Penerapan Konsep Gerak Satu Dimensi dan Viskositas dalam Peredaran Darah Manusia serta Kesehatan

Oleh: Dr.Ir. Vina Serevina, M.M.1 dan Inayati Najiha Puteri2, Fisika Dasar, UNJ 2021

Fisika adalah ilmu tentang alam. Hal ini merujuk pada kata fisika yang berasal dari bahasa Yunani yaitu fisikos yang mempunyai arti "alamiah", dan fisis yang mempunyai arti "alam". Dalam kajian tentang alam, fisika mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam lingkup ruang dan waktu. 

Sama haknya dengan fisika, biologi juga mempelajari ilmu tentang alam. Biologi dari bahasa Yunani yaitu bios yang berarti kehidupan dan logos yang berarti pengetahuan (ilmu). Biologi adalah ilmu yang mempelajari segala hal yang berhubungan dengan makhluk hidup dan kehidupan.

Manusia dan lingkungan merupakan kesatuan yang tidak bisa terpisahkan. Semua aktifitas makhluk hidup dalam kehidupan tidak pernah lepas dari fenomena alam. Baik secara disadari maupun tidak disadari dalam beraktifitas makhluk hidup selalu berhadapan dengan fenomena alam. Dalam fenomena alam ini sangat erat dengan hal-hal biologis, namun banyak yang tidak menyadari bahwa di dalam fenomena alam terdapat fenomena fisis. Hal ini membuktikan bahwa antara ilmu biologi memiliki suatu hubungan dengan ilmu fisika.

Makhluk hidup memiliki beberapa ciri-ciri, salah satunya adalah bergerak. Makhluk hidup bergerak untuk melakukan aktivitasnya, seperti mencari makan, melakukan reproduksi, mempertahankan hidupnya, dan sebagainya. Aktivitas bergerak ini berkaitan erat dengan konsep gerak satu dimensi dalam fisika. Gerak dalam satu dimensi ini termasuk mekanika yang mengkaji gerak suatu benda dan pengaruh lingkungan terhadap gerak benda.

Gerak lurus berubah beraturan adalah gerak benda dengan lintasan garis lurus dan memiliki kecepatan setiap saat berubah dengan teratur yang dapat dirumuskan dengan :

vt2 = v02 + 2.a.s

vt = v0 + a.t 

s = v0.t + 1/2.a.t2

v: kecepatan (m/s)

v0: kecepatan awal (m/s)

a: percepatan (m/s2)

s: jarak (m)

t: waktu (s)

Gerakan darah dalam tubuh manusia termasuk Gerak Lurus Berubah Beraturan, karena jika tubuh manusia itu sendiri banyak beraktivitas atau banyak melakukan kegiatan maka kerja jantung atau organ yang lain akan bekerja lebih cepat dan aliran darah yang melewati tubuh pun bergerak lebih cepat pula sehingga darah di dalam tubuh bergerak tidak beraturan atau dikatakan gerakan darah di dalam tubuh termasuk Gerak Lurus Berubah Beraturan di percepat.

Gambar 1 grafik perubahan kecepatan aliran darah

GLBB ini dapat terjadi jika aliran darah mengalir dengan lancar, namun darah memiliki viskositas darah yang mempengaruhi keenceran darah itu sendiri. Viskositas darah adalah ukuran resistensi dari darah mengalir.  Viskositas atau kekentalan merupakan gaya gesekan internal antara molekul-molekul  dan partikel-partikel yang menyusun suatu fluida dalam pembuluh darah yang berbentuk silinder. Adapun persamaan viskositas menurut metode oswald :

n°/n = p°t°/pt

Dimana,

n° = viskositas cairan pembanding (poise)

n= viskositas cairan sampel (poise)

p°  = tekanan dalam cairan pembanding (dyne/cm2)

p = tekanan dalam cairan sampel (dyne/cm2)

t°  = waktu aliran cairan pembanding

t = waktu aliran cairan sampel2

Penulisan karya tulis ini memiliki tujuan yang sederhana, yaitu untuk meningkatkan pemahaman sederhana tentang konsep peredaran darah dengan analogi fisika, agar pembaca dapat mengetahui penyebab munculnya penyakit yang berkaitan dengan peredaran darah, pembaca juga akan mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi lancarnya aliran darah sehingga pembaca dapat menemukan cara sederhana untuk menjaga aliran darah tetap stabil.

Kemajuan peradaban manusia sudah semakin berkembang pesat disegala bidang kehidupan. Ilmu pengetahuan dan teknologi dewasa ini menjadi bagian yang tidak terpisahkan dari kehidupan masyarakat modern. Kesibukan yang luar biasa terutama di kota besar membuat manusia terkadang lalai terhadap kesehatan tubuhnya. Pola makan tidak teratur, kurang olahaga, jam kerja berlebihan serta konsumsi makanan cepat saji sudah menjadi kebiasaan lazim yang berpotensi menimbulkan berbagai penyakit, salah satunya stroke yang disebabkan oleh pengentalan darah. Akibatnya, darah tidak dapat bergerak dengan lancar.

Untuk mencegah terjadinya pengentalan darah (viskositas darah yang tinggi) kita perlu mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas darah terlebih dahulu, antara lain :

1. HEMATOKRIT (sel darah merah)

Semakin besar persentase sel dalam darah, artinya semakin besar hematokrit semakin banyak gesekan yang terjadi antara berbagai lapisan darah, dan gesekan ini menentukan viskositas.

jsdk-61a5a97806310e37da7e69e2.png

Gambar 2. Efek hematokrit terhadap viskositas

2. SUHU TUBUH

Ketika darah menjadi dingin, darah akan mengalir lebih lambat. Oleh karena itu, ada hubungan terbalik antara suhu dan viskositas. Viskositas meningkat sekitar 2% untuk setiap penurunan suhu derajat Celcius.

3. KADAR PROTEIN PLASMA

Bila kadarnya naik maka viskositas akan naik dan sebaliknya.

4. DIAMETER PEMBULUH DARAH

Karena sebagian besar tahanan dalam sistem sirkulasi terjadi di pembuluh darah yang sangat kecil, maka penting untuk mengetahui bagaimana viskositas darah mempengaruhi aliran darah dalam pembuluh darah kecil. Bila diameter pembuluh darah kurang dari 1,5 mm, maka efek viskus jauh lebih sedikit

Dengan mengetahui faktor-faktor terjadinya pengentalan darah ini, kita dapat melakukan pencegahan sederhana yang sesuai poin-poinnya, yaitu:

• Minum Air putih secara teratur
• Viskositas darah akan menurun bila diberi zat pelarut. Air merupakan zat pelarut yang terbaik bagi tubuh. Air juga mengindikasikan adanya manfaat untuk perbaikan hematologi darah dan biokimia darah, khususnya penurunan kolesterol total dan kolesterol LDL.
• Olahraga
• Ketika darah menjadi dingin, darah akan mengalir lebih lambat. Maka kita perlu olahraga untuk menghasilkan panas dari dalam tubuh. Olahraga tak hanya menghasilkan panas untuk memperlancar peredaran darah, tetapu juag melancarkan proses metabolisme yang sangat bermanfaat bagi tubuh. Oleh karena itu, olahraga sangat penting dilakukan secara teratur
• Menghindari makanan berminyak atau berkolestrol tinggi
• Adanya konsumsi makanan berlemak dalam jangka waktu yang lama dapat menimbulkan Kadar kolesterol yang tinggi dalam darah. Hal ini menyebabkan penumpukan lemak atau plak pada dinding pembuluh darah, sehingga diameter pembuluh darah makin mengecil. Sesuai dengan faktor diatas disebutkan bahka makin kecil diameter pembuluh darah maka semakin besar viskositas darah yang terjadi. Inilah yang berbahaya jika diameter pembuluh darah semakin kecil, makan darah semakin sulit untuk mengalir.

Dapat disimpulkan, bahwa penerapan ilmu fisika sangat berpengaruh dalam proses biologi sederhana. Gerak Lurus Berubah Beraturan dan Viskositas darah saling berkaitan dalam proses peredaran darah. Untuk mendapatkan kecepatan aliran darah yang lancar dan stabil, maka viskositas darah tidak boleh tinggi. Viskositas darah yang terlalu tinggi dapat menyebabkan aliran darah tidak mengalir dengan lancar, bahkan dapat menyebabkan penyakit yang berbahaya. Maka untuk mencegah terjadinya penyakit tersebut, Kita perlu menerapkan pola hidup sehat seperti olahraga yang teratur serta pola makan yang sehat.

sumber :

Amin, Mohamad. 2016. PERKEMBANGAN BIOLOGI DAN TANTANGAN PEMBELAJARANNYA. Malang: Universitas Negeri Malang

Campbell, N. A. & J. B. Reece. 2008. Biologi, Edisi Kedelapan Jilid 3. Terjemahan: Damaring Tyas Wulandari. Jakarta: Erlangga.

Harun J, Reza dan Dede T. 2016. Simulasi 2-D Aliran Darah pada Kasus Penyempitan Pembuluh Darah Arteri Menggunakan Metode Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). Jurnal eproc, Vol. 3, No. 1

Nurhandinie P, Zenny. 2016. Rancang Bangun Alat Ukur Viskositas Darah dengan Sensor PPG (Photoplethtsmograph). Skripsi. Surabaya: Universitas Airlangga

Renostini Harefa, Agnes. 2019. PERAN ILMU FISIKA DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI. Medan: Universitas Dharmawangsa