Latihan Fisika Kelas XI Tegangan Permukaan Zat Cair dan Viskositas Fluida
# 9
Pilgan

Sebuah mutiara dijatuhkan ke dalam gelas yang berisi gliserin yang memiliki koefisien viskositas 1,5 Pa s. Jika volume mutiara yang berbentuk bola adalah  m3 dan kelajuan mutiara di dalam gliserin adalah 0,04 m/s, maka besar gaya viskositas gliserin pada mutiara mendekati ....

A

 N

B

 N

C

 N

D

 N

E

 N

Pembahasan:

Diketahui:

Koefisien viskositas gliserin η\eta = 1,5 Pa s

Volume mutiara V = 3,6π×1083,6\pi\times10^{-8} m3

Kelajuan mutiara di dalam gliserin v = 0,04 m/s

Ditanya:

Gaya viskositas FvF_{\text{v}} = ?

Dijawab:

Viskositas pada aliran fluida kental sama saja dengan gesekan pada gerak benda padat. Jika benda padat bergerak dengan kelajuan tertentu di dalam fluida kental tersebut, gerak benda akan dihambat oleh gaya gesekan fluida pada benda tersebut. Gaya gesekan fluida tersebut disebut dengan gaya viskositas dan dinyatakan melalui hukum Stokes dalam persamaan

Fv=6πηrvF_{\text{v}}=6\pi\eta rv

dengan π=3,14\pi=3,14

Sebelum menentukan gaya viskositas pada mutiara, terlebih dahulu menentukan jari-jari mutiara melalui volume mutiara. Secara matematis, volume bola dinyatakan dengan

V=43πr3V=\frac{4}{3}\pi r^3

sehingga

3,6π×108=43πr33,6\pi\times10^{-8}=\frac{4}{3}\pi r^3

3,6×108=43r33,6\times10^{-8}=\frac{4}{3}r^3

4r3=(3,6×108)(3)4r^3=\left(3,6\times10^{-8}\right)\left(3\right)

r3=(3,6×108)(3)4r^3=\frac{\left(3,6\times10^{-8}\right)\left(3\right)}{4}

r3=10,8×1084r^3=\frac{10,8\times10^{-8}}{4}

r3=2,7×108r^3=2,7\times10^{-8}

r= 32,7×108r=\ ^3\sqrt{2,7\times10^{-8}}

r= 0,003r=\ 0,003 m

Maka, gaya viskositasnya

Fv=6πηrvF_{\text{v}}=6\pi\eta rv

Fv=6(3,14)(1,5)(0,003)(0,04)F_{\text{v}}=6\left(3,14\right)\left(1,5\right)\left(0,003\right)\left(0,04\right)

Fv=0,0034F_{\text{v}}=0,0034 N

Fv=3,4×103F_{\text{v}}=3,4\times10^{-3} N

Jadi, gaya viskositas gliserin pada mutiara mendekati 3,4×1033,4\times10^{-3} N.