Revisi Fisika Sinta Sulis.docx

8.7 Energitika dari Aliran Darah Bagi seorang individu saat istirahat, laju aliran darah adalah sekitar 5 liter / menit. Ini menyiratkan bahwa kecepatan rata-rata darah melalui aorta adalah 26,5 cm / detik. Periode aliran, kecepatan darah sekitar tiga kali lebih tinggi nilai rata-rata keseluruhan. Oleh karena itu, energi kinetik aliran darah per sentimeter kubik, yaitu:

Kepadatan energi (energi per satuan volume) dan tekanan diukur dengan unit yang sama (yaitu, 1 erg / cm3 1 dyn / cm2). Energi kinetik dari 3330 erg / cm3 setara dengan 2,50 tekanan torr; ini kecil dibandingkan dengan tekanan darah dalam aorta (yang rata-rata 100 torr). Energi kinetik darah menjadi lebih signifikan sebagai tingkat meningkat aliran darah. Misalnya, jika selama aktivitas fisik laju aliran meningkat menjadi 25 liter / menit, energi kinetik dari darah adalah 83.300 erg / cm3 yang setara dengan tekanan 62,5 torr. Energi ini tidak lagi diabaikan dibandingkan dengan tekanan darah diukur saat istirahat. Di arteri yang sehat, kecepatan peningkatan aliran darah selama aktivitas fisik tidak bermasalah. Selama kegiatan intens, tekanan darah naik untuk mengimbangi penurunan tekanan. 8.8 Turbulensi di Darah Persamaan 8.8 menunjukkan bahwa jika kecepatan fluida melebihi spesifik kritis nilai, aliran menjadi turbulen. Melalui sebagian besar sistem sirkulasi aliran darah laminar. Hanya di aorta yang aliran kadang-kadang menjadi bergolak. Dengan asumsi angka Reynold 2000, kecepatan penting untuk timbulnya gejolak di aorta 2-cm-diameter adalah,

Untuk tubuh saat istirahat, kecepatan aliran di aorta adalah di bawah nilai ini. Tetapi sebagai tingkat aktivitas fisik meningkat, aliran di aorta dapat melebihi tingkat kritis dan menjadi bergolak.

Aliran laminar tenang, tetapi aliran turbulen menghasilkan suara karena getaran dari berbagai jaringan di sekitarnya, yang menunjukkan kelainan pada sistem peredaran darah. Suara ini disebut bruit dapat dideteksi oleh stetoskop dan dapat membantu dalam diagnosis gangguan peredaran darah. 8.9 Arteriosclerosis dan Aliran Darah Arteriosclerosis adalah yang paling umum dari penyakit kardiovaskular. Di Amerika, diperkirakan 200.000 orang meninggal setiap tahun akibat penyakit ini. Dalam arteriosklerosis, dinding arteri menjadi menebal, dan terjadi penyempitan arteri yang disebut plak. Kondisi ini dapat merusak fungsi sistem peredaran darah. Penyempitan (stenosis) 50% di daerah arteri dianggap medium, 60-70% dianggap parah, dan penyempitan di atas 80% dianggap kritis. Permasalahan stenosis dijelaskan dalam persamaan Bernoulli. Aliran darah melalui wilayah penyempitan dipercepat. Misalnya, jari-jari arteri dipersempit dengan 3 faktor , luas penampang berkurang dengan 9 faktor yang menghasilkan peningkatan sembilan kali lipat dalam kecepatan. Dalam penyempitan tersebut, energy kinetik meningkat 81. Energi kinetik meningkat pada pengeluaran tekanan darah yaitu untuk mempertahankan laju aliran pada kecepatan tinggi. Misalnya, jika dalam arteri terhalang kecepatan aliran 50 cm / detik, maka dalam wilayah terbatas, di mana daerah dikurangi dengan faktor dari 9, kecepatan adalah 450 cm / detik. Sejalan dengan itu, tekanan menurun sekitar 80 torr. Stenosis di atas 80% dianggap kritis karena pada titik ini darah aliran biasanya menjadi bergolak dengan disipasi energi inheren lebih besar. Aliran turbulen dapat merusak sistem peredaran darah karena bagian dari aliran diarahkan ke arah dinding arteri. Darah mengenai dinding arteri dapat mengeluarkan beberapa timbunan plak yang dapat menyumbat bagian sempit arteri. Jika penyumbatan tersebut terjadi di arteri leher rahim, aliran darah ke beberapa bagian otak terganggu akan menyebabkan stroke iskemik. Dalam analogi pegas, arteri memiliki frekuensi alami di mana ia dapat dengan mudah diatur menjadi gerak getaran. Frekuensi alami dari arteri yang sehat di kisaran 1 sampai 2 kilohertz. Timbunan plak menyebabkan peningkatan massa dinding arteri dan penurunan elastisitas. Akibatnya, frekuensi alami dari arteri ini secara signifikan menurun. Denyut aliran darah mengandung komponen frekuensi di kisaran 450 hertz.

8.10 Tenaga Diproduksi oleh Hati Energi dalam darah yang mengalir berasal dari aksi pemompaan dari jantung. Kami sekarang akan menghitung daya yang dihasilkan oleh hati untuk menjaga darah yang mengalir dalam sistem peredaran darah. Kekuatan PH yang dihasilkan oleh jantung adalah produk dari laju aliran Q dan energi E per unit volume darah, yaitu

Pada saat istirahat, ketika tingkat aliran darah adalah 5 liter / menit, atau 83,4 cm3 / detik, energy kinetic darah yang mengalir melalui aorta 3.33 × 103 erg / cm3. Energi sesuai dengan tekanan sistolik 120 torr adalah 160 × 103 erg / cm3. Energi total 1.63 × 105 erg / cm3-jumlah dari energi kinetik karena tekanan fluida. Oleh karena itu, kekuatan P yang dihasilkan oleh ventrikel kiri jantung adalah

Laju aliran melalui ventrikel kanan yang memompa darah melalui paru-paru sama dengan aliran melalui ventrikel kiri. Tekanan darah hanya seperenam tekanan di aorta. Output daya ventrikel kanan adalah 0,25 W saat istirahat dan 4,5 W selama melakukan aktivitas fisik. Dengan demikian, output daya puncak total hati antara 1,9 dan 14,6 W

tergantung pada

intensitas aktivitas fisik. Padahal tekanan darah sistolik meningkat dengan meningkatnya aliran darah. Dalam perhitungan ini kita telah mengasumsikan bahwa hal itu tetap pada 120 torr. 8.11 Pengukuran Tekanan Darah Tekanan darah arteri merupakan indikator penting dari kesehatan individu. Tekanan darah tinggi dan tekanan darah tinggi merupakan gangguan dalam tubuh yang memerlukan perhatian medis. Tekanan darah tinggi disebabkan oleh penyempitan dalam sistem peredaran darah, tentu menyiratkan bahwa jantung bekerja lebih keras dari biasanya. Tekanan darah dapat

diukur langsung dengan cara memasukkan sebuah tabung kaca vertikal ke dalam arteri dan mengamati ketinggian darah yang meningkat. Pengukuran tekanan darah dengan cara itu pertama kali dilakukan pada tahun 1733 oleh Pendeta Stephen Hales, yang menghubungkan vertikal panjang tabung kaca untuk arteri kuda. Meskipun modifikasi canggih, teknik ini masih digunakan dalam kasus-kasus khusus, metode ini jelas tidak memuaskan untuk pemeriksaan klinis rutin. Pengukuran tekanan darah paling umum dilakukan dengan metode cut-off. Dalam teknik ini, manset menggelembungkan balon tiup yang ditempatkan erat di lengan atas. Balon dipompa dengan bola lampu dan tekanan di balon dipantau oleh pengukur tekanan. Tekanan awal dalam balon lebih besar dari tekanan sistolik. Pengamat kemudian membebaskan tekanan di balon jatuh perlahan dengan membebaskan sedikit udara. Ketika tekanan turun, dia mendengarkan dengan stetoskop yang ditempatkan di atas hilir arteri dari manset. Tidak ada suara yang terdengar sampai tekanan di balon menurun untuk tekanan sistolik. Tepat di bawah titik ini darah mulai mengalir melalui arteri; Namun, karena arteri masih sebagian terbatas, aliran turbulen dan disertai suara yang khas. Tekanan dalam tetes balon lebih lanjut, arteri mengembang ke ukuran normal, aliran menjadi laminar, dan kebisingan menghilang. Tekanan di mana suara mulai memudar diambilsebagai tekanan diastolik. Dalam pengukuran klinis, variasi tekanan darah sekitar tubuh harus diperhatikan. Pengukuran tekanan darah cut-off diambil dengan manset ditempatkan pada lengan sekitar tingkat jantung.