“DEBIT
ALIRAN FLUIDA”
11. Tujuan
a. Agar
mengetahui apa itu fluida
b. Agar
dapat menemukan hubungan antara debit aliran fluida dengan jari-jari pembuluh.
c. Agar
dapat menemukan hubungan antara debit aliran fluida dengan tekanan fluida.
d. Agar
dapat menemukan hubungan antara debit aliran fluida dengan viskositas fluida.
12. Dasar Teori
Fluida
Fuida
adalah suatu zat yang bisa mengalami perubahan-perubahan bentuknya secara
continue/terus menerus bila terkena tekanan/gaya geser walaupun relative kecil
atau bisa juga dikatakan suatu zat yang mengalir, kata fluida mencakup zat cir,
gas, air, dan udara, karena zat-zat ini dapat mengalir.
Sebaliknya
batu dan benda-benda keras (seluruh zat-zat padat tidak dapat dikategorikan
sebagai fluida karena zat-zat tersebut tidak bisa mengalir secara continue).
Fluida adalah gugusan yang tersusun atas molekul-molekul dengan jarak pisah
yang cukup besar untuk gas dan jarak pisah yang cukup kecil untuk zat cair.
Molekul-molekul tersebut tidak dapat terikat pada suatu sisi, melainkan zat-zat
tersebut saling bergerak bebas terhadap satu dengan yang lainnya.
Fluida merupakan sautu zat-zat yang
bisa mengalir yang mempunyai partikel kecil sampai kasat mata dan mereka dengan
mudah untuk bergerak serta berubah-ubah bentuk tanpa pemisahan massa.
Ketahanan fluida terhadap perubahan
bentuk sangat kecil sehingga fluida dapat dengan mudah mengikuti bentuk ruang.
Fluida adalah benda yang dapat mengalami perubahan bentuk secara terus menerus
karena gaya gesek yang bekerja terhdapnya.
Fluida
dibagi menjadi 2 bagian diantaranya adalah :
1. Fluida
statis (fluida yang diam)
2. Fluida
dinamis (fluida yang bergerak)
Hukum
Poiseuille
Apabila volume zat cair
yang mengalir melalui penampangnya setiap detiknya disebut (D), maka menurut
Poiseuille volume zat cair yang mengalir akan sama dengan tekanan zat cair
dibagi dengan hambatan alirannya.
1. Debit
adalah banyaknya volume aliran dalam fluida persatuan waktu.
2. Fluida
adalah zat yang dapat mengalir termasuk didalmnya zat cair dan gas.
Dari
persamaan diatas dapat diketahui bahwa ada 4 faktor yang mempengaruhi laju alir
zat cair pada pembuluh, yaitu :
a. Panjang
pembuluh
b. Diameter
pembuluh
c. Viskositas/kekentalan
zat cair
d. Tekanan
D =
(P1
– P2) / 8η L
Keterangan :
D = debit aliran = volume aliran / waktu
r = jari-jari pembuluh
(P1 – P2) =
selisish tekanan fluida
η = viskositas (kekentalan) fluida
L = panjang pembuluh
Satuan viskositas = N s/m2 =
pa.s = pas
Viskositas air = 1 mili pas
Viskositas 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 denga selisih tekanan fluida.
c. Debit
berbanding terbalik dengan viskositas fluida.
d. Debit
berbanding terbalik dengan panjang pembuluh.
Dalam
konteks medis, hokum ini dapat diterapkan untuk mengkaji hubungan antara debit
aliran darah dengan jari-jari pembuluh darah, tekanan darah dan viskositas
darah. Hokum poiseulla sangat berguna untuk menjelaskan mengapa pada penderita
usia lanjut mengalami pingsan yang diakibatkan tekanan darah meningkat dan
mengapa pada daerah akral (ujung) suhunya sangat dingin.
Jari-jari
pembuluh dapat diubah-ubah dengan mengganti pembuluh dari berbagai ukuran.
Selisih tekanan fluida merupakan selisih tekanan hdrostatis fluida pada posisi
lubang pancuran dan pada posisi permukaan fluida dalam bejana berpancuran. Jika
selisih tinggi fluida pada kedua posisi itu adalah h, maka selisih tekanan
hidrostatis, P = ρgh dimana ρ adalah massa jenis viskositas fluida, g adalah
percepatan gravitasi dan h adalah tinggi fluida. Viskositas fluida dapat
diubah-ubah dengan mengganti konsentrasi larutan fluida. Untuk itu dalam
percobaan ini, air akan ditambahkan sirup dengan berbagai konsentrasi.
3. Alat
dan Bahan
a. Bejana
berpancuran
b. Pembuluh
karet/plastic dengan beberapa ukuran jari-jari
c. Gelas
ukur
d. Stopwatch
e. Air
f. Sirup
4. Cara
Kerja
A. Debit
sebagai fungsi jari-jari pembuluh.
1) Bejana
berpancuran di isi air sampai hamper penuh. Kran pancuran masih tertutup. Ukur
tinggi air dalam bejana.
2) Pembuluh
dengan ukuran jari-jari tertentu, dihubungkan ke Bpancuran. Gelas ukur dipasang
pada ujung pembuluh untuk menampung air yang keluar dari pembuluh.
3) Tutup
pancuran dibuka, bersamaan dengan stopwatch diaktifkan.
4) Setelah
selang waktu tertentu, (sebelum gela sukur penuh), stopwatch dimatikan.
5) Amati
dan catat volume air yang tertampung dalam gelas ukur.
6) Ulangi
kegiatan diatas dari 1 – 5, dengan mengganti-ganti ukuran jari-jari pembuluh.
7) Catat
data yang diperoleh pada lembar data D = f(r)
B. Debit
sebagai fungsi tekanan fluida
1) Lakukan
kegiatan seperti pada prosedur A, dengan mengubah-ubah tinggi air dalam bejana
berpancuran. Jari-jari pembuluh tetap (pilih salah satu pembuluh).
2) Catat
data yang diperoleh pada lembar data D = f(P)
C. Debit
sebagai fungsi viskositas fluida
1) Lakukan
kegiatan seperti pada prosedur A, dengan mengubah-ubah viskositas fluida.
Jari-jari pembuluhtetap (pilih salah satu pembuluh). Tinggi fluida juga tetap.
2) Catat
data yang diperoleh pada lembat data D = f(η)
5. Analisis
Data dan Pembahasan
A. Data
D = f(r)
Tinggi air, h = 9,2 cm
Panjang pembuluh, L1 =
114,5(Besar) L2 =
107,5(Sedang) L3 = 97(Kecil)
Vikositas air, 1 mpas
|
No.
|
r
(cm)
|
V
(cm3)
|
t
(s)
|
D
(cm3/s)
|
|
1.
|
Selang
kecil
|
1000
|
15:21
|
65,74
|
|
2.
|
Selang
sedang
|
1000
|
10:41
|
96,15
|
|
3.
|
Selang
besar
|
1000
|
7:46
|
134,04
|
B. Data
D = f(P)
Jari-jari pembuluh, r = 0,3 cm
Panjang pembuluh, L= 107,5 cm (sedang)
Viskositas air, 1 mpas
|
No.
|
h
(cm)
|
V
(cm3)
|
t
(s)
|
D
(cm3/s)
|
|
1.
|
Rendah
|
1500
|
9:40
|
159,57
|
|
2.
|
Sedang
|
1600
|
9:37
|
170,75
|
|
3.
|
Tinggi
|
2000
|
9:07
|
220,50
|
C. Data
D = f(η)
Jari-jari pembuluh, r = 0,45 cm
Panjang pembuluh, L = 114,5 cm (besar)
Tinggi fluida, h = 2,2 cm
|
No.
|
Konsentrasi
(%)
|
V
(cm3)
|
t
(s)
|
D
(cm3/s)
|
|
1.
|
Tanpa
sirup
|
300
|
10:38
|
28,90
|
|
2.
|
Sedikit
sirup
|
300
+ 40
|
12:45
|
27,30
|
|
3.
|
Kental
|
300
+ 40 + 160
|
16:39
|
30,50
|
Pembahasan Data
1) Apa
yang dapat terjadi jika seorang mengalami gejala penyakit pembuluh darah ?
Jawaban :
Sumbatan pada jaringan pembuluh darah
berupa lemak yang berlebihan, sehingga pada aliran darah ke berbagai organ
tubuh menjadi terganggu. Penyumbatan pembuluh darah ini biasanya dapat
menyebabkan berbagai macam penyakit, sperti stroke atau lumpuh, kolestrol
tinggi, penyakit jantung, dan asam urat.
2) Bagaimana
menentukan tekanan fluida pada dasar bejana pancuran ?
Jawaban :
D = 4 (P1 –P2)/
8L
D = debit aliran = volume aliran/waktu
r = jari-jari pembuluh = 3,14
(P1 –P2) = selisih
tekanan fluida = viskositas fluida = panjang pembuluh
Satuan
viskositas = N s/m2 = Pa.s = Pas
Viskositas
air = 1 maps / mili pas
Viskositas
darah = 1-3 maps
3) Bagaimana
menentukan konsentrasi sirup dalam air ?
Jawaban :
Konsentrasi = x100%
4) Bagaimana
hubungan Antara konsentrasi dengan viskositas ?
Jawaban :
Pada konsentrai dangan viskositas tergantung dengan
jenis zat yang terlarut dalam cairan tersebut. Cairan yang lebih encer dari air
justru akan menurunkan viskositas larutan apabila kadarnya bertambah.
5) Menurut
hasil percobaan, bagaimana hubungan Antara :
a. D
dengan r
Data D = f(r)
Tinggi air, h = 9,2 cm
Panjang pembuluh, L1 = Besar L2
= Sedang L3 = Kecil
|
No.
|
r
(cm)
|
V
(cm3)
|
t
(s)
|
D (cm3/s)
|
|
1.
|
Selang
kecil
|
1000
|
15:21
|
65,74
|
|
2.
|
Selang
sedang
|
1000
|
10:41
|
96,15
|
|
3.
|
Selang
besar
|
1000
|
7:46
|
134,04
|
Vikositas air, 1 mpas
b. D
dengan P
Data D = f(P)
Jari-jari pembuluh, r = 0,3 cm
Panjang pembuluh, L= 107,5 cm
Viskositas air, 1 mpas
|
No.
|
h
(cm)
|
V
(cm3)
|
t
(s)
|
D
(cm3/s)
|
|
1.
|
Rendah
|
1500
|
9:40
|
159,57
|
|
2.
|
Sedang
|
1600
|
9:37
|
170,75
|
|
3.
|
Tinggi
|
2000
|
9:07
|
220,50
|
c. D
dengan η
Jari-jari pembuluh, r = 0,45 cm
Panjang pembuluh, L = 114,5 cm
Tinggi fluida, h = 2,2 cm
|
No.
|
Konsentrasi
(%)
|
V
(cm3)
|
t
(s)
|
D
(cm3/s)
|
|
1.
|
Tanpa
sirup
|
300
|
10:38
|
28,90
|
|
2.
|
Sedikit
sirup
|
300
+ 40
|
12:45
|
27,30
|
|
3.
|
Kental
|
300
+ 40 + 160
|
16:39
|
30,50
|
6. Kesimpulan
Berdasarkan dari
percobaan, kita dapat menyimpulkan bahwa Hukum Poiseulle memperlihatkan bahwa
makin kecil luas penampang pembuluh darah, maka besar kecepatan aliran, yang
berarti makin besar pula tekanan yang dilakukan terhadap pembuluh darah.
Jari-jari pembuluh merupakan factor yang sangat berpengaruh terhadap debit.
Jika jari-jari pembuluh mejadi ½ r, maka debitnya menjadi 1/16 debit semula.
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 lebih rendah.
Jadi aliran zat cair/darah berbanding langsung
terhadap tekanan. Semakin kental suatu zat, maka semakin besar gesekan terhadap
dinding pembuluh, akibatnya tahanan semakin besar.
Dari hasil praktikum pada viskositas
dapat diubah dengan mengganti konsentrasi larutan fluida. Kecepatan yang mengalir
berbeda sesuai dengan jari-jari pembuluh yang digunakan.
7. Daftar
Pustaka
a. petunjuk
b. Atkins,P.W.2006.Fisika
jilid IV.Jakarta.Erlangga
c. Lutfy,Stokes.2007.Fisika
Dasar I.Jakarta.Erlangga
d. Martoharsono,
Soemanto.2006.Biokimia I. Universitas Gajah Mada. Yogyakarta
Dosen Pengampu : Bpak Domi Severinus
Tidak ada komentar:
Posting Komentar