PENERAPAN HUKUM DASAR FLUIDA

Posted: Sabtu, 02 Juni 2012 by Unknown in
0


C.PENERAPAN HUKUM DASAR FLUIDA

1.      Tegangan permukaan
         Partikel-partikel penyusun zat padat atau cair akan saling berinteraksi dengan gaya tarik menarik antar partikel-partikelnya.interaksi ini dapat dibedakan menjadi adhesi dan kohesi.adhesi merupakan gaya tarik menarik antara partikel yang berlainan jenis,dan kohesi merupakan gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis.
         Peristiwa tegangan permukaan dapat di amati pada :
a. Peristiwa terapungnya silet atau jarum di atas air.
b.Berjalannya serangga di atas air
c. Air embun yang menempel pada daun dengan bentuk yang istimewa.
Tegangan permukaan merupakan besarnya gaya yang di alami tiap satuan panjang pada permukaan zat cair.jika sebuah jarum diletakkan secara mendatar secara perlahan-lahan di atas permukaan air,maka jarum tersebut akan mengapung.hal ini merupakan peristiwa tegangan permukaan.gaya yang menyebabkan sebuah jarum tersebut dapat mengapung disebut dengan gaya muka.adapun besarnya gaya muka tiap satuan panjang disebut dengan tegangan muka.besarnya tegangan permukaan untuk sebuah kawat yang berada diatas permukaan zat cair adalah :

Berat maksimum yang diperbolehkan agar jarum tetap mengapung adalah

wmaks = 2 
Keterangan :
 : tegangan permukaan (N/m)
 gaya yang menyinggung permukaan zat cair (N)
 panjang kawat (m)
w : berat batang (newton)
     jika terdapat sebuah kawat yang berbentuk  diletakkan mendatar,pada kawat tersebut diletakkan sebuah kawat lurus,kemudian pada bidang diberi lapisan sabun,maka kawat akan bergeser.besarnya gaya yang menyebabkan pergeseran kawat tersebut adalah :


MENISKUS
     Meniskus didefinisikan sebagai bentuk permukaan zat cair dalam suatu pipa.ada dua macam meniskus yaitu meniskus cekung dan meniskus cembung.
a.       Meniskus cembung disebabkan oleh adanya gaya kohesi lebih besar dari pada gaya adhesi.pada meniskus cembung besarnya sudut kotak antar partikel zat cair dengan permukaannya lebih besar dari 900.peristiwa meniskus cembung dapat diamati pada menempelnya raksa pada dinding gelas.
b.      Meniskus cekung disebabkan oleh adanya gaya kohesi lebih kecil dari pada gaya adhesi.pada meniskus cekung besarnya sudut kontak antara partikel zat cair dengan permukaannya lebih kecil dari 900.peristiwa meniskus cekung dapat diamati pada menempelnya air pada dinding gelas.
Contoh soal :
Sebatang jarum yang panjangnya 10 cm diletakkan pelan-pelan di atas permukaan bensin.jarum terapung dalam bensin dan tepat akan tenggelam.massa jenis jarum r =3.92 gram/cm3,tegangan permukaan jarum pada suhu tersebut  0,0314 N/m.jika p = 3,14 dan g = 10 m/s2,berapakah besar jari-jari jarum tersebut ?
Penyelesaian :
Diketahui :

 : 10 cm
r  : 3.92 gram/cm3
 : 0.0314 N/m
p : 3.14
g : 10 m/s2
ditanya : r =….?
Jawab :
Berat maksimum jarum adalah :

wmaks : 2
wmaks : 2 x 0.1 x 0.0314
wmaks : 0.00628
Hubungan antara berat dan jari-jari jarum adalah :

w = 2  )
r =
r =
r =  cm



2.      Kapilaritas
      Kapilaritas merupakan sebuah gejala naik turunnya permukaan zat cair yang terjadi didalam pipa kapiler (pembuluh yang sempit).penurunan dan kenaikan fluida didalam pipa kapiler dirumuskan :

h =
Keterangan :
h : kenaikan dan penurunan permukaan fluida dalam pipa kapiler
 tegangan permukaan
 sudut kontak
r : jari-jari penampang pipa kapiler
 massa jenis fluida
g : percepatan gravitasi
      peristiwa kapilaritas dapat di amati pada :
a.       Naiknya minyak tanah pada suhu kompor
b.      Naiknya air tanah pada dinding-dinding rumah
c.       Pengangkutan air dari akar pepohonan
Contoh soal :
Air naik sampai ketinggian 10 cm dalam sebuah pipa kapiler.jika air raksa berada dalam pipa kapiler tersebut,maka permukaan raksa akan turun 3.50 cm.tentukan perbandingan antara tegangan permukaan raksa dan air.massa jenis relatif raksa 13,6 sudut kontak air 00 dan untuk raksa 1430 (sin 370 = 0.6)
Penyelesaian :
Diketahui :

hair = 10 cm
hraksa = -3,50
raksa = 13,6 air
air = 00
raksa = 1430
Ditanya : raksa : air =….???
Jawab :

                        hraksa rraksag             2 cos air
raksa : air =                        
                                  2 cosraksa                      hairrair g
                     (-3,5) x 13,6 air            1
raksa : air =                                    
                             (-0,6)                     10 xair

raksa : air = 119 : 15
3.      Gesekan fluida
      Gesekan pada fluida disebut viskositas.besarnya gaya gesekan fluida dipengaruhi oleh kekentalan fluida dan juga laju fluida.secara matematis gaya gesekan pada fluida dituliskan :

F = 6v
Keterangan :
F : gaya gesekan
r  : jari-jari bola
 : koefesien viskositas
 kecepatan bola
      persamaan diatas dinamakan hukun Stokes.sesuai dengan penyusun hukum tersebut Sir George Stokes.
      jika sebuah benda bergerak didalam zat cair,maka gaya-gaya yang bekerja pada benda tersebut adalah :
a.    Gaya berat benda
b.   Gaya Archimedes
c.    Gaya gesekan fluida
jika benda dapat bergerak dengan kecepatan konstan maka berlaku :
FD + FA = w
Jika benda berupa bola,besarnya kecepatan gerak benda dalam fluida dirumuskan :
           2r2g
v =                    ( benda – benda )
           9







Kecepatan konstan tersebut disebut juga dengan kecepatan terminal.
Conoh soal :
Sebuah logam bergerak vertikal kebawah dengan kelajuan tetap 0,5 cm/s didalam fluida yang mempunyai massa jenis 2 gram/cm3.jari-jari bola 0,9 cm dan massa jenisnya 7 gram/cm3.jika percepatan gravitrasi bumi 10 m/s2,tentukan koefesien viskositas fluida !!!
Penyelesaian :
Jawab :
v = 0,5 cm/s = 0,005 m/s
fluida = 2 gram/cm3 = 2.000 kg/m3
r = 0,9 cm =0,009 m
benda = 7 gram/cm3 = 7.000 kg /m3
g = 10 m/s2
ditanya :  =….???
Jawab :
2r2g
v =           benda –fluida)
9

2r2g
           (benda – fluida )
9v
2 x (9.10-3)2x 10
                               (7.000 – 2.000)
9x 5.10-3
2

0 komentar: