersebut dapat dinyatakan dengan

= viskositas (koef gesekan dalam Pa.s) A = Luas permukaan d = kedalaman diukur dari permukaan

kedasar v = kecepatan kaca dan zat cair mengalir

vdF A

Dengan demikian aliran zat cair dalam pembuluh dapat digambarkan sbb

A

P1 P2

F

Hk Poiseuille, Aliran Laminar dan Hk Poiseuille, Aliran Laminar dan TurbulenTurbulen

Debit (flow rate): volume aliran persatuan waktuDebit (flow rate): volume aliran persatuan waktu

Q = V / tQ = (P1 - P2)/R

4r

L8R

Untuk fluida yang Laminer

Penerapan Hukum Poiseuille

Apabila volume zat cair yang mengalir melalui penampang tipa detiknya disebut debit aliran maka dituliskan

Q = V/t Menurut Poiseuille debit aliran melalui

pembuluh .

4

1 28 . ( )rlQ P P

Keterangan rumus

r = jari-jari pembuluh (m) l = panjang pembuluh (m) (P1-P2) = selisih tekanan pada kedua

ujung pembuluh (Pa) = kekentalan cairan ( Pa.s) untuk air = 10-3 Pa.s untuk darah = (3-4).10-3 Pa.s,

tergantung pada persentase sel darah merah dalam darah

Hukum Poiseuille menyatakan bahwa cairan yang mengalir melalui suatu pembuluh akan berbanding langsung dengan penurunan tekanan sepanjang pembuluh dan pengkat empat jari pembuluh.

Hukum Poiseuille sangat berguna untuk menjelaskan mengapa pada penderita usia lanjut mengalami pingsan akibat tekanan darah meningkat (hipertensi)

Efek Panjang pembuluh terhadap debit

Makin panjang pembuluh sedangkan diameter pembuluh sama, maka debit zat cair akan lebih besar pada pembuluh yang lebih pendek.

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 pembuluh dengan diameter semakin besar.

Efek kekentalan terhadap debit

Dengan semakin kentalnya zat cair yang melewati pembuluh, semakin besar gesekan terhadap dinding pembuluh dan sebagai konsekuensinya diperoleh tahanan semakin besar sehingga mengakibatkan debit aliran lambat.

Kekentalan ini sangat penting untuk mengetahui konsentrasi sel darah merah.

Pada darah normal kekentalan sebesar 3,5 kali air

Dengan alasan demikian, maka aliran darah pada penderita anemia adalah cepat, sebaliknya pada penderita polycytemia aliran darah sangat lambat.

Efek tekanan terhadap debit

Apabila tekanan zat cair/darah pada salah satu ujung pembuluh lebih tinggi dari ujung lainnya, maka darah akan mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan yang lebih rendah.

Aliran darah berbanding langsung terhadap perbedaan tekanan

Aliran LaminarAliran Laminar

Untuk fluida yang mengalir laminar Untuk fluida yang mengalir laminar berlaku persamaanberlaku persamaan

2211vAvA

HUKUM BERNAULLIHUKUM BERNAULLIJika Kecepatan Fluida tinggi, maka Jika Kecepatan Fluida tinggi, maka tekanan akan rendah dan jika tekanan akan rendah dan jika kecepatan Fluida rendah maka kecepatan Fluida rendah maka tekanan akan tinggi.tekanan akan tinggi.

22

ρv21

2ρgy

2p2

1ρv21

1ρgy

1p

Beberapa Aplikasi Hukum Beberapa Aplikasi Hukum BERNAULLIBERNAULLI

Contoh SoalContoh Soal

Air mengalir ke dalam rumah melalui Air mengalir ke dalam rumah melalui pipa dengan diameter dalam 2 cm pipa dengan diameter dalam 2 cm pada tekanan 4 exp +5 Pa. Pipa pada tekanan 4 exp +5 Pa. Pipa berdiamater 1 cm untuk aliran yang berdiamater 1 cm untuk aliran yang menuju ke kamar mandi lantai 2 menuju ke kamar mandi lantai 2 setinggi 5 m. Ketika laju alir pada setinggi 5 m. Ketika laju alir pada pipa masukan adalah 1,5 m/s pipa masukan adalah 1,5 m/s tentukan laju aliran dan tekanan air tentukan laju aliran dan tekanan air di dalam kamar mandidi dalam kamar mandi

Tekanan Pada TubuhTekanan Pada Tubuh

Sistem Peredaran DarahSistem Peredaran Darah Tekanan Pada Kantung KemihTekanan Pada Kantung Kemih Tekanan CerebrospinalTekanan Cerebrospinal Tekanan Pada MataTekanan Pada Mata Tekanan Pada KerangkaTekanan Pada Kerangka

Sistem Peredaran DarahSistem Peredaran Darah

Laju Endap dan Gaya Buoyansi/Apung

Apabila 2 kerikil dengan massa yang sama dimsaukkan kedalam dua jenis tabung yang masing-masing berisi air dan minyak, maka akan kelihatan kedua kerikil mencapai dasar tabung dalam waktu yang berbeda, hal ini disebabkan perbedaan massa jenis air dan minyak

Kecepatan benda mengendap jika suatu benda dimasukkan kedalam zat cair dipengaruhi oleh gaya gravitasi dan gaya keatas ( gaya archimedes~ Buyant Force)

Laju endap benda dalam zat cair ~ LED

Gaya Keatas (Buyant Force)

343w bF r g

Fw

FA

Gaya jatuh atau gaya berat (FW) dapat dinyatakan dengan :

343 .A cF r g

Gaya Hambat (retarding force)

FR= Fw – FA=6π.r..v Dengan demikian laju endap/ sedimentasi

.

Penentuan kecepatan sedimentasi ini sangat penting pada beberapa penyakit :

Rhemeatik, Rhematic fever, rhematic heart disease, gaout(asam urat), infeksi kronis (keganasan)

229 . ( )r

b cv g

Sifat Sel darah merahSel darah merah cenderung berkumpul/ bergerombol bersama sehingga jari-jari efektif meningkat sehingga waktu pengetesan kelajuan sedimentasi meningkatMenentukan kecepatan sedimentasi ini diklinik atau dirumah sakit dikenal dengan nama BBS (Bloed Bezingking Snellheid), BSR (Basal Sedimentasi Rate), LED (Laju Endap Darah) dll.

LEDLED

Dari hasil percobaan diperoleh bahwa Dari hasil percobaan diperoleh bahwa LED laki-laki 2-7 mm/0.5 jam dan untuk LED laki-laki 2-7 mm/0.5 jam dan untuk wanita 3 – 10 mm/0,5 jam. wanita 3 – 10 mm/0,5 jam.

Menurut pendapat anda apa yang Menurut pendapat anda apa yang menyebabkan LED wanita lebih tinggi menyebabkan LED wanita lebih tinggi dari laki-laki?dari laki-laki?

Dari hasil lab jumlah eritrosit wanita 4,0 – Dari hasil lab jumlah eritrosit wanita 4,0 – 5,5 jt/mm3, laki-laki 4,5 – 6,0 jt/mm35,5 jt/mm3, laki-laki 4,5 – 6,0 jt/mm3

Yang paling sering anemia adalah wanita Yang paling sering anemia adalah wanita

Aliraan Laminar dan Turbulensi

Aliran air sungai kadang-kdang terlihat secara berlahan-lahan tenang, tetapi kadang-kadang terjadi pula aliran secara cepat bahkan terjadi pula aliran turbulensi/gerak putar. Demikian pula darah biasanya mengalir secara laminar (strean line), tetapi pada beberapa tempat terjadi turbulensi misalnya pada valvula jantung (katub jantung)

Apabila aliran darah hanya secara laminar saja, tidak mungkin kita dapat memperoleh informasi/formasi tentang jantung dengan mempergunakan stetoskop.Dengan bantuan Spygmomanometer dimana kita menggunakan pressure cuff sehingga aliran darah akan dibuat turbulensi dan menghasilkan geteran sehingga bunyi jantung dapat didengar dengan menggunkaan stetoskop

Aliran laminar dapat dirubah menjadi aliran turbulens apabila pembuluh secara berangsur-angsur diciutkan jari-jarinya dan kecepatan aliran secara bertahap ditingkatkan sehingga mencapai kecepatan kritis yang dapat dinyatakan dengan Vc= K. /.r

K = konstanta Reynold = 1000 untuk air dan 2000 untuk darah r = jari-jari pembuluh

Kohesi dan AdhesiKohesi dan Adhesi

Gaya Kohesi: Gaya Tarik-menarik antara molekul sejenisGaya Kohesi: Gaya Tarik-menarik antara molekul sejenis Gaya Adhesi: Gaya tarik-menarik antara molekul yang tak Gaya Adhesi: Gaya tarik-menarik antara molekul yang tak

sejenissejenis

Tegangan PermukaanTegangan Permukaan

Terjadi akibat permukaan cairan berkontraksi, dan Terjadi akibat permukaan cairan berkontraksi, dan mengalami tegangan (tension)mengalami tegangan (tension)

Mengukur Tegangan Mengukur Tegangan PermukaanPermukaan

Gaya yang diperlukan untuk menarik film (F) berbanding lurus dengan tegangan permukaan () dan panjang kawat yang digeser

= F/2L

Sistem PernafasanSistem Pernafasan

Mekanisme PernafasanMekanisme Pernafasan Interaksi Pernafasan dengan sirku

lasi

Soal Latihan Jika pembuluh darah aorta orang dewasa

mempunyai jari-jari sebesar 1 cm dan kekentalan darahnya sebesar 2,084x10-3 Pa.s serta massa jenis darah 1060 kg/m3 dan konstanta Reynold 2000 tentukanlah kecepatan kritis darah mengalir

Radius aorta sekitar 1 cm dan darah yang melewatinya memiliki laju sekitar 30 cm/s. Pembuluh kapiler yang memiliki radius sekitar 4x10-4 cm dan darah mengalir melaluinya dengan laju sekitar 5x10-4 m/s. Perkirakanlah berapa banyak pembuluh kapiler yang ada dalam tubuh

SELESAISELESAI