Bank Soal Fisika SMA Tegangan Permukaan Zat Cair dan Viskositas Fluida

Soal

Pilgan

Pembahasan

Sebuah bola besi bermassa jenis 1,2 g/cm³ yang berjari-jari 2 cm jatuh ke dalam cairan kental yang memiliki massa jenis 0,8 g/cm³. Jika koefisien viskositas cairan kental adalah 1,2 kg/m s dan percepatan gravitasi adalah 9,8 m/s², maka kecepatan terminal bola tersebut adalah ....

A

0,41 m/s

B

0,35 m/s

C

0,33 m/s

D

0,29 m/s

E

0,24 m/s

Pembahasan:

Diketahui:

Massa jenis bola besi $\rho_{\text{b}}$ = 1,2 g/cm³ = 1.200 kg/m³

Jari-jari bola besi r = 2 cm = 0,02 m

Massa jenis cairan kental $\rho_{\text{f}}$ = 0,8 g/cm³ = 800 kg/m³

Viskositas cairan $\eta$ = 1,2 kg/m s

Percepatan gravitasi g = 9,8 m/s²

Ditanya:

Kecepatan terminal bola besi v_T = ?

Dijawab:

Ketika sebuah benda jatuh ke dalam fluida dengan kekentalan tertentu, benda tersebut akan memiliki kecepatan terbesar saat bergerak lurus di dalam cairan kental itu. Kecepatan terbesar itu disebut sebagai kecepatan terminal. Kecepatan terminal adalah kecepatan benda yang paling besar dan konstan. Kecepatan terminal pada umumnya terjadi pada suatu benda yang jatuh bebas dalam zat cair kental dan dinyatakan dengan persamaan:

$v_{\text{T}}=\frac{2r^2g}{9\ \eta}\left(\rho_{\text{b}}-\rho_{\text{f}}\right)$