Fluid A

Standar Kompetensi: Setelah mengikuti perkuliahan mahasiswa dapat menganalisis konsep dan dasar dasar biomekanika Kompetensi Dasar: Setelah menyelesaikan mata kuliah ini mahasiswa dapat: 1. Mengenal perbedaan konsep dasar hidrostatika dan hidrodinamika 2. Mengidentifikasi sifat sifat zat cair dan gas 3. Mengetahui faktor faktor yang mempengaruhi kekentalan suatu zat cair 4. Menentukan kecepatan kritis suatu aliran zat cair pada suatu pembuluh 5. Mengenal prinsip kerja Sfigmanometer 6. Mengidentifikasi terjadinya bunyi jantung melalui grafik 7. Mengidentifikasi proporsi udara pada waktu bernafas 8. Menerapkan konsep dasar mekanika pada mekanisme paru-paru 9. Menganal Hukum Dasar Pernafasan 10. Mengenal prinsip Alat alat ukur pernafasan

Indikator : 1. Menerapkan Hk I dan II Newton untuk menentukan apakah suatu sistem termasuk hidrostatika atau hidrodinamika 2. Mengungkapkan persamaan Bernoulli dari suatu pembuluh yang luas kedua ujung dan ketinggiannya berbeda 3. Mengungkapkan persamaan Poiseuille 4. Menentukan kecepatan terminal suatu benda yang berada pada zat cair 5. Menghitung kecepatan kritis darah dengan menggunakan persamaan Reynolds 6. Menjelaskan Prinsip kerja Sfigmanometer 7. Menganalisis bunyi jantung dari grafik tekanan terhadap waktu 8. Menentukan terjadinya sistole dan diastol 9. Mengungkapkan proporsi udara saat inspirasi dan ekspirasi 10. Membuat analogi prinsip kerja paru-paru dengan piston berpegas 11. Menjelaskan hukum hukum dalam pernafasan 12. Menjelaskan prinsip kerja Alat ukur pernafasan

A. TEKANAN HIDROSTATIK Perhatikan gambar bejana berisi air di bawah ini Massa sample=m = .dV=.A.dy (p+dp)A A y

Sample air dalam bentuk lempeng

pA

dW

Fx=0, Gaya dilakukan oleh Fluida dan saling menghilangkan Fy=0, Gaya dilakukan oleh Fluida dan berat fluida

Fy=0 (p+dp)A+dW=pA pA=(p+dp)A+ .g.A.dy maka p2-p1=-g(y2-y1) Jika p1 tekanan pada jarak y1 dan p2 Tekanan pada jarak y2 di atas dasar maka :

p = po+.g.h

B. Dinamika Fluida

Fluida Sempurna

A2

Persamaan Kontinuitas

A

v2

v1

1

Bila rapat massa , maka massa yang mengalir adalah

.A1.v1.dt= .A2.v2.dt atau A1.v1= A2.v2

C. HIDRODINAMIKA PERSAMAAN BERNOULLI Tinjau sebuah buluh dengan kedua ujung penampang A1 dan A2

P1A1

V2 P1A1 A2

V1 A1

l2

Setelah t detik

l1

Usaha yang dilakukan adalah W = (P1.A1-P2.A2) l = (P1-P2) V = (P1-P2) m/l Karena W = E E=1/2 mv2+mgh=konstan 1/2 mv12+mgh1=1/2 mv22+mgh2 1/2 mv22-1/2 mv12+mgh2-mgh1=(P1-P2)m/ P1+1/2 v12+ gh1= P2+1/2 v22+ gh2

D. VISKOSITAS

Penampang Lintang

Viskosimeter Modern

Viskosimeter Sederhana

A

A’

D

D’

r B Tampak dari atas

C

Viskositas didefinisikan sebagai Rasio antara Tekanan terhdap Cepat Perubahan Regangan, jadi :

Dengan  = Viskositas (Poise atau Pa.s-1) A = luas penampang (m2) dv= kecepatan (m/s) dr = Lebar celah diisi air (m)

E. HUKUM POISEUILLE Tinjau suatu aliran Fluida pada Pembuluh P2A2

P2

P1A1

L

P1

r dr

R

Aliran fluida terjadi karena perbedaan tekanan, maka : F=(P2-P1)r2 sedangkan F=.A.dv/dr dan A = 2rL, sehingga (P2-P1)r2 = .A.dv/dr (P2-P1)r2 = .2 rl.dv/dr (P2-P1)r = 2. l.dv/dr

Karena : Q=dV/dt =A.dl/dt = dV.A Maka:

Dimana : (P1-P2) =Tegangan Q = Debit Aliran R4/8L= Daya Hambat terhadap aliran Fluida F. LAJU ENDAP Fa

Fs

W

Fa= zcV.g = zc.4/3.r3.g Fy=0 Fa+Fs=Watau Fs =W-Fa, maka kecepatan terminalnya adalah 6  r v=4/3 r3.g (b- zc)

Fs=6  r v W=mg=b.4/3r3.g

Alat Sentrifugir Alat untuk mempercepat pengendapan

Fs R

Fx=0 W=Fs mg=mv2/R g=v2/R=42f2R

W

LAMINER

Aliran Laminer adalah Aliran Fluida yang memiliki garis arus Streamline, Laminer tidaknya suatu fluida dapat ditentukan oleh nilai Reynolds yang tergantung pada Variabel

ALIRAN FLUIDA

Q

TUBULEN Laminer

R>3000 : Turbulen Air : R=1000 Darah : R=2000 Laminer

Turbulen Turbulen Pc

P

Manfaat Turbulensi : Deteksi bunyi jantung dan Tekanan Darah

G. BUNYI JANTUNG

X10-1 s Kontraksi jantung

Detak jantung ke-2

H. TEKANAN DARAH P

Ventikel kiri

Ventrikel Kiri

Aorta Arteri

120

Ventrikel Kanan Kapiler

Lungs

Vena

25

Volume darah pada jantung dewasa  4.5 liter, terpompa 80 ml/menit 80 % Sirkulasi Sistemik 20 % Arteri

10 % Kapiler

20 % Paru paru

70 %Vena

TEKANAN DARAH a. Tekanan Darah Sistemik P 120

Sistolik P rata-rata

95 80

b. Tekanan Arteri Paru Paru

Diastolik t

P 30

Sistolik

20 10

P rata-rata Diastolik t

c. Tekanan Rata-rata P 120

Sistolik

95

P rata-rata

80

Diastolik t Debit rata-rata

Debit aliran darah

I. MEMBRAN KENYAL 1. SILINDER

T

T

2T=2RP T=RP

2. BOLA Tunjau permukaan gelembung (P-Pa)dA  dA P

T

(P-Pa)dA cos

dAcos

Jika tekanan sebelah kiri P dan sebelah kanan Pa Gaya Normalnya (P-Pa) dA jadi : F= 2l=2 2R ke kanan F = (P-Pa)  R2 ke Kiri, atau 2 2R = (P-Pa)  R2 Atau (P-Pa) =P=4 /R

Hukum Laplace

Dimana : P = tekanan (N/m2) = Tegangan Permukaan (N/m) R= jari jari (m)

J. MEKANIKA PARU-PARU Analogi prinsip kerja

Intra Pleura

Pleura Parietalis Pleura Viseralis

Ketika menarik nafas pleura parietalis dan viseralis ikut menggembung

HUKUM-HUKUM DALAM PERNAFASAN 1. Hukum Dalton Pada campuran gas, tiap-tiap gas membentuk kontribusi tekanan total Seakan akan gas itu berada sendiri Misal: Udara :

- 20% O2 - 80% N2 PO2 = 20%x 760 mmHg = 150 mmHg PN2 = 80%x 760 mmHg = 610 mmHg 2. Hukum Boyle P.V = Konstan 3. Hukum Laplace (P-Pa) =P=4 /R

ALAT UKUR VOLUME PARU PARU Spirometer

Prinsip Kerja

SPIROGRAM