fluida

Dinamika Fluida

dalam Tubuh Manusia

Heri Wibisono

Jurusan Fisioterapi

Definisi

Fluida adalah zat yang dapat mengalir. Kata Fluida mencakup zat car, air dan gas karena kedua zat ini dapat mengalir, sebaliknya batu dan benda-benda keras atau seluruh zat padat tidak digolongkan kedalam fluida karena tidak bisa mengalir.

• Zat cair → air, darah, asam H2SO4, air laut, dsb.
• Gas → udara, oksigen, nitrogen, CO2, dsb

Pengertian fluida secara umum adalah zat alir (baik cairan maupun gas), di bidang kesehatan dipelajari dalam system peredaran darah manusia.

Salah satu ciri fluida : Jarak antara 2 molekulnya tidak tetap, bergantung pada waktu

Zat

yang

tersebar

di

alam

dibedakan dalam 3 fase, yaitu:

• Fase padat, zat mempertahankan suatu bentuk dan ukuran yang tetap, meskipun suatu gaya yang besar dikerjakan pada benda tersebut

• Fase cair, zat tidak mempertahankan bentuk yang tetap melainkan mengikuti bentuk wadahnya. Tetapi seperti halnya fase padat, pada fase cair, zat tidak mudah dimampatkan, dan volumenya dapat diubah hanya jika dikerjakan gaya yang sangat besar

• Fase gas, zat tidak mempunyai bentuk tetap, tetapi akan berkembang mengisi seluruh wadah.
Karena fase cair dan gas memiliki karakter tidak mempertahankan suatu bentuk yang tetap, maka keduanya mempunyai kemampuan untuk mengalir; dengan demikian keduanya disebut fluida

Typical pressures in the body (in mmHg)

Penerapan fluida :

• Di bidang penerbangan : mempelajari perilaku udara sebagai zat alir.

• Di bidang kesehatan : mempelajari sistem peredaran darah dan injeksi cairan ke dalam tubuh.

Perbedaan antara zat cair dan gas

Mekanika fluida terbagi 2 :

• Hidrodinamika (Hukum Bernoulli)

Ilmu yang mempelajari fluida yang mengalir

• Hidrostatistika (Hukum Pascal)

Ilmu yang mempelajari fluida yang tak mengalir

• Hukum Pascal :

Tekanan yang diberikan kepada zat cair di dalam ruangan tertutup diteruskan sama besarnya ke segala arah.

P1 = P2

Hidrodinamika

• Massa jenis (kerapatan)

→ Massa zat (m) dibagi dengan volume zat (V).

Dimana :
ρ (rho) = massa jenis zat (kg/m3)
m = massa zat (kg)
V = volume zat (m3)

• Zat yang sama dengan wujud berbeda, memiliki massa jenis yang sama. Pada zat yang berbeda, akan memiliki massa jenis yang berbeda.

ρ = m/V

Tekanan

Diberikan oleh sebuah gaya yang bekerja pada suatu benda, bergantung pada gaya (F) dan luas permukaan kontak (A) gaya tersebut.

Dimana :
• P = tekanan (Pa = N/m2)
• F = gaya (N)
• A = luas penampang (m2)

• Tekanan yang terdapat di dalam tubuh :

• Sistem peredaran darah
• Tekanan pada kandung kemih
• Tekanan cerebrospinal
• Tekanan pada mata
• Tekanan pada kerangka

Ρ = F/A

Debit (Q)

→Volume zat cair yang mengalir melalui penampang tiap detiknya

Rumus :

Persamaan kontinuitas (aliran laminer) :
debit yang masuk = debit yang keluar

Q = A.v

Dimana :
Q = debit (m3/s)
A = luas penampang (m2)
v = kelajuan (m/s)

Asas Pascal

Asas Pascal menyatakan bahwa tekanan di semua titik di dalam cairan (statis) adalah sama, artinya jika satu bagian dari zat cair itu mendapat tekanan tertentu, maka tekanan itu akan diteruskan ke semua titik atau bagian dari cairan tersebut secara keseluruhan.

P1 = F1

A1

& P2 = F2

A2

P1 = P2

F2 =A2

A1

F1

Penerapan Prinsip Asas Pascal

Fdorong
Atabung = Pdarah

Fdorong =Pdarah x Atabung

Pcairan = Pdarah

Tekanan Hidrostatik

Tekanan pada suatu titik dalam fluida disebabkan oleh gaya berat fluida di atas titik tersebut.
Rumus :

Keterangan :
• P0 = tekanan udara sekitar (tekanan atmosfer)
• (1,01 x 105 Pa = 1 atm)
• ρ = massa jenis cairan (air = 1,00 gr/cm3)
• g = percepatan gravitasi bumi (9,8 m/s2)
• h = kedalaman cairan (m)

P = P0 + rgh

P - P0 = rgh

DP = rgh

Efek panjang pembuluh terhadap debit

Makin panjang pembuluh, sedangkan diameter pembuluh sama, zat cair akan mendapat tahanan yang semakin besar, maka debit cair akan lebih besar pada pembuluh yang pendek

Panjang = 3

Panjang = 2

Panjang = 1

1 ml/min

2 ml/min

3 ml/min

P = 100 mmHg

Efek

diameter

pembuluh

terhadap debit

Kecepatan aliran zat cair makin cepat pada pembuluh dengan diameter yang semakin besar.

d = 3

256 ml/min

d = 2

16 ml/min

d = 1

1 ml/min

P = 100 mmHg

Efek kekentalan terhadap debit

Semakin kental zat cair, semakin besar tahanan terhadap dinding pembuluh, sehingga dapat ditentukan konsentrasi sel darah merahnya.

air

1 cm

plasma

1,5 cm

darah

3,5 cm

Pada

darah

normal

kekentalan

3,5

kali

kekentalan air.
Kekentalan 1 ½ kali diatas normal, kekentalan
2 kali air.
Kekentalan 70 kali di atas normal kekentalan
20 kali air.

Efek tekanan terhadap debit

Apabila tekanan zat cair/darah pada salah satu ujung pembuluh lebih tinggi dari ujung lainnya, maka zat cair/darah akan mengalir dari tekanan yang tinggi ke tekanan yang rendah.

1 ml/min 2 ml/min 3 ml/min

Aliran zat cair/ darah berbanding langsung terhadap perbedaan tekanan.

Aliran Laminer dan Turbulensi

Aliran darah biasanya mengalir secara laminer/ stream line, tetapi pada beberapa tempat terjadi turbulensi.

Secara teoritis aliran laminer bisa diubah menjadi aliran turbulensi apabila tabung/pembuluh darah berangsur-angsur diciutkan jari-jarinya dan kecepatan aliran secara bertahap ditingkatkan sehingga mencapai kecepatan yang kritis (Vc).

Hidrodinamika

cepat

Aliran laminer
Aliran turbulensi

Contoh :
Apabila

aliran

darah hanya secara laminer, tidak akan mungkin bisa

memperoleh informasi tentang keadaan jantung dengan sphygmomanometer (alat pengukur tekanan darah) dimana kita akan menggunakan pressure cuff, sehingga aliran darah akan dibuat turbulensi dan menghasilkan fibrasi sehingga bunyi jantung dapat didengar dengan menggunakan stetoskop.

Bunyi Jantung

• Suara jantung dapat didengar melalui stetoskop karena adanya vibrasi pada jantung dan pembuluh darah besar.

• Biasanya buka tutupnya valvula/katub jantung akan terdengar suara, demikian pula aliran turbulensi dapat didengar pada saat-saat tertentu.

Bunyi Jantung

Pada waktu nol (0), dimana mula-mula terjadi kontraksi
jantung, dan valvula membuka ketika itu pula tekanan
ventrikel dan tekanan aorta meningkat. Bersamaan pada
saat itu terdengar bunyi jantung pertama. Pada saat
tertutupnya valvula aorta, terdengar bunyi jantung kedua.

Tekanan aorta

Tekanan ventrikel

Suara jantung

EKG

Time

Tekanan

Katup
tertutup

Katup
terbuka

Tekanan Darah

• Diukur dengan menggunakan sphygmomanometer (tensi meter) yang berisi air raksa dan biasanya dikaliberasi dalam mmHg.

• Ada 2 nilai tekanan darah yang diukur:

• Tekanan maksimum ketika jantung memompa (tekanan sistolik) normal sekitar 120 mmHg →

• Tekanan minimum ketika jantung beristirahat (tekanan diastolik) normal sekitar 80 mmHg→

Proses

pengukuran

tekanan

darah

Tekanan udara pada jaket dinaikkan diatas ekanan sistolik dengan pompa angan

t

Tekanan ini memompa arteri utama (brachial) di lengan dan memotong aliran darah

Tekanan udara kemudian diperkecil perlahan-lahan sampai titik dimana darah kembali mulai mengalir di tangan

Dideteksi dengan mendengarkan karakteristik ketukan darah yang kembali ke lengan bawah dengan stetoskop (tekanan sistolik)

Tekanan udara kemudian diperkecil lebih lanjut dan suara ketukan menghilang ketika darah dengan tekanan rendah memasuki arteri

Tekanan diastolik

Tekanan Darah

•

Jumlah darah orang dewasa 4,5 liter

•

Dlm 1 kali kontraksi jantung terpompa 80 ml darah permenit beredar satu siklus dalam tubuh.

•

Dalam sirkulasi darah

80 % sirkulasi sistemik

20 % sirkulasi paru-paru

20 % di
arteri

10 % di
kapiler

70 % di
vena

7 % di kapiler

paru-paru

93 % di arteri

dan vena
paru-paru

Pernapasan

1. Inspirasi

2. Ekspirasi

3. pernapasan

Mekanisme masuknya udara dari luar ke dalam paru-paru.

Mekanisme keluarnya udara dari dalam paru-paru.

Suatu proses yang terjadi secara otomatis walau dalam keadaan tertidur sekalipun karena sistem pernapasan dipengaruhi oleh susunan saraf otonom.

Pernapasan

Keluar masuknya udara dalam paru-paru dipengaruhi oleh perbedaan tekanan udara dalam rongga dada dengan tekanan udara di luar tubuh.

Pada saat inspirasi, volume paru-paru meningkat, sedangkan pada saat ekspirasi, jumlah volume udara paru-paru mengalami penurunan.

Komponen udara :

Inspirasi : 80% N2, 19% O2 dan 0,04% CO2
Ekspirasi : 80% N2, 16% O2 dan 4% CO2

Keluar masuknya udara pernapasan ini melibatkan rongga dada dan perut, sehingga keluar masuknya udara dapat dibedakan menjadi pernapasan dada dan pernapasan perut.

Pernapasan dada

Inspirasi pernapasan terjadi saat otot antar rusuk akan naik dan rongga dada membesar.

Ekspirasi pernapasan terjadi pada saat otot antar tulang rusuk berelaksasi atau mengendor, tulang rusuk akan turun dan rongga dada mengecil.

Akibatnya tekanan udara di dalam rongga dada lebih kecil daripada tekanan udara di luar, sehingga udara dari luar masuk ke paru-paru.

Akibatnya tekanan udara di dalam rongga dada lebih besar daripada tekanan di luar, sehingga udara terdorong keluar dari paru-paru.

Pernapasan perut

• Inspirasi pernapasan terjadi saat otot rongga diafragma berkontraksi, posisi diafragma menjadi mendatar.

• Ekspirasi pernapasan terjadi pada saat otot diafragma berelaksasi

Akibatnya rongga dada membesar dan tekanan udara lebih kecil sehingga udara luar masuk ke paru-paru.

Akibatnya rongga dada membesar dan tekanan udara lebih kecil sehingga udara luar masuk ke paru-paru.

Terima kasih

​ayo..... kita mulai

sudah siap mengerjakan kuis?

Multiple Choice

Zat yang tersebar di alam dibedakan dalam 3 fase, zat yang tidak mempertahankan bentuk yang tetap melainkan mengikuti bentuk wadahnya, termasuk dalam fase ....

• fase padat

• fase cair

• fase gas

• fase menguap

Multiple Choice

Salah satu aplikasi hukum bernoulli dalam praktik fisioterapi adalah ...

• mengukur lingkup gerak sendi

• mengukur tekanan darah

• memberikan intervensi nebulizer

• memberikan intervensi ultrasound

Multiple Choice

Tekanan diberikan bergantung pada gaya (F) dan luas permukaan kontak (A) gaya tersebut. Berarti rumus tekanan adalah ....

• F x A

• F + A

• F : A

• A : F

Multiple Choice

Pernyataan yang benar tentang efek panjang pembuluh terhadap debit

• Makin panjang pembuluh, maka debit cair akan lebih besar

• Makin pendek pembuluh, maka debit cair akan lebih besar

• Panjang atau pendek pembuluh, maka debit cair akan sama besar

• debit cair tidak dipengaruhi oleh ukuran pembuluh

Multiple Choice

Yang termasuk fluida dalam bentuk cair adalah ...

• oksigem

• karbondioksida

• H2SO

• nitrogen

Multiple Choice

Saat mengukur tekanan menggunakan sphigmomanometer, kita akan mendengar 2 suara untuk menentukan berapa tensinya. Suara 1 akan didengar karena adannya .....

• otot jantung berkontraksi

• katub jantung terbuka

• katub jantung menutup

• otot jantung releksasi

Multiple Choice

Saat mengukur tekanan menggunakan sphigmomanometer, kita akan mendengar 2 suara untuk menentukan berapa tensinya. Suara 2 yang didengar merupakan tekanan ?

• sistolik

• diastolik

• heart rate

• darah masuk ke jantung

Multiple Choice

Pernapasan dada terjadi karena adanya kontraksi otot apa?

• diafragma

• interkostal

• abdomen

• paraspinal

Multiple Choice

Pertukaran gas antara oksigen dan karbondioksida terjadi di ...

• alveoli

• hidung

• trakea

• bronkus

Multiple Choice

Sistem sirkulasi darah yang terbesar di dalam tubuh adalah ....

• sirkulasi pulmonal

• sirkulasi portal

• sirkulasi sistemik

• sirkulasi jantung