Fluida meliputi cairan dan gas yang menempati ruang yang mengalir di bawah pengaruh gravitasi, sehingga fluida cenderung tidak mempertahankan bentuknya.perbedaan fluida dan zat padat tidak tajam. Gas bersifat memiliki volume dan bentuk yang tidak tetap. Gas akan berkembang mengisi beberapa wadah tertutup dimana gas itu berada,dan jika wadah itu terbuka,gas akan bocor.Pada gas cair,molekul2 nya terpisah sangat jauh.molekul2nya menggunakan gaya satu sama lain saat bertubrukan,akibatnay setiap molekul bergerak bebas pada garis lurus sampai menabrak molekul lainnya atau dinding wadah.ini adalah gerak molekul tidak terbatas yan menyebabkan perluasan gas yang tidak dapat terpisahkan.selanjutnya,gas yang sangat cair,cenderung memliki sifat yang sama,karena frekwensi benturan molekulnya sangat kecil sehingga perilaku perbedaan gas bukan disebabkan oleh perbedaan gaya dari kedua molekul tersebut.
Gas memiliki sifat khusus yang dihasilkan dari pemuaiannya,seperti halnya cairan yang memiliki sifat khusus yang diakrenakan cairan memiliki permukaan.meskipun demikian, gas dan cairan memiliki beberapa sifat umum yang disebabkan dari sofat ketidak kakuannya.kata fluida digunakan pada gas dan cairan saat membicarakan sifat yang umum pada keduanya.sifat umum fluida ini yang dibahas pada bab ini,sedangkan untuk sifat khususnya,dibahas pada bab 8 & 9.tekanan
Gaya gaya dimana fluida menggunakan sekitarnya ditandai oleh 1 ukuran,yatu tekanan fluida. Tekanan fluida dapat dihasilkan dari gaya luar atau gaya berat fluida itu sendiri. Jadi untuk membahas 2 sebab tekanan fluida ini secara terpisah,efek gravitasi diabaikan pada bagian ini.
Karena gaya F bekerja pada daerah permukaan A maka tekanan P digambarkan sebesar Fy dari
komponen F yang tegak lurus dibagi A :
P=Fy /A
Contoh :, 5kg balok yang diam diatas meja(gambar 7.2) menggunakan gaya tegak lurus pada
meja:
Fy = 5 kg x 9.8 m/s2
Jika luas permukaan pada meja 1.4 m2 tekannnya adalah :
P = Fy/A = 49 N/1.4 m2 = 35 N/m2
Contoh lainnya , pemain ski dengan massa 80kg menuruni kemiringan 20o . pemain ski
mengerjakan gaya vertical sebesar 80kg x 9.8m/s2 = 784 N pada salju.besarnya komponen gaya
yang tegas lurus pada kemiringan adalah : Fy= 784 N x cos 20o = 2460 N/m2 .
Gaya gaya dimana fluida menggunakan sekitarnya ditandai oleh 1 ukuran,yatu tekanan fluida. Tekanan fluida dapat dihasilkan dari gaya luar atau gaya berat fluida itu sendiri. Jadi untuk membahas 2 sebab tekanan fluida ini secara terpisah,efek gravitasi diabaikan pada bagian ini.
Karena gaya F bekerja pada daerah permukaan A maka tekanan P digambarkan sebesar Fy dari
komponen F yang tegak lurus dibagi A :
P=Fy /A
Contoh :, 5kg balok yang diam diatas meja(gambar 7.2) menggunakan gaya tegak lurus pada
meja:
Fy = 5 kg x 9.8 m/s2
Jika luas permukaan pada meja 1.4 m2 tekannnya adalah :
P = Fy/A = 49 N/1.4 m2 = 35 N/m2
Contoh lainnya , pemain ski dengan massa 80kg menuruni kemiringan 20o . pemain ski
mengerjakan gaya vertical sebesar 80kg x 9.8m/s2 = 784 N pada salju.besarnya komponen gaya
yang tegas lurus pada kemiringan adalah : Fy= 784 N x cos 20o = 2460 N/m2 .
Aplikasi di Biologi
Aliran darah
Aorta sangat besar untuk perbedaan tekanan hanya 3mm yang dibutuhkan untuk memelihara aliran darah normal. Dengan begitu, jika tekanan darah sebesar 100 mmHg saat darah memasuki aorta,tekanannya akan berkurang menjadi 97 mmhg saat darah memasukiarteri utama. Karena pembuluh ini memiliki diameter yang jauh lebih kecil daripada aorta, maka tekanan akan menurun sebesar 17 mmHg,yang dibutuhkan untuk memelihara aliran darahnya.
Oleh karena itu tekanannya hanya 85mmHg saat darah memasuki arteri yang lebih kecil. Pembuluh ini masih memiliki diameter yang lebh kecil,sehingga tekanan menurun 55mmHg ,yang dibutuhkan untuk memeilhara aliran darah tetap stabil.akhirnya ada penurunan yang lebih jauh,yaitu menjadi 20 mmHg saat darh melewati kapiler-kapiler. Dengan begitu tekanan darah menurun hingga 10 mmHg saat mencapai urat-urat(pembuluh Vena).gambar 7.26 menunjukkan macam-macam skema tekanan darah saat bersirkulasi. Itu menyenangkan untuk dapt ditulis sebagai berikut:
Q = (P1 – P2) /R
R = (8vL) / πr-1
Dengan R adalah hambatan dari pembuluh tunggal.persamaan di atas juga berlaku untuk untuk jaringan kompleks dari pembuluh yang saling berhubungan,seperti pembuluh darah dalam system sirkulasi,hambatan total yang terhitung terdiri dari satuan pembuluh dalam jaringan.prosedur ini juga dpat dilakukan untuk menghitung hambatan total dari sirkuit elektronika.persamaan di atas menunjukkan hubungan antara tekanan darah dan hambatannya.contoh, aliran darah normal orang dewasa Q = 0.83 x 10-4 m3/s, total tekanan yang
menurun dari aorta hingga kapiler-kapiler adalah P1-P2 = 90 mmHg = 1.2 x 104 N/m 2
Jadi total hambatan pada semua arteri,artileri,dan kapiler dalam tubuh sebesar :
R =( p1-p2)/Q = (1.2 x 104 n/m2) / (0.83 x 10-4 m3/s) = 1.44 x 108 Ns/m5
Aorta sangat besar untuk perbedaan tekanan hanya 3mm yang dibutuhkan untuk memelihara aliran darah normal. Dengan begitu, jika tekanan darah sebesar 100 mmHg saat darah memasuki aorta,tekanannya akan berkurang menjadi 97 mmhg saat darah memasukiarteri utama. Karena pembuluh ini memiliki diameter yang jauh lebih kecil daripada aorta, maka tekanan akan menurun sebesar 17 mmHg,yang dibutuhkan untuk memelihara aliran darahnya.
Oleh karena itu tekanannya hanya 85mmHg saat darah memasuki arteri yang lebih kecil. Pembuluh ini masih memiliki diameter yang lebh kecil,sehingga tekanan menurun 55mmHg ,yang dibutuhkan untuk memeilhara aliran darah tetap stabil.akhirnya ada penurunan yang lebih jauh,yaitu menjadi 20 mmHg saat darh melewati kapiler-kapiler. Dengan begitu tekanan darah menurun hingga 10 mmHg saat mencapai urat-urat(pembuluh Vena).gambar 7.26 menunjukkan macam-macam skema tekanan darah saat bersirkulasi. Itu menyenangkan untuk dapt ditulis sebagai berikut:
Q = (P1 – P2) /R
R = (8vL) / πr-1
Dengan R adalah hambatan dari pembuluh tunggal.persamaan di atas juga berlaku untuk untuk jaringan kompleks dari pembuluh yang saling berhubungan,seperti pembuluh darah dalam system sirkulasi,hambatan total yang terhitung terdiri dari satuan pembuluh dalam jaringan.prosedur ini juga dpat dilakukan untuk menghitung hambatan total dari sirkuit elektronika.persamaan di atas menunjukkan hubungan antara tekanan darah dan hambatannya.contoh, aliran darah normal orang dewasa Q = 0.83 x 10-4 m3/s, total tekanan yang
menurun dari aorta hingga kapiler-kapiler adalah P1-P2 = 90 mmHg = 1.2 x 104 N/m 2
Jadi total hambatan pada semua arteri,artileri,dan kapiler dalam tubuh sebesar :
R =( p1-p2)/Q = (1.2 x 104 n/m2) / (0.83 x 10-4 m3/s) = 1.44 x 108 Ns/m5
Jika hambatan total tubuh menjadi besar secara tidak normal,maka tekanan darah harus memelihara laju aliran darah. Ini adalah kondisis pada penderita tekanan darah tinggi,dimana yang menjadi penyebab 12% meninggalnya manusia di seluruh dunia. Dengan kata lain, hambatan menjadi lebih rendah saat tekanan darah tidak berubah,darah yang mengalir (Q) besarnya meningkat. Selama berolahraga,terjadi peningkatan tekanan darah dan penurunan hambatan darah,menghasilkan peningkatan laju aliran darah. Penurunan hambatan darah
disebabkan oleh meningkatnya diameter pembuluh darah. Efek dari tekanan darah tinggi adalh menyebabkan jantung bekerja lebih keras daripada biasanya.kuatnya arus P yang keluar dari jantung adalah usaha yang dikerjakan oleh jantung dibagi waktu dalam memompa darah tersebut. Sama engan besarnya gaya F yang dikerjakan jantung dikali jarak darah bergerak dalam 1 detik.
P = Fd
Gaya disini hanya lah tekanan yang dikerjakan jantung pada aorta dengan luas penampang aorta
tertentu.
F = pA
Laju aliran darah Q adalah volume darah yang melewati aorta dalam 1 detik. Jadi dalam 1 detik volume darah yang bergerak sejauh :
D = Q/A
Oleh karena itu, kuat arus yang keluar dari jantung
P = Fd
= pA Q/A
= pQ
Rata-rata tekanan darah normal orang dewasa adalah 100 mmHg = 1.3 x 104 N/m2,jadi P = (1.3 x 104 N/m2)(0.83 x 10-4 m3/s) = 1.1 Nm/s = 1.1 J/s = 1.1 w
Dengan begitu,daya keluaran normal dari jantung sebesar 1 w atau hanya 1 % dari daya yang dikerjakan oleh tubuh.
http://file.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/195708071982112-WIENDARTUN/7.Fluida.pdf
http://elearning.gunadarma.ac.id/docmodul/mekanika_fluida_dasar/bab1-fluida_dan_sifat-sifatnya.pdf
0 komentar:
Posting Komentar