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.
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 ViskositasBerdasarkan
Eksperimen
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 = 6πR.
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.Vb(ρb –
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).
Categories:
FISIKA#10
Data tabelnya dapet ?