FLUIDA STATIS(Pertemuan Ke-2)

TUJUAN PEMBELAJARAN

Peserta didik dapat menjelaskan

fenomena tegangan permukaan dan

meniskus cekung-cembung pada

permukaan zat cair.

Peserta didik dapat menjelaskan perbedaan gaya kohesi dan

gaya adhesi.

??

Permukaan

zat cair

LANJUTAN . . .

Pipa kapiler

Peserta didik dapat menjelaskan

fenomena kapilaritas fluida zat cair

pada suatu pipa kecil/sempit (pipa

kapiler).

LANJUTAN . . .

Viskositas

Peserta didik dapat menjelaskan konsep

viskositas (gesekan) fluida dalam

keadaan diam (statis).

Peserta didik dapat menyatakan Hukum

Stokes yang terkait dengan viskositas

fluida dalam keadaan diam (statis).

GAYA KOHESI DAN GAYA ADHESI

Gaya kohesi: gaya tarik-menarik

antar molekul-molekul sejenis.

Gaya adhesi: gaya tarik-menarik

antar molekul-molekul yang tidak

sejenis.

TEGANGAN PERMUKAAN

Perhatikan video berikut ini!

Paper clips bisa mengapung

bukan karena pengaruh gaya

apung (gaya Archimedes), tapi

karena adanya tegangan

permukaan.

LANJUTAN . . .

Perhatikan penjelasan dalam video berikut ini.

Membentuk

lapisan

(selaput)

LANJUTAN . . .

Tegangan permukaan merupakan suatu sifat yang

dimiliki oleh zat cair statis, dimana permukaannya

membentuk suatu lapisan yang menyerupai suatu

membran elastis yang teregang akibat gaya kohesi

antar molekul-molekul di permukaannya.

LANJUTAN . . .

Lapisan yang terbentuk

akibat gaya kohesi yang

berarah horizontal akan

cenderung mengerut

karena adanya gaya kohesi

yang tidak seimbang ke

arah dalam.

Sehingga permukaan zat

cair akan berusaha

membentuk luas

permukaan paling kecil.

LANJUTAN . . .

Luas permukaan paling

kecil yang mungkin

adalah luas permukaan

yang berbentuk bola.

Tegangan permukaan

membuat tetesan zat cair

cenderung berbentuk bola.

LANJUTAN . . .

Tegangan permukaan dikuantitatifkan melalui

besaran koefisien tegangan permukaan ( ).

Koefisien tegangan permukaan didefinisikan

sebagai gaya persatuan panjang yang diberikan

oleh lapisan dengan arah tegak lurus.

Zat Cair Suhu (oC) (N/m)

Air 100 0,0589

Air 60 0,0662

Air 20 0,0728

Raksa 20 0,4650

Etanol 20 0,0223

LANJUTAN . . .

Tegangan permukaan akan berkurang jika suhu

zat cair naik.

Selain itu bahan-bahan yang mengandung

deterjen atau sabun yang dicampurkan dalam zat

cair juga akan mengurangi tegangan permukaan.

MENISKUS CEKUNG-CEMBUNG

Gejala melengkungnya permukaan zat cair yang

diam yang bersentuhan dengan dinding wadah

disebut dengan gejala meniskus.

Terjadi karena

perbedaan besarnya

gaya kohesi dan

adhesi.

LANJUTAN . . .

Jika gaya adhesi antar molekul

zat cair dengan molekul wadah

lebih besar dibandingkan

dengan gaya kohesi antar

molekul-molekul zat cair maka

permukaan zat cair akan

berbentuk cekung.

Hal tersebut disebut dengan

meniskus cekung.

Jika terjadi meniskus cekung, maka bisa dikatakan

bahwa zat cair tersebut membasahi dinding

wadah.

LANJUTAN . . .

Jika gaya adhesi antar molekul

zat cair dengan molekul wadah

lebih kecil dibandingkan dengan

gaya kohesi antar molekul-

molekul zat cair maka

permukaan zat cair akan

berbentuk cembung.

Hal tersebut disebut dengan

meniskus cembung

Jika terjadi meniskus cembung, maka bisa

dikatakan bahwa zat cair tersebut tidak

membasahi dinding wadah.

LANJUTAN . . .

Sudut yang dibentuk oleh kelengkungan

permukaan zat cair terhadap garis vertikal disebut

dengan sudut kontak ( ).

Sudut kontak pada

meniskus cekung kurang

dari 90o.

Sudut kontak pada meniskus

cembung lebih dari 90o

kurang dari 180o.

LANJUTAN . . .

Contoh beberapa nilai sudut kontak ( )

beberapa pasang bahan.

Bahan

Air – Kaca 0o

Raksa – Kaca 140o

Air – Parafin 107o

Kerosin – Kaca 26o

KAPILARITAS

?

Pipa kapiler

Gejala naik atau turunya permukaan zat cair

melalui pipa kapiler (pipa sempit) disebut dengan

kapilaritas.

Terjadi karena

adanya tegangan

permukaan.

LANJUTAN . . .

LANJUTAN . . .

Tegangan permukaan yang bekerja pada

permukaan yang bersentuhan dengan dinding

memiliki komponen vertikal yang mampu

menghasilkan gaya tarik (adhesi) ke atas yang

lebih besar dibandingkan berat fluida, sehingga

permukaan zat cair tersebut akan naik sampai

ketinggian tertentu.

LANJUTAN . . .

r

cos 2

FF l

l

F r

LANJUTAN . . .

Berlaku juga

untuk

penurunan

LANJUTAN . . .

Tegangan permukaan yang bekerja pada

permukaan yang bersentuhan dengan dinding

memiliki komponen vertikal yang menghasilkan

gaya tarik (adhesi) ke atas yang lebih kecil

dibandingkan berat fluida, sehingga permukaan

zat cair tersebut akan turun.

LANJUTAN . . .

2 cosh

gr

VISKOSITAS

Viskositas merupakan ukuran kekentalan suatufluida. Semakin kental fluida maka semakin besarviskositasnya, sehingga semakin sulit fluidatersebut mengalir.

Semakin besar viskositas suatu fluida makasemakin sulit suatu benda bergerak di dalamnya. Dengan kata lain viskositas juga menunjukkanukuran hambatan atau gesekan terhadap bendayang bergerak di dalam fluida.

Di dalam zat cair viskositas dihasilkan oleh gayakohesi antara molekul-molekul zat cair, sedangkandalam gas viskositas diakibatkan oleh tumbukanantara molekul-molekul gas.

Perhatikan video berikut ini!

LANJUTAN . . .

Viskositas fluida dinyatakan secara kuantitatif

melalui besaran koefisien viskositas ( ).

Fluida (N.s/m2)/(Pa.s)

Udara 1,8 x 10-5

Air 1,0 x 10-3

Oli motor 2,0 x 10-3

Gliserin 1,50

Gaya gesek yang diberikan oleh fluida terhadap

benda yang begerak di dalamnya bergantung

pada beberapa faktor, seperti bentuk benda dan

kelajuan gerak benda di dalamnya.

Hukum Stokes menyatakan bahwa suatu benda

yang berbentuk bola degan jari-jari r yang

bergerak dengan kelajuan v akan mengalami gaya

gesek sebesar:

LANJUTAN . . .

6sF rv

LANJUTAN . . .

22

9T bola f

r gv

Sebuah benda yang bergerak dari keadaan diam

ke dalam suatu fluida akan bergerak semakin

cepat sedemikian hingga pada suatu saat akan

mencapai suatu kecepatan yang konstan yang

disebut dengan kecepatan terminal.

Untuk bola besarnya kecepatan terminal:

LANJUTAN . . .

22

9T bola f

r gv

FA

FA

FA

A sF F w

A sF F w

AF w

LANJUTAN . . .

Benar atau Salah pernyataan di bawah ini.

Serangga yang mampu berjalan di atas

permukaan air disebabkan karena adanya

tegangan permukaan.

Semakin kecil suhu zat cair maka semakin kuat

tegangan permukaannya.

Meniskus cekung terjadi jika gaya kohesi lebih

besar dibandingkan dengan gaya adhesi.

Kecepatan terminal merupakan kecepatan

terbesar yang bisa dimiliki oleh benda yang

bergerak dalam suatu fluida.

LANJUTAN . . .

Berapakah kenaikan alkohol dalam sebuah pipa

kapiler berdiameter 0,07 cm jika tegangan

permukaannya 0,023 N/m dan massa jenis

alkohol 0,8 g/cm3? (Anggap sudut kontaknya

sama dengan nol)

Sebuah pipa kapiler yang berdiameter 0,6 mm

dimasukkan secara tegak lurus kedalam suatu

wadah berisi raksa (massa jenis 13600 kg/m3).

Jika sudut kontaknya 140o dan tegangan

permukaannya 0,06 N/m, maka penurunan raksa

dalam pipa kapiler adalah . . .

LANJUTAN . . .

Buktikan bahwa rumusan kecepatan terminal

suatu benda berbentuk bola yang bergerak

dalam suatu fluida dengan mengabaikan gaya

Archimedes adalah:

22

9

bolaT

r gv

LANJUTAN . . .

Besar kecepatan maksimum dari tetes air

hujan yang berjari-jari 0,3 mm yang jatuh di

udara adalah . . . (massa jenis udara 1,28

kg/m3, koefisien viskositas udara 1,8 x 10-5

Ns/m2)

Berapakah kecepatannya jika gaya

Archimedes diabaikan?