lxiii
f. Hukum Stokes
Gaya gesekan antara permukaan benda padat dengan fluida di mana benda itu bergerak akan sebanding dengan kecepatan relatif gerak benda ini terhadap fluida.
Pada dasarnya hambatan gerakan benda di dalam fluida itu disebabkan oleh gaya gesekan antara bagian fluida yang melekat ke permukaan benda dengan bagian fluida
di sebelahnya di mana gaya gesekan itu sebanding dengan koefisien viskositas h fluida. Menurut Stokes, gaya gesekan itu diberikan oleh apa yang disebut rumus
Stokes: F
s
= 6 p r h v 2.15 dimana r adalah jari-jari benda, v adalah kecepatan jatuh dalam fluida. Pada
persamaan 2.15 menunjukkan adanya hubungan gaya gesek sebanding dengan kecepatan dan jari-jari benda.
Percobaan Bola Baja Jatuh
Pada dasarnya penentuan h dengan menggunakan rumus Stokes sangatlah sederhana. Hanya saja untuk itu secara teknis diperlukan bola baja dari bahan yang
amat ringan, misalnya dari aluminium, serta berukuran kecil, misalnya dengan jari- jari sekitar 1 cm saja.
Sewaktu bola baja dijatuhkan ke dalam bejana kaca yang berisi cairan yang hendak ditentukan koefisien viskositasnya, oleh gaya beratnya, bola baja akan
semakin cepat jatuhnya. Tetapi sesuai dengan rumus Stokes, makin cepat gerakannya, makin besar gaya gesekannya sehingga akhirnya gaya berat itu tepat
lxiv seimbang dengan gaya gesekan dan jatuhnya kelerengpun dengan kecepatan tetap
sebesar v sehingga berlaku persamaan:
Gambar 2.13. a Gambar 2. 13. B
Sebuah bola dijatuhkan ke dalam tabung yang berisi fluida, seperti ditunjukkan pada gambar 2.13. a. Gaya-gaya yang bekerja pada bola yang berada di dalam fluida
seperti pada gambar 2.13.b. w = F
s
+ F
A
2.16 w - F
A
=F
s
3 4
.p r
3
r
b
. g –
3 4
p r
3
r
c
g = 6 p r h v
3 4
.p r
3
g r
b
– r
c
= 6 p r h v
3 2
r
2
g r
b
– r
c
= 3 h v h =
9 2
r
2
g
v ρ
ρ
c b
-
, 2.17 disebut persamaan viskositas fluida. Dari persamaan 2.16 maka dapat ditarik nilainya
seperti pada 2.17.
w F
s
F
A
lxv F = W
1
+ W
2
2.20 g =
2l F
meter Newton
v =
9 2
r
2
g
η ρ
ρ
c b
-
2.18 , dimana rumus ini disebut kecepatan terminal atau kecepatan jatuh. Berarti kecepatan
bergantung pada perbedaan massa jenis benda dengan zat cair. Jadi dengan mengukur jari-jari bola baja r, kecepatan jatuh v sewaktu kecepatan itu tetap, dan
diketahuinya r
b
, r
c
dan g, dapatlah dihitung koefisien viskositas cairan h di dalam bejana itu, atau sebaliknya dapat dihitung kecepatan terminal.
g. Tegangan Permukaan
Kategori