6. Fluida 1

FLUIDA
HIDRODINAMIKA,
DINAMIKA FLUIDA,
HK KONTINUITAS,HK POISEUILLE
Fluida atau zat alir meliputi zat cair dan gas
Perbedaan zat cair dan gas
Zat Cair
- Molekul-molekul terikat
secara longgar
- Tekanan yang terjadi
karena grafitasi
- Tekanan terjadi secara
tegak lurus pada bidang
Zat Gas
- Molekul bergerak bebas
dan saling tumbukan
- Tekanan bersumber pada
perubahan momentum
- Tekanan terjadi tidak
tegal lurus
HIDRODINAMIKA(STATIKA FLUIDA)
 Rapat massa ( ρ ) :
ρ= m/V
m = massa
V = volume
Satuan: Kg/m3
 Tekanan ( P ) :
P=F/A
F = gaya normal
A = luas permukaan
Tekanan dalam ukuran jarum
( syringe)
 Untuk gaya dari ibu jari yang sama, maka syringe
yang sempit akan menghasilkan tekanan lebih besar
dibandingkan syringe yang lebih besar.
 Jka menggunakan syringe kecil untuk menyuntik,
maka dapat menghasilkan tekanan yang besar dan
dapt merusak jaringan dan vena
Satuan Tekanan
 SI : Pascal (Pa)
 Tekanan ini merupakan tekanan yang cukup kecil :
sebuah apel ditangan memberikan tekanan sekitar
1000 Pa
 Sering digunakan satuan kilopascal (kPa)
 Konversi:
1 kPa = 7,5 mmHg= 10,2 cmH2O
14,5 lb/inci2 = 1 bar – 750 mmHg
Satuan-satuan tekanan
Satuan
Pa / kPa
mmHg
cmH2O
Atmosfir (Atm)
Bar
Torr(1Torr=1mmHg)
lb/inci2 (psi)
Keterangan
Gas darah
Tekanan darah arteri
Tekanan vena sentral
Tabung gas, autoklaf
Tabung gas, tekanan minyak
pada mobil
Pengukur vakum
Tabung gas, tekanan ban
mobil
 Pascal:
Prinsip Pascal & Archimides
Tekanan yang diberikan pada suatu fluida
tertutup diteruskan tanpa berkurang besarnya
pada setiap bagian fluida dan dinding-dinding
dimana fluida tersebut berada
 Archimides :
Bila sebuah benda seluruhnya atau sebagian
dicelupkan kedalam fluida yang diam, akan
mendapat gaya apung keatas seberat fluida yang
dipindahkan oleh benda tersebut
Tekanan dalam cairan
 Tekanan yang dihasilkan oleh kolom cairan adalah
proporsional dengan tinggi kolom dan densitas
cairan
 Semakin tinggi posisi cairan, maka kecepatan
aliran fluida akan meningkat
 Semakin tinggi densitas cairan, maka tekanan
cairan juga akan semakin besar
Tekanan dan aliran darah
 Tekanan darah sama dengan tekanan hidrostatik
 Tekanan darah akan bervariasi tergantung lokasi
pengukuran: dada (90 mmHg), kepala(58mmHg),
kaki (202 mmHg)
 Jantung adalah titik referensi standar untuk
pengukuran tekanan darah
Tekanan dan aliran darah
 Tekanan darah sama dengan tekanan hidrostatik
 Tekanan darah akan 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
 Perbedaan tekanan yang penting,
 Untuk aliran fluida yang bergerak dengan
kecepatan dan luas penampang tertentu( v1,A1)
kemudian melewati luas penampang dan dengan
kecepatan berbeda (v2,A2),maka:
Debit alirab ( Av) :
A1v1 = A2v2 = tetap ( Pers Kontinuitas)
 Untuk aliran dengan beda ketinggian :
p + ½ ρv2 + ρgh= konstan
( Pers Bernoulli )
ρ = rapat massa ;
h = ketinggian
p = tekanan
v = kecepatan
 Alat yang digunakan untuk menghitung kecepatan
aliran : Venturimeter
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
 Debit air :
r 4( P  P )
V 
8L
1
2
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
:
 Hukum Poiseuille dapat dituliskan :
8L
p1  p 2  V
r 4
Jika di analogkan dengan hukum Ohm:
V = I R, maka:
V = p1 – p2 = tegangan
I = V = kecepatan alir
R=
8L
r 4
= hambatan
Soal
 Debit zat cair yang melalui pembuluh sepanjang
30 cm pada p = 100 mm Hg adalah 1
ml/mnt.Hitung debit yang mengalir melalui
pembuluh sepanjang 20 cm dan 10 cm.
 Debit zat cair yang melalui pembuluh dengan
diameter 1mm pada p = 100 mm Hg adalah 1
ml/mnt. Hitung debit yang mengalir pada
pembuluh yang berdiameter 2 mm dan 4 mm