Rangkuman Materi Fisika - Viskositas Zat Cair

Rangkuman Fisika - Viskositas Zat Cair

KakaKiky - Sebelum melakukan percobaan atau praktikum fisika, biasanya praktikan diharuskan untuk membuat catatan ringkas pada logbook agar lebih memahami praktikum yang akan dilakukan. Untuk menghemat waktu yang kamu miliki, berikut ini KakaKiky sediakan rangkuman materi praktikum fisika tentang viskositas zat cair.

A. Pengertian Viskositas Zat Cair

Viskositas fluida (zat cair) adalah gesekan yang ditimbulkan oleh fluida yang bergerak, atau benda padat yang bergerak dalam fluida. Besarnya gesekan ini juga disebut sebagai kekentalan zat cair. Jadi semakin besar viskositas zat cair, maka akan semakin susah benda padat bergerak di dalam zat cair tersebut.

Viskositas dalam zat cair yang bekerja adalah gaya kohesi antar partikel zat cair. Viskositas dapat dinyatakan sebagai tahanan aliran fluida yang merupakan gesekan antara molekul-molekul cairan yang satu dengan yang lain. Suatu jenis cairan yang mudah mengalir, dapat dikatakan memiliki viskositas yang rendah dan sebaliknya bila ia sulit mengalir maka memiliki viskositas yang besar (tinggi).

1. Rapat Massa

Rapat massa adalah ukuran konsentrasi massa zat cair dan dinyatakan dalam bentuk massa persatuan volume. Rapat massa air (r air) pada suhu 4°C dan pada tekanan atmosfer (P atm) adalah 1000kg/m³. Berat jenis adalah berat benda persatuan volume pada temperature dan tekanan tertentu, dan berat suatu benda adalah hasil kali antara rapat massa (r) dan percepatan gravitasi.

Rapat relative (s) adalah perbandingan antara rapat massa suatu zat dan rapat massa air (r air), atau perbandingan antara berat jenis suatu zat dan berat jenis air. Karena pengaruh temperatur dan tekanan pada rapat massa zat cair sangat kecil, maka dapat diabaikan sehingga rapat massa zat cair dapat dianggap tetap.

2. Kekentalan

Kekentalan dalam fisika diartikan sebagai tingkat resistensi suatu cairan terhadap perubahan bentuk. Semakin tinggi kekentalan suatu cairan, maka semakin sulit cairan tersebut berubah bentuk. Kekentalan ditentukan oleh interaksi molekul dalam cairan dan dapat diukur dengan menggunakan unit Pascal-sekon (Pa·s), yang dikenal sebagai viskositas. Contoh cairan yang memiliki kekentalan tinggi adalah jelatang, sedangkan cairan yang memiliki kekentalan rendah adalah air.

Kekentalan disebabkan adanya kohesi antara partikel zat cair sehingga menyebabkan adanya tegangan geser antara molekul-molekul yang bergerak. Zat cair ideal tidak memiliki kekentalan dinamik atau kekentalan absolute dan kekentalan kinematis.

3. Aliran Laminer dan Aliran Turbulen

Aliran laminer adalah jenis aliran fluida di mana lapisan-lapisan cairan bergerak dengan arah yang sama dan tidak tercampur satu sama lain. Dalam aliran laminer, lapisan cairan yang berada di permukaan dan lapisan yang berada di dasar memiliki kecepatan yang berbeda, tetapi tidak ada pergerakan transversal atau turbulensi di antara lapisan-lapisan tersebut. Aliran laminer dapat terjadi pada cairan yang memiliki viskositas yang tinggi, seperti minyak atau jelatang, dan dapat dijumpai pada aliran cairan yang melalui pipa atau saluran dengan sekering yang luas dan tidak berbelok.

Aliran turbulen adalah jenis aliran fluida di mana ada pergerakan yang acak dan tidak teratur di dalam cairan. Dalam aliran turbulen, cairan tidak bergerak dalam lapisan-lapisan yang terpisah seperti pada aliran laminer, tetapi pltu tercampur dan bergerak secara acak. Pada aliran turbulen, kecepatan dan tekanan cairan berubah-ubah secara acak dan tidak terprediksi. Aliran ini dapat terjadi pada cairan yang memiliki viskositas yang rendah, seperti air, dan dapat dijumpai pada aliran cairan yang melalui pipa atau saluran yang sempit atau berbelok-belok. Aliran turbulen merupakan contoh dari aliran yang tidak laminer.

4. Rumus Viskositas Zat Cair

Besar gaya F yang diperlukan untuk menggerakkan suatu lapisan fluida dengan kelajuan tetap v untuk luas A dan letaknya pada jarak y dari suatu permukaan yang tidak bergerak dinyatakan oleh penurunan rumus:

F = nA

Keterangan:

• n = koefisien viskositas
• Av = besarnya gaya F yang diperlukan untuk menggerakkan suatu lapisan fluida
• Y = letak sesuatu dari permukaan yang tidak bergerak

Satuan turunannya adalah kg m^-1 s^-1

5. Bilangan Reynolds

Bilangan Reynolds adalah angka yang digunakan untuk mengukur karakteristik aliran fluida dan menentukan apakah aliran tersebut laminar atau turbulen. Bilangan Reynolds ditentukan dengan membandingkan gaya inertial fluida dengan gaya viskositas fluida. Bilangan Reynolds dapat dihitung dengan rumus:

Re = (VD/v)

di mana:

• Re = bilangan Reynolds
• V = kecepatan aliran fluida
• D = diameter pipa atau ukuran saluran
• v = viskositas kinematik fluida

Jika bilangan Reynolds (Re) lebih kecil dari 2300, maka aliran tersebut dikatakan laminar. Jika bilangan Reynolds (Re) lebih besar dari 4000, maka aliran tersebut dikatakan turbulen. Jika bilangan Reynolds (Re) antara 2300 dan 4000, maka aliran tersebut dikatakan transisi antara laminar dan turbulen.

B. Sifat-Sifat Fluida

Dalam fisika, fluida dapat didefinisikan sebagai substansi yang tidak memiliki bentuk tetap dan dapat berubah bentuk sesuai dengan kontainer yang digunakan. Fluida dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu cairan dan gas. Beberapa sifat-sifat fluida yang penting dalam fisika antara lain:

• Densitas: massa fluida per satuan volume.
• Viskositas: tingkat resistensi suatu cairan terhadap perubahan bentuk.
• Kompresibilitas: tingkat kemampuan suatu fluida untuk mengubah volume saat tekanan diterapkan.
• Permeabilitas: tingkat kemampuan suatu fluida untuk melewati suatu bahan.
• Konduktivitas termal: tingkat kemampuan suatu fluida untuk mentransfer panas.
• Konduktivitas elektrik: tingkat kemampuan suatu fluida untuk mentransfer listrik.
• Aliran: suatu fluida dapat bergerak, yang dapat digolongkan ke dalam aliran laminer dan aliran turbulen.

C. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Viskositas Zat Cair

Ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi viskositas zat cair, yaitu:

• Suhu: viskositas cairan akan menurun saat suhu cairan meningkat.
• Konsentrasi: viskositas cairan akan menurun saat konsentrasi cairan meningkat.
• Tekanan: viskositas cairan akan menurun saat tekanan cairan meningkat.
• Interaksi molekul: viskositas cairan akan bervariasi sesuai dengan interaksi molekul dalam cairan.
• Ukuran partikel: viskositas cairan akan meningkat saat ukuran partikel dalam cairan meningkat.
• Viskositas kinematik: viskositas kinematik cairan akan meningkat saat panjang persilangan dari molekul cairan meningkat.
• Konsistensi: viskositas cairan akan meningkat saat konsistensi cairan meningkat.
• Viskositas dinamis : viskositas dinamis cairan akan meningkat saat gaya yang diterapkan pada cairan meningkat.

Semua faktor yang disebutkan di atas mempengaruhi viskositas cairan dan dapat digunakan untuk mengukur viskositas cairan dengan menggunakan rumus yang sesuai.

D. Hukum Stokes

Hukum Stokes adalah hukum fisika yang menjelaskan tentang bagaimana gaya viskositas mempengaruhi gerakan partikel yang bergerak dengan kecepatan yang rendah dalam fluida. Hukum ini dikemukakan oleh fisikawan Inggris, George Gabriel Stokes pada tahun 1851.

Hukum Stokes menyatakan bahwa gaya yang diperlukan untuk mempertahankan gerakan partikel bergerak dengan kecepatan yang tetap dalam fluida adalah sebanding dengan viskositas fluida, diameter partikel, dan kecepatan partikel, yang dapat ditulis sebagai:

F = 6πηrv

di mana:

• F = gaya yang diperlukan
• η = viskositas fluida
• r = diameter partikel
• v = kecepatan partikel

Hukum ini hanya berlaku untuk gerakan partikel yang bergerak dengan kecepatan yang rendah dalam fluida yang viskositasnya tidak berubah dengan waktu dan tidak ada aliran transversal yang terjadi.

E. Penerapan Viskositas Dalam Kehidupan

Beberapa contoh penerapan viskositas dalam kehidupan sehari-hari adalah:

1. Pembuatan cat

Viskositas yang tepat dibutuhkan untuk membuat cat agar dapat diterapkan dengan mudah dan merata pada permukaan yang akan dicat tanpa mengalami pengendapan atau pengenceran.

2. Pembuatan minyak pelumas

Viskositas yang tepat dibutuhkan untuk membuat minyak pelumas agar dapat digunakan untuk melumasi mesin-mesin yang bergerak dengan kecepatan tinggi tanpa mengalami pengendapan atau pengenceran.

3. Pembuatan sirup

Viskositas yang tepat dibutuhkan untuk membuat sirup agar dapat dituangkan dengan mudah dan tidak terlalu cepat mengalami pengendapan atau pengenceran.

4. Pembuatan pasta gigi

Viskositas yang tepat dibutuhkan untuk membuat pasta gigi agar dapat dikeluarkan dari tube dengan mudah dan tidak terlalu cepat mengalami pengendapan atau pengenceran.

5. Pembuatan kosmetik

Viskositas yang tepat dibutuhkan untuk membuat produk kosmetik seperti lotion, krim, dan makeup agar dapat diterapkan dengan mudah dan merata tanpa mengalami pengendapan atau pengenceran.

Nah sobat, itulah ringkasan materi untuk praktikum fisika tentang viskositas zat cair. Semoga ringkasan materi tersebut dapat bermanfaat dan membantu kamu menghemat waktu dalam menulis serta menjawab soal tentang viskositas zat cair. Jangan lupa untuk meninggalkan jejak berupa komentar di bawah, wassalamu’alaikum and Be Prepared!