MENENTUKAN HAMBATAN UDARA DALAM PROSES PERNAFASAN MANUSIA DENGAN LOGGER PRO Oleh, Joko Nur Arippin NIM: 642008005 TUGAS AKHIR Diajukan Kepada Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Sains dan Matematika guna memenuhi sebagian dari persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Program Studi Fisika FAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA SALATIGA 2014 i
ii
iii
iv
MOTTO Takut akan TUHAN adalah permulaan pengetahuan, tetapi orang bodoh menghin hikmat dan didikan. ( Amsal 7:1) Janganlah takut, sebab Aku menyertai engkau, janganlah bimbang, sebab Aku ini Allahmu; Aku akan meneguhkan, bahkan akan menolong engkau; Aku akan memegang engkau dengan tangan kanan-ku yang membawa kemenangan. (Yesaya 41:10) Setiap orang yang berusaha dan bekerja keras, suatu saat pasti akan melakukan kesalahan. Sedangkan mereka yang hanya duduk berdiam diri serta berpangku tangan, tidak akan pernah melakukan kesalahan. (Bambang Pamungkas, Legenda tim nasional Indonesia) If you do not believe you can do it then you have no chance at all. (Arsene Wenger, Pelatih Arsenal FC) v
KATA PENGANTAR Mengucapkan puji syukur kepada Yesus Kristus karena atas kasih-nya dan penyertaan- Nya penulis dapat menyelesaikan penelitian tugas akhir ini sebagai salah satu syarat kelulusan dari program studi Pendidikan Fisika Fakultas Sains dan Matematika. Banyak bantuan dan dukungan dari beberapa pihak kepada penulis dalam menyelesaikan kuliah dan tugas akhir ini. Untuk itu, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada: 1. Bapak Andreas Setiawan, S.Si, MT selaku pembimbing utama dan Ibu Made Rai Suci Shanti N.A. S.Si., M.Pd selaku pembimbing pendamping. Terima kasih untuk bimbingan, bantuan, pengarahan, dan nasehat dalam penyusunan tugas akhir ini. 2. Bapak, Ibu dan adik tercinta yang selalu memberikan semangat dan do a. 3. Dekan Fakultas Sains dan Matematika Bapak Dr. Suryasatriya Trihandaru, S.Si., M.Sc.Nat. beserta jajarannya. 4. Dosen-dosen di Fakultas Sains dan Matematika khususnya di program studi Fisika dan Pendidikan Fisika ( Ibu Dra. Marmi Sudarmi, M.Si, Ibu Made Rai Suci Shanti N.A. S.Si., M.Pd, Ibu Diane Noviandini, S.Pd., M.Pd, Ibu Debora Natalia Sudjito, S.Pd., M.Ps.Ed, Bapak Adita Sutresno, S.Si., M.Sc, Bapak Andreas Setiawan, S.Si, MT, Bapak Dr. Suryasatriya Trihandaru, M.Sc.Nat., Bapak Prof. Dr. Ferdy Semuel Rondonuwu, M.Sc., Bapak Nur Aji Wibowo, S.Si., M.Si, Bapak Wahyu Hari Kristiyanto S.Pd., M.Pd) terima kasih atas ilmu yang sangat berguna bagi penulis. 5. Mas Tri, Mas Sigit, dan Pak Tafip selaku laboran Fisika dan Pendidikan Fisika FSM UKSW. Terimakasih untuk bantuannya. 6. Teman-teman SALT (mas toni, mas andre, awang, tri) yang selalu memberikan dorongan dan dukungan dalam menyelesaikan tugas akhir. 7. Teman-teman seperjuangan (arif, choirul, indri, tri) yang selalu memberikan dukungan demi terselesainya tugas akhir ini. 8. Teman-teman Program Studi Fisika dan Pendidikan Fisika angkatan 2008 (ferri, joko, surip, pandu, kelik, Candra, Rio, nita, shinta, dammay, destya, morita, dan semuanya) yang telah menjadi rekan kerja, dan teman setia selama masa-masa perkuliahan. Serta adik-adik maupun kakak angkatan yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya. Terima kasih atas kebersamaannya. 9. Semua pihak yang penulis tidak sebutkan satu persatu namanya yang turut dan terlibat dalam penyusunan skripsi ini. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca guna perbaikan di masa mendatang. Akhir kata, semoga tulisan ini bisa bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya, untuk dijadikan sebagai bahan pertimbangan dalam pengembangan pendidikan dan ilmu pengetahuan. Salatiga, 24 Jini 2014 Penulis, vi Joko Nur Arippin
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PENGESAHAN... ii LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN... iii LEMBAR HAK BEBAS ROYALTI DAN PUBLIKASI... iv MOTTO... v KATA PENGANTAR... vi DAFTAR ISI... vii ABSTRAK... 1 PENDAHULUAN... 1 METODOLOGI PENELITIAN... 3 HASIL DAN PEMBAHASAN... 3 KESIMPULAN... 7 DAFTAR PUSTAKA... 7 vii
MENENTUKAN HAMBATAN UDARA DALAM PROSES PERNAFASAN MANUSIA DENGAN LOGGER PRO Joko Nur Arippin 1,2, Made Rai Suci Shanti,2, Andreas Setiawan 1,2 1 Progam Studi Pendidikan Fisika Fakultas Sains dan Matematika 2 Progam Studi Fisika Fakultas Sains dan Matematika Universitas Kristen Satya Wacana Jln. Diponegoro No. 52-60 Salatiga joko.arippin@yahoo.co.id ABSTRAK Pernapasan (respirasi) adalah peristiwa menghirup udara dari luar yang mengandung O2 (oksigen) ke dalam tubuh serta menghembuskan udara yang banyak mengandung CO2 (karbondioksida) sebagai sisa dari oksidasi keluar tubuh. Udara yang keluar masuk dari dan ke dalam paru-paru akan mengalami hambatan. Dikarenakan udara akan melewati beberapa organ pernafasan mulai dari hidung, kerongkongan, trakea dan paru-paru. Setiap orang tentunya mempunyai ciri dan bentuk fisiologis organ pernafasan yang berbeda-beda. Oleh karena itu dilakukan sebuah penelitian pengukuran hambatan udara selama proses pernafasan. Pengambilan data dilakukan dengan menggunakan spirometer saat orang melakukan pernafasan biasa yang dihubungkan dengan laptop yang sudah diinstall logger pro. Kemudian didapatkan grafik volume paru-paru dan grafik aliran udara (flow rate) setiap waktu selama proses pernafasan. Berdasarkan hukum Hagen Poiseuille, aliran udara masuk dan keluar dari dan ke paru-paru karena disebabkan oleh perbedaan tekanan antara di mulut dan di paru-paru. Oleh karena itu, ketika spirometer mencatat perubahan volume setiap waktu dan aliran udara setiap waktu dari dan ke paru-paru akan didapatkan besar hambatan aliaran udara (R) dengan perubahan tekanan sebanding dengan beda potensial (V) dan aliran udara (flow rate) (Q) sebanding dengan besarnya kuat arus (I), maka R dapat diketahui dengan perhitungan pendekatan hukum OHM. Dengan menggunakan logger pro, R digrafikkan dengan persamaan Gaussian. Nilai hambatan udara saat inspirasi pada sampel 1 bekerja dari 0.0 s -1-10.5 s -1 dan saat ekspirasi bekerja dari 0.0 s -1-31.7 s -1 sampel 2 pada saat inspirasi bekerja dari 0.0 s - 1-20.1 s -1 dan saat ekspirasi bekerja pada 0,5 s -1-25.5 s -1 dan R sampel 3 pada saat inspirasi bekerja pada 0.0 s -1-10.1 s -1 dan saat ekpirasi bekerja pada 0.2 s -1-3.3 s -1. Kata kunci : pernafasan manusia, spirometer, hambatan, logger pro 1