Biofisika: Fisika Fluida dalam Kardiovaskuler
Oleh
Muhamad Taufik Ulhakim
Fluida merupakan suatu zat yang dapat mengalir. Istilah fluida mencakup
zat cair dan gas karena sifat dari kedua zat tersebut dapat mengalir dari satu tempat
ke tempat yang lain. Sifat tersebut disebabkan fluida tidak dapat mengadakan tegangan
geser dalam ekuilibrum statis. Konsekuensi dari sifat tersebut yaitu Hukum
Pascal yang menekankan pentingnya suatu tegangan dalam karakterisasi bentuk fluida,
sehingga fluida adalah zat yang mampu terdeformasi secara terus menerus walaupun
hanya diberi tegangan geser yang kecil.
Fluida dibedakan menjadi dua macam yaitu fluida statis dan fluida dinamis.
Fluida statis adalah fluida yang tetap diam di tempatnya atau tidak ada perpindahan,
sedangkan fluida dinamis adalah fluida yang bergerak atau mengalami perpindahan.
Di dalam tubuh terdapat fluida yang diam maupun bergerak. Fluida tersebut
biasanya mengisi bagian atau rongga tertentu di dalam tubuh. Kebanyakan sebagai
zat pengisi di dalam sel atau sitoplasma, tetapi ada juga yang mengisi rongga
alveoli pada paru-paru. Cairan pada alveoli tersebut tentu saja mempunyai tegangan
seperti fluida yang lain. Di dalam fluida dipelajari Hukum Hidrodinamika yang
salah satu penerapannya adalah pada pengukuran tekanan darah. Tekanan darah adalah
tekanan yang mengedarkan darah dalam pembuluh darah di seluruh tubuh. Pada saat
mengedarkan darah maka pembuluh darah memiliki kecepatan aliran. Aliran tersebut
biasa disebut aliran darah. Kecepatan aliran darah dipengaruhi oleh luas penampang
pembuluh darah, perubahan tekanan, panjang pembuluh darah, dan viskositas.
Semakin kecil luas penampang pembuluh darah maka kecepatan aliran darah semakin
cepat. Oleh karena itu, hal ini membuktikan bahwa luas penampang mempengaruhi kecepatan
aliran suatu zat.
Tekanan darah yang mengalir dalam pembuluh darah menentukan sifat aliran.
Aliran darah dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu aliran laminar dan turbulen.
Aliran darah laminar sejajar dengan bidang pembuluh darah yang dilalui dan bersifat
tenang, sedangkan aliran turbulen arahnya berputar dan tidak terkendali. Pada massa
jenis dan viskositas yang tetap, perubahan sifat aliran darah dari laminar
menjadi turbulen disebabkan oleh peningkatan tekanan (P) dan kecepatan (v).
Tinjauan mengenai sistem kardiovaskuler semakin lama semakin
kompleks dan dalam perkembangannya konsep-konsep fisika juga menyumbang peranan yang
sangat penting dalam mempelajari sistem ini. Dengan adanya sumbangan dari konsep fisika
maka banyak sekali manfaat yang dapat diambil misalnya untuk mengetahui
seberapa besar tekanan darah seseorang dan menyelidiki tanda-tanda ketika
sistem tidak bekerja secara normal.
Dalam dunia biologi kita diajak untuk mengetahui
mekanisme sistem kardiovaskuler secara urut dan sistematis dalam kaitannya
dengan organ-organ tubuh yang berperan di dalamnya dan bagaimana fungsi dari
organ tersebut. Namun, dalam fisika kita diajak untuk mempelajari lebih detil
mengenai mekanisme yang urut dan sistematis itu terjadi secara kuantitatif
sehingga dengan itu akan didapatkan data-data autentik untuk mempelajari
mekanisme sistem tersebut lebih lanjut. Konsep fisika yang digunakan dalam
sistem ini adalah konsep tekanan, usaha dan energi yang memang menjadi pusat
integrasi antara fisika dan biologi dalam mempelajari suatu fenomena. Dengan
konsep fisika yang dapat di kuantifikasi ini kita dapat menghitung seberapa
besar daya yang digunakan oleh jantung untuk memompa darah, seberapa besar
tekanan darah normal yang harus dimiliki, dan konsep lain yang dapat membantu
tinjauan biologi dalam mendiagnosa berbagai disfungsi atau kelainan yang
terdapat dalam sistem ini.
Konsep fisika membantu sistem
ini dengan membuat suatu alat yang
digunakan untuk mendiagnosa disfungsi yang terjadi misalnya spigmomanometer yang
merupakan alat untuk mengukur tekanan darah pada manusia. Dengan alat ini kita
dapat mengetahui apakah tekanan darah seseorang berada pada batasan normal,
pada keadaan di atas ataupun di bawah normal sehingga dapat digunakan sebagai
data untuk memperkirakan kondisi orang tersebut.
Sumber:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar