Laporan Faal b 10 (Hk. Poiseuille)
-
Upload
laudyastika -
Category
Documents
-
view
211 -
download
17
description
Transcript of Laporan Faal b 10 (Hk. Poiseuille)
![Page 1: Laporan Faal b 10 (Hk. Poiseuille)](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022082315/5695d1391a28ab9b0295a289/html5/thumbnails/1.jpg)
LAPORAN PRAKTIKUM FISIOLOGI
BLOK KARDIOVASKULAR
HUKUM POISEUILLE & SISTEM KARDIOVASKULAR
ANGGOTA:
Rizkiyah Juniarti 1102012252
Utami Kusumaputri 1102013294
Yenny Agustina 1102011295
Yosfikriansyah 1102013313
Yudi Wahyudi 1102013315
Yuni Kartika 1102013316
Yusrina Rahmawati 1102013319
Zulfah 1102013320
FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS YARSI
2014/2015
Jl.Letjen. Suprapto, Cempaka Putih, Jakarta 10510
Telp. 62.21.4244574 Fax. 62.21.42445
![Page 2: Laporan Faal b 10 (Hk. Poiseuille)](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022082315/5695d1391a28ab9b0295a289/html5/thumbnails/2.jpg)
HUKUM POISEUILLE
1. Tujuan Percobaan
a. Memeahami karakteristik aliran fluida
b. Mengukur debit aliran fluida yang melewati pipa dengan diameter serta variabel yang
berbeda-beda
2. Alat-alat percobaan
a. Tabung gelas yang panjangnya 80 cm
b. Statif untuk menjepit tabung agar bediri vertical
c. Gelas ukur
d. Stopwatch
e. Aerometer dengan daerah ukur sampai 1,1 g/cm3
f. Pipa karet
g. Spluit (alat suntik)
h. Larutan NaCl
3. Teori dasar
Mengingat sifat umum defek kekentalan, bahwa kecepatan fluida kental yang mengalir
melalui pipa yang tidak sama diseluruh titik penampang lintangnya. Lapisan paling luar fluida
melekat pada dinding pipa dan kecepatannya nol. Dinding pipa menahan gerak lapisan paling
luar tersebut dan lapisan ini menahan pula lapisan berikutnya, begitu seterusnya. Asal kecepatan
tidak terlalu besar, aliran akan laminar, dengan kecepatan paling besar dibagian tengah pipa,
lalu berangsur kecil sampai menjadi nol pada dinding pipa.
![Page 3: Laporan Faal b 10 (Hk. Poiseuille)](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022082315/5695d1391a28ab9b0295a289/html5/thumbnails/3.jpg)
Gambar 1. (a) Gaya terhadap elemen silindris fluida kental,
(b) Distribusi kecepatan, (c) Pandangan dari ujung
Misalkan dalam sepotong pipa yang radius dalamnya R dan panjangnya L mengalir fluida
yang viskositasnya η secara laminar (gambar 1). Sebuah selinder kecil beradius r berada dalam
kesetimbangan (bergerak dengan kecepatan konstan) disebabkan gaya dorong yang timbul akibat
perbedaan tekanan natara ujung-ujung selinder itu serta gaya kekentalan yang menahan pada
permukaan luar. Gaya dorong ini adalah:
(p1 – p2) π r2
Menggunakan persamaan umum untuk mencari koefisien viskositas, maka gaya kekentalan
adalah :
(p1 – p2) π r2= -η x 2π x dv/dr
di mana dv/dr adalah gradien kecepatan pada jarak radial r dari sumbu. Tanda (-)
diberikan karena v berkurang bila r bertambah. Dengan menjabarkan gaya-gaya dan
mengintegrasikannyaakan diperoleh persamaan parabola. Panjang anak-anak panah sebanding
dengan kecepatan diposisi masing-masingnya. Gradien kecepatan untuk r sembarang merupakan
kemiringan garis lengkung ini yang diukur terhadap sebuah sumbu vertical. Kita katakan bahwa
aliran ini mempunyai profil kecepatan parabola.
![Page 4: Laporan Faal b 10 (Hk. Poiseuille)](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022082315/5695d1391a28ab9b0295a289/html5/thumbnails/4.jpg)
Gambar 2. Menghitung debit aliran Q melalui rumus Poiseuille dengan:
(a) panjang pipa sama, tekanan berbeda(b) panjang pipa berbeda, tekanan sama(c) panjang pipa sama, viskositas berbeda(d) panjang pipa sama, diameter berbeda
Untuk menghitung dibit aliran Q, atau volume fluida yang melewati sembarang
penampang pipa persatuan waktu. Volume fluida dV yang melewati ujung-ujung unsur ini waktu
dt ialah v dA dt, dimana v adalah kecepatan pada radius r dan dA luas yang diarsir sama dengan
2π r dr. Dengan mengambil rumus v dari persamaan (2) kemudian mengintegrasikan seluruh
elemen antara r = 0 dan r = R, membagi dengan dt, maka diperoleh debit aliran Q sebagai berikut
:
Q = π ( p 1−p 2 )2
2 πL ∫0
R
( R2−r 2)r dr=(p1-p2)(π8
¿( 1η) (R 4
L¿
Rumus ini pertama kali dirumuskan oleh Poiseuille dan dinamakan hukum Poiseuille.
Kecepatan aliran volume atau debit aliran berbanding terbalik dengan viskositas, berbanding
lurus dengan radius pipa pangkat empat.
Apabila kecepatan fluida yang mengalir dalam sebuagh pipa melampaui harga krisis
tertentu (yang bergantung pada sifat-sifat fluida dan pada radius pipa), maka sifat aliran menjadi
sangat rumit. Di dalam lapisan sangat tipis sekali yang besebelahan dengan dinding pipa, disebut
![Page 5: Laporan Faal b 10 (Hk. Poiseuille)](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022082315/5695d1391a28ab9b0295a289/html5/thumbnails/5.jpg)
lapisan batas, aliran masih laminar. Kecepatan aliran di dalam lapisan batas pada dinding pipa
adalah nol dan semakin bertambah besarsecara uniform didalama lapisan itu, sifat-sifat
lapisanbatas sangat penting sekali dalam menentukan tahanan terhadap aliran, dan dalam
menentukan perpindahan panas kea tau dari fluida yang sedang bergerak itu.
Diluar lapisan batas, gerak fluida sangat tidak teratur. Didalam fluida timbul arus pusar
setempat yang memperbesar tahanan terhadap aliran. Aliran semacam ini disebut aliran tuberlen.
Kombinasi ini dikenal sebagai bilangan Reynold, NR, dan didefinisikan sebagai:
NR = ρvDη
Dimana ρ adalah rapat massa fluida, v adalah kecepatan aliran rat-rata, η adalah
viskositas dan D adalah diameter pipa. Kecepatan rata-rata adalah kecepatan uniform melalui
penampang lintang yang menimbulkan kecepatan pengosongan yang sama. Bilangan Reynold
adalah besaran yang tidak berdimensi dan besar angkanya adalah sama setiap system satuan
tertentu. Tiap percobaan menunjukkan bahwa apabila bilangan Reynold lebih kecil dari kira-kira
2000, aliran akan laminar dan lebih dari kira-kira 3000, aliran akan tuberlen. dalam daerah
transisi antara 2000 dan 3000, aliran tidak stabil dan dapat berubah dati laminer menjadi
tuberlen atau sebaliknya.
4. Prosedur percobaan
A. Menghitung debit aliran dengan panjang pipa sama dan tekanan berbeda
1. Bersihkan tabung terlebih dahulu dengan air kemudian jepitlah tabung secara vertikal
pada statif yang tersedia.
2. Tutuplah kran pada kedua pipa yang panjang sama dengan ketinggian berbeda
kemudian isilah air sampai dengan batas yang telah ditentukan.
3. Taruhlah gelas ukur pada ujung kedua pipa untung menampung air yang keluar.
4. Hidupkan pompa air, buka kran pada kedua pipa dan tekan stopwatch selama 15 detik
secara serentak dan bersama-sama.
5. Hitunglah volume air yang ditampung dalam kedua gelas ukur tersebut.
6. Ulangi percobaan no. 4 dan 5 sebanyak 5 kali.
![Page 6: Laporan Faal b 10 (Hk. Poiseuille)](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022082315/5695d1391a28ab9b0295a289/html5/thumbnails/6.jpg)
B. Menghitung debit aliran dengan panjang pipa sama dan viskositas berbeda
1. Bersihkan tabung terlebih dahulu dengan air kemudian jepitlah tabung secara vertical
pada statif yang tersedia.
2. Buatlah larutan NaCl (dianggap konsentrasinya 100%). Ukurlah massa jenisnya ρ
dengan aerometer dan isikan pada tabel data.
3. Isilah latutan NaCl 100% kedalam tabung sampai batas yang ditentukan.
4. Taruhlah gelas ukur pada ujung pipa untuk menampung air yang keluar.
5. Buka kran pada pipa sambil menekan stopwatch selama 25 menit secara serentak dan
bersama-sama.
6. Hitunglah volume air yang ditampung dalam gelas ukur tersebut.
7. Ulangi percobaan untuk larutan NaCl 100% sebanya 3 kali.
8. Ulangi percobaan 2 sampai 7 untuk larutan NaCl 50%
C. Menghitung debit aliran untuk panjang pipa dan radus / jari-jari yang berbeda. Caranya
sama dengna bagian (A).
5. Tugas Laporan Akhir
1. Bandingkan debit aliran pada pipa I dan pipa II. Apa yang dapat saudara simpulkan?
Jawab :
- Pada percobaan panjang pipa sama dan tekanan berbeda Pipa I = 9,46 ml/s Pipa II = 21,08 ml/s Semakin tinggi tekanan pipa, debit aliran akan semakin tinggi
- Pada percobaan panjang pipa sama viskositas berbeda Pipa I (NaCl 100%) = 5,2 ml/s Pipa II (NaCl 50%) = 5,6 ml/s
Semakin tinggi viskositas, debit aliran akan semakin rendah
- Pada percobaan pipa berbeda dan tekanan sama Pipa I = 18,8 ml/s Pipa II = 26,3 ml/s
Semakin panjang pipa, debit aliran semakin rendah
![Page 7: Laporan Faal b 10 (Hk. Poiseuille)](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022082315/5695d1391a28ab9b0295a289/html5/thumbnails/7.jpg)
2. Hitunglah galat debit aliran pada pipa I dan pipa II untuk masing-masing percobaan.
Jawab :Semakin tinggi tekanan, semakin tinggi debit air
3. Hitunglah bilangan Reynold (NR) pada masing-masing percobaan
4. Buatlah grafik hubungan antara debit aliran terhadap tekanan
Jawab :
Tekanan (Pa)0
1
2
3
4
5
6
7
8
Hubungan antara Debit Air dan Tekanan
Tekanan 1Tekanan 2
Debi
t Air
(v)
Ket:
Tekanan 1: Pipa di bawah
Tekanan 2: Pipa di atas
Semakin ke bawah, tekanan semakin tinggi sehingga debit aliran akan semakin tinggi pula.
Data percobaan K-1 : HukumPoiseuille
Hari/tanggal : Senin, 1 Desember 2014
Nama : NamaPartner :NIM : NIM :
![Page 8: Laporan Faal b 10 (Hk. Poiseuille)](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022082315/5695d1391a28ab9b0295a289/html5/thumbnails/8.jpg)
Densitasaquadest paq = 1000 ml/dl DensitasNaCl 100 % pNa1 = 1086 ml/dl DensitasNaCl 50% pNa2 = 1052 ml/dl
A. Menghitung debit aliranuntuk panjang pipa sama dan tekanan berbeda
NR = ρvDη NR = 1 x 10 x 1
0,01
NR = 1000
B. Menghitung debit aliran untuk panjang pipa sama dan viskositas berbeda
(i) KonsentrasiNaCl 100%
No. Waktu (s) Volume (ml) Debit Aliran (ml/s)Pipa I Pipa II Pipa I Pipa II
1. 25 130 5,22. 25 130 5,23. 25 130 5,2
NR = ρvDη NR = 8 x10 x1
0,01
NR = 8000
(ii) KonsentrasiNaCl 50%
No. Waktu (s) Volume (ml) Debit Aliran (ml/s)Pipa I Pipa II Pipa I Pipa II
1. 25 120 4,82. 25 150 63. 25 150 6
No. Waktu (s) Volume (ml) Debit Aliran (ml/s)Pipa I Pipa II Pipa I Pipa II
1. 15 140 340 9,3 22,72. 15 150 300 10 203. 15 150 310 10 20,74. 15 140 310 9,3 20,75. 15 130 320 8,7 21,3
![Page 9: Laporan Faal b 10 (Hk. Poiseuille)](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022082315/5695d1391a28ab9b0295a289/html5/thumbnails/9.jpg)
NR = ρvDη NR = 4 x 10x 1
0,01
NR = 4000
C. Menghitung debit aliran untuk panjang pipa berbeda dan tekanan sama
No. Waktu (s) Volume (ml) Debit Aliran (ml/s)Pipa I Pipa II Pipa I Pipa II
1. 15 320 250 21,3 16,72. 15 290 290 19,3 19,33. 15 290 320 19,3 21,34. 15 260 310 17,3 20,75. 15 250 310 16,7 20,7
NR = ρvDη NR = 1 x 10 x 1
0,01
NR = 1000
Kesimpulan :
Hukum Poiseuille dipengaruhi oleh faktor-faktor sebagai berikut:
Tekanan : semakin besar tekanan, debit aliran akan semakin tinggi.
Panjang pipa : semakin panjang pipa, debit aliran akan semakin rendah.
Viskositas : semakin tinggi viskositas, debit aliran akan semakin rendah.
Diameter pipa : semakin besar diameter pipa, debit aliran akan semakin besar.
Pada percobaan di atas didapatkan bilangan Reynold air yaitu 1000 berarti alirannya akan laminer. Pada NaCl 100% dan NaCl 50% didapatkan bilangan Reynold sebesar 8000 dan 4000 berarti alirannya adalah turbulen.