LAPORAN PENELITIAN DEBIT ALIRAN FLUIDA SEBAGAI FUNGSI DARI JARI-JARI PEMBULUH, TEKANAN FLUIDA DAN VISKOSITAS FLUIDA

LAPORAN PENELITIAN

DEBIT ALIRAN FLUIDA SEBAGAI FUNGSI DARI JARI-JARI PEMBULUH, TEKANAN FLUIDA DAN VISKOSITAS FLUIDA

NAMA : Cindy Larasati

NIM : 15140108

KELAS : B 12.2

PRODI D-IV BIDAN PENDIDIK

FAKULTAS ILMU KESEHATAN

UNIVERSITAS RESPATI YOGYAKARTA

TAHUN AJARAN 2015/2016

1. Tujuan

Agar mahasiswa dapat menemukan hubungan antara :

a. Debit aliran fluida dengan jari-jari pembuluh

b. Debit aliran fluida dengan tekanan fluida

c. Debit aliran fluida dengan viskositas fluida

2. Alat dan Bahan

a. Bejana berpancuran

b. Pembuluh karet/plastik dengan beberapa ukuran jari-jari

c. Gelas ukur

d. Stopwatch

e. Air

f. Sirup

3. Dasar Teori

Hukum poiseulle

Apabila volume zat cair yang mengalir melalui penampangnya tiap detiknya disebut debit (D), maka menurut Poiseuille volume zat cair yang mengalir akan sama dengan tekanan zat cair dibagi dengan hambatan alirnya.

Debit adalah banyaknya volume aliran dalam fluida per satuan waktu.

Fluida adalah zat yang dapat mengalir termasuk didalamnya zat cair dan gas.

Dari persamaan diatas dapat diketahui bahwa ada 4 faktor yang mempengaruhi laju alir zat cair pada pembuluh, yaitu:

1. Panjang pembuluh

2. Diameter pembuluh

3. Viskositas / kekentalan zat cair

4. Tekanan

Keterangan :

D = debit aliran = volume aliran/waktu

r = jari-jari pembuluh

(P₁-P₂) = selisih tekanan fluida

ɳ = viskositas (kekentalan) fluida (N s/m² = Pa.s = pas)

L = panjang pembuluh

Viskositas air = 1 mili pas tergantung kepada prosentase darah merah dalam darah (hematokrit)

Dari hukum poiseuille terlihat adanya hubungan sebagai berikut :

a. Debit berbanding lurus dengan pangkat empat jari-jari pembuluh

b. Debit berbanding lurus dengan selisih tekanan

c. Debit berbanding terbalik dengan viskositas fluida

d. Debit berbanding terbalik dengan panjang pembuluh

Dalam konteks medis, hukum ini dapat di terapkan untuk mengkaji hubungan antara debit aliran darah dengan jari-jari pembuluh darah, tekanan darah dan viskositas darah. Hukum Poiseuille sangat berguna untuk menjelaskan mengapa pada
penderita usia lanjut mengalami pingsan (akibat tekanan darah meningkat);
mengapa daerah akral/ujung suhunya dingin.

Jari-jari pembuluh dapat diubah-ubah dengan mengganti pembuluh dari berbagai ukuran. Selisih tekanan fluida merupakan selisih tekanan hidrostatisfluida pada posisi lubang pancuran dan pada posisi permukaan fluida dalam bejana berpancuran. Jika selisih tinggi fluida pada kedua posisi itu adalah h, maka selisih tekanan hidrostatis. P = ρgh dimana ρ adalah massa jenis fluida, g adalah peercepatan gravitasi dan h adalah tinggi fluida. Viskositas fluida dapat diubah-ubah dengan mengganti konsentrasi larutan fluida. Untuk itu dalam percobaan ini, air akan ditambahkan sirup dengan berbagai konsentrasi.

4. Prosedur Percobaan

a. Debit sebagai fungsi jari-jari pembuluh.

1. Bejana berpancuran diisi air sampai hampir penuh. Kran pancuran masih tertutup. Ukur tinggi air dalam bejana.

2. Pembuluh dengan ukuran jari-jari tertentu dihubungkan ke pancuran. Gelas ukur dipasang pada ujung pembuluh untuk menampung air yang keluar dari pembuluh.

3. Tutup pancuran dibuka. Bersamaan dengan stopwatch diaktifkan

4. Setelah selang waktu tertentu (sebelum gelas ukur penuh) stopwatch dimatikan.

5. Amati dan catat volume air yang tertampung dalam gelas ukur.

6. Ulangi kegiatan 1-5 dengan mengganti ukuran jari-jari pembuluh.

7. Catat data yang diperoleh di lembar data D=f(r)\

b. Debit sebagai fungsi tekanan fluida

1. Lakukan kegiatan seperti pada prosedur A, dengan mengubah-ubah tinggi air dalam bejana berpancuran. Jari-jari pembuluh tetap.

2. Catat data yang di peroleh di lembar data D=f(P)

c. Debit sebagai fungsi viskositas fluida

1. Lakukan kegiatan seperti pada prosedur A, dengan mengubah-ubah viskositas fluida. Gunakan sirup untuk mengubah viskositas. Jari-jari pembuluh dan tinggi fluida tetap.

5. Data

a. D=f(r)

No	r (cm)	V (cm³)	t(s)	D(cm³/s)
1.	Besar (0,45)	500	16	31,25
2.	Kecil (0,25)	500	23	21,73

Perhitungan :

Tinggi air (h) = 900 ml

Panjang pembuluh (L)= 100 cm

Viskositas air, ɳ = 1 mpas

b. D=f(P)

No	h(ml)	V (cm³)	t(s)	D(cm³/s)
1.	900	400	10	40
2.	500	400	22	18,18

Perhitungan :

Jari-jari pembuluh (r) = 0,45 cm

Panjang pembuluh (L) = 100 cm

Viskositas air (ɳ) = 1 mpas

c. D=f(ɳ)

No	konsentrasi	V (cm³)	t(s)	D(cm³/s)
1.	900 ml air	400	12	33,33
2.	500 ml air+100 ml sirup	400	20	20

Perhitungan :

Jari-jari pembuluh (r) = 0,45 cm

Panjang pembuluh (L) = 100 cm

6. Analisis data (perhitungan)

a. D=f(r)

· Dengan pembuluh besar

· Dengan pembuluh kecil

b. D=f(P)

· Tinggi fluida 900 ml

· Tinggi fluida 500 ml

c. D=f(ɳ)

· Menggunakan air

· Menggunakan air+sirup

7. Kesimpulan

a. Debit adalah banyaknya volume aliran yang mengalir per satuan waktu. Atau dapat di rumuskan dengan :

b. Dari hukum poiseuille terlihat adanya hubungan sebagai berikut :

· Debit berbanding lurus dengan pangkat empat jari-jari pembuluh

· Debit berbanding lurus dengan selisih pangkat empat jari-jari pembuluh

· Debit berbanding terbalik dengan viskositas fluida

· Debit berbanding terbalik dengan panjang pembuluh

c. Ada 4 faktor yang mempengaruhi laju alir zat cair pada pembuluh, yaitu:

1. Panjang pembuluh

2. Diameter pembuluh

3. Viskositas / kekentalan zat cair

4. Tekanan

d. Dalam konteks medis, hukum ini dapat di terapkan untuk mengkaji hubungan antara debit aliran darah dengan jari-jari pembuluh darah, tekanan darah dan viskositas darah.

e. Pembuluh darah kecil→kecepatan aliran meningkat→tekanan besar→kerja jantung meningkat→hipertensi

f. Darah kental→gesekan terhadap dinding pembuluh membesar→tekanan besar besar→kerja jantung meningkat→hipertensi

8. Aplikasi medis

Penderita usia lanjut pembuluh darahnya sudah banyak yang menyempit karena penyumbatan oleh lemak,kolesterol,kalsium yang mengendap dalam pembuluh darah.

Pada aliran darah, makin kecil penampang pembuluh darah, makin besar kecepatan aliran darah yang menyebabkan makin besar tekanan yang dilakukan terhadap pembuluh darah. Hal ini meningkatkan kerja jantung dan menyebabkan pembekakan jantung dan berakhir pada hipertensi.

Semakin kental suatu zat, maka makin besar gesekan terhadap dinding pembuluh, akibatnya tekanan semakin besar. Jadi dengan memperkecil viskositas dapat memperbesar debit. Bagi penderita hipertensi ada obat yang memberikan efek pengurangan viskositas darah.

9. Tugas

1. Apa yang dapat terjadi jika seseorang mengalami gejala penyempitan pembuluh darah?

Jawaban :

Penyempitan pembuluh darah terjadi karena adanya kolesterol, lemak, dan kalsium yang mengendap dalam pembuluh darah. Kecilnya jari-jari pembuluh darah menyebabkan debit aliran darah berkurang, tubuh akan memperbesar tekanan darah sehingga meningkatkan kerja jantung. Hal ini dapat menyebabkan pembekakan jantung dengan akibat pembekakan jantung yaitu hipertensi.

2. Bagaimana menentukan tekanan fluida pada dasar bejana berpancuran?

Jawaban :

Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang dialami oleh sebuah benda jika benda tersebut berada pada kedalaman h dari permukaan air di dalam fluida. Besarnya tekanan hidrostatik itu bertambah besar menurut kedalamannya. Makin dalam benda pada suatu fluida, maka benda tersebut mengalami tekanan hidrostatik yang makin besar juga. Tekanan hidrostatik ini menekan benda dari segala arah. Pada dasarnya tekanan hidrostatik adalah akibat gaya berat sejumlah air yang berada di atas. Kita dapat menggunakan rumus P = ρgh.

3. Bagaimana menentukan konsentrasi sirup dalam air?

Jawaban :

4. Bagaimanakan hubungan antara konsentrasi dengan viskositas?

Jawaban :

Semakin kental zat yang melewati pembuluh, semakin besar gesekan yang melewati pembuluh, semakin besar gesekan terhadap dindin pembuluh dan sebagai konsekuensinya tekanan membesar. Kekentalan ini penting untuk mengetahui konsentrasi sel darah merah. Pada darah normal, keknatalan sebesar 35 kali air. Apabila konsentrasi darah 1,5 kali dari darah normal, kekentalan menjadi 2 kali air dan apabila konsentrasi darah meningkat mencapai 70 kali di atas normal maka kekentalan mencapai 20 kali air. Dengan alasan demikian, aliran darah pada penderita anemia adalah cepat oleh karena konsentrasi sel darah merah sangat rendah. Sebaliknya pada penderita polycythemia (kadar sel darah merah meningkat) aliran darah sangat lamban.

5. Menurut hasil percobaan anda, bagaimana hubungan antara :

a. D dengan r

Jawaban :

Jari-jari pembuluh merupakan faktor yang paling besar pengaruhnya terhadap debit. Kalau jari-jari pembuluh menjadi ½ r, maka debitnya menjadi 1/16 debit semula. Maksudnya aliran debit makin cepat pada pembuluh dengan jari-jari yang besar dan aliran tengah semakin tidak dipengaruhi oleh zat cair yang berada ditepi dekat dinding pembuluh. Hal ini berlaku terbalik dengan jari-jari pembuluh yang kecil.

b. D dengan P

Jawaban :

Apabla tekanan zat cair/darah pada salah satu ujung pembuluh lebih tinggi dari ujung lainnya, maka zat cair/darah akan mengalir dari tekanan yang lebih tinggi ke tekanan yang lebih rendah. Dengan demikian aliran zat cair/darah berbanding langsung terhadap perbedaan tekanan.

c. D dengan ɳ

Jawaban :

Viskositas adalah ukuran kekentalan suatu fluida atau juga bisa dikatakan viskositas adalah besaran yang menunjukan berapa besar diperlukan suatu gaya (tegangan geser) untuk menghasilkan pergeseran. Makin kental suatu fluida yang melewati pembuluh maka semakin besar gesekan terhadap dinding pebuluh, sehingga tahanan yang dihasilkan semakin besar.