2.5.5 Tegangan Permukaan
Gaya tarik-menarik antarmolekul zat cair tidak hanya menimbulkan gaya kohesi dan gaya adhesi saja, tetapi juga dapat menimbulkan tegangan permukaan.
Tegangan permukaan adalah kecenderungan permukaan zat cair untuk meregang sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastis. Sebagai
contohnya adalah apabila sebuah silet diletakkan mendatar pada permukaan air dengan hati-hati, ternyata silet terapung. Padahal massa jenis silet lebih besar dari
massa jenis air. Tegangan permukaan didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya
tegangan permukaan dan panjang permukaan
dengan γ adalah tegangan permukaan Nm F adalah gaya tegangan pemukaan N
l adalah panjang permukaan m Tipler, 1998:398
2.5.6 Viskositas
Gerak dalam zat cair ditentukan oleh kekentalan zat cair. Semakin kental zat cair, maka semakin sulit suatu benda untuk bergerak. Dengan demikian, dapat
dikatakan semakin kental zat cair, makin besar pula gaya gesekan dalam zat cair tersebut. Ukuran kekentalan zat cair atau gesekan dalam zat cair disebut
viskositas. Viskositas zat cair dapat ditentukan secara kuantitatif dengan besaran yang disebut koefisien viskositas . Satuan SI untuk koefisien viskositas adalah
Nsm
2
atau pascal sekon Pa s.
Apabila suatu benda bergerak dengan kelajuan v dalam suatu fluida kental yang koefisien viskositasnya maka benda tersebut akan mengalami gaya
gesekan fluida sebesar F
s
= k v. Dengan k adalah konstanta yang bergantung pada bentuk geometris benda. Berdasarkan perhitungan laboratorium, pada tahun
1845, Sir George Stokes menunjukkan bahwa untuk benda yang bentuk geometrisnya berupa bola nilai
k = θ π R. Bila nilai k dimasukkan ke dalam persamaan, maka diperoleh persamaan yang dikenal sebagai hukum Stokes.
F
s
= θ π R v Haryadi, 2009:158
Dimana F
s
adalah gaya Stokes N, adalah koefisien viskositas fluida Pa.s, R adalah jari-jari bola m, dan v adalah kecepatan ms.
Dalam keadaan seimbang, bola akan bergerak dengan kecepatan konstan dimana kecepatan ini biasa disebut dengan kecepatan terminal yang dapat
dihitung dengan persamaan
dengan ρ
b
adalah massa jenis benda dan ρ
f
adalah massa jenis fluida Haryadi, 2009:158
2.5.7 Persamaan Kontinuitas
Gambar 2.5 Aliran Fluida pada Pipa yang Beda Penampangnya
Kecepatan fluida pada penampang A
1
adalah v
1
dan pada penampang A
2
sebesar v
2
. Dalam selang waktu Δt partikel-partikel dalam fluida bergerak sejauh
x=vΔt sehingga massa fluida Δm yang melalui penampang A
1
dalam waktu Δt
adalah: Δm
1
= ρV = ρA
1
v
1
Δt Dengan cara yang sama, maka besarnya massa fluida
Δm yang melalui penampang A
2
dalam waktu Δt adalah:
Δm
2
= ρV = ρA
2
v
2
Δt Karena fluida ideal, maka massa fluida yang melalui penampang A
1
sama dengan massa fluida yang melalui A
2
, sehingga: Δm
1
= Δm
2
ρA
1
v
1
Δt = ρA
2
v
2
Δt A
1
v
1
= A
2
v
2
Halliday et al., 2001:470 Dengan A
1
adalah luas penampang 1m
2
, A
2
adalah luas penampang 2 m
2
, v
1
adalah kecepatan aliran fluida pada penampang 1 ms, dan v
2
adalah kecepatan aliran fluida pada penampang 2 ms.
Persamaan di atas adalah persamaan kontinuitas yang menyatakan bahwa pada fluida tak kompresibel dan tunak, kecepatan aliran fluida berbanding terbalik
dengan luas penampangnya. Pada pipa yang luas penampangnya kecil, maka alirannya besar.
Hasil kali A.v adalah debit I
v
, yaitu banyaknya fluida yang mengalir melalui suatu penampang tiap satuan waktu, dirumuskan
v
I vA
konstan Tipler, 1998:402
2.5.8 Hukum Bernoulli
Kategori