Debit Aliran Fluida Sebagai Fungsi dari Jari-Jari Pembuluh, Tekanan Fluida dan Viskositas Fluida

LAPORAN PRAKTIKUM

BIOLOGI DASAR DAN BIOLOGI PERKEMBANGAN

“Debit Aliran Fluida Sebagai Fungsi dari Jari-Jari Pembuluh, Tekanan Fluida dan Viskositas Fluida“

Di Susun Oleh :

Pratiwi Atmanegara

NIM : 16140227

Kelas B13.2

PRODI DIV BIDAN PENDIDIK

FAKULTAS ILMU KESEHATAN

UNIVERSITAS RESPATI YOGYAKARTA

TAHUN AJARAN 2016/2017

I.            Judul : Debit aliran fluida sebagai fungsi dari jari-jari pemuluh, tekanan fluida dan viskositas fluida

II.            Tujuan

Agar kita dapat menentukan hubungan antara:

a.         Debit aliran fluida dengan jari-jari pembuluh yang besar,sedang dan kecil

b.         Debit aliran fluida dengan tekanan fluida

c.         Debit aliran fluida dengan viskositas fluida

III.            Alat dan Bahan

a.         Bejana berpancuran

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

c.       Gelas ukur

d.      Stopwatch

e.       Air

f.       Sirup

IV.            Dasar Teori

Fluida diartikan sebagai suatu zat yang dapat mengalir. Istilah fluida mencakup zat cair dan gas karena zat cair seperti air atau zat gas seperti udara dapat mengalir. Zat padat seperti batu dan besi tidak dapat mengalir sehingga tidak bisa digolongkan dalam fluida. Air, minyak pelumas, dan susu merupakan contoh zat cair. Semua zat cair itu dapat dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain. Selain zat cair, zat gas juga termasuk fluida. Zat gas juga dapat mengalir dari satu satu tempat ke tempat lain. Hembusan angin merupakan contoh udara yang berpindah dari satu tempat ke tempat lain. (Lohat, 2008).

Viskositas adalah kekentalan, viskositas sangat mempengaruhi sifat – sifat fluida. Contoh benda yang di viskos (kental) adalah madu, sirup, aspal cair. Sedangkan fluida yang viskositasnya kecil adalah air, alcohol, udara. Fluida yang viskositasnya kecil lebih mudah mengalir bila dibandingkan dengan fluida yang viskositasnya besar. Viskositas dengan gas meningkat dengan naik temperature, tetapi mudah cairan sebaliknya viskositas menurun gas, naiknya temperature akan terjadi perpindahan molekul – molekul yang padat, cair, naiknya temperature akan menutunkan kohesi.

Hukum Poiseuille

D= ⁴ (P₁-P₂)/ 8  L

D= debit aliran = volume aliran/waktu

r= jari-jari pembuluh = 3,14

(P₁-P₂) = selisih tekanan fluida

= viskositas(kekentalan) luida

= panjang pembuluh

Satuan viskositas= N s/m² = Pa.s = pas

Viskositas air= 1 mili pas

Viskositas darah= 1-3 mili pas

Dari Hukum Poiseuille terlihat adanya hubungan sebagai berikut.

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

2.    Debit berbanding lurus dengan selisih tekanan fluida

3.    Debit berbanding terbalik dengan viskositas fluida

4.    Debit berbanding terbalik dengan panjang pembuluh

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

Jari-jari pembuluh dapat diubah-ubah dengan mengganti pembuluh dari berbagai ukuran. Selisih tekanan fluida merupakan selisih tekanan hidrostatis fluida pada posisi lubang pancuran dan pada posisi permukaan fluida dalam bejana berpacuran. Jika selisih tinggi fluida pada kedua posisi itu adalah h, maka selisih tekanan hidostatis, P= gh dimana  adalah massa jenis fluida, g adalah kecepatan 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.

V.            Prosedur

a.         Debit sebagai fungsi jari-jari pembuluh

1.      Bejana perpancuran 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) sampai dengan 5) di atas, dengan mengganti-ganti ukuran jari-jari pembuluh.

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

b.         Debit sebagai fungsi tekana fluida                                                     

Lakukan kegitan seperti pada prosedur A, dengan megubah-ubah tinggi air dalam bejana berpancuran. Jari-jari pembulh tetap (pilih salah satu pembuluh).          
Catat data yan diperoleh pada lembar data D = f(P)

c.         Debit sebagai fungsi viskositas fluida            

Lakukan kegitan seperti pada prosedur A, dengan megubah-ubah viskositas fluida. Jari-jari pembuluh tetap (pilih salah satu pembuluh). Catat data yang diperoleh pada lembar data D = f(n)

VI.            Data

a.       Pengaruh jari- jari pembuluh (r) terhadap Debit (D)

1.      Selang kecil = D kecil

2.      Selang sedang = D sedang

3.      Selang besar = D besar

Percobaan :

1.      Menggunakan selang besar

Debit =  =  = 40

2.      Menggunakan selang sedang

Debit =  =  = 23,26

3.      Menggunakan selang kecil

Debit =  =  = 14,29

b.      Debit (D) dengan tekanan (P)

1.      Rendah

2.      Sedang

3.      Tinngi

Percobaan :

Debit dengan tekanan 2 liter air ( 2000 ml ) di gelas ukur

1.      Rendah

Debit =  =  = 23,26

2.      Sedang

Debit =  =  = 28,58

3.      Tinggi

Debit =  =  = 35,71

c.       Debit (D) dengan kekentalan (viskositas)

1.      Tanpa sirup

2.      Sirup Encer

3.      Sirup Kental

Percobaan:

Debit dengan kekentalan 1 liter ( 1000 ml ) di gelas ukur menggunakan selang sedang

1.         Tanpa sirup

Debit =    =  = 25

2.         Sirup encer

Debit =  =  = 22,73

3.         Sirup Kental

Debit =  =  = 20

VII.            Analisis Data dan Pembahasan

Hukum Poiseulle

D=πr⁴(P₁-P₂)/8ηL          

D=debit aliran=volume aliran/waktu.

r  =jari-jari pembuluh.

(P₁-P₂)= Selisih tekana fluida.

η= Viskositas(kekentalan) fluida

L= Panjang pembuluh

Satuan viskositas = n s/m² =Pa.s=pas

Viskositas air = 1 mili pas, Vikositas darah = 1- 3 mili pas

Dari hukum poiseuille terlihat adanya hubungan sebagai berikut :

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

2.        Debit berbanding lurus dengan selisih tekanan fluida

3.        Debit berbanding terbalik dengan vikositas fluida

4.        Debit berbanding terbalik dengan panjang pembuluh

       Debit aliran fluida didalam pembuluh dipengaruhi oleh panjang pembuluh, jari-jari pembuluh, tekanan fluida, dan vikosistas (kekentalan zat cair) fluida. Dari hasil percobaan yang dilakukan kelompok kami, Untuk membuktikan teori tersebut kelompok kami melakukan 3 (tiga) kali percobaan dengan panjang pembuluh, jari-jari pembuluh, dan viskositas fluida yang berbeda-beda. Untuk percobaan kami menggunakan cairan sirup dan pembuluh karet dengan ukuran panjang dan jari-jari yang berbeda. Melalui perbandingan percobaan dapat dinyatakan bahwa pada percobaan dengan besarnya jari-jari dan pendeknya pembuluh yang digunakan maka peroses debit yang mengalir akan berlangsung cepat. Sedangkan pada percobaan dengan kecilnya jari -jari dan panjangnya pembuluh yang digunakan maka peroses debit yang mengalir akan berlangsung lama.
Konsentrasi sirup juga berpengaruh dengan semakin kentalnya sirup yang melewati pembuluh, semakin besar gesekan terhadap dinding pembuluh dan sebagai konsekuensinya, diperoleh tahanan semakin besar.

VIII.            Kesimpulan

      Berdasarkan hasil percobaan diatas, dapat disimpulkan bahwa Hukum Poiseuille memperlihatkan bahwa makin kecil luas penampang makin besar kecepatan aliran. Pada aliran darah, makin kecil penampang pembuluh darah, makin besar kecepatan aliran, yang berarti makin besar pula tekanan yang dilakukan terhadap pembuluh darah. Jari-jari pembuluh merupakan faktor yang paling besar pengaruhnya terhadap debit. Makin besar diameter penampang pembuluh, maka aliran akan mendapatkan tahanan semakin kecil, sehingga debit air semakin besar. 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. Dengan demikian aliran zat cair/darah berbanding langsung terhadap perbedaan tekanan. Semakin kental suatu zat, maka semakin besar gesekan terhadap dinding pembuluh, akibatnya tahanan semakin besar. Maka semakin kental suatu zat, debit makin kecil.

IX.            Aplikasi Medis

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.

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.

X.            Daftar Pustaka

Ishak  Mohamad,Fisika Dasar :Edisi kedua,Graha Ilmu , Yogyakarta,2007.

Gabriel J.F,Fisika Kedokteran, Penerbit Buku Kedokteran:EGC,Jakarta 1996.

Ruslan Hani Ahmad,Fisika Kesehatan,Nuha medika,Yogyakarta 2010