fluida tidak bergerak

48
FLUIDA TIDAK BERGERAK DISUSUN OLEH: AZKA ADINURRAHMAN PRAWIBAWA (08) DIMAS LUTFI ANDIASTA (11) XI IPA 3

Upload: prawibawazka

Post on 19-Jul-2015

2.592 views

Category:

Education


4 download

TRANSCRIPT

Page 1: Fluida tidak bergerak

FLUIDA TIDAK BERGERAK

DISUSUN OLEH:

AZKA ADINURRAHMAN PRAWIBAWA (08)

DIMAS LUTFI ANDIASTA (11)

XI IPA 3

Page 2: Fluida tidak bergerak

PENGERTIAN FLUIDA

Fluida merupakan istilah untuk zat alir.

Zat alir dibatasi pada zat mengalirkan

seluruh bagian-bagiannya ke tempat

lain dalam waktu yang bersamaan.

Zat alir mencakup zat yang dalam

wujud cair dan gas. Fluida statis

meninjau fluida yang tidak bergerak.

Misalnya air di gelas, air di kolam

renang, air dalam kolam, air

danau, dan sebagainya

Gambar: Air dalam gelas adalah fluida statik

Page 3: Fluida tidak bergerak

PENGGOLONGAN FLUIDAPenggolongan fluida menurut sifat-sifatnya dibedakan

menjadi dua yaitu :

Fluida ideal : hanya sebgai permodelan dan tidak ada

dalam kehidupan. Adapun ciri- ciri fluida ideal

antara lain: tidak dapat di kompresible atau ditekan

dan berpindah tanpa adanya gesekan.

Fluida sejati : merupakan jenis fluida yang terdapat

Dalam kehidupan dengan ciri-ciri antara lain fluida

Dapat dikompresible dan mengalami gesekan saat

berpindah atau mengalir

Page 4: Fluida tidak bergerak

TEKANANTekanan adalah gaya yang bekerja tegak lurus pada suatu permukaan

bidang

dan dibagi luas permukaan bidang tersebut. Secara matematis, persamaan

tekanan dituliskan sebagai berikut :

Dimana :

P = tekanan (N/m2)

F = gaya (N)

A = Luas (m2)

Besarnya tekanan berbanding terbalik dengan luas permukaan bidang

tempat gaya bekerja. Jadi, untuk besar gaya yang sama, luas bidang

yang kecil akan mendapatkan tekanan yang lebih besar daripada luas

bidang yang besar.

Page 5: Fluida tidak bergerak

Fluida memiliki beragam massa jenis tergantung pada jenis

masing- masing fluidanya, seperti yang tertera pada tabel 1:

Tabel 1. Bahan Zat dan Massa jenisnya

Page 6: Fluida tidak bergerak

Satuan dan Dimensi tekanan

Tekanan juga disebut besaran skalar yang hanya mempunyai

nilai dan tidak mempuyai arah.Satuan SI untuk gaya adalah N

Dan luas adalah sehingga sesuai dengan persamaan (2), maka:

Satuan tekanan = = = N.

Dimensi tekanan =

Dan untuk menghormati Blaise Pascal, seorang

ilmuwanberkebangsaan

Prancis yang menemukan prinsip Pascal,makasatuan tekanan

dalam SI

dinamakan juga dalam Pascal(disingkat Pa), 1 Pa = 1

Page 7: Fluida tidak bergerak

Contoh Soal

1.Dua balok Sejenis yang beratnya 24 N terletak pada lantai seperti ditunjukan

gambar hitung tekanan masing-masing! (rusuk balok satuan meter)

Balok memiliki berat yang sama,tetapi bidang alas keduanya berbeda sehingga

tekanan yang diberikan pada lantai akan berbeda.

A B

E

CD

H GF

H

G

D

C

F B

AE34 4

3

Page 8: Fluida tidak bergerak

Jawaban

Contoh Soal

Contoh Soal 6.1 Buku Paket Hal 172

Balok pertama berdiri di atas lantai dengan sisi ABCD

seluas

A1 = (3m) x (2m) = 6 m

Tekanannya :

Balok kedua berdiri pada lantai sisi ABFE seluas :

A2 = (4m) x (3m) = 12 m

Tekanannya :

Page 9: Fluida tidak bergerak

Tekanan HidrostatisTekanan hidrostatis disebabkan oleh fluida tak bergerak. Tekanan

hidrostatis yang dialami oleh suatu titik di dalam fluida diakibatkan oleh

gaya berat fluida yang berada di atas titik tersebut.

Perhatikanlah Gambar 1. Jika besarnya tekanan hidrostatis pada dasar

tabung adalah p, menurut konsep tekanan,besarnya p dapat dihitung dari

perbandinganantara gaya berat fluida (F) dan luas

permukaan bejana (A) sehingga dirumuskan :

p = =

Gaya berat fluida merupakan perkalian antara massa fluida dengan

percepatan gravitasi bumi , ditulis Oleh karena ,

Persamaan tekanan oleh fluida dituliskan sebagai

Volume fluida di dalam bejana merupakan hasil perkalian antara luas

permukaan bejana (A) dan tinggi fluida dalam bejana(h). Oleh karena itu,

persamaan tekanan di dasar bejana akibat fluida setinggi h dapat

dituliskan menjadi:

Gambar1. Bejanaterisifluidasetinggih,akanmengalamitekananhidrostatik sebesarph

Page 10: Fluida tidak bergerak

Jika tekanan hidrostatis dilambangkan dengan ph,

persamaannya

dituliskan sebagai berikut:Dimana

: tekanan hidrostatis (N/ ),

: massa jenis fluida (kg/ ),

g : percepatan gravitasi (m/ ), dan

h : kedalaman titik dari permukaan

(m)

Page 11: Fluida tidak bergerak

CONTOH GAMBAR TEKANAN

HIDROSTATIK

Tekanan hidrostatis pada suatu

perairan sedalam 8 km lebih besar

dibandingkan dengan perairan yang

kedalamanya

5 km,mengapa demikian?

Perhatikan! gambar Manakah yang

memiliki tekanan hidrostatis paling

besar ?

Besarnya tekanan hidrostatis pada

gambar adalah sama besar. Hal ini

karena besarnya tekanan

hidrostatishanya bergantung pada

kedalaman suatu permukaan bukan

Gambar 2. Tekanan hidrostatik pada titik A-B-C-

D-E besarnya sama

Page 12: Fluida tidak bergerak

Contoh soal

Suatu tempat di dasar danau memiliki kedalaman 8 m. Berapakah tekananHidrostatikdan tekanan

total di tempat itu, jika diketahui rair= 1 000 kg/m3, g =10 m/ , dan tekanan udara luar1,01 x

Pa?

Diketahui :

Prair = 1 000 kg/m3

g = 10 m/s2

Pluar = 1,01 x 105 Pa

Ditanya :Ph Dan Ptotal

Jawaban :

Ph = P g h

= 1 000 x 10 x 8

= 80.000 Pa

Ptotal = Pluar + Ph

= 80.000 + 1,01 x 105

= 0,8 x 105 + 1,01 x 105

= 1,81 x 105 Pa

Page 13: Fluida tidak bergerak

TEKANAN MUTLAK

Bagaimana besar tekanan jika pada permukaan terkena

udara luar ?

Perhatikan gambar 3. Pada permukaan fluida yang terkena

udaraluar,

bekerja tekanan udara luar yang dinyatakan dengan p.

Jika tekanan udara luar ikut diperhitungkan, besarnya

tekanan total

atau tekanan mutlak pada satu titik di dalam fluida sebesar .

Gambar.Tekananhidrostatikpada titik asebesar pa

Dimana :p0 = tekanan udara luar = 1,013 × 105 N/m2,

pA = tekanan total di titik A (tekanan mutlak).

Page 14: Fluida tidak bergerak

Contoh Soal Tekanan Mutlak

Contoh 6.3 Buku paket Hal 176

A.Hitung Tekanan Mutlak pada kedalaman 1000 m dari

permukaan laut anggap massa jenis air 1.000kg/

percepatan gravitasi 9,8 m/ dan = 101,3 x Pa

Dik: Dij:

h = 1000 m

=1.000kg/

g = 9.8 m/

= 101,3 x Pa

Dit : Tekanan Mutlak P

Page 15: Fluida tidak bergerak

HUKUM PASCAL

Suatu fluida yang berada di dalam ruang tertutup

terdapat dua macam tekanan yang bekerja pada

fluida tersebut, yakni tekanan oleh gaya beratnya

dan tekanan yang dipengaruhi oleh udara luar. Jika

tekanan udara luar pada permukaan zat cair dapat

tambahan tekanan dalam jumlah yang sama.

Blaise Pascal (1623 – 1662) merupakan tokoh yang

menyimpulkan hasil penelitian yaitu tekanan yang

diberikan kepada fluida pada ruang tertutup akan

diteruskan ke segala arah dengan sama besar tanpa

mengalami pengurangan. Pernyataan tersebut

dikenal sebagai hukum pascal.

Page 16: Fluida tidak bergerak

Persamaan Hukum Pascal

Jika suatu fluida yang dilengkapi dengan sebuah penghisap yang

dapat bergerak maka tekanan di suatu titik tertentu tidak hanya

ditentukan oleh berat fluida di atas

permukaan air tetapi juga oleh gaya yang dikerahkan oleh

penghisap. Berikut ini adalah gambar fluida yang dilengkapi oleh

dua penghisap dengan luas penampang berbeda.

Penghisap pertama memiliki luas penampang yang kecil (diameter

kecil) dan penghisap yang kedua memiliki luas penampang yang

besar (diameter besar) Persamaan hukum pascal dirumuskan

sebagai berikut:

Sehingga : DimanaF1 = gaya pada pengisap pipa 1 (N)A1 = luas penampang pengisap pipa 1 (m)F2 = gaya pada pengisap pipa 2, dan (N)A2 = luas penampang pengisap pipa 2. (M)

Gambar Prinsip hukum pascal

Page 17: Fluida tidak bergerak

CONTOH SOAL PERSAMAAN HUKUM

PASCAL

Sebuah dongkrak hidrolik memiliki

penghisap kecil dengan luas 2 m² dan

penghisap besar dengan luas 8 m². Bila

penghisap kecil ditekan dengan gaya 400

N. Berapakah gaya yang dihasilkan pada

penghisap besar?

Page 18: Fluida tidak bergerak

Jawaban :

Page 19: Fluida tidak bergerak

Penerapan Hukum Pascal

Peralatan yang menerapkan prinsip hukum pascal antara

lain

dongkrak hidrolik, mesin pengangkat mobil dan rem hidrolik

1.Dongkrak hidrolik

Prinsip kerjanya memanfaatkan hukum pascal yakni

Tekanan yang diberikan pada suatu fluida dalam ruang

tertutup akan diteruskan ke “segala arah sama rata”.

Dongkrak hidrolik terdiri dari dua tabung yang

berhubungan yang memiliki diameter yang berbeda

ukurannya.

Masing- masing ditutup dan diisi cairan seperti pelumas

(oli dkk).Apabila tabung yang permukaannya kecil ditekan

ke bawah, maka setiap bagian cairan juga ikut tertekan.

Besarnya tekanan yangdiberikan oleh tabung yang

permukaannya kecil diteruskan ke seluruh bagian cairan.

Akibatnya, cairan menekan pipa yang luas permukaannya

Gambar 5. Dongkrak hidrolik

Page 20: Fluida tidak bergerak

2.Mesin Hidrolik Pengangkat Mobil

Mesin hidrolik pengangkat mobil ini memiliki prinsip yang sama dengan dongkrak hidrolik. Perbedaannya terletak pada perbandingan luas penampang pengisap yang digunakan.

Pada mesin pengangkat mobil, perbandingan antara luas penampang kedua pengisap sangat besar sehingga gaya angkat yang dihasilkan pada pipa berpenampang besar dan dapat digunakan untuk mengangkat mobil

3. Hukum Pascal pada Rem Hidrolik

Aplikasi hukum pascal berikutnya adalah Rem hidrolik digunakan pada mobil. Ketika Anda menekan pedal rem, gaya yang Anda berikan pada pedal akan diteruskan ke silinder utama yang berisi minyak rem.

Selanjutnya, minyak rem tersebut akan menekanbantalan rem yang dihubungkan pada sebuah piringan logamsehingga timbul gesekan antara bantalan rem dengan piringanlogam. Gaya gesek ini akhirnya akan menghentikan putaran roda.

Page 21: Fluida tidak bergerak

HUKUM ARCHIMEDES

Gaya Apung dan Persamaan hukum Archimedes

Lakukan percobaan berikut: Ikatlah batu dengan benang, kemudian pegang

ujung lainnya secara vertikal, tarik tali perlahan- lahan ketika batu masih di

udara. Rasakan gaya tarik batu yang bergantung!

Sekarang celupkan batu kedalam ember, lalu tarik batu dengan perlahan-

lahan, lalu tarik dan rasakan gaya tarik yang anda berikan saat batu tercelup

semuanya.

Berdasarkan percobaan tersebut, berat benda di udara lebih berat daripada

berat benda di fluida. Berat benda di fluida sebenarnya tidak berubah, tetapi

air memberikan gaya ke atas kepada batu yang disebut dengan gaya apung.

Gaya apung diberi simbol Fa . Fa adalah selisih berat benda di udara

dengan berat benda yang tercelup oleh fluida.

Besarnya gaya apung dapat dirumuskan sebagai berikut :Dimana:FA = gaya ke atas (N),ρ f = massa jenis fluida (kg/ )Vf= volume fluida yang dipindahkan ( ), dang = percepatan gravitasi (m/.

Page 22: Fluida tidak bergerak

Jika benda ditimbang dalam fluida ,berat yang

ditunjukan Neraca adalah berat semu dimana :

Berat Semu = berat di udara – gaya keatas

Wf = Wu - Fa

Keterangan :

Wf = Berat Semu (N)

Wu = Berat di Udara (Wu = mg)

Fa = Gaya Ke Atas (N)

Page 23: Fluida tidak bergerak

Contoh Soal Hukum Archimedes

Diketahui massa jenis air 1.000kg/ dan gravitasi bumi 9,8 m/ .Jika

ada benda

masssa 200 ton yang tercelup ke dalam Air tersebut dengan volume

benda

yang tercelup 20 ,

Tentukan :

A. Gaya Tekan Keatas

B. Berat Semu benda saat di airDik :

Dit : A. F ? B. Wf ?

Dij : A.

=

= 196.000 N

Page 24: Fluida tidak bergerak

B. Berat benda semu

Wf = Wu – Fa

= (200.000 kg ) – 196.000 N

=1.764.000 N

Page 25: Fluida tidak bergerak

Pengaruh Hukum Archimedes pada benda

Mengapung, Melayang dan Tenggelam

Gambar benda terapung

Jika balok kayu dicelupkan seluruhnya ke dalam

air, gaya apung lebih besar daripada gaya balok

sehingga Fa w sehingga balok bergerak ke atas

sampai sebagian permukan balok muncul ke

permukaan air Jika logam dimasukkan seluruhnya

Page 26: Fluida tidak bergerak

GAYA BENDA TENGGELAM

Ke dalam gelas yang berisi air tawar maka gaya apung lebih kecil dari gaya berat (Fa W) akibatnya logam bergerak ke bawah sampai menyentuh dasar gelas, peristiwa ini disebut tenggelam

Page 27: Fluida tidak bergerak

GAYA BENDA MELAYANG

Jika sebutir telur dicelupkan ke dalam air asin, maka

gaya apung telur menjadi lebih besar daripada gaya

beratnya Fa sehingga telur bergerak keatas sampai

berhenti ketika telur berada diantara permukaan air

dan dasar gelas. Peristiwa ini disebut melayang.

Page 28: Fluida tidak bergerak

Syarat Benda Terapung, Tenggelam dan Melayang

Adapun syarat benda dapat terapung, tenggelam dan melayang terlihat

tabel1.

Tabel 1. Kondisi bendaN

O

KONDISI BENDA SYARAT

1 BENDA TERAPUNG •Fa > w

2 BENDA TENGGELAM Fa w

3 BENDA MELAYANG Fa = w

Page 29: Fluida tidak bergerak

Contoh Soal

Sebuah benda terapung pada zat cair yang massa jenisnya 800 kg/m3.

Jika ¼

bagian benda tidak tercelup dalam zat cair tersebut maka massa jenis

benda

adalah…

Pembahasan :

Diketahui :

Massa Jenis zat cair = 800 kg/m3

Volume benda yang tidak tercelup dalam zat cair = ¼

Volume benda yang tercelup dalam zat cair = ¾

Volume benda secara keseluruhan = 1

Ditanya :

Massa Jenis benda ?

Jawab :

Page 30: Fluida tidak bergerak

Penerapan Hukum Archimedes Kapal Laut

Kapal laut terbuat dari baja atau besi, dimana massa jenis baja atau besi lebih besar daripada massa jenis air laut. Tetapi mengapa kapal laut bisa terapung?

Berdasarkan Hukum Archimedes, kapal dapat terapung karena berat kapal sama dengan gaya ke atas yang dikerjakan oleh air laut, meskipun terbuat dari baja atau besi. Badan kapal dibuat berongga agar volume air yang dipindahkan oleh badan kapal lebih besar.

Dengan demikian, gaya ke atas juga lebih besar sehingga volume yang dipindahkan juga semakin besar. Kapal laut didesain bukan hanya asal terapung, melainkan harus tegak dan dengan kesetimbangan stabil tanpa berbalik. Kestabilan kapal saat terapung ditentukan oleh posisi titik berat benda, dan titik di mana gaya ke atas bekerja.

Gbr. Kapal Lautsebagai aplikasihukumarchimedes

Page 31: Fluida tidak bergerak

Galangan kapal

Untuk memperbaiki kerusakan pada bagian bawah

kapal, maka kapal perlu diangkat dari dalam air. Alat

yang digunakan untuk mengangkat bagian bawah

kapal tersebut dinamakan galangan kapal.Setelah

diberi topangan yang kuat sehingga kapal seimbang,

air dikeluarkan secara perlahan-lahan. Kapal akan

terangkat ke atas setelah seluruh air dikeluarkan dari

galangan kapal.

Page 32: Fluida tidak bergerak

Hidrometer

Hidrometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis zat cair. Semakin rapat suatu cairan, maka semakin besar gaya dorong ke arah atas dan semakin tinggi hidrometer.

Hidrometer terbuat dari tabung kaca yang dilengkapi dengan skala dan pada bagian bawah dibebani butiran timbal agar tabung kaca terapung tegak di dalam zat cair. Jika massa jenis zat cair besar, maka volume bagian hidrometer yang tercelup lebih kecil, sehingga bagian yang muncul di atas permukaan zat cair menjadi lebih panjang,

Sebaliknya, jika massa jenis zat cair kecil, hidrometer akan terbenam lebih dalam, sehingga bagian yang muncul di atas

Gbr. Hidrometersebagai aplikasihk archimedes

Page 33: Fluida tidak bergerak

Tegangan Permukaan

Jika kita meletakkan sebuah jarum atau kilp kertas dengan hati- hati, maka kedua benda tidak tenggelam. Hal ini karena adanya tegangan permukaan. Perhatikan gambar disamping ini, Mengapa bisa terjadi?

Perhatikan gambar ini pada keadaan setimbang, gaya tarik peluncur ke bawah sama dengan tegangan permukaan yang diberikan selaput tipis larutan sabun pada peluncur. Berdasarkan gambar, gaya tarik peluncur ke bawah adalah

F = w + T

Tegangan permukaan

menyebabkan air yang

jatuh pada daun

membentuk

permukaan sekecil

mungkin.

Peristiwa tersebut

disebabkan adanya

gaya kohesi antar

molekul air lebih besar

daripada gaya adhesi

antara air dan daun

Page 34: Fluida tidak bergerak

Jika adalah panjang peluncur kawat maka gaya F

bekerja pada panjang total 2 karena selaput tipis air

sabun memiliki dua sisi permukaan.

Dengan demikian, tegangan permukaan didefinisikan

sebagai perbandingan antara gaya tegangan permukaan

F dengan panjang d tempat gaya tersebut bekerja yang

secara matematis dinyatakan dengan persamaan

Oleh karena d = 2 , tegangan permukaan

dinyatakandengan

persamaan

F : gaya yang menyinggung permukaan (N)

l : panjang (m)

,

Page 35: Fluida tidak bergerak

Contoh Soal Tegangan Permukaan

Sebuah Silet panjangnya 5 cm diletakan di permukaan

air

Dan terapung .Apabila massa silet 0,30 gram dan g =

10 m/s

Tentukan Besar tegangan permukaan tali :

Dij :

Jadi Tegangan talinya adalah 0.06 N/m

Page 36: Fluida tidak bergerak

KAPILARITAS

Kapilaritas disebabkan oleh interaksi molekul-molekul di dalam zat cair. Di dalam zat cair molekul-molekulnya dapat mengalami gaya adhesi dan kohesi.

Gaya kohesi adalah tarik-menarik antara molekul-molekul di dalam suatu zat cair

Gaya adhesi adalah tarik menarik antara molekul dengan molekul lain yang tidak sejenis, yaitu bahan wadah di mana zat cair berada.

Kapilaritas dipengaruhi oleh adhesi dan kohesi. Untuk zat cair yang membasahi dinding pipa ( < 90), permukaan zat cair dalam pipa naik lebih tinggi dibandingkan permukaan zat cair di luar pipa. Sebaliknya, untuk zat cair yang tidak membasahi dinding pipa ( < 90) permukaan zat cair di dalam pipa lebih rendah daripada permukaan zat cair di luar pipa.

Gbr.Peristiwakapilaritas

Gbr. Contohperistiwakapilaritas

Page 37: Fluida tidak bergerak

KAPILARITAS

Bentuk pipa kapiler yang seperti tabung menyebabkan zat

Cair menyentuh dinding sebelah dalam sepanjang 2 r

Sehingga permukaan zat cair menarik pipa dengan gaya

sebesar 2 r .

Dinding memberikan gaya reaksi terhadap zat cair

sebesar:

2 r cos

Gaya ini diimbangi oleh berat zat cair setinggi y dalam pipa

Sebesar :

w = m.g

w =p . V .g

2 r cos = p . . r2 . y . g

Page 38: Fluida tidak bergerak

Sehingga diperoleh tinggi zat cair dalam pipa kapiler

adalah

Dimana:

y = naik/turunnya zat cair

dalam kapiler (m)

= tegangan permukaan zat cair

(N/m)

= sudut kontak

= massa jenis zat cair (kg/m3)

r = jari-jari penampang pipa

(m)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

Page 39: Fluida tidak bergerak

Contoh Soal Kapilaritas

Sebuah pipa kapiler mempunyai diameter 0,002 cm dan di masukkan ke dalam wadah berisi air. Jikategangan permukaan air adalah 0,072 N/m dansudut kontak 00, tentukan ketinggian air pada pipakapiler tersebut akibat dorongan teganganpermukaan!

Diket :

= 0,072 N/m , = 00, g = 10 m/s2

= 1000 kg/m3, r = 0,001 cm= 10-5m

Ditanya : y

Jawab:

y =(2 cos ) : gr

= [(2)0,072 cos 00] : [1000(10)10-5]

= 1,44 m

Page 40: Fluida tidak bergerak

Viskositas fluida

Viskositas merupakan ukuran kekentalan

fluida yang menyatakan besar kecilnya

gesekan di dalam fluida.Gesekan dapat terjadi

di antara partikel-partikel zat cair atau

gesekan antara zat cair dengan dinding

permukaan tempat zat cair itu berada.

Setiap zat cair memiliki viskositas berbeda-

beda.tabel berikut merupakan koefisien

viskiositas beberapa fluida pada berbagai

suhu

Semakin besar

viskositas suatu

fluida,semakin sulit

suatu fluida mengalir

dan semakin sulit

suatu benda bergerak

di dalam suatu fluida

tersebut

Page 41: Fluida tidak bergerak

Keadaan suhu dicantumkan dalam tabel tersebut

karena viskositas bergantung pada suhu .semakin

besar suhu,maka semakin rendah tingkat

viskositasnya,dan begitu pula sebaliknya.

Persamaan viskositas dalam fluida ditulis sebagai

berikut.

Dengan:

: adalah koefisien viskositas yang dinyatakan

dalam satuan kgm -1 s -1 atau paskal secon (Pa s)

k merupakan konstanta yang bergantung pada

bentuk geometris benda.

Page 42: Fluida tidak bergerak

HUKUM STOKES

Sebuah Fluida ideal adalah fluida yang tidak

memiliki viskiositas(kekentalan) sehingga jika

sebuah benda bergerak dalam fluida tersebut tidak

akan mengalami gaya gesekan.

Jadi,tekanan fluida sebelum dan sesudah melewati

suatu penghalang tidak akan berubah atau besarnya

tetap.Resultan gaya yang bekerja di setiap titik aliran

fluida adalah 0

Akan tetapi jika fluida memiliki viskositas maka akan

terjadi gaya gesekan antara benda lain dan

fluida.Gaya tersebut disebut gaya Stokes.

Page 43: Fluida tidak bergerak

HUKUM STOKES

Jika benda yang bergerak dalam fluida berbentuk

bola,maka besarnya gaya stokes dapat dirumuskan

sebagai berikut :

Fs = gaya stokes (N)

= koefisien viskositas (Ns/m2)

r = jari-jari bola (m)

v=kecepatan relative bola terhadapa fluida (m/s)

Page 44: Fluida tidak bergerak

HUKUM STOKES Perhatikan sebuah bola yang jatuh

dalam. Gaya-gaya yang bekerja padabola adalah gaya berat w, gaya apungFa, dan gaya lambat akibat viskositasatau gaya stokes Fs. Ketika dijatuhkan,bola bergerak dipercepat. Namun,ketika kecepatannya bertambah,

Gaya stokes juga bertambah.Akibatnya, pada suatu saat bolamencapai keadaan seimbang sehinggabergerak dengan kecepatan konstanyang disebut kecepatan terminal. Padakecepatan terminal, resultan yangbekerja pada bola sama dengan noldengan nol. Misalnya sumbu vertikal keatas sebagai sumbu positif,

Maka pada saat kecepatan terminaltercapai berlaku berlaku persamaan

Maka

Page 45: Fluida tidak bergerak

HUKUM STOKES

Dimana

η = koefisien visakositas (Ns/m2)

r = jari-jari bola (m)

g= percepatan gravitasi (m/s2)

v= kecepatan maksimum bola (m/s)

b= massa jenis bola (kg/m3)

f= massa jenis fluida (kg/m3)

Page 46: Fluida tidak bergerak

Untuk benda berbentuk bola, maka

persamaannya menjadi seperti berikut

w = Fs + FA

w FA = Fs

r3b. g – r3

f g = 6 r v

gr2 ( b – f) = 3 v

gr3 ( b – f) = 6 r v

9

2 gr2=

Disebut persamaan viskositas fluida. Sedangkan persamaan

kecepatannya adalah sebagai berikut

9

2v = gr2

(

)

Page 47: Fluida tidak bergerak

Soal Hukum Stokes

Sebuah bola bermassa jenis 7000 kg/ dan berjari-jari 2

cm dijatuhkan dalam gliserin yang massa jenisnya 6000

kg/m3 dengan koefisien viskositas 1,4 Pa.s. Tentukan

kecepatan terminal bola tersebut jika g = 10 m/

Diketahui :

ρb = 7000 kg/m3

ρf = 6000 kg/m3

η = 1,4 Pa.S

Ditanya :

v = ..............

Page 48: Fluida tidak bergerak

Dijawab

v =

v =

v = 1.24 m/s

9

2gr2