aplikasi fisika dalam keperawatan

PAPER FISIKA “TENSIMETER DAN FLUIDA”

Disusun Oleh:

Dewi Yulia Fathonah

220110110056 220110110056

Masni’ah

220110110012

Nuridha Fauziyah

220110110057 220110110057

FAKULTAS ILMU KEPERAWATAN UNIVERSITAS PDJADJARAN 2012

BAB I PENDAHULUAN 1.1.

Latar Belakang Pesatnya perkembangan IPTEK membawa dunia keperawatan semakin modern, sebagai contoh penggunaan alat-alat keperawatan dengan teknologi

tinggi

dan

penerapan

ilmu-ilmu

dalam

metode-metode

keperawatan. Prinsip fisika sangatlah berpengaruh dalam kinerja alat-alat keperawatan, sebagai contoh stetoskop, termometer, tensimeter, bahkan dalam setiap tindakan yang dilakukan dalam keperawatan misalnya elevasi pasien, dan mobilisasi pasien.

1.2.

Rumusan masalah Bagaimanakah Bagaimanakah penerapan prinsi fisika fluida pada tensimeter?

1.3.

Tujuan Untuk mengetahui bagaimana penerapan prinsip fisika fluida pada tensimeter

BAB II PEMBAHASAN 2.1. Pengertian Fluida Fluida adalah

zat

yang

dapat

mengalir

termasuk

didalamnya zat

cair dan gas

Ilmu yang mempelajari tentang fluida yang diam / tidak bergerak  dikenal dengan “ Hidrostatika “ Ilmu yang mempelajari tentang fluida

yang

bergerak

dikenal

dengan “ Hidrodinamika “ 2.2. Jenis –  Jenis  – jenis jenis Fluida

Yang termasuk fuida ialah zat cair dan gas karena kedua zat tersebut tidak  dapat mempertahankan bentuk yang tetap, maka memiliki kemampuan untuk  mengalir. -

Perbedaan zat cair dengan gas ZAT CAIR

-

GAS

Molekul-molekulnya secara

longgar

terikat

namun

-

Molekul bergerak bebas dan saling bertumbukkan

tetap

berdekatan -

Tekanan

terjadi

oleh

karena

-

Tekanan gas bersumber pada perubahan

adanya gaya gravitasi bumi yang

momentum

yang

disebabkan tumbukan molekul

bekerja terhadapnya

gas pada dinding

-

Tekanan

yang

terjadi

secara

-

tegak lurus pada bidang

-

Tidak mudah dimampatkan

Tekanan yang terjadi tidak tegak  lurus pada bidang

-

Mudah dimampatkan

2.3. Jenis-jenis Prinsip Fluida I. HIDROSTATIKA (FLUIDA DIAM) Massa jenis (ρ) (ρ ) suatu benda didefinisikan sebagai massa benda setiap



satuan volume. Dengan : ρ = massa jenis (kg/m 3) m = massa benda (kg) 3

v = volume benda (m ) Massa Jenis ( density) Bahan

-3

Rapat Massa (g cm )

Bahan

-3

Rapat Massa (g cm )

- Air

- 1,00

- emas

- 19,3

- Es

- 0,92

- kuningan

- 8,6

- Etil alkohol

- 0,81

- perak 

- 10,5

- Gliserin

- 1,26

- platina

- 21,4

- Raksa

- 13,6

- baja

- 7,8



Tekanan (P) adalah besarnya gaya tekan per satuan luas permukaan

yang ditekannya secara tegak lurus Dengan:

2

p = tekanan (N/m ) F = gaya tekan (N) 2

A =luas permukaan (m ) 

Tekanan Hidrostatis (Ph) adalah tekanan pada suatu titik di kedalaman

„h‟ (diukur dari permukaan fluida) akibat gaya berat fluida itu sendiri. Dengan:

Ph = Tekanan Hidrostatik (Pa)

3

ρ = massa jenis fluida (kg/m ) 2

g = percepatan gravitasi (m/s ) h = kedalaman (m) Tekanan dalam fluida pada suatu kedalaman h adalah tekanan

udara

luar

di

( tekanan atmosfer (Po))

permukaan

ditambah tekanan Hidrostatisnya.



Hukum Pascal: tekanan yang dikerjakan pada fluida dalam bejana

tertutup diteruskan tanpa berkurang ke semua bagian fluida Dengan:

F0 = gaya pada bejana 1 A0 = Luas penampang 1 F1 = gaya pada bejana 2 A1 = Luas penampang 2



Hukum Archimedes : “Jika sebuah benda dicelupkan sebagian atau

seluruhnya ke dalam suatu fluida maka akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan” Dimana:

Fa = gaya ke atas (N) 3

ρf = massa jenis fluida (kg/m ) 2

g = percepatan gravitasi (m/s ) 3

Vb = volume benda yang tercelup dalam fluida (m ) II. FLUIDA DINAMIKA (FLUIDA ( FLUIDA BERGERAK) a. Sifat-sifat fluida ideal berdasarkan prinsip Bernoulli : 

Fluida mengalir tanpa ada gesekan dalam (tidak mempunyai viskositas)



Fluida mengalir secara stationer dalam hal kecepatan, arah maupun besarnya



Fluida mengalir tidak termampatkan melalui sebuah pembuluh (volumenya tidak berubah karena tekanan)



Fluida mengalir secara Streamline, artinya garis alirannya membentuk  kurva yang tetap berkesinambungan.

Gambar

penampang

berdasarkan

hukum

Bernoulli Keterangan :

A1 ; A2 = penampang tekanan P1 ; P2 = tekanan Hl ; H2 = tinggi I1 ; I2 = panjang V1 ; V2 = kecepatan Jika zat cair bergerak pada sebuah tabung dimana luas

penampang kedua ujung tabung tersebut berbeda (A 1 & A2) maka debit air (Q) yang mengalir pada kedua ujung tabung akan sama. Q1 = Q2 3

Dimana: Q1 & Q2 = debit air di kedua ujung pipa (m  /s) 2

A1 & A2 = luas penampang pada kedua ujung pipa (m ) V1 & V2 = kecepatan zat cair pada kedua ujung pipa (m/s) b. Persamaan Bernoulli

Dalam suatu aliran fluida hukum kekekalan energi juga harus berlaku. Hukum kekekalan energi dalam fluida dapat dijabarkan oleh Bernoulli sebagai:

Atau

Aliran Zat Cair Melalui Pembuluh

Bentuk aliran zat cair dalam pembuluh dapat digambarkan sebagai sebagai berikut: „Makin ketengah kecepatan alir makin besar karena hambatan di bagian tengah pembuluh relatif lebih kecil, kecepatan kecep atan alirnya berbentuk parabola‟. c.

Persamaan Poiseuille.

Apabila volume zat cair yang mengalir melalui penampangnya tiap detiknya disebut debit (Qt), maka menurut Poiseuille volume zat cair yang mengalir akan sama dengan tekanan zat cair dibagi dengan hambatan alirnya. Dimana Q = jumlah zat cair yang mengalir perdetik (flow rate) η = viskousitas. Satuan pascal -3

o

untuk air : 10 pas pada 20 C -3

darah : 3 –  3  – 4 4 x 10 pas tergantung kepada prosentase darah merah dalam darah (hematokrit). r = jari-jari pembuluh (meter) L = panjang (meter) P1 , P2 = tekanan Hukum Poiseuille juga menyatakan bahwa cairan yang mengalir melalui suatu pembuluh akan berbanding langsung dengan penurunan tekanan.

2.4. 2.4. TENSIMETER 2.4.1. Pengertian tensimeter

Tensimeter dikenalkan pertama kali oleh dr. Nikolai Korotkov, seorang ahli bedah Rusia, lebih dari 100 tahun yang lalu. Tensimeter adalah alat pengukuran tekanan darah sering juga disebut sphygmomanometer. Sejak itu,sphygmomanometer air raksa telah digunakan sebagai standar emas pengukuran tekanan darah oleh para dokter. Tensimeter atau sphygmomanometer pada awalnya menggunakan raksa sebagai pengisi alat ukur

ini.

Sekarang,

kesadaran

akan

masalah

konservasi lingkungan meningkat dan penggunaan dari air raksa telah

menjadi

perhatian

seluruh

dunia.

Bagaimanapun,

sphygmomanometer air raksa masih digunakan sehari-hari bahkan di banyak negara modern. Para dokter tidak meragukan untuk  menempatkan kepercayaan kepercayaan mereka kepada tensimeter air raksa ini. Sphygmomanometer Sphygmomanometer terdiri dari sebuah pompa, sumbat udara yang dapat diputar, kantong karet yang terbungkus kain, dan pembaca tekanan, yang bisa berupa jarum mirip jarum stopwatch atau air raksa. 2.4.2. Cara pengukuran tekanan darah

Cara menggunakan tensimeter air raksa adalah 1. Pemeriksa memasang kantong karet terbungkus kain ( cuff ) pada lengan atas. 2. Stetoskop ditempatkan pada lipatan siku bagian dalam. 3. Kantong karet kemudian dikembangkan dengan cara memompakan udara ke dalamnya. Kantong karet yang membesar akan menekan pembuluh darah lengan ( brachial artery) sehingga aliran darah terhenti sementara.

4. Udara kemudian dikeluarkan secara perlahan dengan memutar sumbat udara. 5. Saat tekanan udara dalam kantong karet diturunkan, ada dua hal yang harus diperhatikan pemeriksa. Pertama, jarum penunjuk tekanan, kedua bunyi denyut pembuluh darah lengan yang dihantarkan lewat stetoskop. Saat terdengat denyut untuk pertama kalinya, nilai yang ditunjukkan jarum penunjuk tekanan adalah nilai tekanan sistolik. 6. Seiring dengan terus turunnya tekanan udara, bunyi denyut yang terdengar lewat stetoskop akan menghilang. Nilai yang ditunjukkan oleh jarum penunjuk tekanan saat bunyi denyut menghilang disebut tekanan diastolik.

Tekanan sistolik adalah besarnya tekanan yang timbul pada

pembuluh arteri saat jantung memompa darah (berkontraksi). Sedangkan tekanan diastolik adalah tekanan saat jantung dalam fase istirahat. Alat

ini sangat penting jika ada diantara keluarga menderita tekanan darah tinggi,

maka

perlu

memiliki

alat

pengukur

tekanan

darah

(sphygmomanometer). Salah satu kunci keberhasilan mengendalikan tekanan darah pasien tekanan darah tinggi adalah pengukuran tekanan darah secara teratur. Selain alat ukur tekanan darah secara manual seperti di atas, ada  juga sphygmomanometer sphygmomanometer digital yang bekerja otomatis. Tekanan darah akan tampil di layar setelah sphygmomanometer digital selesai mengukur tekanan darah. Agar sphygmomanometer masih dapat digunakan untuk mengukur tekanan darah dengan baik, perlu dilakukan kalibrasi. Cara melakukan kalibrasi yang sederhana adalah sebagi berikut: 1. sebelum dipakai, air raksa harus selalu tetap berada pada level angka nol (0 mmHg). 2. Pompa manset sampai 200mmHg kemudian tutup katup buang rapatrapat. Setelah beberapa menit, pembacaan mestinya tidak turun lebih

dari 2mmHg ( ke 198mmHg). Disini kita melihat apakah ada bagian yang bocor. 3. Laju Penurunan kecepatan dari 200mmHg ke 0 mmHg harus 1 detik, dengan cara melepas selang dari tabung kontainer air raksa. 4. Jika kecepatan turunnya air raksa di sphygmomanometer lebih dari 1 detik, berarti harus diperhatikan keandalan dari sphygmomanometer tersebut. Karena jika kecepatan penurunan terlalu lambat, akan mudah untuk terjadi kesalahan dalam menilai. Biasanya tekanan darah sistolic pasien akan terlalu tinggi (tampilan) bukan hasil sebenarnya. Begitu  juga dengan dengan diastolik. Penurunan raksa yang lambat ini dapat disebabkan oleh keadaan berikut: 1.

Saringan yang mampet karena dipakai terlalu lama

2.

Tabung kaca kotor (air raksa oksidasi)

3.

Udara atau debu di air raksa Alasan yang pertama mudah kelihatan. Ada dua saringan dalam

setiap sphygmomanometer air raksa yaitu di lubang tabung kaca dan tendon. Saringan di atas tabung kaca dapat menjadi tersumbat dengan mudah. Ketika air raksa menyentuh saringan, akan terjadi kelebihan tekanan. Penanganan yang tidak baik setelah dipakai yaitu membiarkan air raksa di tabung kaca dan tidak kembali ke tabung air raksa. Alasan yang kedua berkaitan dengan fakta bahwa air raksa adalah suatu logam berat dan berisi material yang tidak murni. Keadaan ini menyebabkan dalam waktu yang lama akan mengotori tabung gelas/kaca. gelas/kaca. Akibatnya gerakan raksa saat turun terhambat. Alasan yang ketiga adalah masuknya gelembung udara. Ini disebabkan

oleh

cara

penanganan

yang

tidak

sesuai

dari

sphygmomanometer air raksa. Debu dapat masuk lewat udara. Memindahkan sphygmomanometer air raksa tanpa mengunci air raksa

kembali ke kontainer dan meninggalkan klep membuka dapat menghasilkan suatu gelembung udara di air raksa. 2.5. Tensimeter dan Fluida

Prinsip kerja alat pengukur tekanan darah sama dengan Manometer yang menggunakan prinsip fluida. Manometer adalah alat pengukur tekanan yang menggunakan tinggi kolom (tabung) yang berisi liquid statik untuk  menentukan tekanan. Manset dipasang „mengikat‟ me mengelilingi ngelilingi lengan dan kemudian ditekan dengan tekanan di atas tekanan arteri lengan (brachial) dan kemudian secara perlahan tekanannya diturunkan. Pembacaan tinggi mercuri dalam kolom (tabung manometer) menunjukkan  peak pressure (systolic) dan lowest pressure (diastolic). Cara paling sederhana mengukur tekanan adalah manometer, yaitu tabung berbentuk U yang diisi sebagian oleh zat cair, umumnya air raksa (Hg) atau air H2O. Tekanan yang diukur P berkaitan dengan perbedaan ketinggian Dh dari zat cair : P  P0   gh

P0 adalah tekanan atmosfir. Seringkali tekanan diukur menggunakan satuan mm-Hg atau mm-H2O dengan konversi : 2

1 mm-Hg = 133 N/m (1 torr) 1 mmH2O = 9,81 N/m

2

Prinsip Manometer

Tekanan pada titik A sama besarnya dengan pada titik 1. Tekanan di titik 2 adalah tekanan di titik 1 ditambah

dengan

h1. Tekanan di titik 2 sama dengan tekanan di titik 3,

yaitu

h2. Berdasarkan persamaan besar tekanan di titik 2 dan titik 3,

dapat dituliskan sebuah persamaan : Fluida pada A dapat berupa liquid atau gas. Bila fluida pada A berupa gas, pada umumnya tekanan

h1 dapat diabaikan, karena berat dari gas

sangat kecil sehingga P2 hampir sama dengan PA. Oleh karena itu berlaku persamaan : Dalam kasus alat pengukur tekanan darah, h2 adalah tinggi cairan merkuri pembacaan pada kaca tabung dan

adalah berat spesifik dari merkuri.

Berikut ini adalah tambahan penjelasan teknis (yang saya cuplik dari wikipedia)

atas

komentar

Goio

dan

Wiku

:

Stetoskop biasanya diletakkan diantara lengan (arteri pembuluh darah) dekat siku dan „bebatan kain bertekanan‟ yang mengikat lengan. Tujuan bebatan kain dipompa (diberi tekanan) agar aliran darah yang melewati pembuluh darah arteri di lengan jadi terhenti. Pada saat tekanan dalam bebatan kain dilepaskan perlahan-lahan, dan kemudian darah mulai dapat mengalir lagi melalui pembuluh darah arteri, maka dari stetoskop akan terdengar suara wussshhhh…(suara sedkit menghentak). Hal itu merupakan pertanda untuk  „mencatat‟ penampakan ukuran pada manometer, manometer, yang merupakan tekanan darah systolic. Dan seterusnya sampai suara (wushhh…) tidak terdengar  kembali yang mana itu merupakan ukuran tekanan darah dyastolic (dilihat dari displai manometer). Ukuran tekanan darah normal untuk manusia dewasa (dengan kondisi saat *

pengukuran

Systolic

:

kurang

normal, dari

120

tidak mmHg

setelah (2,32

* Diastolic : kurang dari dari 80 mmHg mmHg (1,55 atau 10 kPa).

psi

berolahraga): atau

15

kPa)

BAB III PENUTUPAN 3.1.

Simpulan Prinsip fisika sangatlah berpengaruh dalam dunia keperawatan, salah satunya yaitu prinsip kerja pada tensimeter, tensimeter raksa merupakan terapan dari ilmu fisika fluida yaitu mengalirnya zat cair atau raksa dalam sebuah tabung dengan besar tekanan tertentu.

3.2.

Saran Diharapkan tensimeter raksa dapat menjadi media untuk mengetes tekanan darah secara akurat.

DAFTAR PUSTAKA

-

Materi (PPT) Pak Irwan Darmawan. 2011. Fluida. BSN 1.

-

Brunce Munson, Donald Young, dkk. 2003.  Mekanika Fluida E/4. Jakarta: Erlangga.

-

Joyce James, Colin Baker, dkk. 2008. Prinsip-prinsip Sains Untuk  Keperawatan. Jakarta : Erlangga.

-

http://rendrasyah.wordpress.com/2007 http://rendrasyah.wo rdpress.com/2007/05/19/alat-penguk /05/19/alat-pengukur-tekanan-darah/  ur-tekanan-darah/  (diakses : 10 Mei 2012).

-

Stevens, Bordui, dkk. 1999.  ILMU KEPERAWATAN E/2 JILID 2 . Jakarta: EGC.