FLUIDA

1. PENDAHULUAN

Fluida atau zat alir meluputi zat cair dan gas.

Zat cair meliputi air, darah, asam H4SO4, air laut

Zat gas meluputi udara, oksigen, nitrogen, CO2

ZAT CAIR ZAT GAS

- Molekul2

o Terikat longgar, Berdekatan.

- Tekanan

o Karena gaya gravitasi bumi

o Terjadi tegak lurus bidang.

- Bergerak bebas dan saling

bertumbukan.

- Bersumber perubahan

momentum tumbukan

- Terjadi tidak tegak lurus bidang.

2. HIDRODINAMIKA (zat cair yang mengalir)

Berkaitan dengan tekanan, kecepatan aliran, lapisan zat cair yang gesekan

A1,A2 = penampang

P1,P2 = tekanan

h1,h2 = tinggi

I1,I2 = panjang

V1,V2 = kecepatan

Bernoulli berhasil merumuskan dengan meletakkan persyaratan-persyaratan atau

pendekatan khusus yaitu Zat cair:

1. Tanpa adanya geseran dalam (cairan tidak viskous).

2. Mengalir secara tidak berubah (stasioner) dalam hal kecepatan, arah

maupun besarnya selalu konstan.

3. Mengalir melalui lintasan tertentu (steady ).

4. Tidak termampatkan (incompresible) melalui sebuah pembuluh dan

mengalir sejumlah cairan yang sama besarnya (continuitas).

Berdasarkan hukum kinetis diperoleh rumus :

½ ρV2 + P + ρ gh = konstan.

Notasi :

ρ = massa jenis zat cair

P = tekanan

V = volume

Kecepatan aliran zat cair, alat yang dipakai adalah “Venturimeter”.

Kecepatan gerak benda dalam zat cair mempergunakan “Tabung pitot”

2.1. ALIRAN ZAT CAIR MELALUI PEMBULUH

Apabila sebuah lempengan kaca diletakkan di atas permukaan zat cair

kemudian digerakkan dengan kecepatan V, maka molekul di bawahnya akan

terjadi adhesi lapisan zat cair pada permukaan kaca bagian di bawahnya.

F =

η = koefisien gesekan

dalam (viskousitas)

A = luas permukaan kaca

d = jarak dari permukaan

ke dasar

v = kecepatan mengalir

Demikian pula aliran zat cair dalam pembuluh dapat digambarkan sebagai berikut :

Makin ke tengah kecepatan mengalir makin besar; gaya (F) yang bekerja pada

penampang A

P = maka kecepatan aliran berbentuk parabola.

Volume zat cair yang mengalir melalui penampang tiap detiknya disebut debit (Q).

Q = maka menurut Poiseuille

Q = ( Hukum Poiseuille )

Q = jumlah zat cair yang mengalir perdetik. (flow rate)

η = viskositas. Satuan pascal :

untuk air : 10-3 pas pada 200C

darah: 3-4 x 10-3 pas tergantung kepada prosentase sel

darah merah dalam darah (hematokrit).

r = jari-jari pembuluh (meter)

L = panjang dalam meter

P1,P2 = tekanan

Hukum Poiseuille menyatakan bahwa cairan yang mengalir melalui suatu pipa

akan berbanding langsung dengan penurunan tekanan sepanjang pipa dan

pangkat empat jari-jari pipa.

Jadi rumus di atas dapat dinyatakan :

Flow rate = atau

Volume = TekananDetik Tahanan

Hukum Poiseuille sangat berguna untuk menjelaskan mangapa pada penderita

usia lanjut mengalami pingsan (akibat tekanan darah meningkat); mengapa

daerah akral / ujung suhunya dingin. Namun demikian hukum Poiseuille ini

hanya bisa berlaku apabila aliran zat cair itu laminer dan harga Re (Reynold) =

2.000.

Apabila hukum Poiseuille ditulis dalam bentuk :

P1-P2 =

Maka tampak ada persamaan dengan hukum Ohm :

E = I.R

E = tegangan = P1-P2

I = aliran = Q

R = tahanan = = tahanan Poiseuille dalam satuan :

Soal :

Hitunglah tahanan Rs perifer total dari susunan pembuluh apabila P1-P2 = selisih

tekanan rata-rata dalam aorta dan vena cava (100-2 = 98 mmHg). Volume

denyut jantung = 90 cm3. Frekwensi jantung = 72 menit.

Dengan menggunakan rumus Poiseuille akan diperoleh grafik sebagai berikut :

Gb. 42. Menunjukkan hubungan kecepatan aliran darah pada aorta, kapiler dan vena dengan luas

penampang dari aorta, kapiler dan vena.

Dikutip dari John R. Cameron and James G. Skonfronick “Medical Physics” John Wiley &

Sons, 1978, hlm. 167.

Grafik ini menunjukkan kecepatan mengalir darah pada berbagai tempat. Rata-rata

kecepatan mengalir 30 cm/detik, pada kapiler kecepatan berkisar 1 mm/detik (pada

kapiler ini terjadi pertukaran antara O2 dan CO2.

Catatan :

Pada kapiler kecepatan sangat kecil berkisar 1 mm/detik namun mempunyai luas

penampang keseluruhan berkisar 600 cm2.

2.2. TAHANAN TERHADAP DEBIT ZAT CAIR

Dari perubahan di atas diperoleh rumus :

=

Kalau dikaji lebih lanjut terhadap rumus diatas bahwa tahanan tergantung akan :

a. Panjang pembuluh

b. Diameter pembuluh

c. Viskous/kekentalan zat cair

d. Tekanan

22.a. Efek Panjang Pembuluh Terhadap Debit

Makin panjang pembuluh, sedangkan diameter pembuluh sama, zat cair

yang mengalir lewat pembuluh tersebut akan memperoleh tahanan

semakin besar dan konsekwensi terhadap besar tahanan tersebut, debit zat

cair akan lebih besar pada pembuluh yang lebih pendek.

Contoh :

Gb. 43. Dikutip dari Arthur C. Guyton, M.D. “Function of Human Body” W.B. Saunders Company

Philadelphia, London, 1964, hlm. 135.

22.b. 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,

dan aliran tengah semakin tidak dipengaruhi oleh zat cair yang berada di tepi.

Sebagai contoh :

Gb. 44. Dikutip dari Arthur C. Guyton, M.D. “Function of Human Body” W.B. Saunders Company

Philadelphia, London, 1964, hlm. 135.

22.c. Efek Kekentalan Terhadap Debit.

Dengan semakin kentalnya zat cair yang melewati pembuluh, semakin besar

gesekan terhadap dinding pembuluh dan sebagai konsekwensinya, diperoleh

tahanan semakin besar.

Apabila sebuah lempengan kaca diletakkan di atas permukaan zat cair kemudian

digerakkan dengan kecepatan V, maka molekul di bawahnya akan mengikuti kecepatan

yang besarnya sama dengan V. Hal ini disebabkan oleh adhesi lapisan zat cair pada

permukaan kaca bagian di bawahnya. Lapisan zat cair di bawahnya lagi akan berusaha

mengerem kecepatan tersebut, demikian seterusnya sehingga pada akhirnya zat cair yang

paling bawah mempunyai kecepatan sama dengan nol. Dengan demikian gaya F yang

menyebabkan kecepatan kaca tersebut dapat dinyatakan :

F =

η = koefisien gesekan dalam (viskousitas)

A = luas permukaan kaca

d = jarak dari permukaan ke dasar

v = kecepatan mengalir

Gb. 52. (a) Dalam keadaan normal darah di dalam kapiler yang dipasang pada berbagai tempat -

mempunyai level yang sama.

(b) Tubuh manusia berada pada kecepatan gravitasi 3 g darah tidak mencapai pada otak. Dikutip

dari John R. Cameron and James G. Skofronick "Medical Physics" John Wiley & Sons,

1978, h1m. 163.

Para ahli bedah sering pula mengukur pembuluh darah dengan memasang kateter secara

langsung pada pembuluh darah, yang sebelumnya salah satu ujung kateter dihubungkan

dengan transduser ekanan. Pengukuran secara Stephen maupun para ahli bedah

Mengutur tekanan darah dengan metoda. “auskultasi”.

ini sangat tidak praktis sehingga akhirnya diciptanya Sfigmomanometer yang terdiri

dari manometer air raksa, pressure cuff dan stetoskop.

Pressure cuff dipasang pada lengan kemudian dipompa perl ahan lah an dengan tujuan

aliran darah dapat distop, tampak air raksa dalam tabung naik pada skala tertentu,

kemudian pressure cuff dilepas secara perlahan-lahan.

Stetoskop diletakkan pada lengan daerah volar tepat di atas arteri brakhialis, melalui

setoskop akan terdengar suara vibrasi turbulensi darah yang disebut bunyi Korotkoff

(suara K). K ini adalah tekanan systolic. Tekanan diturunkan terus sehingga pada

suatu saat bunyi K ini adalah kedengarannya, saat ini menunjukkan tekanan diastolic.

Tekanan sistolik-diastolik dapat dinyatakan pada grafik sebagai berikut:

4.l. TEKANAN DARAH SISTEMIK

Gb. 53.

Dikutip dari: Arthur C. Guyton, M.

D. "Function of the Human Body"

second edition, W.B. Saunders

Company, London, 1964, hlm. 15 3.

Sistolik - diastolik = pulse, aiau (120-80) mm Hg = 40 mm Hg.

Gb. 54.

Dikutip dari Prof. Drs. Steketee "Fisika bagi Mahasiswa Fakultas IImu Kedokteran" Universitas

Erasmus Rotterdam. 1978. hlm. 182.

Tekanan darah rata-rata bukanya tekanan sistolik ditambah tekanan diastolik

kemudian dibagi dua melainkan diperoleh secara matematis.

4.2 TEKANAN ARTERI PARU-PARU

4.3 TEKANAN RATA-RATA

Nilai tekanan rata-rata yang diperoleh dari tekanan rata-rata sistolik dan tekanan

rata-rata diastolik secara tidak sama dengan rata-rata dalam satu siklus waktu jantung.

Secara grafik dapaat menentukan tekanan rata-rata :

120

95 Tekanan Rata – rata

80

t0 T

Gb.56.Dikutip dari Prof. Drs. J. steketee “Fisika bagi Mahasiswa Fakultas Ilmu Kedokteran” Universitas Erasmus Roterdam, 1978, hlm. 182.Secara matematik bisa diperoleh tekanan rata-rata :

rata-rata

Sistolik

diastolik

30

20

10

0

p (m

m H

g)

t

Gb. 55. Dikutip dari Michael Rudd "Basic Concept of Cardiovascular Physiology" Hewlett Pack and Company Medical Electronics division 175 Wyman street. Waltham Massachusetts, 1973, hlm. 5-6.

Garis /// sama dengan garis \\\

Prata-rata =

Arti tekanan rata-rata ini penting oleh karena sangat menentukan bagi banyaknya darah

yang mengalir melalui setiap satuan waktu.

P(t) = tekanan (yang berubah) dalam vena

Pv = tekanan pada suhu vena

= debit

=

= aliran rata - rata

5. MEMBRAN KENYAL

membran kenyal banyak terdapat sebagai bagian dari makhluk hidup seperti

pembuluh darah, lambung, usus, alveoli dan lain-lain.

1. Silinder

2. Bola

5.1. MEMBRAN KENYAL BERBENTUK SILINDER

T

T

Gb.57. Dikutip dari John R. Cameron and James G. Skofronick :Medical Physics” John Wiley & Sons,1978 hlm. 165.

ρ

2R

T TR R

2T=2RP T=RP

Silinder yang berjari-jari R dialiri zat cair/darah dengan tekanan P maka dinding silinder

mengalami tegangan sebesar T. Oleh Markies De Laplace (1820, ahli fisika dan

matematik Perancis) ditemukan rumus :

T = R . P

P =

P = Tekanan ( mm Hg atau dyne / cm2

R = jari – jari ( cm )

T = tegangan ( tension, dyne / cm )

Dengan mempergunakan rumus ini dapat menghitung tegangan duatu pembuluh darah

apabila sudah diketahui jari-jari pembuluh darah dan tekanan yang dideritanya.

Table Hubungan Antara Tekanan dan Tegangan Dari Pembuluh Darah.

Table ini dikutip dari John R. Cameron and James G. Skofronick “Medical Physics” john

Wiley & Sons, 1978 hlm. 165.

BagianTekanan rata - rata Jari – Jari

( cm )

Tegangan

dvne / cmMm Hg dyne / cm2

Aorta

Arteri

Kapiler

Vena Kecil

Vena Cava

100

90

30

15

10

1,3 x 106

1,2 x 105

4 x 104

2 x 102

1,3 x 104

1,2

0,5

6 x 10-4

2 x 10-2

1,5

156.000

60.000

24

400

20.000

5.2. MEMBRAN KENYAL BERBENTUK BOLA (GELEMBUNG)

Gelembung bola ini mendapat tekanan

∆ P. daya yang diterima = tekanan x

permukaan = ∆ P π R2. Dua buah dinding

gelembung memberi reaksi terhadap ∆ P

sebesar 2 . 2 γ π R.

gambar 58

Daya keduanya saling menghapuskan sehingga diperoleh

∆ P π R2 = 4 γ π R

PR = 4 γ

P = ( Hukum Laplace )

γ = teganagan permukaan

R = jari – jari

Hokum laplace ini berlaku pada pembicaraan alveoli paru-paru.

6. ALAT UNTUK MENGUKUR TEKANAN ZAT CAIR

Alat-alat yang dipergunakan salam pengukuran tekanan zat cair :

1. Tonometer

2. Sistometer

6.1. TONOMETER

T

Alat ini dipakai untuk mengukur tekanan intraokuler apakah si penderita

menderita glaucoma atau tidak. Satuan tonometer adalah Hg atau Torr. Harga normal

tekanan intraokuler 12-23 mm Hg.

6.2. SISTOMETER

Alat yang dipakai untuk mengukur tekanan kandung kencing disebut sistometer;

alat sisitometer terdiri dari pipa kapiler yang mengandung skala dalam cm H2o. pipa

kapiler ini dihubungkan dengan jarum melalui pipa karet.

Suatu jarum tembus langsung melewati dinding abdomen masuk ke dalam kandung kencing.

Gb. 59. Dikutip dari John R. Cameron and James G. Skofronick “Medical Physics” John Wiley & sons, 1978, hlm. 113.

Tehnik ini memberi informasi mengenai tekanan kandung kencing dan keadaan sfingter

uretra, sedang pengukuran tekanan kandung kencing dapat dilakukan secara langsung

yaitu kateter dimasukkan ke dalam uretra melalui lubang uretra.

Hasil sistometri terlihat pada gambar di bawah ini :

Gb. 60. dikutip dari john R. Cameron and James G. skofronick “Medical Physics” John Wiley & Sons, 1978, hlm. 112.

150

30

0 100 200 300 400 500 600

Volume (ml)

P(c

m H

2o)

Pada orang dewasa kandung kencing terisi penuh pada 500 ml. Pada saat ini

tekanan mencapai 30 cm H2O dan terjadi pengeluaran kencing secara refleks. Akibat

kontraksi otot, tekanan kandung kencing akan meningkat mencapai 150 cm H2O. pada

penderita prostate hipertrofi (pembesaran prostate) akan terjadi obstruksi, sehingga

tekanan kandung kencing mencapai 100 cm H2O baru terjadi pengeluaran kencing.

7. GAS

Gas merupakan bagian dari zat alir; yang akan dibahas di sini adalah udara, oleh

karena udara sangat diperlukan dalam kehidupan makhluk.

7.1. KOMPONEN UDARA

Udara terdiri dari gas N2, O2, H2O; udara yang dihirup/pada waktu inspirasi kira-

kira 80% N2, 19% O2 dan 0,04% CO2 (kadar CO2 ini bias diabaikan), sedangkan pada

waktu ekspirasi/udara yang dikeluarkan lewat pernafasan 80% N2, 16% O2 dan 4% CO2.

setiap hari udara yang dihirup sebanyak 10 kg (22lb), sedangkan absorpsi O2 lewat paru-

paru sebanyak 400 liter (0,5 Kg) dan sedikit CO2. telah kita ketahui pula 22,4 liter udara

terkandung 6x102 3 molekul (bilangan Avogadro), sedangkan setiap pernafasan ada

sejumlah 102 2 molekul udara yang masuk ke dalam paru-paru.

8. MEKANIKA PARU-PARU

paru-paru diliputi selaput yang disebut pleura viselaris yang tumbuh menjadi satu

dengan jaringan paru-paru. Di luar pleura viseralis terdapat selaput pleura parietalis.

Ruang antara pleura viseralis dan parietalis disebut ruang intrapleural. Ruang ini berisi

lapisan cairan yang tipis.

Apabila ruang dada berkembang (pada waktu tarik nafas) ikut berkembang pula pleura

parietalis dan pleura viseralis. Pada penyakit paru-paru yang menyebabkan kekakuan

paru-paru, pleura viseralis tidak imut berkembang sehingga akan mengakibatkan

penurunan yang tajam tekanan intrapleura. Hal ini dapat di samakan dengan duatu

pengisap di mana lapisan itu terikat dengan pir yang kaku, sedangkan yang lain bergerak

bebas (lihat gambar).

Ruang Udara

Pleura visceralis ( plat A )

Pleura Parietatis ( plat B )

Piston

Gb.62. Dikutip dari Prof. Drs. J. Steketee “Fisika bagi Mahasiswa Fakultas Ilmu Kedokteran,” Universitas Rotterdam, 1978, hlm. 147.

Apabila piston ditarik, ruang antara pleura viseralis, dan pleura parietalis akan tambah

besar, dengan demikian volume antara kedua pleura akan meningkat, sedangkan tekanan dalam

ruangan tersebut akan mengalami penurunan secara drastic. Kalau digambar P-V diagram akan

terlihat jenis hubungan volume dan tekanan (lihat gambar)

Gb.63,64. dikutip dari prof.drs. J. Steketee “Fisika bagi Mahasiswa Fakultas Ilmu Kedokteran” Universias Rotterdam, 1978 hlm. 148.

Volume

0

Arah penurunan tekanan

Volume

0

Arah penurunan tekanan

∆P

∆V

Gambar. 63Gambar. 64

Kalau pernya lemah maka ketika piston ditarik, plat A akan tertarik juga, sehingga

tampak penambahan volume ( V) hanya sedikit saja dan terjadi penurunan tekanan

sangat kecil sekali (terlukis gambar b). ini merupakan keikutsertaan paru-paru yang

disebut komplikasi.

Pada penyakit paru-paru misalnya fibrosis paru-paru (pembentukan jaringan pada

paru-paru) maka komplikasi akan tampak mengecil. Pada waktu pernafasan normal akan

tampak seperti pada gambar di bawah ini, yaitu gambaran semacam elips.

Jadi komplikasi merupakan suatu perubahan yang kecil dari tekanan.

Gbr. 65. dikutip dari Drs. J.

Steketee “Natuurkunde

voor Studenten aan de

Medische Faculteit”

deel 1, Erasmus

Universiteit Rotterdam,

1979, hal 112.

Nilai kompliansi ini tergantung umur dan penyakit paru-paru; pada usia lanjut kompliansi

rendah. Penderita usia muda nilai kompliansi sangat berarti. Oleh karena itu nilai

kompliansi itu dibagi dengan volume paru-paru yaitu K (kapasitas) residu (R) dan F

(Fungsional), yaitu volume paru-paru yang mengeluarkan nafas secara normal. Di klinik

nilai kompliansi dinyatakan dalam liter per cm H2O.

Pada orang dewasa kompliansi mempunyai nilai antara 0,18-027 liter/cm H2O.

secara umum pada laki-laki umur di atas 60 tahunj, 25% lebih tinggi bila dibandingkan

dengan anak muda dan hanya sedikit sekali ada perubahan pada wanita serta berkaitan

dengan umur.

Pada penyakit paru-paru yang mempunyai kompliansi yang rendah di mana terlihat

sedikit sekali perubahan volume untuk perubahan tekanan yang besar, misalnya fibrosis

-10 -5 0P (cm H2o)

inspirasi

ekspirasi

Gariskombinasi

volume

paru-paru. Penyakit paru-paru dengan kompliansi yang tinggi yaitu perubahan volume

yang besar untuk terjadi suatu perubahan tekanan yang kecil, misalnya :

a. Resopiratory distrees syndrome (RDS).

b. Emfisema pulmonum.

9. HUKUM-HUKUM YANG BERLAKU DALAM PERNAFASAN

1. Hukum Dalton, mengenai tekanan partial

2. Hukum Boyle, PV = konstan

3. Hukum Laplace.

9.1. HUKUM DALTON

Hukum ini menyatakan bahwa suatu campuran fari beberapa gas, tiap-tiap

membentuk kontribusi tekanan total seakan-akan gas itu berda sendiri. Misalnya dalam

suatu ruangan terdapat udara dengan tekanan 1 atmosfir (760 mm Hg). Jika

memindahkan seluruh molekul kecuali O2 maka O2 dalam udara tersebut 20% berarti O2

mempunyai tekanan 20x760 mm Hg = 150 mm Hg. Demikian pula N2 = 610 mm Hg

(80% dari 760 mm Hg). Tetapi tekanan partial uap air tergantung pada kelembaban .

suatu contoh udara ruangan mempunyai tekanan parsial 15-20 mmHg. Sedangkan di

dalam paru-paru mempunyai tekanan 47 mm Hg kpada temperature 370C dengan 100%

kelembaban. Dengan mempergunakan tekanan parsial dari hokum Dalton bias dibuat

daftar di bahwa ini :

Table % dan tekanan parsial O2 dan CO2 pada inspirasi, alveolus dan ekspirasi di mana

tekanan parsial paru-paru pH2O = 47mmHg.

% O2 pO2 % CO2 pCO2 (mm Hg )

Udara inspirasi

Alveoli paru – paru

Udara ekspirasi

20,9

14,0

16,3

150

100

116

0,04

5,6

4,5

0,3

40

32

Pada waktu ekspirasi terakhir di dalam paru-paru selalu terdapat 30% volume udara ini,

disebut “Fungsional Residual Capasity”

9.2 HUKUM BOYLE

Membahas gas ideal, di mana gas bermassa m pada temperature konstan dapat

disimpulkan bahwa hubungan P-V = konstan. Apabila terjadi peningkatan volume akan

diikuti dengan penurunan tekanan, demikian sebaliknya.

Untuk mengetahui hubungan P-V dapat kita lihat grafik di bawah ini.

Gb. 66. dikutip dari John R.cameron and James G. Skfranick “Medical Physics” John Wiley & Sons, 1978 hlm. 133.

Pada saat inspirasi (menarik nafas) volume paru-paru meningkat, sedangkan tekanan

intrapleura mengalami penurunan.

Gb. 67. Dikutip dari John R. Cameron and James G. Skonfronick “Medical Physics” John Wiley & Sons, 1978 hlm. 133.Pada saat inspirasi, jumlah volume udara dalam paru-paru meningkat; pada waktu

ekspirasi jumlah udara paru-paru akan menurun.

Inspirasi Ekspirasi

t

5

0

- 5

Teka

nan

intr

apul

mon

al (

cm

H2O

)

Tekanan Intrapleura ( cm H2O )

Inspirasi Ekspirasi

t

10

0

- 10

Deb

it (

lite

rs /

min

)

Flow rate ( liler / menit ) ( cm H2O )

Gb.68.Dikutip dari John R. Cameron and James G. Skonfronick “Medical Physics” John Wiley & Sons, 1978, hlm. 133.

Volume paru-paru bertambah pada waktu tarik nafas sedangkan pada waktu ekspirasi

volume udara paru-paru akan menurun. Pada waktu inspirasi/menarik nafas akan terlihat

flow rate meningkat sedangkan tekanan intrapleura menurun. Sedangkan pada waktu

ekspirasi, terjadi peningkatan tekanan sedangkan flow rate menurun. Kalau grafik di atas

di gabungkan akan terlihat jelas hubungan P-V.

9.3. HUKUM LAPLACE

Laplace mengatakan bahwa tekanan pada gelembung aveoli berbanding terbalik

terhadap radius dan berbanding lurus terhadap terhadap teganang permukaan .

Time

2

3

Inspirasi Ekspirasi

t

Volume paru – paru ( liter )

Vol

. Par

u –

paru

( li

ter

)

Ekspirasi

Inpirasi

Tidak ada udara yangmengalir

Tidak ada udara Yang mengalir

-5 -10 -15

3

2

0

Vol

. Par

u –

paru

( li

ters

)

Tekanan intrapleura cm H2O( tekanan intrathoracis

P =

P = tekanan. R = jari – jari (cm)

= tegangan permukaan ( dyne/cm)

Untuk kejelasan hukum ini, diambil contoh gelembung sabun.

Gb.70 (a) Dikutip dari John R. Cameron and James G. Skofronick “Medical Physics” John Wiley & Sons, 1978, hlm. 139.

Katub dalam keadaan tubuhnya, tekanan terbesar terdapat pada gelembung yang kecil.

Ketika katub dibuka udara yang berada

dalam gelembung yang kecil (P2) akan

masuk ke dalam gelembung yang besar

(P1), sehingga gelembung P1 akan

tampak membesar dan menjadi keadaan

(P3), sedangkan gelembung kecil akan

tampak sferis dengan radius yang sama

yaitu dari bentuk P2 menjadi (P4).

Gb.70 (b) Dikutip dari John R. Cameron and James G. Skofronick “Medical Physics” john Wiley & Sons, 1978, hlm. 139.

Walaupun alveoli tidak sama persis dengan gelembung sabun (P2) yang mengalami

kollaps, tetapi apabila terjadi demikian maka disebut Atelectasis. Hal-hal yang

menyebabkan tidak terjadinya kollaps alveolus disebabkan adanya surface active agent

(surfactant), oleh karena itu surface active ini memegang peranan penting dalam fungsi

paru-paru. Tegangan permukaan alveoli menurun dengan adanya surface active agent.

P1P2

1

P2 > P1

P3

P4

Apabila bayi yang baru lahir tanpa surface active agent di dalam paru-paru (sebab yang

belum diketahui) akan timbul suatu keadaan yang disebut “respiratory Distres

Syndrome”.

10. PENGARUH KETINGGIAN TERHADAP TEKANAN BAROMETRIK

Banyak prinsip fisika yang di pakai dalma pernafasan terutama bagi para

penerbang dan penyelaman. Pada atmosfir yang tinggi, dengan temperature 200 sampai

500 C atau di bawah 00 C dan pada kedalaman di bawah permukaan air laut, tekanan yang

terjadi di luar tubuh kadang-kadang dapat menyebabkan penderita masuk dalam keadaan

kollaps. Untuk menghindari bahaya-bahaya yang timbul perlu di ketahui tekanan

barometric terhadap tekanan 02 dan saturasi tekanan oksigen dalam arteri.

EFEK TEKANAN BAROMETRIK TERHADAP OKSIGEN

Pada suatu ketinggian di atas permukaan air laut maka tekanan barometric akan menurun.

Penurunan tekanan barometric di ikuti dengan penurunan tekanan O2 dalam udara. Untuk

jelasnya lihat table yang di sajikan di bawah ini.

Table : Efek penurunan tekanan atmosfir terhadap tekanan persial oksigen dalam udara

dan dalam udara pernafasan.

Ketinggian

( feet )

Tekanan

barometric

( mm Hg )

PO2 dalam

udara

Udara pernafasan

PO2 dalam

Alveoli

( mm Hg )

Satuan oksugen

dalam darah

arteri

( % )

0

(pada

permukaan air

laut )

10.000

20.000

30.000

760

523

349

226

150

110

73

47

104

67

40

21

97

90

70

20

40.000

50.000

141

87

29

18

8

1

5

1

10.2 EFEK TEKANAN BAROMETRIK TERHADAP UDARA

Sama halnya tekanan barometric terhadap oksigen, yaitu dengan menurun nya tekanan

barometric akan tampak penurunan tekanan partial N2, CO2.

Tabal di bawah ini dapat di lihat dengan jelas pengaruh tekanan barometric terhadap

tekanan partial tersebut.

10.3 EFEK TEKANAN BAROMETRIK TERHADAP KESEHATAN

Efek yang di timbulkan oleh perubahan barometric akan lebih luas di bahas dalam mata

kuliah faal. Di sini hanya di singgung sepintas kilas.

Pada suatu ketinggian, tekanan barometric akan rendah dan di ikuti penurunan tekanan

partial O2 pada ketinggian 23.000 feet hanya sebagain hemoglobin saturasi / jenuh dengan

oksigen, menyebabkan transport oksigen ke jaringan mencapai 50 % dengan akibat

jaringan mengalami anoksia / kekurangan O2.

Pada ketinggian 20.000 feet, penderita belum masuk koma ( tidak sadarkan diri ) tetapi

setelah 10 menit berlangsung atau lebih penderita akan mengalami kollaps seperti lemah

mental harinees.

Pada 20.000 sampai 24.000 feet ketinggian penderita akan masuk ke dalam keadaan

kritis. Pada ketinggian di atas 30.000 feet dalam tempo satu menit seseorang normal akan

jatuh dalam koma. Gambar di bawah ini menunjukan hubungan ketinggian dengan

kecepatan penderita masuk ke dalam keadaan koma atau kollaps.

Hubungan antara waktu terjadinya kollaps & koma dengan ketinggian

11. ALAT UKUR VOLUME PARU-PARU

Alat pengukur paru-paru antara lain :

Spirometer

Peak Flow rate

SPIROMETER

Alat ini di pakai untuk mengukur aliran udara yang masuk dan keluar paru-paru dan

dicatat dalam grafik volume perwaktu.

Spirometer ini terlihat pada gambar :

Si penderita di suruh bernafas ( menarik nafas dan menghembuskan nafas ) di mana

hidung penderita di tutup. Drum A akan bergerak naik turun sementara itu drum pencatat

bergerak putar ( sesuai dengan jarum jam ) sehingga pencatat akan mencatat sesuai

dengan gerak drum A. hasil pencatatan terlihat seperti gambar di bawah ini.

Dikutip dari Arthur C. Guyton, M.D”Function Of Human Body “ second edition, EB Saunders, Company,

London, hlm 182

Pada waktu istirahat menunjukan volume udara paru-paru 500 mL. keadaan ini di sebut

tidal volume.pada permulaan dan ahkir pernafasan terdapat keadaan reserve, ahkir dari

suatu inspirasi dengan suatu usaha agar mengisi paru-paru dengan udara, udara tambahan

ini di sebut inspiratory reserve volume, jumlah nya sebanyak 3.000 ml. demikian pula

ahkir dari suatu ekspirasi, usaha dengan tenaga untuk mengeluarkan udara dari paru-paru,

udara ini di sebut expiratory reserve volume yang jumlah nya kira-kira 1.100ml. udara

yang tertinggal setelah eksppirasi secara normal di sebut fungtional residual capacity

( FRC ). Seorang yang bernafas dalam keadaan baik ispirasi maupun ekspirasi, kedua

keadaan yang ekstrim ini disebut Vital Capacity.

Dalam keadaan normal vital capacity sebanyak 4.500ml. dalam keadaan apapun paru-

paru tetap mengandung udara, maka udara ini di sebut residual volume ( kira-kira

1.000ml ) untuk orang dewasa.

Untuk membuktikan adanya residual volume, penderita ( subjek ) di suruh bernafas

dengan mencampuri udara dengan helium, kemudian di lakukan pengukuran fraksi

helium pada waktu ekspirasi. Di klinik biasanya mempergunakan spirometer. Penderita di

suruh bernafas dalam satu menit yang di sebut respiratory minute volume. Maksimum

volume udara yang terdapat di hirup selama 15 menit di sebut Maximum Voluntary

Ventilation. Maksimum ekspirasi setelah maksimum inspirasi sangat berguna untuk

mengetest penderita emphysema dan penyakit obstruksi jalan pernapasan. Penderita

normal dapat mengeluarkan udarakira-kira 70 % dari vital capacity dalam 0,5 detik ; 85

% dalam satu detik ; 94 % dalam 2 detik ; 97 % dalam 3 detik. Normal peak flow rate

350-500liter/menit.

Penderita di suruh meniup dengan sekuat-kuatnya. Udara akan mendorong piston A, dan kemudian dapat membaca skala yang di tunjukan oleh piston tersebut. Alat peak flow meter ini d pergunakan untuk mengetahui udara ekspirasi maksimum ( liter / menit ) hasil studi lan gregg A.J. Nunn ( Brithish Medical Journal 1973, 3282 ) menunjukan floow rate yang tinggi sedangkan kurang dari 25 tahun dan lebih dari 50 tahun menunjukan flow rate yang rendah. Demikian pula antara laki-laki dan wanita sangat berbeda.Wanita berkisar 380-480 liter/menit sedangkan laki-laki 520-650 liter/menit.