FLUIDA
Fluida atau zat alir meliputi zat cair dan gas. Zat cair meliputi air, darah, asam, air laut dan sebagainya. Zat gas meliputi udara, oksigen, nitrogen, CO2 dsb
Hukum-hukum yang berlakyu pada air berlaku pada zat cair lainnya. Walupun zat cair dan gas tergolong dalam fluida namun terdapat perbedaan antar kedua cat alir tersebut
Perbedaan zat cair dan gas
| Zat Cair | Zat Gas |
| -Molekul-molekul terikat secara longgar-Tekanan yang terjadi karena grafitasi-Tekanan terjadi secara tegak lurus padabidang | – Molekul bergerak bebas dan salingtumbukan– Tekanan bersumber pada perubahanmomentum– Tekanan terjadi tidak tegal lurus |
Hidrodinamika
Penelitian mengenai zat cair yang mengalur disebut Hidrodinamika, penelitian ini sangat rumit, meliputi tekanan, kecepatan alir, lapisan-lapisan zat cair yang melakukan gesekan dan sebagainya
Besaran-Besaran dalam hidrodinamika yang sering digunakan adalah
- Rapat massa ( ρ ) :
ρ = m / V
m = massa
V = volume
Satuan: Kg/m3
- Tekanan ( P ) :
P = F / A
F = gaya normal
A = luas permukaan
Satuan : N/m2 = Pascal ( Pa )
Satuan- satuan tekanan dalam kesehatan :
| Satuan | Keterangan |
| lb/inci2 (psi) | Tabung gas, tekanan ban mobil |
| mmHg | Tekanan darah arteri |
| cmH2O | Tekanan vena sentral |
| Pa / kPa | Gas darah |
| Atmosfir (Atm) | Tabung gas, autoklaf |
| Bar | Tabung gas, tekanan minyak pada mobil |
| Torr(1Torr=1mmHg) | Pengukur vakum |
Prinsip-prinsip dasar pada fluida :
1. Prinsip Pascal
Tekanan yang diberikan pada suatu fluida tertutup diteruskan tanpa berkurang besarnya
pada setiap bagian fluida dan dinding-dinding dimana fluida tersebut berada
2. Prinsip Archimides :
Bila sebuah benda seluruhnya atau sebagian dicelupkan kedalam fluida yang diam,
akan mendapat gaya apung keatas seberat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut
Untuk melakukan suatu penelitian perlu suatu pendekatan. Bernoulli telah berhasil menurunkan rumus dengan meletakkan persyaratan-persyaratan atau pendekatan khusus yaitu :
1.Tunak ( steady )
Aliran fluida yang kecepatan(v) tiap partikel fluida pada suatu titik tertentu adalah
tetap,baik besar maupun arahnya
2.Tak Rotasional
Zat cair mengalir secara stasioner ( tidak berubah ) dalam hal kecepatan, arat maupun
besarnya. Aliran fluida pada tiap titik elemen fluida tidak memiliki momentum sudut
terhadap titik tersebut.
3.Tak Kompresibel ( Tak Termampatkan )
Aliran fluida tidak berubah rapat massanya ketika mengalir melaui sebuah pembuluh
dan mengalir sejumlah cairan yang sama besarnta ( kontiunutitas)
4.Non viskos ( tak kental ), tidak ada ada geseran dalam
Berdasarkan persyaratan diatas, keluarlah hukum kinetis yang juga dikenal dengan persamaan Bernoulli
p + ½ ρV2 + ρg h= konstan
ρ = rapat massa ;
h = ketinggian
p = tekanan
V = kecepatan alir
Dengan menggunakan persamaan ini dapat menghitung kecepatan aliran zat cair. Alat yang diapkai adalh Venturimeter. Kecepatan gerak benda dalam cat cair dapat pula ditentukan dengan menggunakan tabung pitot dan dapat pula menghitung gerakan udara
Tekanan dan aliran darah
Tekanan darah sama dengan tekanan hidrostatik , bervariasi tergantung lokasi pengukuran: dada (90 mmHg), kepala(58mmHg), kaki (202 mmHg). Jantung adalah titik referensi standar untuk pengukuran tekanan darah
Hukum Pascal pada tekanan darah
Jika pembuluh darah memiliki titik lemah, maka setiap peningkatan tekanan darah dalam pembuluh darah akan ditransmisikan secara merata kesegala arah
- Jika tekanan cukup tinggi, maka dinding pembuluh darah dapat pecah
- Fluida mengalir melalui gradien tekana, yaitu dari area bertekanan tinggi ke area bertekanan rendah
- àPerbedaan tekanan yang penting,
Aliran Zat Cair Melalui Pembuluh
Apabila sebuah lempengan kaca diletakkan diatas permukaan zat cair kemudian digerakkan dengan kecepatan v maka lapisan dibawah akan bergerak dengan kecepatan
Gaya F yang menyebabkan kecepatan kaca dapat dinyatakan:
F = η A v/d
η = koefisien gesekan dalam ( viskousitas)
A = luas permukaan kaca
d = jarak dari permukaan ke dasar
v = kecepatan mengalir
Zat cair dalam pembuluh darah dapat digambarkan
Makin ketengah kecepatan mengalir makin besar, denga adanya gaya (F) yang bekerja pada penampang A ( P = F/A), maka kecepatan alir berbentuk parabola.
Apabila volume zat cair yang mengalir melalui penampang tiap detiknya disebut debit air ( V = Vol /t ), maka menurut Hukum Poiseuille
V = Jumlah zat cair yang mengalir perdetik
η = viskousitas
= 3-4 x 10-3 Pascal untuk darah
= 10-3 Pascal untuk air
r = jari-jari pembuluh ( m)
L = Panjang ( m)
P = tekanan
Hukum Poiseuille menyatakan bahwa cairan yang mengalir melalui suatu pipa /pembuluh akan berbanding langsung dengan penurunan tekanan sepanjang pipa/pembuluh dan pangkat empat diameter pipa/ jari-jari pembuluh
Jadi rumus diatas dapat dinyatakan :
Flow rate = Pressure / Resistance
Atau
Volume/detik = Tekanan/ tahanan