Penerapan Tekanan Hidrostatis Dalam Kehidupan Sehari-Hari

Mungkin kalian pernah melihat orang yang dirawat di rumah sakit dipasangi infus pada pergelangan tangannya. Tahukah Anda kenapa infus dipasang lebih tinggi dari tempat tidur pasien?

Sebelum dipasangi infus, tubuh pasien harus diukur terlebih dahulu tekanan darahnya. Setelah diukur baru kemudian dipasangi infus. Posisi infus diatur sedemikian rupa agar tekanan aliran dari cairan infus lebih besar dari tekanan darah. Kalau tekanan cairan infus lebih kecil dari tekanan darah keadaannya akan terbalik yakni darah akan masuk ke dalam kantong infus.

Dalam ilmu fisika ada dikenal dengan tekanan hidrostatis yaitu tekanan yang dialami oleh cairan yang statis atau diam. Tekanan Hidrostatis adalah tekanan yang terjadi di bawah air. Tekanan ini terjadi karena adanya berat air akibat dari percepatan gravitasi yang membuat cairan tersebut mengeluarkan tekanan. Tekanan sebuah cairan (zat cair) terrgantung pada kedalaman cairan di dalam sebuah ruang dan gravitasi juga menentukan tekanan air tersebut. Rumus fisikanya:

P =ρgh

Dimana:

          P = Tekanan yang dialami oleh cairan

          ρ = massa jenis cairan

          h = ketinggian cairan/kedalaman cairan

Jadi makin tinggi tempat kantong infus dengan pergelangan lengan makan tekanan cairan infus makin besar juga, begitu juga sebaliknya. 

Oleh karena itu pemasangan cairan infus diposisikan lebih tinggi dari pergelangan tangan pasien agar cairan infusnya mau masuk ke dalam tubuh pasien. Coba anda bayangkan kalau cairan infus di pasang lebih rendah dari tubuh pasien? 

Pastinya akan terbalik. Bukan cairan infus yang masuk ke tubuh pasien akan tetapi cairan darah yang akan masuk ke dalam kantong infus. Kejadian ini akan mirip seperti orang donor darah. Di mana kantong darah di letakan di bawah atau lebih rendah dari tubuh si pendonor.

Penerapan Prinsip Tekanan Pada Jarum Suntik

Pernahkah Anda melihat jarum suntik? Saya rasa hampir semua orang pernah melihat jarum suntik. Jarum suntik sering dikenal dengan nama jarum hipodermik. Jarum hipodermik atau jarum suntik merupakan jarum yang secara umum digunakan dengan alat suntik untuk menyuntikkan suatu zat ke dalam tubuh. Jarum ini juga dapat digunakan untuk mengambil sampel zat cair dari tubuh, contohnya mengambil darah dari urat darah halus pada venipuntur. Bagaimana cara kerja jarum suntik ditinjau dari ilmu fisika? Apakah ada prinsip fisika yang berkerja apa jarum suntik?

Alat suntik atau spuit (Inggris: syringe) adalah pompa piston sederhana untuk menyuntikkan atau menghisap cairan atau gas. Alat suntik terdiri dari tabung dengan piston di dalamnya yang keluar dari ujung belakang. Untuk memasukan obat ke dalam tubuh pada jarum suntik akan berlaku hukum fisika yaitu prinsip tekanan. Dalam ilmu fisika, Tekanan (p) adalah satuan fisika untuk menyatakan gaya (F) per satuan luas (A). Secara matematis, tekanan dapat dinyatakan dengan persamaan berikut ini :

P = F/A

P = tekanan, F = gaya dan A = luas permukaan. Satuan gaya (F) adalah Newton (N), satuan luas adalah meter persegi (m²). Karena tekanan adalah gaya per satuan luas maka satuan tekanan adalah N/m². Nama lain dari N/m² adalah pascal (Pa). Pascal dipakai sebagai satuan Tekanan untuk menghormati om Blaise Pascal. Kita akan berkenalan lebih dalam dengan om Pascal pada pokok bahasan Prinsip Pascal.

Agar jarum suntik bisa menembus kulit untuk menyuntikkan suatu zat ke dalam tubuh. Terlebih dahulu jarum suntik dibuat sangat kecil dan runcing. Tujuannya agar menambah tekanan sehingga mudah masuk ke dalam tubuh. Dari pernyataan tersebut kita ketahui bahwa luas permukaan (A) yang terkena gaya (force) berpengaruh terhadap tekanan (P). Dengan luas permukaan yang kecil menghasilkan tekanan yang lebih besar daripada luas permukaan yang lebar. Artinya apa? Ini berati bahwa tekanan berbanding terbalik dengan luas permukaan.

Nah, pada saat jarum suntik masuk kedalam tubuh maka alat suntik atau spuit ditekan sehingga cairan/obat bisa masuk ke dalam tubuh. Dengan memberikan tambahan tekanan maka tekanan cairan didalam spuit lebih besar daripada di dalam tubuh.

Catatan: jangan bermain-main dengan alat suntik. Berbahaya lho!!

Sumber Artikel:

http://id.wikipedia.org/wiki/Jarum_hipodermik 

http://elvosfor.wordpress.com/2009/03/08/fisika-fluida/

Sumber Gambar:

http://www.google.com

http://startsafestopaids.webklik.nl

Aplikasi Kecepatan Suara dan Cahaya

Hampir semua orang pernah melihat kilat. Sama halnya seperti kasus suara pesawat udara yang ketinggalan, kita akan mendengar suara geledek setelah terjadinya kilat. Padahal keduanya terjadi secara bersamaan. Kok bisa? 

Hal ini disebabkan karena kilat memiliki kecepatan 3x10⁸ m/s (kecepatan cahaya) sedangkan geledek memiliki kecepatan 336,38 m/s (kecepatan suara). Misalnya kilatan cahaya terjadi pada jarak 10 km dari pengamat. Kita dapat hitung berapa yang diperlukan oleh suara geledek dan cahaya kilat sampai pada pengamat?

Kita dapat hitung bunyi geledek agar sampai ke pengamat dengan menggunakan persamaan kecepatan:

v = s/t

dimana:

v = kecepatan bunyi gledek

s = jarak sumber bunyi gledek

t = waktu yang dibutuhkan bunyi sampai ke pengamat

Maka waktu yang diperlukan bunyi geledek agar sampai ke telinga pengamat adalah:

t = s/v

t = 10.000 m/(336,38 m/s)

t = 29,7 s

dengan menggunkan persamaan yang sama kita juga dapat menghitung waktu yang diperlukan oleh cahaya kilat sampai ke pengamat:

t = s/v

t = 10.000 m/(3x10⁸ m/s)

t = 0,00003 s (hampir mendekati nol)

Jadi berdasarkan hasil perhitungan tadi dapat disimpulkan bahwa kilat lebih cepat sampai ke pengamat dibandingkan geledek, padahal keduanya terjadi secara bersamaan.

Kita juga dapat mengukur berapa jarak sumber kilat dari tempat kita mendengar geledek. Caranya sebagai berikut:

1) Siapkan Stopwach, kertas dan alat tulis

2) Pada saat cahaya kilat terlihat nyalakanlah stopwatch, kemudian stop pada saat geledek terdengar. Lalu catat hasilnya.

3) Kemudian hitung dengan menggunakan persamaan kecepatan:                   

v = s/t => s = v.t

Dimana:

v= kecepatan bunyi geledek di udara (336,38 m/s)

t= waktu yang ditunjukan oleh stopwatch

s= jarak sumber kilat dengan pengamat

Misalnya didapat waktu yang ditunjukan stopwach adalah 5 detik (selang waktu antara kilat dengan suara geledek). Maka jarak sumber kilat adalah:

s = v.t

s = 336,38 m/s . 5 s

s = 1.681,9 m

Jadi jarak sumber kilat dengan pengamat adalah 1,68 km. Gampang kan?

Aplikasi Gelombang Bunyi dan Elektromagnetik

Seorang anak SMP bertanya "Pada suatu malam saya menyaksikan pesawat terbang di angkasa yang melaju dengan cepat. Akan tetapi, kenapa bunyi pesawat udara jauh berada di belakang sedangkan pesawatnya sendiri ada didepannya?" Dari pertanyaan siswa tersebut saya mencoba untuk mengulasnya secara fisika dan mempostingnnya ke dalam artikel ini.

 

Kita tidak asing yang namanya pesawat terbang. Itu merupakan alat transportasi yang tercepat diantara semua alat transportasi. Biasanya alat transportasi ini digunakan anatar pulau bahkan antar negara. Tahukah anda berapa kecepatan pesawat udara? Perlu diketahui kecepatan pesawat di udara menurut Wikipedia adalah 913 km/jam (253,6 m/s).

Langsung saja ke permasalahan. Pada saat kita menyaksikan pesawat udara melaju di malam hari pada ketinggian 35.000 ft (10.668 m) di atas kepala kita (ketinggian tersebut menurut Wikipedia). Maka, kita akan mendengar bunyi pesawat tersebut ketinggalan di belakang (seakan-akan ada pesawat lain yang mengikuti). Hal ini disebabkan karena kecepatan bunyi di udara berbeda dengan kecapatan cahaya. Menurut Wikipedia, pada ketinggian air laut, dengan suhu 21 °C dan kondisi atmosfer normal, kecepatan suara adalah 344 m/detik (1238 km/jam) . Berikut tabel kecepatan bunyi di udara:

Sumber: seratoptik.blogspot.com

Berdasarkan tabel tersebut, kecepatan rata-rata bunyi di udara adalah 336,38 m/s. Sedangkan kecepatan cahaya di udara adalah 300 juta m/s. Ini berati kecepatan cahaya 891 kali kecepatan rata-rata bunyi di udara. Perhatikan gambar berikut:

Misal pesawat berada di titik A dan ada pada ketinggian 10.668 m. Bunyi pesawat untuk mencapai telinga kita membutuhkan waktu dengan menggunakan rumus kecepatan: 

 

Maka waktu yang diperlukan bunyi pesawat agar sampai ke telinga kita adalah: 

 

Sedangkan cahaya membutuhkan waktu untuk mencapai mata kita adalah (sama caranya seperti mencari waktu pada bunyi) :

 

Pada saat bunyi pesawat tersebut mencapai telinga kita yang membutuhkan waktu 31,71 detik, maka pesawat akan berada di titik B. Kita ketahui bahwa kecepatan pesawat di uadara adalah 253,6 m/s, maka perpindahan pesawat dari titik A ke titik B adalah:

 

Jadi pada saat bunyi pesawat mencapai telinga kita pesawat sudah berpindah sejauh 8 km (jukup jauh dari sumber bunyi). Hal itulah yang menyebabkan suara pesawat ketinggalan di belakang pesawat. Peristiwa ini sama halnya denga terjadinya kilat dan geledek. Tahukah anda bahwa kilat dan geledek terjadinya secara bersamaan?