TUGAS FISIKA DASAR FARMASI
“Penerapan Teori Fluida dalam Dunia Kesehatan”
Oleh :
Virgina Sekar Ayu
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS JEMBER
2015/2016
BAB I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada umumnya materi dapat di bedakan menjadi tiga wujud, yaitu padat, cair dan gas. Benda padat memiliki sifat mempertahankan bentuk dan ukuran yang tetap. Jika gaya bekerja pada benda padat, benda tersebut tidak langsung berubah bentuk atau volumenya.
Benda cair tidak mempertahankan bentuk tetap, melainkan mengambil bentuk seperti tempat yang di tempatinya, dengan volume yang tetap, sedangkan gas tidak memiliki bentuk dan volume tetap melainkan akan terus berubah dan mmenyebar memenuhi tempatnya. Karena keduanya memiliki kemampuan untuk mengalir. Zat memiliki kemampuan untuk mengalir disebut dengan zat cair atau fluida.
1.2 Tujuan
1. Dapat mengetahui Sejarah Mekanika Fluida 2. Dapat mengetahui Definisi Fluida
3. Dapat mengetahui Ruang Lingkup Mekanika Fluida 4. Dapat mengetahui dan memahami Tipe Aliran Fluida
5. Dapat mengetahui dan memahami Penerapan Teori Fluida dalam Bidang Kesehatan
BAB II. PEMBAHASAN
2.1 Sejarah Mekanika Fluida
Mekanika fluida adalah suatu ilmu yang memelajari prilaku fluida baik dalam keadaan diam (static) maupun bergerak (dynamic) serta akibat interaksi dengan media batasnya (zat padat atau fluida dengan γ lain ). Seperti kebanyakan disipilin ilmu lainnya, mekanika fluida mempunyai sejarah panjang dalam pencapaian hasil-hasil pokok hingga menuju ke era modern seperti sekarang ini.
memperkenalkan bentuk kalkulus differensial sebagai bagian dari analisisnya.
Sejak permulaan Masehi sampai zaman Renaissance terus menerus terjadiperbaikan dalam rancangan sistem-sistem aliran, seperti: kapal, saluran, dantalang air. Akan tetapi tidak ada bukti-bukti adanya perbaikan yang mendasardalam analisis alirannya. Akhirnya kemudian Leonardo da Vinci (1452-1519)menjabarkan persamaan kekekalan massa dalam aliran tunak satu-dimensi.Leonardo da Vinci adalah ahli ekspremen yang ulung, dan catatan-catatannyaberisi diskripsi yang seksama tentang gelombang, jet atau semburan, loncatanhidraulik, pembentukan pusaran, dan rancangan-rancangan seretan-rendah (bergaris-alir) serta seretan-tinggi (parasut). Galileo (1564-1642) memperkenalkanbeberapa hukum tentang ilmu mekanika. Seorang Perancis, Edme Moriotte (1642-1684) membangun terowongan angin yang pertama dan menguji model-model didalamnya.
danbentuk integralnya, yang sekarang disebut persamaan Bernoulli. D’Alembertmemakai persamaan ini untuk menampilkan paradoksnya bahwa suatu benda yangterbenam di dalam fluida tanpa gesekan mempunyai seretan nol, sedangkanGerstner memakai persamaan Bernoulli untuk menganalisis gelombang permukaan.
Hasil-hasil ini merupakan hal yang berlebihan, karena asumsi fluidasempurna dalam praktek hanya mempunyai penerapan yang sangat terbatas dankebanyakan aliran di bidang teknik sangat dipengaruhi oleh efek kekentalan. Paraahli teknik mulai menolak teori yang sama sekali tidak realistik itu, dan mulaimengembangkan hidraulika yang bertumpu pada ekperimen. Ahli-ahli eksperimenseperti Pitot, Chezy, Borda, Bossut, Coulomb (1736-1806), Weber (1804-1891),Francis (1815-1892), Russel (1808-1882), Hagen (1797-1889), FrenchmanPoiseuille (1799-1869), Frenchman Darcy (1803-1858), Manning (1816-1897),Bazin (1829-1917), dan Saxon Weisbach (1806-1871) banyak menghasilkan datatentang beraneka ragam aliran seperti saluran terbuka, hambatan kapal, aliranmelalui pipa, gelombang, dan turbin.
Navier-Stokes, belum dapatdigunakan untuk aliran sembarang. Selanjutnya pada tahun 1904, setelah seoranginsinyur Jerman, Ludwig Prandtl (1875-1953), menerbitkan makalah yangbarangkali paling penting yang pernah ditulis orang di bidang mekanika fluida.Prandtl menunjukan bahwa aliran fluida yang kekentalannya rendah, seperti aliranair atau aliran udara, dapat dipilah menjadi suatu lapisan kental (lapisan batas) didekat permukaan zat padat dan antar muka, dan lapisan luar yang hampir enceryang memenuhi persamaan Euler dan Bernoulli. Teori lapis batas ternyatamerupakan salah satu alat yang paling penting dalam analisis-analisis aliranmodern, disamping teori yang dikembangkan oleh Theodore von Karman (1881-1963) dan Sir Geofrey I. Taylor (1886-1975).
2.2 Definisi Fluida
Mekanika fluida melihat semua bahan hanya terdiri atas dua keadaan saja,yaitu fluida dan zat padat. Secara teknis perbedaannya terletak pada reaksi keduazat tersebut terhadap tegangan geser atau tegangan singgung yang dialaminya. Zatpadat dapat menahan tegangan geser dengan deformasi yang tetap (static), sedangkan fluida, betapapun kecilnya tegangan geser yang diberikan, akanmenyebabkan fluida itu begerak. Fluida itu bergerak dan berubah bentuk secara terus-menerus selama tegangan geser itu bekerja. Oleh karena itu fluida yang diam (hydrostatic) berarti dalam keadaan tegangan gesernya nol.
terdiri atas molekul-molekul tetap dan rapat dengan gaya kohesif yang relatif kuat, sehinggacenderung mempertahankan volumenya dan akan membentuk permukaan bebasyang rata dalam medan gravitasi. Sebaliknya gas, karena terdiri dari molekul-molekul yang tidak rapat dengan gaya kohesif yang cukup kecil (dapat diabaikan),sehingga volume gas dapat memuai dengan bebas dan terus berubah.
Fluida dapat juga dibedakan berdasarkan kekentalannya, yaitu fluida nyata (viscous fluid ) dan fluida ideal (non viscous fluid ). Fluida nyata adalah fluida yang memiliki kekentalan, fluida ini dapat kita jumpai dalam kehidupan sehari-haricontohnya air dan udara. Sedangkan fluida ideal, tidak ada dalam kehidupan sehari-hari dan hanya dipakai dalam teori dan kondisi-kondisi khusus saja.
2.3 Ruang Lingkup Mekanika Fluida
Bumi ini 75% tertutup oleh air (zat cair) dan 100% tertutup oleh udara (gas),oleh karena itu ruang lingkup mekanika fluida sangat luas dan menyentuh hampirseluruh segi kehidupan manusia. Ilmu cuaca, oceanographyfisis, dan hidrologibersangkutan dengan aliran-aliran secara alami, seperti juga halnya denganpenelaahan medis atas pernafasan dan peredaran darah. Semua masalahtransportasi yang terkait dengan gerak fluida, dengan cabang-cabang khusus yangtelah maju dalam aerodinamika pesawat udara dan roket, dan dalam hidrodinamika bahari kapal dan kapal selam.
juga masalah-masalahpengairan, pengendalian banjir, penyediaan air, pembuangan limbah, gerak umban atau proyektil, dan pembangunan jalur minyak dan gas.
2.4 Tipe Aliran Fluida
Tipe aliran dalam fluida dapat dibedakan menjadi beberapa macam aliran.Sebagai contoh, aliran tunak (steady) atau tak tunak (unsteady), seragam (uniform) atau tak seragam (non-uniform), termampatkan (compressible) atau tak termampatkan (incompressible), dan subkritis (sub critical) atau superkritis (supercritical).
Aliran dikatakan tunak (steady flow) jika kecepatan (v) tidak berubah (constant) selama selang waktu tertentudan apabila kecepatan aliran selalu berubah selama selang waktu tertentu, maka dikatakan aliran tak tunak (unsteady flow), sebagai contoh, aliran banjir ataupasang surut.
Aliran dikatakan seragam (uniform flow) jika kedalaman aliran pada setiappenampang saluran adalah tetap dan jika kedalamannya selalu berubah, makadikatakan aliran tidak seragam (non-uniform flow) atau aliran berubah (varied flow). Aliran seragam dapat dibedakan lagi menjadi aliran seragam tunak (steadyuniform flow) jika kedalaman dan kecepatan alirannya tetap sepanjang saluran, dan apabila kedalaman alirannya tetap tetapi kecepatan alirannya selalu berubahsepanjang saluran, maka dikatakan aliran seragam tak tunak (unsteady uniform flow), ini tidak mungkin terjadi.
kecepatan alirannya selalu berubah sepanjangsaluran, maka dikatakan aliran berubah tak tunak (unsteady varied flow).
Aliran tak seragam atau berubah dapat juga dibedakan menjadi aliran berubahtiba-tiba rapidly varied flow), yaitu jika kedalaman aliran mendadak berubahpada jarak yang cukup pendek, misalnya aliran yang melewati mercu, bendungatau terjunan. Apabila kedalaman aliran berubah pada jarak yang cukup panjang,maka dikatakan aliran berubah lambat laun (gradually varied flow).
Aliran dikatakan termampatkan (compressible flow), jika aliran tersebutmengalami perubahan volume bila diberikan tekanan, dan sebaliknya jika tidakmengalami perubahan volume, dikatakan aliran tersebut tak termampatkan (uncompressible flow).
Jenis aliran berdasarkan besarnya bilangan Froude (F r), dapat dibedakan menjadi superkritis (supercritical flow), subkritis (sub critical flow) atau kritis (critical flow).
dimensi memiliki dua gradien kecepatan.Aliran tiga dimensi adalah aliran dimana parameter alirannya berubah dalam tiga dimensi, sehingga gradien parameter alirannya terdapat dalam tiga arah.
2.5 Penerapan Teori Fluida dalam Bidang Kesehatan
Hidrodinamika adalah ilmu yang mempelajari fluida yang mengalir. Fluida dalah zat yang dapat mengalir, yang terdiri dari zat cair dan gas. Hidroninamika juga dapat didefinisikan sebagai penelitian mengenai zat cair yang mengalir meliputi tekanan, kecepatan aliran, lapisan-lapisan zat yang melakukan gesekan. Bernoulli telah berhasil merumuskan rumus dengan persyaratan-persyaratan atau pendekatan khusus yaitu :
1. Zat cair tanpa adanya geseran dalam (cairan tidak viskos)
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 (incompresible) melalui sebuah pembuluh dan mengalir sejumlah cairan yang sama besarnya (continuitas)
a. Hukum Fisika yang berhubungan dengan tekanan pada tubuh manusia yaitu:
Hukum Boyle
Untuk setiap gas pada suhu tetap, volume berbanding terbalik dengan tekanan. P1 x V1 = P2 x V2
Tekanan berbanding terbalik dengan suhu. Pada manusia hukum ini dipakai pada mekanisme bernafas dan respirasi.
Hukum Dalton (Hukum Tekanan Parsial)
Tekanan gas sebanding dengan presentase campuran gas-gas yaitu tekanan parsial satu gas adalah jumlah gaya pada dinding yang mengelilinginya. menimbulkan gelembung gas dalam darah yang dapat menyumbat kapiler.
Prinsip Pascal
Tekanan yang diberikan pada semua zat cair dalam bejana tertutup diteruskan kesemua arah dengan besar yang sama contohnya pada vesca urinaria, begitu juga pada benda yang terletak dalam cairan, mempunyai tekanan yang sama pada seluruh permukaan. Contohnya janin di dalam cairam amnion, ia terlindung dalam cairan yang mengelilinginya yang meneruskan dengan tekanan sama tidak menjadi masalah walaupun orangnya aktif. b. Alat-alat yang digunakan dalam kesehatan berhubungan dengan hidroninamika :
1. Sphygmomanometer (Tensimeter)
waktu jantung mengembang kembali). 2. Tonometer
Digunakan untuk pemeriksaan untuk mengetahui TIO (Tekanan Intra Okuler) pada mata.
3. Sistometer
BAB III. PENUTUP
3.1Kesimpulan
Hidroninamika adalah ilmu yang mepelajari fluida yang mengalir. Contoh-contoh alat yang digunakan dalam kesehatan yang berkaitan dengan hidrodinamika antara lain :
Sphygmomanometer (Tensimeter)
Tonometer
DAFTAR PUSTAKA
1. Ruslan Hani, Ahmadi dan Handoko Riwidikdo. 2007. Fisika Kesehatan. Yogyakarta : Mitra Cendikia Press
2. Hartono. 1985. Mengenal Alat-Alat kesehatan dan Kedokteran. Jakarta : CV Timur Raya.
