Bank Soal Fisika SMA Tegangan Permukaan Zat Cair dan Viskositas Fluida

Diketahui:

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

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

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

Ditanya:

Gaya viskositas $F_{\text{v}}$ = ?

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

$F_{\text{v}}=6\pi\eta rv$

dengan $\pi=3,14$

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

$V=\frac{4}{3}\pi r^3$

sehingga

$3,6\pi\times10^{-8}=\frac{4}{3}\pi r^3$

$3,6\times10^{-8}=\frac{4}{3}r^3$

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

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

$r^3=\frac{10,8\times10^{-8}}{4}$

$r^3=2,7\times10^{-8}$

$r=\ ^3\sqrt{2,7\times10^{-8}}$

$r=\ 0,003$ m

Maka, gaya viskositasnya

$F_{\text{v}}=6\pi\eta rv$

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

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

$F_{\text{v}}=3,4\times10^{-3}$ N

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