Docstoc

Viskositas

Document Sample
Viskositas Powered By Docstoc
					  MAKALAH FISIKA SEKOLAH 1

”VISKOSITAS, HUKUM STOKES DAN
    KECEPATAN TERMINAL”




                  Disusun Oleh :

       NAMA    : Brian Prihatmoko

       NPM     : AIE008026

       DOSEN   : Drs.H.Indra Sakti,M.pd




    PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
 FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
          UNIVERSITAS BENGKULU
                      2010
1. VISKOSITAS

 Viskosotas atau kekentalan dapat dibayangkan sebagai gesekan antara satu lapisan dengan
 lapisan lain di dalam fluida. Dalam fluida tidak kental (fluida ideal) tidak ada viskositas yang
 menghambat lapisan-lapisan fluida ketika laipsan-lapisan tersebut bergeser sedangkan dalma
 fluida kental viskositas/kekentalan itu ada. Akibatnya dalam suatu pipa yang luas
 penampangnya serba sama, setiap lapisan fluida tidak kental bergerak dengan kecepatan yang
 sama, demikian pula lapisan fluida yang dekat dengan dinding pipa, sedangkan dalam fluida
 kental lapisan-lapisan fluida bergerak dengan kecepatan yang tidak seluruhnya sama. Bahkan
 lapisan fluida yang terdekat dengan dinding tidak bergerak sama sekali . Dalam fluida yang
 kental kita perlu gaya untuk menggeser satu lapisan fluida terhadap yang lain .

 Fluida ideal tidak mempunyai viskositas alias kekentalan. Jika kita mengandaikan suatu
 fluida ideal mengalir dalam sebuah pipa, setiap bagian fluida tersebut bergerak dengan laju
 (v) yang sama. Berbeda dengan fluida ideal, fluida riil alias fluida yang kita jumpai dalam
 kehidupan sehari-hari mempunyai viskositas. Karena mempunyai viskositas, maka ketika
 mengalir dalam sebuah pipa, misalnya, laju setiap bagian fluida berbeda-beda. Lapisan fluida
 yang berada tengah-tengah bergerak lebih cepat (v besar), sebaliknya lapisan fluida yang
 nempel dengan pipa tidak bergerak alias diam (v = 0). Jadi dari tengah ke pinggir pipa, setiap
 bagian fluida tersebut bergerak dengan laju yang berbeda-beda. Untuk memudahkan
 pemahamanmu, amati gambar di bawah.

                                     Keterangan :
                                     R = jari-jari pipa/tabung
                                     v1 = laju aliran fluida yang berada di tengah/sumbu
                                     tabung
                                     v2 = laju aliran fluida yang berjarak r2 dari pinggir tabung
                                     v3 = laju aliran fluida yang berjarak r3 dari pinggir tabung
                                     v4 = laju aliran fluida yang berjarak r4 dari pinggir tabung
                                     r = jarak
  Besarnya gaya yang diperlukan untuk menggerakkan suatu lapisan fluida dengan kelajuan
  tetap v untuk luas keeping yang bersentuhan dengan fluida A, dan berjarak L dari keeping
  yang diam dirumuskan dengan




  Dengan F = gaya yang bekerja (newton(N)

          A = luas penampang yang bersentuhan dengan fluida (m2 )

          V= kelajuan (m/s)

          L = jarak antara dua keeping (m)

          η =koefisien viskositas [kgm-1s-1 atau Pa s (pascal sekon )]

  nilai koefisien viskositas (η) berubah sesuai dengan perubahan temperature. Jika temperature
  naik viskositas zat cair turun sedangkan untuk gas akan naik dan sebaliknya jika temperature
  turun viskositas zat cair naik sedangkan untuk gas turun.




2. Hukum stokes untuk fluida kental

  Bagaimana pengaruh fluida kental terhadap benda yang bergerak di dalamnya? Apabila suatu
  benda bergerak dengan kelajuan tertentu dalam suatu fluida kental, maka benda tersebut akan
  terhambat gerakannya oleh gaya gesekan fluida pada benda tersebut.

  Seorang dengan nama sir George Stokes pada tahun 1845 menunjukkan bahwa gaya
  hambatan F yang dialami oleh benda berbentuk bola yang bergerak relative terhadap fluida
  diberikan oleh hubungan

                                                    η

  Dengan Fs= gaya hambatan (N)

             η =koefisien viskositas [kgm-1s-1 atau Pa s (pascal sekon )]
              r= jari-jari bola (m)

              v = kelajuan relative benda terhadap fluida (m/s)

              π = 3,14 atau 22/7




 Persamaan ini dikenal dengan “HUKUM STOKES”

3. KECEPATAN TERMINAL
 Suatu benda yang dijatuhkan bebas dalam suatu fluida kental, kecepatannya makin besar sampai
 mencapai suatu kecepatan maksimum yang tetap. Kecepatan maksimum yang tetap ini dinamakan
 kecepatan terminal

 Pada benda yang jatuh bebas dalam fluida kental, selama geraknya bekerja tiga buah gaya yaitu:

     1. Gaya berat w= m. G yang arahnya ke bawah
     2. Gaya keatas fa= vf. . Ρf. G yang arahnya keatas
     3. Gaya hambatan/gesekan yang dikerjakan fluida. Fs

 Kecepatan terminal dicapai setelh gaya-gaya yang bekerja seimbang

 W – fs – f a = 0

 Untuk benda berbentuk bola, kecepatan terminal (vt) dirumuskan dengan



                                                  η

 Dengan vt= kecepatan terminal (m/s)

 r = jari-jari bola (m)

 η= koefisien viskositas fluida (kg m-1 s-1)

 ρb= massa jenis benda (kg/m3)

 ρf = massa jenis benda (kg/m3)

 g = gravitasi (m/s)
LATIHAN SOAL

1. Kecepatan maksimum dari tetes air hujan yang berjari-jari 0,3 mm yang jatuh di udara (ρudara = 1,29
   kg/m3) dengan η=1,8.10-5 kg/s dan g = 9,8 ms2 adalah




   Pembahasan

   diketahui r = 0,3 mm = 3 x 10-4

             ρf = ρ udara = 1,29 kg/m3

             ρb=ρair =1000 kg/m3

             η=1,8.10-5 kg/s

             g = 9,8 ms2

   ditanya = kecepatan terminal (VT)

   Jawab :



                        η
2. Sebuah bola baja yang berjari-jari 2 mm dijatuhkan dalam sejenis minyak (ρ=965 kg/m3) yang
   mempunyai koefisien viskositas 1,2 kg/ms. Jika massa jenis baja = 8,1. 103 kg/m3 maka kecepatan
   maksimum bola baja tersebut adalah?




   Diketahui r= 2mm = 2.10-3 m

            ρf=ρminyak = 965 kg/m3

            ρb=ρbaja = 8,1 .103 kg/m3

            η=1,2 kg/s

            g = 9,8 ms2

   ditanya : kecepatan maksimum VT?



                    η



                          η
                η

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Tags:
Stats:
views:9671
posted:10/3/2010
language:Indonesian
pages:6