Tegangan Permukaan Zat Cair Dan Viskositas Fluida

KELOMPOK 4♠GITA AYU AULIANI

♠ISMI AHIRANI

♠MAULIDIYAH HUTAMI WIDYADANA

♠NUR AINI

STANDAR KOMPETENSI

• Menerapkan konsep dan prinsipmekanika klasik sistem kontinudalam menyelesaikan masalah

KOMPETENSI DASAR

• Menganalisis hukum – hukum yangberhubungan dengan fluida statik dandinamik serta penerapannya dalamkehidupan sehari – hari.

TEGANGAN PERMUKAAN Tegangan permukaan zat cair, besarnya

gaya yang dialami oleh tiap satuan

panjang pada permukaan zat cair.

y = 2cosgrKeterangan:

= tegangan permukaan (N/m)F = gaya yang menyinggung permukaan zat cair (N)l = panjang (m)d = panjang (m)Y= naik turunnya permukaan fluida (m)= sudut kontak ( ᴼ )r= jari – jari pipa kapiler (m)= massa jenis fluida

= Fd

atau = Fl

Contoh Soal

• Pipa kapiler yang berjari-jari 2 mm dimasukkan tegak lurus ke dalam zat cair yang memiliki tegangan permukaan 3 x 10-2 N/m. Ternyata permukaan zat cair dalam pipa naik 2 mm. Jika sudut kontak zat cair 37ᴼ dan g = 10 m/s2, hitunglah massa jenis zat cair!

(Sumber: LKS hlm. 33 No. 5)

• Dik : r = 2 mm = 0,002 m, d = 0,001 m

= 3 x 10-2 N/m

= 37ᴼ

g = 10 m/s2

• Dit : =..........?

• Jwb : y = 2..cos

.g.r

= 2.3 x 10-2 N/m.cos 37ᴼ

.10 m/s2.0,002 m

=

Alat sederhana untuk memperlihatkan adanya tegangan permukaan dilukis-kan pada gambar di samping.

Besarnya tegangan permukaan lapisan gelembung sabun yang terbentuk oleh gaya pada kawat adalah sebesar:

= F2l

Nilai Tegangan Permukaan Beberapa Zat () pada BerbagaiSuhu

Viskositas dan Hukum Stokes

1. Viskositas• Viskositas (kekentalan), gesekan

pada fluida.

• Fluida, baik zat cair maupun gasmempunyai viskositas.

• Jenis alat pengukur viskositaszat cair yang disebutviskosimeter.

• Zat cair lebih kental dibanding gas, sehingga gerak benda di dalam zat cair akanmendapatkan gesekan yang lebih besardibanding di dalam gas.

2. Hukum Stokes

• Gaya gesek terhadap bolayang bergerak di dalam fluidadiam disebut dengan gayaStokes.

• Gaya gesek Stokes dirumuskan dengan:

Fs = 6 rvKeterangan:Fs = gaya gesekan Stokes (N) = koefisien viskositas fluida (Pa s)r = jari-jari bola (m)v = kecepatan relatif bola terhadap fluida (m/s)

Contoh soal

• Sebuah tetesan air hujan yang memilikidiameter 0,8 mm melaju diudara dengankecepatan 14 m/s. jika koefisien viskositasudara adalah 1,8 x 10-5 kg/ms, maka besargaya gesek yang dikerjakan udara padatetesan air hujan tersebut adalah…

( Sumber: LKS hlm. 60 No. 19)

Dik = d: 0,8 mm = 0,0008 m r: 0,0004 m= 4 x 10-4 m

V: 14 m/s

: 1,8 x 10-5 kg/ms

Dit = F = ..........?

Jwb =

Fs = 6 rv

= 6 . 3,14 . 1,8 x 10-5 kg/ms . 4 x 10-4 m . 14 m/s

= 1899,072 x 10-9

= 1900 x 10-9

= 1,9 x 10-6 N

Jika sebuah bola jatuh ke

dalam fluida yang kental,

selama bola bergerak di

dalam fluida pada bola

bekerja gaya – gaya

berikut.

• Gaya berat bola (w) berarah vertikal ke bawah.

• Gaya Archimedes (FA) berarah vertikal ke

atas.

• Gaya Stokes (FS) berarah vertikal ke atas.

Koefisien viskositas fluida dihitung dengan

persamaan:

)'(9

2 2

v

gr

Keterangan: = koefisien viskositas (Ns/m2)r = jari-jari bola (m)v = kecepatan maksimum bola (m/s) = massa jenis bola (kg/m3)’ = massa jenis fluida (kg/m3)

Contoh Soal

Sebuah bola yang massa jenisnya 6,26 g/cm3 danberdiameter 2 cm jatuh ke dalam gliserin yangmassa jenisnya 5,10 g/cm3 dan koefisienvisikotasnya 1,4 Pa s. Jika g = 10 m/s2, makatentukan kecepatan terminal bola tersebut!

(Sumber: Buku Cetak Fisika hlm. 215 No. 5)

Dik : b = 6,26 g/cm3 = 6260 kg/m3

f = 5,10 g/cm3 = 5100 kg/m3

= 1,4 Pa s

d = 2 cm = 0,02 m R = 0,01 m

g = 10 m/s2

Dit : VT = ..........?

Jawab : VT = 2 R2g ( b - f )9

= 2 (0,01 m) 2 . 10 m/s2 ( 6260 kg/m3 - 5100 kg/m3 )9 1,4 Pa s

= 2 0,001 ( 1160 kg/m3 ) 9 1,4 Pa s

= 0,002 ( 1160 kg/m3 )12,6

= 2,3212,6

= 0,184 m/s

Contoh soal

• Sebuah bola dengan jari – jari 1 mm danmassa jenisnya 2500 kg/m3 jatuh ke dalam air.Jika koefisien viskositas air 1x10-3 Ns/m2 dan g= 10 m/s2, tentukan kecepatan terminal bola!

( Sumber: LKS hlm. 33 No. 4)

Dik : R = 1 mm = 0,001 m b = 2500 kg/m3

f =1000 kg/m3

= 1 X 10-3 Ns/m3

g = 10 m/s2

Dit : VT = ......... ?Jawab : VT = 2 R2g ( b - f )

9

= 2 (0,001 m) 2 . 10 m/s2 (2500 kg/m3 - 1000 kg/m3 )9 1 X 10-3 Ns/m3

= 2 0,001 m. 0,001 m . 10 m/s2 ( 1500 kg/m3 ) 9 1 X 10-3 Ns/m3

= 0,02 ( 1500 kg/m3 )9

= 309

= 3,33 m/s

KESIMPULAN

• Jika pada suatu permuakaan sepanjang lbekerja gaya sebesar F yang arahnya tegaklurus pada l dan y menyatakan teganganpermukaan, maka persamaannya adalah

= Fl

• Jika panjang kawat kedua l dan larutan sabunmenyentuhnya memiliki 2 permukaan, makategangan permukaan bekerja sepanjang 2l

= F2l

• Persamaan yang dikenal sebagai hukum stokes

• Untuk benda berbentuk bola, makapersamaanya menjadi :

Fs = 6 rv

)'(9

2 2

v

gr

Terimakasih