PRAKTIKUM FISIKA Debit Aliran Fluida Sebagai Fungsi Dari Jari-Jari Pembuluh, Tekanan Fluida Dan Viskositas Fluida

PRAKTIKUM FISIKA

Debit Aliran Fluida Sebagai Fungsi Dari Jari-Jari Pembuluh, Tekanan Fluida Dan Viskositas Fluida

A.    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

B.     Alat dan Bahan

1.      Bejana berpancuran

2.      Pembuluh karet/plastik dengan beberapa ukuran jari-jari

3.      Gelas ukur

4.      Stopwatch

5.      Air

6.      Sirup

C.     Dasar teori

Hukum Poiseuille

D = π  (P1-P2) / 8Ƞ L

D = debit aliran = volume aliran / waktu

r = jari-jari pembuluh

(P1-P2) = selisih tekanan fluida

ɳ = viskositas (kekentalan) fluida

L = panjang pembuluh

Satuan viskositas = N s/m² = Pa.s = pas

Viskositas = 1 mili pas

Viskositas darah = 1-3 mili pas.

Dari hukum poiseuille terlihat adanya hubungan sebagai berkut :

1.      Debit berbanding lurus dengan pangkat empat jari-jari pembuluh

2.      Debit berbanding lurus dengan selisih tekanan fluida

3.      Debit berbanding terbalik dengan viskositas fluida

4.      Debit berbanding terblalik 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 viskositas darah.

Jari-jari pembuluh dapat diubah-ubah dengan mengganti pembuluh dari berbagai ukuran. Selisih tekanan fluida merupakan selisih tekanan hidrositas 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 hidrositas , P = ƿgh dimana ƿ adalah massa jenis fluida. Viskositas fluida dapat diubah-ubah dengan mengganti konsentrasi larutan fluida. Untuk itu dalam percobaan ini, air akan ditambahkan sirup dengan berbagai konsentrasi.

D.    Prosedur percobaan

1.      Debit sebagai fungsi jari-jari pembuluh

a.       Bejana berpancuran diisi air sampai 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 kegitan 1 sampai dengan 5 diatas dengan mengganti-ganti ukuran jari-jari pembuluh.

g.      Catat data yang diperoleh pada lembar data D = f(r)

2.      Debit sebagai fungsi tekanan fluida

Lakukan kegiatan seperti pada prosedur A, dengan mengubah-ubah tinggi air dalam bejana berpancuran. Jari-jari pembuluh tetap (pilih salah satu pembuluh).

Catat data yang diperoleh pada lembar data D = f (P).

3.      Debit sebagai fungsi viskositas fluida

Lakukan kegiatan seperti pada prosedur A, dengan mengubah-ubah viskositas fluida. Jari-jari pembuluh tetap (Pilih salah satu pembuluh). Tinggi fluida juga tetap.

Catat data yang diperoleh pada lembar data D = f (ɳ)

E.     Data

1.      D = f (r)

a.       Selang kecil                   =  200ml

Waktu                           =  11,8 s

b.      Selang sedang               =  150ml

Waktu                           = 02,9 s

c.       Selang besar                  = 180ml

Waktu                           = 02,9 s

2.      Selang Sedang D = f (P1-P2)

a.       2000ml  (D1)   =           air       500ml

 Waktu   12,0 s

b.      1500ml  (D2)      =      air        401ml

Waktu   10,7 s

c.       1000ml  (D3)    =        air        500ml

                                    Waktu    13,0 s

3.      Selang sedang D = f (Ƞ­)

Ubah kekentalan :

a.       Air                               : 500ml

Waktu                         : 14,5s

b.      Air+sirup sedikit         : 500ml

Waktu                         : 12,7 s

c.       Air+sirup banyal         : 503ml

Waktu                         : 25,6 s

F.      Analisis data

1.      D = f (r)

No.	Bejana	Volume (ml)	Waktu (s)	D (cm³/s)
1	Kecil	200ml	11,8 detik	16,9
2	Sedang	150ml	02,9 detik	51,72
3	Besar	180ml	02,9 detik	62,06

2.      D = f (P) Selang Sedang

No	Tempat	Volume (ml)	Waktu (s)	D (cm³/s)
1	2000	500ml	12,0 detik	41,6
2	1500	401ml	10,7 detik	37,4
3	1000	500ml	13,0 detik	38,4

3.      D = f (ɳ)

No	Konsentrasi (%)	V (ml)	t(s)	D (Cm³/s)
1	Air 500%	500ml	14,5 detik	34,4
2	Air+sirup 100ml	500ml	12,7 detik	39,4
3	Air+sirup 100ml+203ml	503ml	25,6 detik	19,6

G.    Kesimpulan

Berdasarkan hasil percobaan, kami menarik kesimpulan bahwa :

            Jari-jari pembuluh merupakan faktor yang paling besar pengaruhnya terhadap debit. Viskositas fluida dapat diubah-ubah dengan mengganti konsentrasi larutan fluida. Kecepatan larutan yang mengalir berbeda-beda sesuai dengan jari-jari yang digunakan.

Ada 4 faktor yang mempengaruhi laju cair zat pembuluh, yaitu :

1.      Panjang pembuluh

2.      Diameter pembuluh

3.      Viskositas / kekentalan zat cair

4.      Tekanan

H.    Aplikasi medis

Dapat diterapkan untuk mengkaji hubungan antara debit aliran darah dengan jari-jari pembuluh darah, tekanan darah dan viskositas darah. Pada aliran darah, makin kecil penampang pembuluh darah makin besar kecepatan aliran darah yang menyebabkan makin besar tekanan yang dilakukan terhadap pembuluh darah. Hal ini meningkatkan kerja jantung dan menyebabkan pembengkakan jantung dan berakhir pada hipertensi. Semakin kental suatu zat maka,semakin besar gesekan terhadap dinding pembuluh akibatnya tekanan semakin besar. Jadi dengan memperkecil viskositas dapat memperbesar debit.