Rumus Viskositas Fluida

GuruOnlinee.com – Halo sobat cerdas, dalam artikel ini kita akan membahas tentang Viskositas Fluida. Apa sih itu Viskositas? Bagaiamana konsep viskositas dalam fisika? Bagaimana mengamati fenomena viskositas? Untuk mengetahuinya, yuk simak penjelasan berikut!

Pengertian Viskositas

Viskositas adalah ukuran kekentalan suatu fluida (zat cair). Jika fluida kental (memiliki viskositas) dialirkan dalam pipa maka fluida tersebut akan mengalami perbedaan kecepatan aliran antar titik-titik di dalam pipa. Fluida yang dekat dengan dinding pipa akan bergerak lebih lambat, bahkan tidak bergerak. Sedangkan fluida yang berada di pusat pipa akan memiliki kecepatan terbesar.

Viskositas pada aliran fluida kental sama saja dengan gesekan pada benda padat. Untuk fluida ideal (tidak kental) memiliki koefisien viskositas η = 0, sehingga fluida ideal tersebut tidak memiliki gesekan. Fluida kental memiliki gesekan sehingga geraknya terhambat, sebagai contoh apabila benda dijatuhkan kedalam fluida kental maka besar gaya gesek benda akibat fluida dirumuskan sebagai berikut:

Keterangan:

F_f : Gaya gesek fluda (N)

k : Keofisien bentuk benda (untuk bola k = 6πr)

η : koefisien viskositas (kg/m s)

v : kecepatan (m/s)

Apabila nilai k untuk benda berbentuk bola dimasukkan ke persamaan di atas maka:

rumus di atas merupakan hukum stokes.

Konsultasikan tugas kamu secara gratis melalui tombol berikut :

Hukum Stokes

Hukum Stokes merupakan salah satu cara yang digunakan untuk menentukan koefisien viskositas. Benda yang bergerak dalam fluida kental akan mendapat gaya gesek yang arahnya berlawanan dengan arah gerak benda. Besar nilai gaya gesek bergantung pada kecepatan relatif benda terhadap fluida serta bentuk benda. Untuk benda yang berbentuk bola, besarnya gaya gesekan dapat dihitung dengan persamaan:

Mengamati Viskositas

Keberadaan viskositas (kekentalan) fluida juga dapat diamati dengan meletakkan fluida di antara dua buah plat sejajar seperti gambar 1 di bawah, ketika plat bagian atas digerakkan dengan kecepatan v konstan dengan arah sejajar plat maka fluida yang bersentuhan dengan plat yang bergerak akan ikut bergerak dengan kecepatan v juga, sementara fluida yang bersentuhan dengan plat diam, maka fluida tersebut juga akan diam. Pada lapisan-lapisan fluida yang dekat dengan fluida yang bergerak akan ikut bergerak namun dengan kecepatan yang lebih kecil dibanding dengan lapisan fluida yang ada diatasnya, semakin kebawah semakin lambat, akibatnya akan terbentuk gradien kecepatan, perhatikan gambar berikut:

Keadaan diatas dapat dirumuskan dengan:

Kecepatan Terminal pada Fluida Kental

Jika benda yang berbentuk bola dijatuhkan ke dalam fluida maka benda tersebut mula-mula akan bergerak dengan dipercepat akibat adanya percepatan gravitasi, namun pada suatu saat percepatan tersebut akan hilang dan membuat benda bergerak dengan kecepatan konstan. Kecepatan tersebut dinamakan kecepatan terminal. Gaya yang bekerja pada benda selama bergerak jatuh ada 3 yaitu gaya berat, gaya apung (gaya Archimedes) dan gaya stokes yang melawan arah gerak (ke atas). Saat tercapai kecepatan terminal, ketiga gaya tersebut seimbang. Berdasarkan kecepatan terminal bola maka kita dapat menentukan viskositas fulida. Perhatikan gambar berikut!

Gaya-gaya yang bekerja:

Gaya gesek stokes F_f = 6πηrv_T

Berat benda mg = (ρ_bV_b) g

Gaya apung F_a = ρ_fV_bg

Sehingga:

Kecepatan terminal benda dalam fluida kental:

untuk benda yang berbentuk bola dengan jari-jari r, maka volume benda menjadi v_b = (4/3)πr³. Sehingga persamaan diatas menjadi:

Demikianlah pembahasan kita terkait Viskositas. Terima kasih, semoga bermanfaat.