Kamis, 29 Oktober 2015

LAPORAN HASIL PRAKTIKUM BIOLOGI DASAR DAN BIOLOGI PERKEMBANGAN “DEBIT ALIRAN FLUIDA SEBAGAI FUNGSI DARI JARI-JARI PEMBULUH, TEKANAN FLUIDA DAN VISKOSITAS FLUIDA”



I.            Tujuan
Agar mahasiswa dapat menemukan hubungan antara:
1.      Debit aliran fluida dengan jari-jari pembuluh
2.      Debit aliran fluida dengan tekanan fluida
3.      Debit aliran fluida dengan viskositas fluida

II.            Alat dan Bahan
1.      Bejana berpancuran
2.      Pembuluh karet/plastik dengan beberapa ukuran jari-jari
3.      Gelas ukur
4.      Stopwatch
5.      Air
6.      Sirup
7.      Tisu

III.            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.

   Persamaan Bernoulli
    Persamaan ini digunakan untuk menghitung beberapa besaran yang diperlukan dalam analisa aliran fluida,seperti tekanan dan kecepatan aliran. Bernoulli telah berhasil menurunkan rumus dengan persyaratan-persyaratan atau pendekatan khusus yaitu :
                        1. Zat cair tanpa adanya geseran dalam (cairan tidak viscous)
2.  Zat cair mengalir secara stasioner (tidak berubah) dalam hal kecepatan, arah maupun besarnya (selalu konstan).
                        3.  Zat cair mengalir secara steady yaitu mengalir melalui lintasan tertentu.
4. Zat cair tidak termampatkan (incompressible) melalui sebuah pembuluh dan mengalir sejumlah cairan yang sama besarnya (continuitas)
            Berdasarkan  persyaratan di atas dan berdasarkan hokum kinetik diperoleh rumus :
                                1/2ρ V2+ P + ρh  = konstan
                        ρ = massa jenis zat cair
                        P = tekanan
                        V = volume

                             Hukum Poiseulle
            Hukum poiseulle menyatakan bahwa cairan mengalir melalui suatu pipa akan berbanding langsung dengan penurunan tekanan sepanjang pipa dan pangkat empat jari-jari pipa.
Jika suatu fluida mengalir mulus dalam suatu pembuluh sepanjang ( L)  dan jari-jari  (r ). Maka debit alirannya adalah:
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 :
                    a.       Debit berbanding lurus dengan pangkat empat jari-jari pembuluh.
                    b.      Debit berbanding lurus dengan selisih tekanan fluida
                    c.       Debit berbanding terbalik dengan vikositas fluida
                    d.      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 vikositas darah. Jari-jari pembuluh dapat di ubah-ubah dengan menganti pembuh dari berbagai ukuran. Selish rekanan fluida merupakan selisih tekanan hidrostatik fluida pada posisi lubang pancuran dan pada posisi permukaan fluida bejana berpancuran. Jika selisih tinggi fluida pada kedua posisi itu adalah h, maka selisih tekanan hidrostatis, P = ρgh dimana ρ adalah masa jenis fluida, g adalah percepatan gravitasi dah h adalah tinggi fluida.
     Viskositas fluida dapat di ubah-ubah dengan mengganti kosentrasi larutan fluida.untuk itu dalam percobaan ini, air akan ditambahkan sirup dengan berbagai kosentrasi.

IV.            Prosedur Percobaan
1.      Debit sebagai fungsi jari-jari pembuluh
a.       Bejana perpancuran diisi 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 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)

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

V.            Data
A.      Data D=f(r)
Tinggi air, h = 900 cm
Panjang pembuluh, L = 100 cm
Viskosita air,  = 1 mpas
NO
  r(cm)
 V(cm3)
 t(s)
 D(cm3/s)
1.
0,45 cm
500 cm3
16 detik
31,25 cm3/s
2.
0,25 cm
500 cm3
23 detik
27,73 cm3/s

B.     Data D=f(P)
Jari-jari pembuluh, r= 0,45 cm
Panjang pembuluh, L = 100 cm
Viskosita air,  = 1 mpas
NO
  r(cm)
 V(cm3)
 t(s)
 D(cm3/s)
1.
900 cm
400 cm3
10 detik
40 cm3/s
2.
500 cm
400 cm3
22 detik
18,18 cm3/s


C.     Data D=f()
Jari-jari pembuluh, r= 0,45 cm
Panjang pembuluh, L = 1000 cm
Tinggi fluida, h = 100 cm
NO
Kosentrasi (%)
 V(cm3)
 t(s)
 D(cm3/s)
1.
Air 900 %
400 cm3
12 detik
33,33 cm3/s
2.
Air +  sirup
500 ml + 100 ml = 600 %
400 cm3
20 detik
20 cm3/s

VI.            Analisi Data
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 :
                    a.       Debit berbanding lurus dengan pangkat empat jari-jari pembuluh.
                    b.      Debit berbanding lurus dengan selisih tekanan fluida
                    c.       Debit berbanding terbalik dengan vikositas fluida
                    d.      Debit berbanding terbalik dengan panjang pembuluh


VII.            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.

VIII.            Aplikasi Medis
Pembuluh darah
Menurut arah alirannya suatu pembuluh darah tersebut dapat dibedakan menjadi 2(dua) ,yaitu :
1.      Pembuluh nadi (arteri)
Pembuluh nadi (arteri) ialah merupakan suatu pembuluh  yang  mengalirkan  suatu darah keluar jantung. Letak arteri tersebut agak ke dalam  dari permukaan tubuh. Apabila arteri terluka, maka darah akan memancar keluar.
Pembuluh  darah tersebut mempunyai lapisan elastis yang tebal, sehingga mampu untuk dapat menahan tekanan darah yang berasal dari jantung. Denyutnya pun terasa hanya pada bagian tubuh yang tertentu saja, misalnya dipergelangan tengan ataupun daerah leher, dan juga pembuluh darah tersebut mempunyai satu katup dekat jantung.  Katup tersebut berguna untuk dapat menjaga agar darah tersebut tidak mengalir kembali ke dalam bilik jantung.
  1. Pembuluh balik (vena)
    Pembuluh balik (vena) ialah merupakan  suatu pembuluh yang mengalirkan darah menuju masuk ke dalam jantung tersebut . vena tersebut memiliki suatu lapisan elastis yang lebih tipis tidak sama dengan arteri, sehingga tidak sekuat dan tidak selentur arteri. Pembuluh tersebut terletak di dekat permukaan kulit, yang tampak bewarna kebirubiruan, dan denyutnya yang tidak terasa, jika terluka, darah tersebut tidak memancar keluar, serta mempunyai katup sepanjang pembuluh. Katup tersebut berguna agar aliran darah tersebut berlangsung satu arah serta juga untuk menjaga agar darah tersebut tetap mengalir dikarenakan tidak adanya suatu pompa pada aliran darah di vena tersebut, pembuluh balik tersebut terdiri atas pembuluh balik besar dan juga pembuluh balik paru-paru.

Penyebab Penyumbatan Pembuluh Darah

Description: Penyebab Penyumbatan Pembuluh Darah
Penyumbatan pembuluh darah bisa berakibat sangat fatal, mulai dari serangan jantung, stroke hingga kematian. Menurut Dr. M. Abbas, Sp.JP, kardiologis dari Omni Hospitals, penyumbatan pembuluh darah bisa mengakibatkan kekurangan pasokan aliran da­rah pada otot jantung. Dampaknya akan timbul rasa nyeri yang hebat pada area dada (Angina Pectoris)  dan berakhir pada kematian mendadak.

 “Penyumbatan pembuluh darah dapat terjadi hampir di semua bagian tubuh, namun yang lebih menyebabkan kematian adalah bila terjadi di jantung dan otak. Bila terjadi di daerah jantung akan menyebabkan serangan jantung (Infark), sementara penyumbatan yang terjadi di daerah leher hingga otak akan memicu stroke. Penyumbatan juga dapat terjadi pada daerah kaki (claudicasio)  bahkan pada ginjal, yang akhirnya bisa menyebabkan terjadinya gagal ginjal,"  

pembuluh darah merupakan bagian dari sistem sirkulasi yang menyalurkan nutrisi, oksigen dan berbagai elektrolit yang dibutuhkan oleh sel dan organ di tubuh, serta berperan pula membawa zat hasil sisa metabolisme. Laju aliran darah dalam pembuluh dapat terganggu oleh adanya endapan atau deposit lemak yang menempel di dinding dalam (endotel), dan inilah yang disebut plak. 
“Dinding pembuluh darah yang dipenuhi oleh plak, tentu saja akan menyempit dan kalau jumlahnya makin banyak bisa menyebabkan penyumbatan. Akibat lain, lapisan endotel pun bisa menjadi rapuh. Bila lapisan endotel pecah (plaque fracture), akan terjadi penggumpalan darah  pada area tersebut, hingga menyumbat total pembuluh darah,” Dr. Abbas menyatakan. “Diameter pembuluh darah yang menyempit lebih dari 50%, akan menyebabkan defisit aliran darah pada pembuluh tersebut.”

Faktor mempercepat penyumbatan pembuluh darah.
penyempitan pembuluh darah akan dialami semua orang, karena hal ini merupakan proses degeneratif -seiring semakin tuanya umur seseorang. Tapi, jika seseorang menjalani pola hidup sehat, kondisi itu mungkin baru terjadi pada usia 80-90 tahun.  terkadang hal itu datang lebih awal. Berikut ini beberapa faktor risiko yang dapat mempercepat proses penyempitan dan penyumbatan pembuluh darah:
·         Kadar kolesterol total dan LDL tinggi.
Selain asupan makanan, faktor keturunan juga bisa menyebabkan seseorang memiliki kadar LDL tinggi.
·         Penderita diabetes.
 Penyakit diabetes dapat menyebabkan seseorang mengalami gangguan kolesterol, hingga dapat meningkatkan kadarnya dalam darah. Diabetes juga bisa menyebabkan kerusakan endotel (disfungsi endot)  sehingga plak akan lebih cepat terbentuk.
·         Stres.
Jika terjadi peningkatan hormon ‘kortisol’ yang melebihi batas normal maka bisa memicu stres  dan meningkatnya kadar LDL dalam darah.

·         Tekanan darah tinggi (Hipertensi).
Semakin tinggi tekanan darah seseorang, maka gesekan antara aliran darah dengan dinding pembuluh darah akan semakin tinggi. Akibatnya dinding pembuluh darah lecet (inflamasi) yang menyebabkan peradangan, penebalan, dan bisa berakhir pada pengapuran.
·         Rokok.
Merokok dapat menyebabkan timbulnya penyakit arteriosklerosis, yaitu menebal dan mengerasnya pembuluh darah sehingga menyebabkan elastisitas pembuluh darah menjadi hilang. Ini dapat berujung pada penyumbatan.
IX.            Tugas dan Pertanyaan
1.       Apa yang terjadi bila seseorang mengalami gejala penyempitan pembuluh darah?
Jawaban : sumbatan pada jaringan pembuluh darah berupa lemak yang berlebihan, sehingga aliran darah ke berbagai organ tubuh menjadi terganggu. Penyumbatan pembuluh darah ini biasanya dapat menyebabkan berbagai macam penyakit, seperti stroke/lumpuh, kolestrol tinggi, penyakit jantung, dan asam urat. Saat ini penyakit stroke merupakan penyakit mematikan nomer 3 di dunia.

2.      Bagaimana menentukan tekanan fluida pada dasr bejana berpancuran?
Jawaban : 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

3.      Bagaimana menentukan konsentrasi sirup dalam air?
                  Jawaban : konsentrasi =  x 100 %

4.       Bagaimana hubungan antara konsentrasi dengan viskositas?
            Jawaban : tergantung dengan jenis zat yang terlaru dalam cairan tersebut.                       Cairan yang lebih encer dari air justru akan menurunkan viskositas larutan                bila kadarnya bertambah.

5.      Menurut hasil percobaan anda, bagaiman hubungan antara :
a.       D dengan r :
Tinggi air, h = 900 cm
Panjang pembuluh, L = 100 cm
Viskosita air,  = 1 mpas
NO
  r(cm)
 V(cm3)
 t(s)
 D(cm3/s)
1.
0,45 cm
500 cm3
16 detik
31,25 cm3/s
2.
0,25 cm
500 cm3
23 detik
27,73 cm3/s


b.      D dengan P :
Jari-jari pembuluh, r= 0,45 cm
Panjang pembuluh, L = 100 cm
Viskosita air,  = 1 mpas
NO
  r(cm)
 V(cm3)
 t(s)
 D(cm3/s)
1.
900 cm
400 cm3
10 detik
40 cm3/s
2.
500 cm
400 cm3
22 detik
18,18 cm3/s

c.        D dengan  :
Jari-jari pembuluh, r= 0,45 cm
Panjang pembuluh, L = 1000 cm
Tinggi fluida, h = 100 cm
NO
Kosentrasi (%)
 V(cm3)
 t(s)
 D(cm3/s)
1.
Air 900 %
400 cm3
12 detik
33,33 cm3/s
2.
Air +  sirup
500 ml + 100 ml = 600 %
400 cm3
20 detik
20 cm3/s

6.       Berdasarkan data yang anda peroleh, gambarkan grafik :
D = f(r)
D = f(P)         
D =f(n)

A.      D= f(r)


B. D=f(P)





C.  D= f(n)