Viskositas dan Hukum Stokes

Viskositas dan Hukum Stokes- Viskositas (kekentalan) fluida menyatakan besarnya gesekan yang dialami oleh suatu fluida saat mengalir. Makin besar viskositas suatu fluida, makin sulit suatu fluida mengalir dan makin sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut. Satuan SI untuk koefisien viskositas adalah Ns/m2 atau pascal sekon (Pa.s). Pada pembahasan sebelumnya, Anda telah mengetahui bahwa fluida ideal tidak memiliki viskositas. Dalam kenyataannya, fluida yang ada dalam kehidupan sehari-hari adalah fluida sejati. Oleh karena itu, bahasan mengenai viskositas hanya akan Anda temukan pada fluida sejati, yaitu fluida yang memiliki sifat-sifat sebagai berikut.

a. Dapat dimampatkan (kompresibel);

b. Mengalami gesekan saat mengalir (memiliki viskositas);

c. Alirannya turbulen.

Zat cair dan gas memiliki viskositas, hanya saja zat cair lebih kental (viscous) daripada gas. Dalam penggunaan sehari-hari, viskositas dikenal sebagai ukuran ketahanan oli untuk mengalir dalam mesin kendaraan. Viskositas oli didefinisikan dengan nomor SAE’S (Society of AutomotiveEngineer’s). Contoh pada sebuah pelumas tertulis

API SERVICE SJ

SAE 20W – 50

Klasifikasi service minyak pelumas ini dikembangkan oleh API (AmericanPetroleum Institute) yang menunjukkan karakteristik service minyak pelumas dari skala terendah (SA) sampai skala tertinggi (SJ) untuk mesin-mesin berbahan bakar bensin.

Klasifikasi service minyak pelumas

Koefisien viskositas fluida η , didefinisikan sebagai perbandingan antara tegangan luncur (F/A) dengan kecepatan perubahan regangan luncur ( v /l). Secara matematis, persamaannya ditulis sebagai berikut.

η = (tegangan luncur / cepat perubahan tegangan luncur)

η = (F/A) / (v/l)

F = ηA(v/l)

Nilai viskositas setiap fluida berbeda menurut jenis material tempat fluida tersebut mengalir. Nilai viskositas beberapa fluida tertentu dapat Anda pelajari pada Tabel 7.2. Tabel 7.2 Harga Viskositas Berdasarkan Eksperimen

Fluida Viskositas
Uap Air 100°C 0,125 cP
Air 99°C 0,2848 cP
Light Machine Oil 20°C 102 cP
Motor Oil SAE 10 50–100 cP, 65 cP
Motor Oil SAE 20 125 cP
Motor Oil SAE 30 150–200 cP
Sirop Cokelat pada 20°C 25.000 cP
Kecap pada 20°C 50.000 cP

Keterangan: Poiseuille dan Poise adalah satuan viskositas dinamis, juga disebut viskositas absolut. 1 Poiseulle (PI) = 10 Poise (P) = 1.000 cP. Benda yang bergerak dalam fluida kental mengalami gaya gesek yang besarnya dinyatakan dengan persamaan:

Ff = ηv(A/l) = kηv

Berdasarkan perhitungan laboratorium, pada tahun 1845, Sir George Stoker menunjukkan bahwa untuk benda yang bentuk geometrisnya berupa bola nilai k = 6π R.

Ff = 6πrηRv

Persamaan diatas dikenal sebagai Hukum Stokes. Gaya gesek dalam zat cair tergantung pada koefisien viskositas, kecepatan relatif benda terhadap zat cair, serta ukuran dan bentuk geometris benda. Jika sebuah benda berbentuk bola (kelereng) jatuh bebas dalam suatu fluida kental, kecepatannya akan bertambah karena pengaruh gravitasi Bumi hingga mencapai suatu kecepatan terbesar yang tetap. Kecepatan terbesar yang tetap tersebut dinamakan kecepatan terminal. Pada saat kecepatan terminal tercapai, berlaku keadaan

ΣF = 0

Ff + FA = mg

Ff = mg – FA

6πrηRvT = ρb.Vb.g – ρf.Vf.g

vT = [g.Vbb – ρf) ] / [6πrη]

Pada benda berbentuk bola, volumenya vb = 4/3 πr3 sehingga diperoleh persamaan

vT =(2r2g) (ρb – ρf) / (9η)

dengan: vt = kecepatan terminal (m/s),

Ff = gaya gesek (N),

FA = gaya ke atas (N),

ρb = massa jenis bola (kg/m2), dan

ρf = massa jenis fluida (kg/m3).

  • Contoh Hukum Perbandingan Berganda

    Contoh Hukum Perbandingan Berganda- Apa yang dimaksud dengan Hukum Perbandingan Berganda? Jika dari namanya, Anda tentu baru mengenal. Padahal, materinya sudah banyak disebutkan sebelumnya,...

  • Menghitung Kalor Berdasarkan Hukum Kekekalan Energi

    Menghitung Kalor Berdasarkan Hukum Kekekalan Energi – Anda pasti pernah memasak air, bagaimana menentukan kalor yang diperlukan untuk mendidihkan air sebanyak 2 liter? Untuk...

  • Contoh Hukum Perbandingan Volume

    Contoh Hukum Perbandingan Volume – Hukum-hukum perbandingan yang telah Anda pelajari hanya mengkaji komposisi senyawa, sedangkan Hukum Perbandingan Volume berhubungan dengan reaksi-reaksi kimia yang melibatkan...

  • Hukum Perbandingan Tetap Proust

    Hukum Perbandingan Tetap Proust – Berdasarkan contoh Hukum Kekekalan Massa, 32 g Cu bereaksi dengan 8 g O2 dan terbentuk 40 g CuO. Jika...

  • Contoh Hukum Kekekalan Massa Lavoisier

    Contoh Hukum Kekekalan Massa Lavoisier – Apakah Hukum Kekekalan Massa itu? Jika disimak dari namanya, tentu berkaitan dengan massa zat. Dalam ilmu Kimia, boleh...

Baca juga artikel terkait dengan Viskositas dan Hukum Stokes

  • Jelaskan Apa yang dimaksud Hambatan udara

    Hambatan udara adalah gaya gesekan yang dialami oleh benda-benda ketika mereka bergerak melalui udara atau udara mengalir di sekitar mereka. Hambatan udara biasanya menentang...

  • Momen Inersia Benda Tegar

    Momen inersia benda tegar atau benda pejal dihitung dengan menghitung jumlah momen inersia tiap partikel dalam benda itu. Pembahasan lebih detil momen inersia benda...

  • Contoh soal Hukum Hooke

    Contoh soal Hukum Hooke- Hubungan antara gaya F yang meregangkan pegas dengan pertambahan panjang pegas x pada daerah elastisitas pertama kali dikemukakan oleh Robert...

  • Perbedaan Tegangan dan Regangan

    Perbedaan tegangan dan regangan – Perubahan bentuk dan ukuran benda bergantung pada arah dan letak gaya luar yang diberikan. Ada beberapa jenis deformasi yang...

  • Sifat Elastisitas pada Bahan

    Sifat Elastisitas pada Bahan – Elastisitas adalah sifat benda yang cenderung mengembalikan keadaan ke bentuk semula setelah mengalami perubahan bentuk karena pengaruh gaya (tekanan...

  • Kecepatan dengan Analisis Vektor

    Kecepatan Rata-Rata dan Kecepatan Sesaat Secara matematis, kecepatan didefinisikan sebagai perubahan posisi per satuan waktu. Di Kelas X, Anda telah mempelajari tentang kecepatan yang...

Leave a comment

Your email address will not be published.

*