Rizki Seorang pemuda yang tinggal bersama Kakek dan Nenek.

Hukum Stokes dan Viskositas

3 min read

Hukum Stokes dan Viskositas

Hukum Stokes – Berbunyi : ”Apabila ada sebuah bola bergerak dalam suatu fluida yang diam. Maka bola itu akan bekerja suatu gaya gesek dalam bentuk gaya gesekan dan juga arahnya berlawanan dengan arah gerak bola itu sendiri”. Berikut ini pembahasan materi secara lengkap mengenai hukum stokes dan viskositas. Maka untuk lebih jelasnya simak pembahasan di bawah ini.

Hukum Stokes

Gaya gesek yaitu antara suatu permukaan benda padat yang bergerak dengan fluida akan setara dengan suatu kecepatan relatif gerak benda ini kepada fluida.

Sehingga hambatan gerak di dalam fluida disebabkan gaya gesek antara bagian fluida yang melekat ke permukaan suatu benda dengan bagian fluida di sebelahnya. Maka gaya gesek tersebut sebanding dengan koefisien viskositas (η) fluida.

Menurut Stokes, gaya gesek adalah :

Fs = 6 π r η v

Keterangan Rumus :

Fs yaitu gaya gesek (N)
r  yaitu jari-jari benda (m)
yaitu kecepatan jatuh dalam fluida (m/s)

Persamaan itu dikenal dengan hukum Stokes. Penentuan η dengan memakai hukum Stokes bis dilakukan dengan percobaan kelereng jatuh. Ketika sewaktu kelereng dijatuhkan dalam bejana kaca yang berisi cairan yang akan ditentukan koefisien viskositasnya, kecepatan kelereng semakin lama akan semakin cepat.

Maka sesuai pada hukum Stokes, makin cepat gerakannya, maka akan makin besar gaya geseknya. Sehingga menimbulkan gaya berat kelereng tepat setimbang dengan gaya gesek dan juga kelereng jatuh dengan kecepatan tetap sebesar v sampai berlaku persamaan:

w = Fs
m . g = 6 π r η v

Rumus hukum stokes

Fs = 6 π η r v

Fs yaitu gaya hambatan (N)
η  yaitu koefisien viskositas (kg m-1 s-1)
r  yaitu jari jari bola (m)
π  yaitu 22/7
v  yaitu laju relatif benda pada fluida.

Baca Juga : Rumus Anuitas

Viskositas

Hukum Stokes dan Viskositas

Viskositas merupakan sebuah ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar ataupun kecilnya gesekan di dalam fluida.

Jadi semakin besar viskositas (kekentalan) fluida, sehingga sulit fluida untuk mengalir dan menunjukkan bahwa sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut.

Selain itu, dalam zat cair, viskositas dihasilkan gaya kohesi antara molekul zat cair. Namun apabila dalam gas, viskositas timbul sebagai akibat tumbukan antara molekul gas.

Zat cair lebih kental daripada gas, sampai untuk mengalirkan zat cair dibutuhkan gaya yang lebih besar apabila dibandingkan dengan gaya yang diberikan untuk mangalirkan gas.

Hukum Stokes dan Viskositas

Apabila sebuah bola pada gambar 1. yang mana massa jenisnya lebih besar daripada massa jenis fluida dan berjari-jari r. Dimasukkan kedalam fluida zat cair, sehingga bola itu akan jatuh di percepat sampai suatu saat kecepatannya maksimum. Pada kecepatan Vmaks, benda bergerak beraturan karena gaya beratnya sudah diimbangi gaya gesek fluida.

Apabila sebuah bola pada gambar 1. yang mana massa jenisnya lebih besar dibandingkan massa jenis fluida dan berjari-jari r. Dimasukkan kedalam fluida zat cair, sehingga bola itu akan jatuh di percepat sampai suatu saat kecepatannya maksimum. Sehingga pada kecepatan Vmaks, benda bergerak beraturan sebab gaya beratnya sudah diimbangi gaya gesek fluida.

Hukum Stokes dan Viskositas

Apabila sebuah benda mempunyai bentuk bola dan jatuh bebas ke alam suatu fluida kental. Untuk kecepatannya akan bertambah sebab pengaruh gravitasi bumi sampai mencapai pada suatu kecepatan terbesar yang tetap. Kecepatan terbesar yang tetap itu dinamakan dengan kecepatan terminal. Pada saat kecepatan terminal tercapai, berlaku keadaan:

Hukum Stokes dan Viskositas
Hukum Stokes dan Viskositas

Keterangan rumus :

  • v yaitu kecepatan terminal (m/s)
  • η  yaitu koefisien viskositas fluida (Pa s)
  • yaitu jari-jari bola (m)
  • g  yaitu percepatan gravitasi (m/s2)
  • ρb yaitu massa jenis bola (kg/m3)
  • ρf yaitu massa jenis fluida (kg/m3)

Baca Juga : Gaya Antar Molekul

Cara Menentukan Viskositas

Adapun cara menentukan viskositas pada suatu suatu zat yaitu menggunakan alat yang dinamakan dengan viskometer. Adapun beberapa macam viskometer yang biasa dipakai adalah :

Viskometer kapiler / Ostwald

Viskositas dari cairan yang ditentukan dengan mengukur waktu yang diperlujan bagi cairan itu sendiri untuk lewat antara 2 tanda ketika mengalir sebab gravitasi melalui viskometer Ostwald. Waktu alir dari cairan itu yang diuji akan dibandingkan dengan waktu yang diperlukan bagi zat yang viskositasnya diketahui untuk lewat 2 tanda itu.

Viskometer Hoppler

Jadi berdasarkan hukum Stokes kecepatan bola maksimum, terjadi keseimbangan hingga gaya gesek = gaya berat – gaya archimides. Sehingga prinsip kerjanya adalah melontarkan bola ( yang terbuat dari kaca ) melalui tabung gelas yang berisi zat cair dan diselidiki. Dan kecepatan jatuhnya bola yaitu fungsi dari harga resiprok sampel.

Viskometer Cup dan Bob

Prinsip kerjanya merupakan sample digeser ke dalam ruangan antara dinding luar dari bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk tepat ditengah-tengah. Dan untuk kelemahan viscometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan oleh geseran yang tinggi sampai menimbulkan penurunan konsentrasi. Penurunan konsentrasi ini yang menimbulkan bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Maka disebut aliran sumbat.

Viskometer Cone dan Plate

Untuk cara pemakaiannya merupakan sebuah sampel ditempatkan tepat ditengah-tengah papan. Kemudian dinaikkan sampai posisi di bawah kerucut. Kerucut digerakkan oleh motor dengan berbagai macam kecepatan dan juga sampelnya digeser kedalam ruang semi transparan yang diam dan termasuk kerucut yang berputar.

Baca Juga : Larutan Penyangga

Faktor Yang Mempengaruhi Viskositas

Adapun juga beberapa faktor yang bisa mempengaruhi viskositas, didantaranya adalah sebagai berikut :

Tekanan

Viskositas cairan naik dengan naiknya tekanan, Namun viskositas gas tidak dipengaruhi oleh tekanan.

Temperatur

Viskositas turun dengan naiknya suhu, Namun viskositas gas naik dengan naiknya suhu. Pemanasan zat cair menimbulkan molekulnya mendapat energi. Molekul-molekul cairan bergerak hingga gaya interaksi antar molekul melemah. Dengan begitu viskositas cairan akan turun dengan kenaikan temperatur.

Kehadiran zat lain

Penambahan gula tebu hingga mampu meningkatkan viskositas air. Adanya bahan tambahan contohnya seperti misalnya bahan suspensi menaikkan viskositas air. Pada minyak / gliserin adanya penambahan air mampu mengakibatkan viskositas turun karena gliserin ataupun minyak bisa semakin encer.

Ukuran dan berat molekul

Viskositas naik dengan naiknya berat molekul.

Berat molekul

Viskositas akan naik andai ikatan rangkap semakin banyak.

Kekuatan antar molekul

Viskositas air naik dengan adanya ikatan hidrogen.

Konsentrasi larutan

Viskositas akan berbanding lurus dengan konsentrasi larutan. Suatu larutan dengan konsentrasi tinggi akan memiliki viskositas yang tinggi pula. Karena konsentrasi larutan menyatakan banyaknya partikel zat yang terlarut untuk setiap satuan volume.

Demikian pembahasan mengenai artikel ini, Semoga dapat bermanfaat untuk anda semua. Terima Kasih

Rizki
Rizki Seorang pemuda yang tinggal bersama Kakek dan Nenek.

Manfaat Perak

Rizki Rizki
2 min read

Rumus Asam Sitrat

Rizki Rizki
2 min read
close