1 / 79

PENDAHULUAN

FISIKA KESEHATAN Oleh JULIZAR NAZAR BAGIAN FISIKA KEDOKETERAN FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS ANDALAS PADANG 2007. PENDAHULUAN. Fisika mempelajari segala sesuatu tentang alam ( Ilmu Alam) Secara umum dibedakan Atas Fisika: Mekanika (gaya & Gerak) Panas (Termofisika) Gelombang & Bunyi

oberon
Download Presentation

PENDAHULUAN

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. FISIKA KESEHATANOleh JULIZAR NAZARBAGIAN FISIKA KEDOKETERAN FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS ANDALAS PADANG2007 Julizar Nazar BM MKS

  2. PENDAHULUAN Fisika mempelajari segala sesuatu tentang alam ( Ilmu Alam) Secara umum dibedakan Atas Fisika: • Mekanika (gaya & Gerak) • Panas (Termofisika) • Gelombang & Bunyi • Cahaya & benda-benda Optik • Listrik & Magnit • Radiasi & Elektromagnetik • Materi : Gas, Cair dan Padat Julizar Nazar BM MKS

  3. FISIKA KESEHATAN Menerapkan Prinsip2 ( teori2) Fisika dalam Bid. Kesehatan dg Fokus utama I. Aplikasi Prinsip Fisika pada tubuh manusia ( Fisika Tubuh Manusia). II. Aplikasi prinsip Fisika pada alat-alat kesehatan/atau kedokteran (Instrumentasi) baik ut Diagnosa, terapi atau sebagai alat penunjang. Julizar Nazar BM MKS

  4. Beberapa aktivitas (kerja) keperawatan yg terkait dg aplikasi teori fisika atl: • Mengukur tekanan darah ( Mek. Fluida) • Membantu kelahiran ( Tekanan Mekanika) • Mengukur suhu pasien ( Termofisika) • Penggunaan Steteskop & USG ( Fisika Bunyi) • Penggunaan Vakum & Inkubator ( Instrumentasi) • Dll Julizar Nazar BM MKS

  5. BIOMEKANIKA 1: KESETIMBANGAN PADA TUBUH A. SEGMEN TUBUH, TITIK BERAT DAN GARIS BERAT TUBUH. - Tubuh tdd. Segmen-segmen yang diperantarai oleh sendi. - Segmen tubuh tdd. Kepala, leher, badan, panggul, Kaki (tdd: paha, kaki bawah dan telapak kaki), tangan (lg.atas, bawah, tlp.tangan). - Setiap segmen mempunyai titik (pusat) berat yaitu: titik dimana massa segmen terpusat. Julizar Nazar BM MKS

  6. keseimbangan • Tubuh berada dalam kesimbangan jika Titik berat masing-masing segmen terletak pada satu garis lurus ( garis berat tubuh) dan . tegak lurus (erectus) pada bidang penyangga (base of support) • Jika TB suatu segmen bergeser, maka pergeseran ini akan dikompensasi oleh pergeseran Titik Berat segmen yang lain dengan arah berlawanan untuk mempertahankan keseimbangan. - Total TB berat wanita = 55 % dari tinggi berdiri. pria = 56 % Julizar Nazar BM MKS

  7. Julizar Nazar BM MKS

  8. Postur tubuh yag baik adalah posisi tegak lurus dan seimbang. Posisi yg baik adalah: 1. Comfortable2. Tak ada regangan pada ligamen dan otot3. Aktivitas metabolic minimum4. Segmen-segmen tubuh lurus. Postur tubuh seseorang sangatlah induvidual. Julizar Nazar BM MKS

  9. Perubahan (peningkatan ) postur tubuh dapat dilakukan dengan latihan (exercises) Program latihan biasanya meliputi: Endurance, Strength and flexibilityProgram latihan haruslah:Terarah, terstruktur (terpola), continue dan tidak memaksa Julizar Nazar BM MKS

  10. GAYA Gaya: Tarikan / Dorongan yang bekerja pada suatu benda. Merupakan penyebab terjadinya gerak pada benda. Namun tidak semua gaya yang bekerja pada benda dapat menyebabkan gerak. Gaya baru dapat menggerakan benda apa melebihi Inertia (kelembaman) benda. Inertia benda: Kemampuan atau kecendrungan benda untuk mempertahankan posisinya ( HK. Newton I). Pada Benda Diam , Inertia benda sama dengan gaya normalnya. Secara teori Gaya dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Hk. Newton II. F = m.a ( Newton) Julizar Nazar BM MKS

  11. GAYA PADA TUBUH Asal : Ekstrenal: Gravitasi, Listrik & magnit Internal : Otot dan Listrik Pengaruh: Grvitasi: tekanan karena beban, Varises, hernia, urolithiasis. Listrik : Hant. syaraf, Pemb. tulang Otot : Mengangkat benda, Menarik, mendorong, mengedan dll. Mekanika: Statis : Keseimbangan duduk, berdiri Dinamis: Prinsip Gerak , berjalan, berlari, Gesekan: Prinsip mempertahankan keseimbangan: meluncur. Julizar Nazar BM MKS

  12. C. GAYA PADA KEADAAN STATIK Merupakan prinsip keseimbangan (balance) Dasar Teorinya: Hk. Newton I ( Hk. Inersia) Sarat benda berada dalam kesetimbangan: 1.  Gaya = 0 ( baik Fx maupun Fy) 2.  Momen = 0 dimana M = F. l Jika M > 0, sistem akan bergerak berputar dengan pangkal lengan (sumbu) sebagai titik acuan. Pada sistem pengungkit, kesetimbangan harus memenuhi sarat M harus 0. Julizar Nazar BM MKS

  13. Otot bersama tulang identik dg pengungkit yg akan menyebabkan timbulnya gerakan (movement).Pengungkit tdd: a. Sumbu (Fulcrum) b. Titik Usaha ==> Gaya otot bekerja c. Ttk.Tahanan (Resistance) ==> bag. yg ak. Digerakkan d. Lengan usaha dan L. tahanan Lw Lr W R Julizar Nazar BM MKS

  14. Ada 3 type pada sistem pengungkit. I.Sumbu (F) tlt. antara G. Aksi (W) dan Reaksi (P) II. W terletak antara F dengan P III. P terletak antara F dengan W Julizar Nazar BM MKS

  15. Pada tubuh, sistem otot, tulang dan sendi bekerja mirip seperti sistem pengungkit; dimana sendi bertindak sebagai sumbu, otot sebagai gaya penahan (P) sedangkan massa tubuh dan beban sebagai gaya aksi (W). > W  > P Untuk memperkecil P akibat W, maka diusahakan untuk memperkecil M dengan cara memperpendek lengan (l) terhadap sumbu Aplikasi: sikap berdiri, duduk, mengangkat barang Julizar Nazar BM MKS

  16. 2. MEKANISME GERAK TUBUH (Gaya pada tubuh dalam keadaan dinamis) Gerak: Perubahan / perpindahan CG tubuh Terdiri dari: 1. Translasi: mengikuti garis lurus 2. Rotasi : Mengikuti perubahan sudut 3. Gabungan translasi + Rotasi Dasarnya: HK. Newton II. Pada GLBB: a = F/m atau F = m.a Pada gerak berputar: Fs = m. ac ac = perc. Sentripetal = Vt 2 /r Vt = Kec. Tangensial = 2r/t. sehingga Vt tergantung pada r (jari-jari lingkaran). Julizar Nazar BM MKS

  17. Tubuh tdd. Segmen2 yg mobil ==> Postur dan gerakanAntara segmen dipersambungkan oleh sendiTendon terikat pd tulang ==> bag. Dari otot yang kuat. ==> menarik tlg. Gerakan dasar tubuh: a. bid. Sagital tdd : fleksi & ekstensib. bid. Frontal : Abduksi & adduksic. mengelilingi sb. Vertikal ==> rotasid. Gab. Gerakan dasar ==> oblikasi (oblique movement) Julizar Nazar BM MKS

  18. Berlari & berjalan sebenarnya adalah gerak berputar berulang-ulang yang berlansung ditungkai dan kaki pada articulatio caxae dan berakibat gerak translatory dengan panjang kaki r. Dari pers. Vt = 2r/t , V akan > jika r juga > Pada orang yang tinggi kurus diperlukan sedikit F untuk bisa bergerak lincah dibanding orang yang gemuk pendek. Julizar Nazar BM MKS

  19. Untuk timbulnya gerak: otot harus menarik tulangSatu otot dp menimbulkan satu atau lebih gerakan tergantung pada sudut tarikannya. Otot dapat diidentikan sbg tali pada katrol (pulley) dan sendi sebagai katrolnya. Julizar Nazar BM MKS

  20. Kestabilan (tubuh) tergantumg pada: a. Luas bidang penyangga (base of support) b. Tinggi rendahnya titik berat total (c.g total) c. Besar kecilnya gesekan (friction)Beberapa teori yg berperan dalam gerakan tubuh diantaranya adalah: I. Hukum Inertia ( Hk. Newton I)II. Teori Akselerasi ( Hk. Newton II)III. Hk. Reaksi (Hk. Newton III) Julizar Nazar BM MKS

  21. Gaya yg diperlukan ut menggerakan tubuh disediakan oleh otot ( Force of muscle).- Besarnya gaya otot tergantung pada ukuran serat otot ( size of muscle fibers)- Arah Gaya tgt pd insersi dan sudut tarikan- F otot tdd: Rotary and nonrotary component.- Rotary comp. Menggerakan sendi- Nonrotary comp. Mensatabilkan sendi- Jika dua otot bekerja pada sendi yang sama, maka Resultan Gerakan tgt pd: type sendi, sudut tarikan dan besar gaya masing2 otot. Julizar Nazar BM MKS

  22. Kerja adalah gaya dikali jarak. Pada otot kerja dapat dihitung jika luas penampang lintang dan gaya rata-ratanya diketahui. Dorongan (impetus) yg diberikan pada suatu benda agar dapat bergerak haruslah melebihi inertia benda tsb. Dan dapat diperbesar dengan menggunakan alat. Ex. Stick baseball, golf, etc.Mengurangi cedera dari gerakan yg diterima tubuh dapat dilakukan upaya: menggunakan bantalan (pad), memperlambat waktu sentuh, dan merubah arah gerak. Julizar Nazar BM MKS

  23. HUKUM NEWTON III AKSI = - REAKSI -. Fenomena ini menimbulkan tegangan pada otot ketika tubuh mendapat beban. -. Juga terlihat pada sistem keseimbangan dan pergeseran titik berat tubuh. Julizar Nazar BM MKS

  24. 3. APLIKASI LAIN PRINSIP MEKANIKA PD TUBUH(M.1.3.1.3) 1. Resultant Gaya Pada traksi, perbaikan pada ortodonti, 2. Momentum (P) dan Impuls (I) Gaya. Pada Gerak Lurus Beraturan : P = m.V Pada GLBB pada benda yang berbenturan: F = m.a dimana a = (V2 –V1)/t Sehingga: F.t = m(V2 –V1) = I I = m.V = F.t Julizar Nazar BM MKS

  25. I = Impuls gaya yaitu tenaga yang menimbulkan m.V sedangkan t adalah lama benturan. Pada O.R. “ Body contact” sep. Beladiri; untuk menghindari cedera pada jaringan lunak dan otot sewaktu terjadi tumbukan dapat dilakukan dengan cara memperkecil atau meniadakan waktu kontak saat berbenturan. Julizar Nazar BM MKS

  26. 3.HK.NEWTON TENTANG GRAVITASI F =  ( m1.m2)/r2  = 6,670 . 10-11 N. m2/kg m1 = massa benda m2 = massa bumi Berat benda = W = m.g g = ( . m2)/r2  dan m2 konstan maka g berbanding terbalik dengan jarak pangkat dua dari suatu tempat. Julizar Nazar BM MKS

  27. Konsekuensinya: Benda semakin ringan jika semakin jauh berada dari pusat bumi. Pada keadaan tubuh tanpa bobot (semu) orang akan mudah melakukan gerakan yang diinginkannya karena tak ada usaha yang diperlukan. Julizar Nazar BM MKS

  28. MEKANIKA FLUIDACode: M.1.3.2OLEH JULIZAR NAZARBAGIAN FISIKA KEDOKTERAN FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS ANDALAS Julizar Nazar BM MKS

  29. Pendahuluan Fluida : Benda yang dapat mengalir :Cairan & gas. Study yang membahas fluida khususnya cairan (liquid) dalam keadaan diam disebut Hidrostatika, dalam keadaan bergerak disebut Hidrodinamika Julizar Nazar BM MKS

  30. HIDROSTATIKA (M.1.3.2) 1. Densiti dan Aplikasinya (M.1.3.2.4)  = m/V -. Berat Jenis (Spesific Gravity = SG)= z/a -.  merupakan karakteristik suatu zat. -. Perbedaan  komponen- komponen yang terlarut dalam larutan dapat dimanfaatkan untuk pemisahan kompenen-komponen tersebut. -. Penentuan  suatu zat tertentu dapat digunakan sebagai alat bantu diagnosa. Julizar Nazar BM MKS

  31. Prinsip Archimedes. • Jika sebagian atau seluruh dari benda berada dalam suatu fluida maka benda tersebut akan mendapat tekanan ke atas (gaya apung=Gaya Archimedes) sebesar berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut. Fkeatas = .g.V Julizar Nazar BM MKS

  32. -. Perbedaan zat yang tercelup dengan fluida menimbulkan fenomena terapung, melayang dan terbenam. -. F Archimedes benda kehilangan W sebesar berat V zat cair yang dipisahkannya. -. Pemanfaatan: melatih anggota tubuh yang kurang berfungsi dalam air agar lebih mudah digerakkan. -. Normalnya kepala janin dalam uterus menghadap ke bawah karena : kepala > badan, Vkepala < Vbadan sehingga Fbadan > Fkepala Julizar Nazar BM MKS

  33. 2. Tekanan Hidrostatik dan Aplikasinya Pada Fluida (M1.3.2.5) P = F/A Satuan : N/m2 = Pa (Pascal) - mmHg = Torr - Lb/inch - mm H2O - Atm - Bar Alat Ukur: Barometer  P udara luar ( terbuka) Manometer  P udara tertutup Julizar Nazar BM MKS

  34. a. Tekanan pada bejana tertutup -. Tekanan yang dikerjakan pada fluida dalam bejana tertutup diteruskan ke semua arah tanpa berkurang besarnya (Hk. Pascal). -. Fluida diam menggunakan tekanan tegak lurus terhadap permukaan wadahnya. -. Tekanan pada fluida P = .g.h -. Tekanan pada ketinggian yang sama dalam fluida adalah sama. Julizar Nazar BM MKS

  35. b. Tekanan pada bejana terbuka Pa = Po + .g.ha Pb = Po + .g.hb Pa – Pb = .g (ha-hb) P = .g.h Julizar Nazar BM MKS

  36. C. P Atmosfir, P mutlak dan P lebih P atmosfir (Po) : Tekanan udara pada permukaan laut = 1 Atm = 760 mmHg = 1030 cmH2O P mutlak (Pm) : Tekanan sebenarnya yang terdapat pada sistem (selalu positif) P lebih (Pl) : Selisih Pm – Po Pl = Pm - Po Nilainya bisa (+) bisa (-) Julizar Nazar BM MKS

  37. -. P yang terukur oleh instrumen sebenarnya adalah P lebih dari sistem tersebut. -. Jika P sistole yang terukur = 100 mmHg maka Pm sistole sebenarnya adalah 860 mmHg. -. Pl (baik + maupun -) sangat penting artinya bagi fungsi fisiologis tubuh. -. Pada jantung, Pl = + diperlukan untuk aktivitas sistem peredaran darah. -. Pada Paru Pl = - diperlukan untuk inspirasi. Julizar Nazar BM MKS

  38. D. Aplikasi Tekanan Pada Tubuh atl pada: a. Tekanan Darah b. P pada Rongga Kepala: Cameron;p-107 c. P pada Mata: Cameron; p – 108 d. P pada Sistem Pencernaan: Cameron; p-109 e. P pada Rangka (Skeleton): Cameron; p-110 f. P pada Ureter: Cameron; p – 112. Julizar Nazar BM MKS

  39. HIDRODINAMIKA ( M1.3.3) Tujuan Instruksional Umum: Mahasiswa mampu memahami Prinsip-prinsip Hidrodinamika dan aplikasinya dalam bidang kedokteran khususnya pada tubuh manusia. Tujuan Instruksional khusus. Mahasiswa mampu memahami tentang: • Jenis aliran • Aplikasi Hukum Kontinuitas dan Pers. Bernaulli • Peran Viskositas pada sistem sirkulasi. • Aplikasi Hk. Pouseulle pada aliran dan tekanan darah • Aplikasi Hk. Stokes pada mekanisme Laju Endap Darah Julizar Nazar BM MKS

  40. I. JENIS ALIRAN 1. Aliran Fluida a.   Streamline (laminar): Partikel fluida mengkuti sebuah lintasan lurus dan tidak saling menyilang satu sama lain. b.  Turbulen (berolak): tidak mengikuti lintasan lurus. Kecepatan partikel dapat berubah setiap saat.   1. r pembuluh diperkecil Laminer ================== turbulen 2. v ditingkatkan  v kritis vc = k. /.r Julizar Nazar BM MKS

  41. dimana k = konstanta Reynold = 1000 untuk air = 2000 untuk darah. Pengukuran P darah dengan Sphygmo- manometer ditentukan berdasarkan adanya bunyi turbulen pada Arteri brachialis yang dibuat dengan cara menekannya dengan manset. Julizar Nazar BM MKS

  42. 2. Debit Pada Pipa Pengaliran laju alir massa = m/t vol. Fluida = V=A.l Kec. Fluida = v = l/t m/t = . V/t =. A.l/t = . A.v pers. Kontinuitas 1. A1.v1 = 2. A2.v2 atau A1.v1 = A2.v2 v1 v2 A1 A2 Julizar Nazar BM MKS

  43. V/t = laju alir volume fluida.= A.l/t = A.v yang disebut juga debit pengaliran (Q). Q = A.v Pers. Kontinuitas dapat terlihat pada sistem peredaran darah. Darah mengalir dari jantung masuk ke aorta  arteri dan seterusnya ke pembuluh kapiler yang berbeda luas penampangnya sehingga v nya juga berbeda. Julizar Nazar BM MKS

  44. 3. Prinsip Bernoulli Bilamana kec. fluida tinggi  tekanan rendah sebaliknya v rendah  P tinggi. P1 + ½ v12 + gh1 = P2 + ½ v22 + gh2 Pers. Bernoulli berlaku jika a. Fluida tidak viscous b. Fluida tidak termampatkan. c. Aliran laminar dan steady state l2 l1 A2 v2 A1 P1 v1 y2 y1 Julizar Nazar BM MKS

  45. Pada prinsipnya Pers. Bernoulli adalah perubahan Energi potensial  Energi kinetik. Aplikasi: 1.  Venturimeter: alat untuk menentukan kecepatan aliran darah dalam pembuluh. 2.  Menjelaskan mekanisme terjadinya TIA (Transient Ischemic Attack). (baca:Fisika Untuk Ilmu-ilmu Hayati Bab Fluida) Julizar Nazar BM MKS

  46. 4. Viskositas Defenisi: Ukuran kental atau cairanya suatu fluida yang merupakan Gesekan Internal yang dimiliki oleh fluida tersebut. Pada liquida: disebabkan oleh gaya kohesi Pada gas: oleh tumbukan antar molekul. F = .A.v/y F = Gaya alir  = viskositas A = luas lempengan V = kec. Alir y = jarak lempengan ke dinding pembuluh. F v A y Julizar Nazar BM MKS

  47. HK. Poiseulle atau Identik dengan Hk. Ohm. V = R.I P = V. ; 8l/rr = R ; Q = I l r P2 P1 V/t=Q Julizar Nazar BM MKS

  48. Pada Sistem peredaran darah: BP = CO X PVR BP = Blood Pressure = tekanan darah Bervariasi sesuai dg. siklus pompa jantung Min pada P diastole, Maks pada P systole. = P pada hk. Poiseulle = V pada hk. Ohm CO = Cardiac Output = curah jantung =volume darah yang dipompakan jantung sesuai dengan siklus resolusi pompa jantung = Q atau V/t pada Hk. Poiseulle = I pada hk.Ohm  PVR= Pheripheral Vascular Resistance = tahanan pembuluh perifer. Tergantung pada luas penampang atau jari-jari pembuluh. = 8l/r4 pada Hk. Poiseulle = R pada hk. Ohm Julizar Nazar BM MKS

  49. Jika R, utk. mempertahankan Q, P harus  Faktor- faktor yang menyebabkan R  antara lain: 1. Viskositas meningkat (zat terlarut ) 2. Jari-jari pembuluh mengecil Pada Olah Raga atau exercise P meningkat R menurun Q bertambah Julizar Nazar BM MKS

  50. -. Pada Jantung; Daya keluaran (D = CO) adalah usaha (W) yang dikerjakan jantung persatuan waktu (t) untuk memompakan darah selama satu siklus resolusi jantung. D = W/t -. Jika darah bergerak sejauh x dalam waktu t maka D = F.x/t = F.v , dimana x/t = v adalah laju rata-rata darah dalam pembuluh dan F adalah gaya kontraksi otot jantung. F juga menyebabkan P pada aorta dengan luas penamp. A ( F = P.A). D = F.v  F = P.A D = P.A.v  A.v = Q Maka D = P.Q Julizar Nazar BM MKS

More Related