Hukum Stokes – Berbunyi : ”Jika sebuah bola bergerak dalam suatu fluida yang membisu maka bola itu akan bekerja suatu gaya gesek dalam bentuk gaya tabrakan dan arahnya berlawanan dengan arah gerak bola itu sendiri”. Berikut akan kami jelaskan secara lengkap mengenai aturan stokes dan viskositas. Untuk Lebih jelasnya simak pembahasan di bawah ini.
Hukum Stokes
Gaya gesek antara suatu permukaan benda padat yang bergerak dengan fluida akan sebanding dengan suatu kecepatan relatif gerak benda ini kepada fluida. Hambatan gerak di dalam fluida disebabkan gaya gesek antara belahan fluida yang menempel ke permukaan suatu benda dengan belahan fluida di sebelahnya. Gaya gesek tersebut sebanding dengan koefisien viskositas (η) fluida.
Menurut Stokes, gaya gesek yaitu :
Fs = 6 π r η v
Keterangan Rumus :
Fs adalah gaya gesek (N)
r adalah jari-jari benda (m)
v adalah kecepatan jatuh dalam fluida (m/s)
Persamaan di tersebut dikenal dengan aturan Stokes. Penentuan η dengan menggunakan aturan Stokes bis dilakukan dengan percobaan kelereng jatuh. Sewaktu kelereng dijatuhkan dalam ember beling yang berisi cairan yang hendak ditentukan koefisien viskositasnya, kecepatan kelereng semakin usang akan semakin cepat.
Sesuai pada aturan Stokes, makin cepat gerakannya, maka makin besar gaya geseknya. Hal ini yang menyebabkan gaya berat kelereng sempurna setimbang dengan gaya gesek dan kelereng jatuh dengan kecepatan tetap sebesar v hingga berlaku persamaan:
w = Fs
m . g = 6 π r η v
Rumus aturan stokes
Fs = 6 π η r v
Fs adalah gaya kendala (N)
η adalah koefisien viskositas (kg m-1 s-1)
r adalah jari jari bola (m)
π adalah 22/7
v adalah laju relatif benda pada fluida.
Viskositas
Viskositas yaitu ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar atau kecilnya tabrakan di dalam fluida.
Semakin besar viskositas (kekentalan) fluida, maka sulit fluida untuk mengalir dan mengatakan bahwa sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut.
Dalam zat cair, viskositas dihasilkan gaya kohesi antara molekul zat cair. Akan tetapi jikalau dalam gas, viskositas timbul sebagai tanggapan tumbukan antara molekul gas. Zat cair lebih kental daripada gas, hingga untuk mengalirkan zat cair dibutuhkan gaya yang lebih besar jikalau dibandingkan dengan gaya yang diberikan untuk mangalirkan gas.
Jika sebuah bola pada gambar 1. yang mana massa jenisnya lebih besar daripada massa jenis fluida dan berjari-jari r, dimasukkan kedalam fluida zat cair, maka bola itu akan jatuh di percepat hingga suatu dikala kecepatannya maksimum. Pada kecepatan Vmaks, benda bergerak beraturan alasannya gaya beratnya telah diimbangi gaya gesek fluida.
Jika sebuah benda mempunyai bentuk bola dan jatuh bebas dke alam suatu fluida kental (gambar3), kecepatannya akan bertambah alasannya dampak gravitasi bumi hingga mencapai pada suatu kecepatan terbesar yang tetap. Kecepatan terbesar yang tetap itu dinamakan dengan kecepatan terminal. Ketika kecepatan terminal tercapai, berlaku keadaan:
Keteranga rumus :
v adalah kecepatan terminal (m/s)
η adalah koefisien viskositas fluida (Pa s)
r adalah jari-jari bola (m)
g adalah percepatan gravitasi (m/s2)
ρb adalah massa jenis bola (kg/m3)
ρf adalah massa jenis fluida (kg/m3)
Cara Menentukan Viskositas
Cara memilih viskositas pada suatu suatu zat yaitu menggunakan alat yang dinamakan dengan viskometer. Terdapat beberapa macam viskometer yang biasa digunakan yaitu :
Viskometer kapiler / Ostwald
Viskositas dari cairan yang ditentukan dengan mengukur waktu yang diperlujan bagi cairan itu sendiri untuk lewat antara 2 tanda dikala mengalir alasannya gravitasi melalui viskometer Ostwald. Waktu alir dari cairan tersebut yang diuji akan dibandingkan dengan waktu yang diharapkan bagi zat yang viskositasnya diketahui untuk lewat 2 tanda tersebut
Viskometer Hoppler
Berdasarkan aturan Stokes kecepatan bola maksimum, terjadi keseimbangan hingga gaya gesek = gaya berat – gaya archimides. Prinsip kerjanya yaitu melontarkan bola ( yang terbuat dari beling ) melalui tabung gelas yang berisi zat cair dan diselidiki. Kecepatan jatuhnya bola yaitu fungsi dari harga resiprok sampel.
Viskometer Cup dan Bob
Prinsip kerjanya yaitu sample digeser ke dalam ruangan antara dinding luar dari bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk sempurna ditengah-tengah. Kelemahan viscometer ini yaitu terjadinya ajaran sumbat yang disebabkan oleh geseran yang tinggi hingga menyebabkan penurunan konsentrasi. Penurunan konsentrasi ini yang menyebabkan belahan tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut ajaran sumbat.
Viskometer Cone dan Plate
Cara pemakaiannya yaitu sebuah sampel ditempatkan sempurna ditengah-tengah papan, Lalu kemudian dinaikkan hingga posisi di bawah kerucut. Kerucut digerakkan oleh motor dengan banyak sekali macam kecepatan dan sampelnya digeser kedalam ruang semi transparan yang membisu dan kerucut yang berputar
Faktor Yang Mempengaruhi Viskositas
Ada beberapa faktor yang dapatmempengaruhi viskositas, didantaranya yaitu sebagai berikut :
Tekanan
Viskositas cairan naik dengan naiknya tekanan, Akan tetapi viskositas gas tidak dipengaruhi oleh tekanan.
Temperatur
Viskositas turun dengan naiknya suhu, Akan tetapi viskositas gas naik dengan naiknya suhu. Pemanasan zat cair menyebabkan molekulnya menerima energi. Molekul-molekul cairan bergerak smpai gaya interaksi antar molekul melemah. Dengan begitu viskositas cairan akan turun dengan kenaikan temperatur.
Kehadiran zat lain
Penambahan gula tebu bisa meningkatkan viskositas air. Adanya materi pelengkap ibarat contohnya materi suspensi menaikkan viskositas air. Pada minyak / gliserin adanya penambahan air bisa mengakibatka viskositas turun lantaran gliserin maupun 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 mempunyai viskositas yang tinggi pula, lantaran konsentrasi larutan menyatakan banyaknya partikel zat yang terlarut untuk setiap satuan volume.
Demikianlah pembahasa mengenai artikel ini, Semoga bermafaat
Baca Juga :
- Larutan Penyangga – Pengertian, Komponen, Rumus, Fungsi
- Rumus Senyawa : Lengkap Dengan Nama dan Tabel