Fisika Keperawatan Stikes Nusantara Bio Fluida : Fisika Keperawatan Stikes Nusantara

Fluida…. Fluida adalah zat yang dapat mengalir atau sering disebut Zat Alir. Jadi perkataan fluida dapat mencakup zat cair atau gas. Apa perbedaan zat cair dan Gas ?

FLUIDA = zat alir GAS Zat cair - Molekul terikat secara longgar Molekul bergerak bebas dan saling bertumbukan Adanya tekanan akibat tumbukan antar molekul & arah acak -kompresibel Contoh : udara dalam sistem respirasi tubuh - Molekul terikat secara longgar tapi berdekatan Adanya tekanan karena gaya grafitasi & arah tegak lurus -Non kompresibel (tidak dapat ditekan) artinya tidak berubah volumenya jika mendapat tekanan. Contoh : darah dalam sistem transportasi tubuh

Fluida darah….. Bagaimana darah bisa mengalir ke seluruh tubuh melalui pembuluh darah ? - dipompa / di tekan oleh jantung yg berdenyut Mengapa jantung berdenyut? - adanya listrik jantung

Inilah ….Listrik Jantung !!! SA node mengalami gelombang depolarisasi ke atrium kiri dari atrium kanan dalam 70 sekon  terjadi kontraksi atrium Gelombang depolarisasi berlanjut ke AV node  AV node mengalami depolarisasi Gelombang dari AV node melalui bundle of his (BH)dan diteruskan ke bundle branch (BB)  BB mengalami depolarisasi Diteruskan ke jaringan purkinye  endokardium  berakhir di epikardium  terjadi kontraksi otot jantung Setelah repolarisasi, miokardium relaksasi Ketika kontraksi atrium (serambi) : fase sistole Pemompaan dimulai  kontraksi mendorong darah melalui katub mitral dan tricuspid ke dalam bilik Kontraksi bilik memaksa darah melalui katub semilunar masuk ke dalam arteri pulmonary ( yg menuju paru-paru), dan ke aorta (arteri tubuh yg terbesar) yg menuju keseluruh tubuh Ketika jantung rileks, diantara denyutan: fase diastole: katub semilunar tertutup; Darah masuk ke jantung; darah memasuki serambi dan memenuhi kedua serambi dengan cepat. Siklus dimulai kembali Repolarisasi: epi  endo Depolarisasi: endo  epi alifis@corner - alifis.wordpress.com

Apakah Tekanan itu? Tekanan ialah gaya yang bekerja tiap satuan luas P = F/A P = tekanan (Pa) F = gaya (N) A = luas permukaan yang menderita gaya (m2) Tekanan hidrostatik adalah tekanan yang dialami oleh suatu permukaan akibat gaya hidrostatik (gaya yang disebabkan oleh zar cair ) Ph = gh Ph = tekanan hidrostatik (pa)  = massa jenis zat cair (kg/m3) g = percepatan grafitasi (m/s2) h = tinggi zat cair (m)

Tekanan darah Tekanan darah diukur menggunakan spygmomanometer (tensimeter) yang berisi air raksa dan biasanya dikalibrasi dalam mmHg. Tensimeter dapat berupa manometer logam dan air raksa

Dua nilai tekanan darah yang diukur, yaitu: tekanan maksimum ketika jantung memompa (tekanan sistolik) dan tekanan ketika jantung beristirahat (tekanan diastolik). Ketukan___________________ Pada awalnya tekanan udara pada jaket dinaikkan tinggi di atas tekanan sistolik dengan pompa tangan, dan tekanan ini memompa arteri utama (brachial) di lengan dan memotong aliran darah. Tekanan udara kemudian diperkecil perlahan-lahan sampai titik di mana darah kembali mulai mengalir ke tangan, hal ini dideteksi dengan mendengarkan karakteristik ketukan darah yang kembali ke lengan bawah dengan stetoskop. Pada saat ini tekanan sistolik sama dengan tekanan udara pada jaket yang bisa dibaca pada alat ukur. Tekanan udara kemudian diperkecil lebih lanjut dan suara ketukan menghilang ketika darah dengan tekanan rendah dapat memasuki arteri. Pada saat ini alat ukur menunjukkan tekanan diastolik. Tekanan sistolik normal sekitar 120 mm-Hg, sementara tekanan diastolik normal sekitar 80 mm-Hg. 

Grafik systole-diastole

Gerak Fluida Di dalam geraknya pada dasarnya dibedakan dalam 2 macam : Aliran laminar / stasioner / streamline. Aliran turbulen Suatu aliran dikatakan laminar / stasioner / streamline bila : Setiap partikel yang melalui titik tertentu selalu mempunyai lintasan (garis arus) yang tertentu pula. Kecepatan setiap partikel yang melalui titik tertentu selalu sama. Misalkan setiap partikel yang melalui K selalu mempunyai kecepatan vK.

Debit Fluida mengalir dengan kecepatan tertentu, misalnya v meter per detik. DEBIT FLUIDA adalah volume fluida yang mengalir persatuan waktu melalui suatu pipa dengan luas penampang A dan dengan kecepatan v.

Persamaan Kontinuitas Av = konstan A1v1 = A2v2 A1 = luas penampang pembuluh 1 A2 = luas penampang pembuluh 2 V1 = kecepatan aliran darah pada A1 V2 = kecepatan aliran darah pada A2 v1 v2 A1 A2

Darah Aliran Darah mengalir dari janting ke aorta, masuk ke arteri-arteri utama, bercabang lagi ke arteri kecil (arteriol), bercabang lagi menjadi sejumlah pembuluh kapiler yang amat kecil. Darah kembali ke jantung melalui vena Analogi: Peredaran air dalam pipa

2 aliran darah Ada dua lintasan terpisah untuk alian darah. Lintasan yang lebih panjang membawa darah ke bagian-bagian tubuh, melalaui arteri dengan membawa oksigen (Ol) ke jaringan tubuh dan mengambil karbondioksida (CO2) yang dibawanya kembali ke jantung melalui pembuluh darah balik (vena). Darah ini kemudian dipompa ke dalam paru-paru (lintasan kedua) dimana karbondioksida dilepaskan dan oksigen diambil. Darah yang dimuati oksigen kembali ke jantung, dimana darah tersebut kembali dipompa ke jaringan-jaringan tubuh.

Contoh soal: Darah mengalir dari pembuluh darah yang besar dengan jari-jari 0,3 cm, dimana kelajuannya 10 cm/s ke dalam daerah dimana jari-jarinya berkurang menjadi 0,2 cm akibat penebalan dinding (arteriosclerosis). Berapakah kelajuan darah pada bagian itu? Jawab: A1v1 = A2v2 Atau v2 = A1.v1/A2 =  (0,3 cm)2 (10 cm/s)/ (0,2 cm)2 = 22,5 cm/s Aliran dari pembuluh besar menuju kecil, kelajuannya alirannya berubah dari lambat menjadi lebih cepat

Tapi mengapa, kelajuan pada arteri lebih kecil dari aorta ? Contoh soal: Radius aorta ± 1,0 cm dan darah yang melewatinya memiliki laju sekitar 30 cm/s. Pembuluh kapiler memiliki radius 4x10-4 cm dan darah yang melewatinya memiliki laju sekitar 5x10-4 m/s. Perkirakan berapa banyak pembuluh kapiler yang ada dalam tubuh?

Jawab: A1 = luas aorta A2= luas seluruh pembuluh kapiler = N.rkap2 Dimana N = jumlah pembuluh kapiler, Maka A1v1 = A2v2 (raorta2 )vaorta = (N.rkap2 )vkap N = (raorta2 )vaorta / (rkap2 )vkap N = 4x109 pembuluh kapiler

Hasil Rumus Poiseuille Aorta Kapiler Vena cava Kecepatan 30 cm/s 1 mm/sec 5 cm/s 3 cm2 Luas 600 cm2 18 cm2 Pertukaran O2 dan CO2

Persamaan bernoulli Klik disini

Aliran Zat Cair Melalui Pipa/Pembuluh F A P1 P2 Hukum Poiseuille : Cairan yang mengalir melalui suatu pipa kecepatannya berbanding lurus dengan penurunan tekanan dan pangkat empat jari-jari r = jari2 pipa P1 = tekanan pada pipa 1 P2 = tekanan pada pipa 2 = kekentalan L = panjang pipa Untuk menjelaskan mengapa penderita usia lanjut mengalami pingsan Mengapa daerah ujung suhunya dingin.

Tahanan terhadap debit zat cair Efek panjang Pembuluh Terhadap debit Makin panjang pembuluh, diameter sama, zat cair akan mendapat tahanan semakin besar, maka debit zat cair akan lebih besar pada pembuluh yang pendek. Panjang = 3 Panjang = 2 Panjang = 1 1 ml/min 2 ml/min 3 ml/min

Efek diameter pembuluh Debit aliran zat cair makin besar pada diameter yang pembuluhnya makin besar d = 1 1 ml/min d = 2 16 ml/min d = 3 256 ml/min

Efek kekentalan Semakin kental zat cair semakin besar tahanan terhadap dinding pembuluh, sehingga dapat ditentukan konsentrasi sel darah merahnya. air 1 cm Note : Pada darah normal kekentalan 3,5 kekentalan air. Kekentalan 1 ½ kali diatas normal kekentalan 2 kali air. Kekentalan 70 kali di atas normal kekentalan 20 kali air plasma 1,5 cm darah 3,5 cm

Kekentalan darah Semakin kental cairan yang melewati pembuluh, semakin besar gesekan terhadap dinding pembuluh , sehingga tahanan semakin besar. Kekentalan  konsentrasi sel darah merah Darah normal : 3,5 x kekentalan air Aliran darah penderita anemia: cepat, konsentrasi sel darah merah sangat rendah Penderita polycythemia (kadar sel darah merah meningkat) aliran darah sangat lambat

Efek tekanan terhadap debit Aliran air mengalir dari tekanan tinggi ke rendah. Aliran air sebanding terhadap perbedaan tekanan 1 ml/min 2 ml/min 3 ml/min

Respirasi ( Sistem Pernafasan)

Pernafasan___ Mekanisme Pernafasan Mekanisme masuknya udara dari luar ke dalam paru-paru disebut inspirasi, sedang keluarnya udara dari dalam paru-paru disebut ekspirasi. Keluar masuknya udara pernafasan ini melibatkan rongga dada dan perut, sehingga keluar masuknya udara dapat dibedakan menjadi pernafasan dada dan pernafasan perut.

a. Pernafasan Dada Inspirasi pernafasan dada terjadi pada saat otot antar rusuk berkontraksi, tulang-tulang rusuk akan naik dan rongga dada membesar. Akibatnya tekanan udara di dalam rongga dada lebih kecil dari pada tekanan udara di luar, sehingga udara dari luar masuk ke paru-paru. Ekspirasi pernafasan dada terjadi pada saat otot antara tulang rusuk berelaksasi atau mengendor, tulang rusuk akan turun dan rongga dada mengecil. Akibatnya tekanan udara di dalam rongga dada lebih besar dari pada tekanan udara di luar. Akibatnya udara dalam rongga dada akan terdorong ke luar dari paru-paru menuju hidung atau mulut.  

b. Pernafasan Perut Inspirasi pernafasan perut terjadi pada saat otot rongga diafragma berkontraksi, posisi diafragma menjadi mendatar. Akibatnya rongga dada membesar dan tekanan udara lebih kecil, sehingga udara luar masuk ke paru-paru. Ekspirasi pernafasan perut terjadi pada saat otot rongga diafragma berelaksasi, rongga dada mengecil dan tekanan udara menjadi lebih besar, sehingga udara ke luar dari paru-paru.   Pernafasan adalah suatu proses yang terjadi secara otomatis walau dalam keadaaan tertidur sekalipun karena sistem pernafasan dipengaruhi oleh susunan saraf otonom. Masuk keluarnya udara dalam paru-paru dipengaruhi oleh perbedaan tekanan udara dalam rongga dada dengan tekanan udara di luar tubuh. Jika tekanan udara di luar rongga dada lebih besar, maka udara akan masuk ke paru-paru, demikian jua sebaliknya jika tekanan di dalam rongga dada lebih besar maka udara akan keluar dari paru-paru.

2. Aplikasi Konsep Fisika dalam Pernafasan   a. Hukum Dalton Hukum ini menyatakan bahwa: Tekanan parsial suatu komponen dalam campuran gas adalah tekanan dari komponen itu seandainya sendirian mengisi seluruh volume gas yang tersedia. Maka dari itu, jumlah tekanan suatu campuran gas yang tidak reaktif dan bersifat ideal, adalala sama dengan jumlah tekanan parsial semua komponen gas. Misalnya dalam suatu ruangan terdapat udara dengan tekanan 1 atmosfir (760 mm-Hg). Jika dipindahkan seluruh molekul kecuali O2,, maka O2 dalam udara tersebut 20%, berarti O2 memiliki tekanan 20% x 760 mm Hg = 152 mm-Hg. Demikian pula N2 = 610 mm Hg (80% dari 760 mm-Hg).

Tekanan parsial uap air dipengaruhi oleh kelembaman Tekanan parsial uap air dipengaruhi oleh kelembaman. Suatu contoh udara ruangan mempunyai tekanan parsial 15-20 mm-Hg. Sedangkan di dalam paru-paru mempunayi tekanan 47 mm-Hg pada temperature 37°C dengan 100% kelembaman. Dengan mempergunakan tekanan parsial dari hukum Dalton dapat dibuat daftar sebagai berikut:

Pada waktu ekspirasi terahir di dalam paru-paru selalu terdapat 30% volume udara yang disebut Fungsional Residual Capasity. b. Hukum Boyle Hukum ini menyatakan bahwa : Untuk suatu massa gas pada temperature konstan maka tekanan berbanding terbalik terhadap volumenya.   Sehingga dapat dinyatakan dengan persamaan: p V = tetap

Apabila terjadi peningkatan volume maka akan diikuti dengan penurunan tekanan, demikian juga sebaliknya. Untuk mengetahui hubungan tekanan (P) terhadap volume (V) dapat dilihat pada grafik

Pada saat inspirasi volume paru-paru meningkat, sedangkan tekanan intrapleura mengalami penurunan. Pada waktu inspirasi jumlah volume udara dalam paru-paru meningkat sedang pada waktu ekspirasi jumlah volume udara paru-paru menurun.

Sekian dulu…