Debit aliran fluida sebagai fungsi dari Jari-jari pembuluh, Tekanan fluida dan Viskositas Fluida

LAPORAN BIOLOGI DASAR DAN BIOLOGI PERKEMBANGAN

“Debit aliran fluida sebagai fungsi dari Jari-jari pembuluh, Tekanan fluida dan Viskositas Fluida”

Disusun oleh:

                             Nama                  : SERLY ANJELINA        

                             NIM                    : 16140175

                             Kelas                   : B.13.2

UNIVERSITAS RESPATI YOGYAKARTA

FAKULTAS ILMU KESEHATAN

PRODI D4 BIDAN PENDIDIK

2016/2017

Debit aliran fluida sebagai fungsi dari Jari-jari pembuluh,

Tekanan fluida dan Viskositas Fluida

A.    Tujuan

Agar mahasiswa dapat menentukan hubungan antara:

1.      Debit aliran fluida dengan jari-jari pembukuh

2.      Debit aliran fluida dengan tekanan fluida

3.      Debit aliran fluida dengan viskositas fluida

B.     Alat dan Bahan

1.      Bejana berpancur

2.      Pembuluh karet/selang dengan beberapa ukuran jari-jari (besar, sedang, kecil)

3.      Gelas ukur

4.      Air

5.      Sirup

6.      Stopwatch

C.     Dasar Teori

Fluida adalah suatu zat yang bisa mengalami perubahan-perubahan bentuknya secara continue/terus-menerus bila terkena tekanan/gaya geser walaupun relatif kecil atatu bisa juga dikatakan suatu zat yang mengalir, kata fluida mencakup zat cair, gas, air, dan udara karena zat-zat ini dapat mengalir.

Sebaliknya batu dan benda2 keras (seluruh zat-zat padat tidak dapat dikategorikan sebagai fluida karena zat-zat tersebut tidak bisa mengalir secara continue).
Fluida adalah gugusan yang tersusun atas molekul2 dengan jarak pisah yang cukup besar  untuk gasdan jarak pisah yang cukup kecil untuk zat cair. Molekul2 tersebut tidak dapat terikat pada suatu sisi, melainkan zat-zat tersebut saling bergerak bebas terhadap satu dengan yang lainnya.

Fluida merupakan salah zat-zat yang bisa mengalir yang mempunyai partikel kecil sampi kasat mata dan mereka dengan mudah untuk bergerak serta berubah-ubah bentuk tanpa pemisahan massa.

Fluida di bagi menjadi 2 bagian di antaranya adalah

1.    Fluida ststis (fluida yang diam)

2.    Fluida dinamis (fluida yang bergerak

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 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.

D.    Prosedur Kerja

1.      Debit sebagai fungsi jari-jari pembuluh

a.       Bejana berpancuran di isi air sampai hampir penuh. Kran pancuran masih tertutup. Ukur tinggi air dalam bejana.

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

c.       Tutup pancuran dibuka, bersamaan dengan stopwatch diaktifkan.

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

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

f.       Ulangi kegiatan 1 sampai dengan 5 di atas, dengan mengganti-ganti ukuran jari-jari pembuluh.

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

2.      Debit sebagai fungsi tekanan fluida

Lakukan kegiatan seperti pada prosedur A, dengan mengubah-ubah tinggi air dalam bejana berpancuran. Jari-jari pembuluh tetap (pilih salah satu pembuluh).

Catat data yang diperoleh pada lembar data D=f(P)

3.      Debit sebagai fungsi viskositas fluida

Lakukan kegiatan seperti pada prosedur A, dengan mengubah-ubah viskositas fluida. Jari-jari pembuluh tetap (pilih salah satu pembuluh). Tinggi fluida juga tetap.

Catat data yang diperoleh pada lembar data D=f(ἠ)  

E.     Data

1. Data D = f (r)

No	Ukuran selang	V (ml)	t (s)	D (ml/s)
1.	Selang kecil	1000 ml	70 s	14,28 ml/s
2.	Selang sedang	1000 ml	43 s	23,25 ml/s
3.	Selang besar	1000 ml	25 s	40 ml/s

2. Data D = f (P)

No	h	V (ml)	t (s)	D (ml/s)
1.	Rendah	1000 ml	43 s	23,25 ml/s
2.	Sedang	1000 ml	35 s	28,57 ml/s
3.	Tinggi	1000 ml	28 s	35,71 ml/s

3. Data D  = f (ɳ)

No	Kekentalan	V (ml)	t (s)	D (ml/s)
1.	Tanpa Sirup	500 ml	20 s	25 ml/s
2.	Sirup encer	500 ml	22 s	22,72 ml/s
3.	Kental	500 ml	25 s	20 ml/s

F.      Analisis data dan Pembahasan

Debit = 

1.      Debit terhadap jari-jari

a.       Debit selang kecil =  = 14,28 ml/s

b.      Debit selang sedang =  = 23,25 ml/s

c.       Debit selang besar =  = 40 ml/s

2.      Debit terhadap tekanan

a.       Debit rendah =  = 23,25 ml/s

b.      Debit sedang =  = 28,57 ml/s

c.       Debit tinggi =  = 35,71 ml/s

3.      Debit terhadap kekentalan

a.       Debit tanpa sirup =  = 25 ml/s

b.      Debit sirup encer =  = 22,72 ml/s

c.       Debit kental =  = 20 ml/s

      

G.    Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari hasil percobaan adalah pengaruh jari-jari terhadap debit, semakin besar jari-jari maka debit akan semakin besar. Pengaruh tekanan terhadap debit adalah semakin tinggi suatu benda atau semakin besar tekanannya maka debit akan semakin besar. Dan pengaruh kekentalan cairan adalah semakin kental cairan maka debit semakin kecil.

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.

H.    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.

DAFTAR PUSTAKA

Atkins,P.W.2006. Fisika jilid II Edisi IV.Jakarta. Erlangga

Lutfy,Stokes.2007.Fisika Dasar I.Jakarta.Erlangga

Martoharsono, Soemanto.2006.Biokimia I. Universitas Gajah Mada. Yogyakarta

Http://wwww.scribd.com. Hukum Poiseuille. Di akses tanggal 26 Oktober  2016