Apakah yang terjadi pada balon karet saat membran karet ditarik?

Tujuan      :           Dapat menjelaskan mekanisme pernapasan pada manusia (inspirasi  dan ekspirasi)

II.    Landasan teori

Pernapasan adalah suatu proses yang terjadi secara otomatis walau dalam keadaan tertidur sekalipun karma sistem pernapasan dipengaruhi oleh susunan saraf otonom. Menurut tempat terjadinya pertukaran gas maka pernapasan dapat dibedakan atas 2 jenis, yaitu pernapasan luar dan pernapasan dalam. Pernapasan luar adalah pertukaran udara yang terjadi antara udara dalam alveolus dengan darah dalam kapiler, sedangkan pernapasan dalam adalah pernapasan yang terjadi antara darah dalam kapiler dengan sel-sel tubuh. Masuk keluarnya udara dalam paru-paru dipengaruhi oleh perbedaan tekanan udara dalam rongga dada dengan tekanan udara di luar tubuh. Jika tekanan di luar rongga dada lebih besar maka udara akan masuk. Sebaliknya, apabila tekanan dalam rongga dada lebih besar maka udara akan keluar. Urutan saluran pernapasan adalah sebagai berikut:

rongga hidung Þ faring Þ trakea Þ bronkus Þ paru-paru (bronkiol dan alveolus).

Berdasarkan tempatnya, pernapasan dibedakan menjadi pernapasan dada (pernapasan tulang rusuk) dan pernapasan perut (pernapasan diafragma). Pernapasan dada terjadi bila otot-otot antar tulang rusuk dibagian luar berkontraksi, sehingga tulang rusuk terangkat ke atas. Akibatnya, volume rongga dada membesar, sehingga tekanan udara dalam rongga paru-paru turun menjadi jauh lebih rendah dari tekanan udara atmosfer, dan akhirnya udara luar masuk ke dalam paru-paru. Sedangkan pada pernapasan perut, bagian yang paling berperan adalah diafragma. Jika otot diafragma berkontraksi, diafragma yang semula cenderung ke arah atas menjadi agak rata, sehingga roda dada juga membesar, akibatnya paru-paru juga akan mengembang ke arah perut dan perut mengembung. Karena itu, tekanan udara dalam paru-paru turun dan udara luar masuk. Ketika diafragma kembali ke keadaan semula, yakni cembung ke arah rongga dada, rongga dalam menyempit, tekanan naik, dan udara dalam paru-paru keluar.

III.       Desain Alat

IV.       Alat dan Bahan

• Botol sprite bekas ukuran 1,5 liter: 1 buah

• Sedotan minuman plastik ukuran 13 cm x 0,5 cm: 2 buah

• Sedotan minuman plastik ukuran 17 cm x 0,7 cm: 1 buah

• Balon ukuran kecil: 2 buah

• Balon ukuran besar: 1 buah

V.       Cara Pembuatan

1. Buatlah 1 buah lubang pada tutup botol sprite bekas
2. Sedotan plastic yang ukurannya lebih kecil yaitu 13 cm x 0,5 cm ke duanya dimasukkan ke dalam sedotan yang berukuran 17 cm x 0,7 cm kira-kira 5 cm kemudian bagian yang tersambung diberi isolasi agar tidak ada sirkulasi udara di bagian sampingnya. Pasang kedua balon berukuran kecil di kedua sedotan yang berururan kecil lalu rekatkan menggunakan plaster hitam sehingga tidak ada sirkulasi udara yang masuk ke balon.
3. Potonglah bagian bawah botol sprite bekas sampai berukuran 24 cm, sehingga terlihat lubang yang besar.
4. Tutuplah lubang bagian bawah botol sprite tadi menggunakan balon berukuran besar. Setelah itu, bagian dari ujung-ujung balon tersebut diletakkan menggunakan plaster hitam supaya tidak ada sirkulasi udara yang masuk.
5. Masukkan ujung sedotan minuman plastic yang berukuran 17cm x 0,7 cm ke tutup botol sprite bekas dan pastikan keadaannya rapat sehingga tidak ada pertukaran udara.

VI.    Cara Menggunakan

• Tariklah membran balon ke bawah kemudian lepaskan lagi

• Amatilah keadaan balon yang ada di dalam botol sprite bekas

VII. Hasil Pengamatan

VIIII.       Pembahasan

Botol sprite bekas diumpamakan rongga dada yang di dalamnya terdapat dua balon ukuran kecil yang di umpamakan sebagai paru-paru dan balon berukuran besar atau membran karet yang menutupi lubang bawah botol sprite diumpamakan sebagai diafragma. Saat membran karet ditarik maka udara masuk melalui sedotan berukuran besar lalu melewati dua sedotan berukuran kecil dan kedua balon yang ada di dalam botol tersebut akan mengembang, diumpamakan seperti diafragma yang berkontraksi, mengakibatkan tekanan dalam rongga dada lebih kecil daripada tekanan udara di luar tubuh sehingga udara masuk melalui tenggorokan, cabang tenggorokan, dan akirnya ke paru-paru. Saat membran dilepaskan, udara akan keluar melalui dua sedotan berukuran kecil dan kedua balon yang ada di dalam botol tersebut akan mengempis, dimana saat diafragma berelaksasi mengakibatkan tekanan dalam rogga dada lebih besar daripada tekanan udara di luar. Akibatnya, udara dalam rongga dada keluar dari paru-paru udara keluar keluar dari paru-paru melalui cabang tenggorokan lalu ke tenggorokan, mengeluarkan gas berupa CO2 dan uap air.

IX.    Pertanyaan

1. Bagaimanakah kondisi balon yang ada di dalam botol pada saat ditarik?
2. Bagaimana kondisi balon yang ada di dalam botol pada saat dilepaskan?
3. Jelaskan bagaimana proses insprirasi dan ekspirasi pada saat bernapas?

Jawab:

1. Saat membran karet ditarik maka udara masuk melalui sedotan berukuran besar lalu melewati dua sedotan berukuran kecil dan kedua balon yang ada di dalam botol tersebut akan mengembang.
2. Saat membran dilepaskan, udara akan keluar melalui dua sedotan berukuran kecil dan kedua balon yang ada di dalam botol tersebut akan mengempis.
3. Pernapasan Dada

Proses inspirasi

Apabila otot antar tulang rusuk bagian luar (interkostal eksternal) berkontraksi, tulang-tulang rusuk terangkat sehingga volume rongga dada membesar. Hal ini mengakibatkan tekanan dalam rongga dada lebih kecil daripada tekanan udara di luar tubuh. Akibatnya, udara di luar masuk ke dalam paru-paru.

Preses ekspirasi

Apabila otot antar tulang rusuk bagian dalam (interkostal internal) berkontraksi, tulang-tulang rusuk kembali ke posisi semual sehingga volume rongga dada mengecil. Hal ini mengakibatkan tekanan dalam rogga dada lebih besar daripada tekanan udara di luar. Akibatnya, udara dalam rongga dada keluar dari paru-paru.

Pernapasan Perut

Proses inspirasi

Apabila otot diafragma berkontraksi, posisi diafragma akan mendatar. Hal ini mengakibatkan volume rongga dada membesar sehingga tekanan udara di dalamnya mengecil. Akibatnya, udara masuk ke dalam paru-paru.

Proses ekspirasi

Apabila otot diafragma berelaksasi otot dinding perut berkontraksi, isi rongga perut akan terdesak kea rah diafragma. Hal ini mengakibatkan posisi diafragma akan cekung ke arah rongga dada. Akibatnya, rongga dada mengecil dan tekanannya meningkat sehingga udara terdorong keluar dari paru-paru.