Vektor dalam Perhitungan Kecepatan Aliran Darah

Disusun OlehBerlianti Oktaviana Manurung(125090702111003)Muhammad Iqbal Firdaus(125090801111003)Weni Purwanti(125090301111011)

KelasFisika Matematika I (D)

Dosen PembimbingDrs. Ahmad Hidayat, M.Si

JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA dan ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS BRAWIJAYA2013BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar BelakangPada era saat ini, masyarakat modern umumnya lebih menyukai hal-hal di bidang teknologi. Bahkan beberapa diantaranya memiliki ketergantungan akan teknologi secara berlebihan. Hal ini menyebabkan masyarakat modern banyak yang kurang olahraga dan memiliki pola hidup yang buruk. Wabah junk food yang saat ini terus berkembang menyebabkan masyarakat modern mengidap penyakit-penyakit yang berbahaya seperti stroke, jantung coroner, polisitemia dan lain-lain. Penyakit-penyakit tersebut menyerang sistem peredaran darah.Menurut WHO pada tahun 2005 korban jiwa pasien akibat serangan jantung koroner menembus angka 17,1 juta pasien di dunia. Di negara berkembang, serangan jantung coroner menduduki peringkat ketiga sebagai penyebab kematian. Menurut Ketua Umum Yayasan Jantung Indonesia,dr. Dewi Endang, kasus serangan jantung di Indonesia mencapai 26,8 %. Yang lebih mencengangkan, serangan jantung juga banyak diderita oleh orang-orang usia muda dibawah 40 tahun.Oleh karena itu kami memilih judul Aplikasi perhitungan Vektor untuk menghitung kecepatan aliran darah. Dengan tebentuknya makalah ini, diharapkan analisis perhitungan kami dapat diaplikasikan dalam dunia medis agar para penderita penyakit kelainan peredaran darah dan terobati.

1.2 Dasar TeoriDarahadalahcairanyang terdapat pada semua makhluk hidup (kecuali tumbuhan) tingkat tinggi yang berfungsi mengirimkan zat-zat dan oksigen yang dibutuhkan olehjaringantubuh, mengangkut bahan-bahan kimiahasilmetabolisme, dan juga sebagai pertahanan tubuh terhadapvirusataubakteri. Istilah medis yang berkaitan dengan darah diawali dengan katahemo-atauhemato-yang berasal daribahasa Yunanihaimayang berarti darah.Bila SA Node mengeluarkan impuls akan menyebabkan atrium berkontraksi sehingga darah dipompa menuju ke ventrikel. Impuls yang mengalir akhirnya merangsang AV Node sehingga juga mengeluarkan impuls yang menyebabkan otot ventrikel berkontraksi, dan darah dipompa keluar jantung.Bila ventrikel kiri berkontraksi darah dipompa ke seluruh tubuh melalui aorta (nadi besar). Darah yang mengalir ini kaya akan oksigen dan nutrisi. Di jaringan tubuh nutrisi dan oksigen diambil olehsel-sel tubuh. Kemudian sel melepaskan CO2dan sisa metabolisme yang kemudian diangkut oleh darah melalui pembuluhvena cava superiordanvena cava inferiorkembali menuju atrium kanan. Pola peredaran ini disebutperedaran darah besar.

Perhatikan pola peredaran darah pada manusia, urut sesuai nomor.Dari atrium kanan darah dipompa masuk ke ventrikel kanan lalu mengalir meninggalkan jantung menuju ke paru-paru melaluiarteri pulmonalis. Darah yang mengalir ini membawa banyak CO2yang hendak dibuang. Di paru-paru CO2dilepaskan dan oksigen diikat, lalu darah mengalir melaluivena pulmonaliskembali ke jantung masuk ke atrium kiri. Pola peredarah ini disebutperedaran darah kecil. Dari atrium kiri darah masuk ke ventrikel kiri, dan siklus yang sama terulang.Perlu diperhatikanbahwa kontraksi atrium kanan dan kiri berlangsung bersamaan. Demikian pula kontraksi ventrikel kanan dan kiri juga bersamaan. Jadi aliran darah pada peredaran darah besar dan kecil berlangsung serentak, dan bukannya bergantian.Saat ventrikel berkontraksi timbul tekanan yang disebuttekanan sistole. Saat ventrikel berelaksasi masih ada tekanan yang disebuttekanan diastole. Umumnya pada orang muda yang sehat besarnya tekanan sistole dan diastole adalah 120/80 mmHg. Tekanan darah ini akan semakin tinggi sejalan dengan pertambahan usia.Sebenarnya masalah tekanan sistole dan diastole ini juga terjadi pada saat kontraksi atrium. Jadi ada sistole atrium dan diastole atrium. Tapi di dunia medis konteks tekanan sistole dan diastole tampaknya lebih mengacu pada kontraksi ventrikel.Tekanan adalah suatu karakteristik yang sangat penting dari medan fluida, tidaklah mengherankan kalau banyak sekali peralatan dan teknik-teknik digunakan dalam pengukuran. Seperti telah disinggung secara singkat bahwa tekanan pada sebuah titik dalam sebuah massa fluida dapat dimaksudkan sebagai sebuah tekanan mutlak (absolute pressure) atau sebuah tekanan pengukuran (gage pressure). Tekanan mutlak diukur relatif terhadap suatu keadaan hampa sempurna (tekanan nol mutlak), sementara tekanan pengukuran diatur relatif terhadap tekanan atmosfer setempat. Jadi, suatu tekanan pengukuran nol bersesuaian dengan tekanan yang sama denga tekanan atmosfer setempat. Tekanan mutlak selalu positif, tetapi tekanan pengukuran dapat positif maupun negatif, tergantung pada apakah tekanan tersebut diatas tekanan atmosfer (bernilai positif) atau dibawah tekanan atmosfer (bernilai negatif). Sebuah tekanan pengukuran negatif juga disebut sebagai tekanan hisab atau hampa. Misalnya, tekanan mutlak 10 psi (abs) dapat dinyatakan sebagai pengukuran -4,7 psi (gage), jika tekanan atmosfer setempat adalah14,7 psi, ataudengan cara lain dinyatakan sebagai tekanan hisap 4,7 psi atau tekanan hampa 4,7 psi. Konsep mengenai tekanan pengukuran dan tekanan mutlak diilustrasikan secara grafis pada Gambar 2.7 untuk 2 contoh khas tekanan pada titik 1 dan 2.Sama seperti penggunaan acuan khas tekanan pada titik-titik 1 dan 2, gunakan untuk menyatakan nilainya pun sangat penting. Seperti yang digambarkan pada Subbab 1.5, tekanan adalah gaya per satuan luas, da satuannya dalam sistem Inggris (BG) adalah lb/ atau lb/, yang biasanya disingkat masing-masing dengan psf atau psi. dalam sistem internasional (SI), satuan-satuan tersebut adalah N/; kombinasi ini disebut pascal dan ditulis sebagai Pa (1 N/ = 1 Pa). Seperti telah dibahas sebelumnya, tekanan dapat juga dinyatakan sebagai sebuah kolom cairan. Jadi, satuan-satuannya akan mengacu pada ketinggian kolom tersebut (in, ft, mm, m dan lain-lain), dan disamping itu, zat cair didalam kolom harus disebutkan (O, Hg,dan lain-lain). Sebagai contoh, tekanan atmosfer standar dapat dinyatakan sebagai 760 mm Hg (abs). Pada buku teks ini, tekanan-tekanan aka diasumsikan sebagai tekanan pengukuran mutlak. Sebagai contoh, 10 psi atau 100 kPa adalah tekanan-tekanan pengukuran, sementara 10 psia atau 100 kPa (abs) mengacu pada tekanan mutlak. Jadi, dalam hal ini tidak diperlukan notasi khusus.Pengukuran tekanan atmosfer biasanya dilakukan dengan sebuah barometer air raksa, yang bentuk paling sederhananya terdiri dari sebuah gelas tertutup pada satu ujungnya dan ujung terbuka lainnya tercelup dalam sebuah bejana berisi air raksa seperti ditunjukkan pada gambar 2.8.

Tabung tersebut mula-mula diisi penuh dengan air raksa (pada posisi terbalik dengan sisi terbukanya menghadap keatas) dan kemudian diputar ke bawah (ujung terbuka ke bawah) sehingga ujung terbuka didalam bejana air raksa. Ketinggian kolom air raksa akan mencapaisuatu posisi setimbang di mana beratnya ditambah dengan gaya akibat tekanan uap (yang terbentuk pada ruang diatas kolom) mengimbangi gaya karena tekanan atmosfer. Jadi,

Dimana adalah berat jenis raksa. Untuk kebanyakan tujuan praktis, pengaruh dari tekanan uap dapat diabaikan karena nilainya sangat kecil (untuk air raksa, = . Ini merupakan cara yang konvensional untuk menyatakan tekanan atosfer dengan ketinggian h dalam milimeter atau inci air raksa. Perlu di catat jika air digunakan ketinggian h dalam milimeter atau inci air raksa. Perlu dicatat jika air digunakan sebagai pengganti air raksa yang hanya 29,9 in. Untuk suatu tekanan atmosfer sebesar 14,7 psia! Konsep barometer air raksa adalah konsep yang sudah lama ada, dimana alat ini diciptakan oleh Evangelista Torricelli pada tahun 1644.

1.3 Rumusan makalah1. Bagaimana proses aliran darah dalam tubuh manusia?2. Bagaimana perhitungan kecepatan aliran darah jika dihitung berdasarkan fisika matematika?3. Faktor apa saja yang mempengaruhi kecepatan aliran darah dalam tubuh?

BAB IIPEMBAHASAN

Gambar Proses Peredaran darah manusia

Kecepatan darah dapat di hitung dengan menggunakan persamaan vektor:

Sehingga di peroleh seperti berikut:Vp cos = V cos = 0,63 . cos 0=0,63. 1 = 0,63 m/sDari perhitungan diatas terlihat bahwa kecepatan aliran darah di dalam tubuh sebesar 0,63m/s. Kecepatan aliran darah ini dipengaruhi sudut yang terbentuk dari arah darah dengan gerak normal. Sudut yang terbentuk pada pembuluh darah adalah cos 0 = 1. Perhitungan kecepatan aliran darah dengan menggunakan vektor ini menghasilkan besaran nilai yang sama dengan kecepatan aliran darah menggunakan fisika. Hal ini terllihat dari literatur :

Dari literatur diatas terlihat bahwa perhitungan kecepatan darah melalui fisika matematika dan fisika sama besaran nilainya yakni 0,63 m/s. Perhitungan kecepatan aliran darah menggunakan fisika dipengaruhi dari besaran nilai ggl, medan magnet dan diameter dari pembuluh darah tersebut. Secara keseluruhan kecepatan aliran darah dipengaruhi oleh vektor medan dan diameter pembuluh darah. Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan aliran darah terbagi menjadi dua yaituFaktor Fisiologis :a. Kelenturan dinding arterib. Volume darah, semakin besar volume darah maka semakin tinggi tekanan darah.c. Kekuatan gerak jantungd. Viscositas darah, semakin besar viskositas, semakin besar resistensi terhadapaliran.e. Curah jantung, semakin tinggi curah jantung maka tekanan darah meningkatf. Kapasitas pembuluh darah, makin basar kapasitas pembuluh darah maka makin tinggitekanan darah.- Faktor Patologis:a. Posisi tubuh : Baroresepsor akan merespon saaat tekanan darah turun dan berusahamenstabilankan tekanan darahb. Aktivitas fisik : Aktivitas fisik membutuhkan energi sehingga butuh aliran yanglebih cepat untuk suplai O2 dan nutrisi (tekanan darah naik)c. Temperatur : menggunakan sistem renin-angiontensin vasokontriksi periferd. Usia : semakin bertambah umur semakin tinggi tekan darah (berkurangnya elastisitaspembuluh darah )e. Jenis kelamin : Wanita cenderung memiliki tekanan darah rendah karena komposisitubuhnya yang lebih banyak lemak sehingga butuh O2 lebih untuk pembakaranf. Emosi : Emosi Akan menaikan tekanan darah karena pusat pengatur emosi akan mensetbaroresepsor untuk menaikan tekanan darah

BAB IIIPENUTUP3.1 KesimpulanDari pembahasan tersebut telah kami tarik kesimpulan bahwa kita dapat menghitung kecepatan darah pada pembuluh darah Arteri dengan menggunakan perhitungan vektor. Perhitungan kecepatan darah sangat penting terutama di bidang medis karena salah satu cara untuk mengetahui penyakit dalam peredaran darah bisa dengan menghitung kecepatan dari aliran darah. Selain itu tingkat kesehatan manusia bisa terlihat dari kecepatan darah didalam tubuhnya yang biasa di kenal dengan Siastole dan Diastol.

Vektor dalam Perhitungan Kecepatan Aliran Darah

Disusun OlehBerlianti Oktaviana Manurung(125090702111003) Muhammad Iqbal Firdaus(125090801111003)Weni Purwanti(125090301111011)

KelasFisika Matematika I (D)

Dosen Pembimbing:Drs. Ahmad Hidayat, M.Si

JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA dan ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS BRAWIJAYA2013