Soal dan Penyelesaian Viskositas fluida

Soal 1

Pelat seluas 200 cm² diletakkan di atas permukaan atas minyak setebal 1 mm. Koefisien viskositas minyak 20,0 poise, tentukan gaya horizontal yang diperlukan untuk memindahkan pelat dengan kecepatan 5 cm/s!

Jawab:

Diketahui: Luas pelat, A = 200 cm²,

L = 1 mm = 0,1 cm

η = 20,0 poise

kecepatan, v = 5 cm/s

Kita gunakan rumus Stokes yaitu

F_S = ηAv/L

F_s = (20,0 poise)(200 cm²)(5 cm/s)/(0,1 cm) = 2,0 x 10⁵ dyne = 2,0 N

N = 10⁵ dyne

SOAL 2

Sebuah bola baja (ρ_B = 7,86 x 10³ kg/m³) yang berdiameter 2 mm yang jatuh dalam gliserin. Jika koefisien viskositas gliserin (ρ = 5220 kg/m³) adalah 1,41 Pa.s, maka tentukan kecepatan terminal bola!

Jawab

Soal ini kita selesaikan dengan menggunakan rumus

v_T = 2r²g(ρ_b – ρ_f)/9η

v_T = 2(1 x 10^-3)²(9,8)(7860 – 5220)/(9 x 1,41)

v_T = 4,1 x 10^-3 m/s

SOAL 3

Sebuah bola kecil yang massa jenisnya 2050 kg/m³ dibiarkan jatuh ke dalam minyak yang massa jenisnya 850 kg/m³ dan memiliki koefisien viskositas η = 1,4 x 10^-3 Pa.s. Dalam waktu 50 sekon, bola tersebut telah bergerak sejauh 50 cm. tentukan Jari-jari bola!

Jawab:

Diketahui:

ρ_b = 2050 kg/m³ 

ρ_f = 850 kg/m³ 

η = 1,4 x 10^-3 Pa.s

waktu t = 50 s

h = 50 cm = 0,5 m

jari-jari bola kita tentukan dengan menggunakan

v_T = 2r²g(ρ_b – ρ_f)/9η

0,5/50 = 2r²(9,8)(2050 – 850)/(9 x 1,4 x 10^-3)

0,01 x 0,0126 = 23520r²

r² = 5,357 x 10^-9

r = 7,32 x 10^-5 m = 73,2 μm

SOAL 4

Sebuah tabung kapiler dengan diameter 1 mm dan panjang 10 cm dipasang secara horizontal ke bejana yang diisi alkohol dengan massa jenis 0,85 g/cm³. Kedalaman pusat tabung kapiler di bawah permukaan bebas alkohol adalah 25 cm. Jika viskositas alkohol adalah 0.12 poise, tentukan volume alkohol yang akan mengalir dalam 5 menit!

Jawab:

Diketahui:

d = 1 mm = 0,1 cm

r = ½ d = 0,05 cm

ρ_f = 0,85 g/cm³

h = 25 cm

η = 0,12 poise

t = 5 menit = 300 detik

Q = V/t = πr⁴∆P/8ηl

V/t = πr⁴ρgh/8ηl

V/300 = π(0,05)⁴(0,85)(980)(25)/(8 x 0,12 x 10)

V/300 = 0,40869/9,6

V = 12,77 cc