Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2
174
Gerak lurus beraturan arah mendatar: s = v . t
s = 2 g h
2 H
h g
s = 4
h H h
2. Air mengalir melalui sebuah pipa yang berbentuk corong. Garis tengah
lubang corong tempat air masuk 30 cm, sedangkan garis tengah lubang corong tempat air keluar 15 cm. Letak pusat lubang pipa yang kecil
lebih rendah 60 cm daripada pusat lubang yang besar. Kecepatan aliran air dalam pipa itu 140 liters, sedangkan tekanannya pada lubang yang
besar 77,5 cm Hg. Berapakah tekanannya pada lubang yang kecil?
Penyelesaian:
Diketahui: r
1
= 15 cm r
2
= 7,5 cm h
1
– h
2
= 60 cm P
1
= 77,5 cm Hg Q
2
= 140 Ls
Ditanyakan: P
1
= . . . . Jawab:
Q
2
= A
2
v
2
140 = π 7,5
2
v
2
v
2
=
S
2
140.000 7,5
= 793 cms A
1
v
1
= A
2
v
2
π 15
2
v
1
= π 7,5
2
793
v
1
= 198 cms P
1
+ 1
2
ρ v
1 2
+ ρ g h
1
= P
2
+ 1
2
ρ v
2 2
+ ρ g h
2
P
2
= P
1
+ 1
2
ρ v
1 2
+ ρ g h
1
– 1
2
ρ v
2 2
– ρ g h
2
P
2
= P
1
+ 1
2
ρ v
1 2
– v
2 2
+ ρ g h
1
– h
2
P
2
= 77,5 + 1
2
198
2
– 793
2
+ 980 60 P
2
= 59,9 cm Hg
A
2
v
2
h
1
A
1
v
1
h
2
Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2
175
3. Viskositas
Fluida yang riil memiliki gesekan internal yang besarnya tertentu dan disebut viskositas. Viskositas ada pada zat cair maupun gas,
dan pada intinya merupakan gaya gesek antara lapisan-lapisan yang bersisian pada fluida pada waktu lapisan-lapisan tersebut bergerak
antarkeduanya.
Pada zat cair, viskositas tersebut disebabkan oleh gaya kohesi, yaitu gaya tarik-menarik antarmolekul-molekul sejenis. Pada gas,
viskositas muncul dari tumbukan antarmolekul. Terutama dalam arus turbulen, viskositas ini naik sangat cepat.
Ketika seorang penerjun jatuh kecepatannya bertambah. Ke- adaan tersebut berimplikasi pada bertambahnya gaya viskositas
udara yang arahnya ke atas. Pada suatu saat, gaya tahan ke atas ini akan menjadi sama dengan beratnya, sehingga penerjun mencapai
kecepatan yang konstan yang bergantung pada berat dan ukuran parasutnya. Kecepatan ini disebut kecepatan terminal.
Adapun besar gaya viskositas dan kecepatan terminal dirumuskan: Fs = 6
π r v η dan
v =
K
2
2 9
r g ρ
b
– ρ
f
Keterangan: F s : gaya hambat N
η : koefisien viskositas Pa.s
r : jari-jari bola m
v
: kecepatan konstan atau terminal ms g
: percepatan gravitasi ms π
: 3,14 atau 22
7 ρ
b
: massa jenis benda kgm
3
h ρ
b
: massa jenis fluida kgm
3
Untuk memantapkan pemahamanmu, pelajarilah contoh soal di bawah ini kemudian kerjakan latihan di bawahnya
Contoh Soal Viskositas
Gambar 7.24 Ke- lereng yang berge-
rak dalam tabung yang berisi oli
Sebuah kelereng dengan massa jenis 7.000 kgm
3
dan berjari-jari 1 cm dijatuhkan dalam gliserin yang memiliki massa jenis 5.000 kgm
3
dengan koefisien viskositas 1,4 Pa.s. Bila percepatan gravitasi 10 ms
2
, maka tentukan kecepatan terminal kelereng
Penyelesaian:
Diketahui: ρ
b
= 7.000 kgm
3
r = 1 cm = 1 . 10
-2
m ρ
f
= 5.000 kgm
3
g = 10 ms
2
η = 1,4 Pa.s Ditanyakan:
v = . . ? Jawab:
v =
K
2
2 9
r g
ρ
b
– ρ
f
=
2 -2
. . .
2 1 10
10 .
9 1,4
7.000 – 5.000 = 0,317 ms
Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2
176
Rangkuman Kerja Mandiri 2
Kerjakan soal berikut dengan tepat Sebuah bola gotri dengan massa jenis 12.000 kgm
3
dan berdiameter 4 cm dimasukkan dalam gliserin yang memiliki massa jenis 5.000 kgm
3
dengan koefisien viskositas 1,4 Pa.s. Bila percepatan gravitasi 10 ms
2
, tentukan kecepatan terminal bola gotri tersebut
1. Tekanan adalah gaya tiap satuan luas penampang, dirumuskan: P =
F A
2. Tekanan hidrostatik adalah tekanan pada kedalaman tertentu zat cair yang tidak mengalir, besarnya adalah:
P
h
= ρ g h
3. Hukum Pascal berbunyi bahwa tekanan yang diderita oleh zat cair akan diteruskan oleh zat cair itu ke segala arah dengan sama besarnya.
1 1
F A
=
2 2
F A
4. Gaya hidrostatik dirumuskan sebagai berikut. F
h
= P
h
. A =
ρ . g . h . A = ρ . g . V 5. Pipa U dapat digunakan untuk menghitung massa jenis suatu zat cair.
6. Hukum Archimedes menyatakan bahwa suatu benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan mendesak zat cair seberat benda yang dicelupkan.
7. Gaya ke atas yang dialami benda besarnya: F
A
= ρ
c
. V
b
. g 8. Gaya tekan ke atas sebesar selisih berat benda di udara dengan berat benda di
dalam zat cair adalah: F
A
= w
u
– w
c
9. Gaya gesek fluida dikenal sebagai hukum Stokes. F
s
= 6 π r η v
Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2
177
10. Persamaan viskositas fluida adalah sebagai berikut. η =
2 9
r
2
g
U U
§ ·
¨ ¸
© ¹
b c
v
11. Persamaan kecepatan terminal adalah sebagai berikut:
v =
2 9
r
2
g
U U
K
§ ·
¨ ¸
© ¹
b c
12. Persamaan kontinuitas adalah A
1
. v
1
= A
2
. v
2
13. Hukum Bernoulli adalah sebagai berikut: atau
P
1
+
1 2
ρ v
1 2
+ ρ g h
1
= P
2
+
1 2
ρ v
2 2
+ ρ g h
2
P +
1 2
ρ v
2
+ ρ g h = konstan
