Teori Viskositas Bola Jatuh
Sebuah mesin pada
umumnya mempunyai beberapa elemen yang bergerak atau berputar misalnya: poros
dengan bearingnya. Akibat adanya benda yang berputar tersebut maka akan
menimbulkan gesekan atau gaya gesek, dan akhirnya menimbulkan kerugian gaya
karena adanya gaya gesek tersebut. Maka untuk menghindarinya diperlukan
pelumasan yang berfungsi untuk melindungi mesin dari korosi, menjaga komponen
mesin dari keausan, memperkecil timbulnya panas dan pemuaian, sebagai media
pendinginan dan untuk menjaga kebersihan dari geram akibat adanya gesekan antar
logam, karena logam yang bergesekan akan menimbulkan geram.
Salah satu hal
yang perlu diperhatikan tentang pelumas adalah viskositasnya (kekentalan),
sifat ini dimiliki oleh setiap zat cair. Viskositas dari pelumas bervariasi
dengan adanya perubahan temperatur, dalam kenyataannya suatu fluida umumnya
akan mengalami penurunan nilai viskositas dengan adanya kenaikan temperatur.
Setelah temperatur kembali seperti semula atau dingin, Viskositas tidak
kembali naik seperti semula, tetapi turun sedikit demi sedikit, sehingga pada
akhirnya Viskositasnya tidak memenuhi syarat lagi.
Dalam kaitannya
dengan perubahan nilai viskositas karena pengaruh suhu atau temperatur pada
minyak pelumas, dikenal dengan istilah index viskositas yaitu untuk mengetahui
apakah minyak pelumas tersebut mudah atau tidak dipengaruhi oleh temperatur.
Untuk mengetahui harga index viskositas minyak pelumas haruslah dicari terlebih
dahulu viskositas dari minyak pelumas itu sendiri. Cara menentukan viskositas
dari minyak pelumas itu sendiri yaitu dengan menggunakan alat yang dinamakan
viskometer
Viskositas (kekentalan) berasal dari kata Viscous.Suatu bahan apabila dipanaskan sebelum menjadi cair terlebih dulu menjadi viscous yaitu menjadi lunak dan dapat mengalir pelan-pelan. Viskositas dapat dianggap sebagai gerakan di bagian dalam (internal) suatu fluida.
Contohnya jika
sebuah benda berbentuk bola dijatuhkan ke dalam fluida kental, misalnya
kelereng dijatuhkan ke dalam kolam renang yang airnya cukup dalam, nampak
mula-mula kelereng bergerak dipercepat. Tetapi beberapa saat setelah menempuh
jarak cukup jauh, nampak kelereng bergerak dengan kecepatan konstan (bergerak
lurus beraturan). Ini berarti bahwa di samping gaya berat dan gaya apung zat
cair masih ada gaya lain yang bekerja pada kelereng tersebut. Yaitu gaya
gesekan yang disebabkan oleh kekentalan fluida.Semakin besar koefisien
kekentalan suatu fluida maka semakin besar gaya gesek yang ditimbulkan oleh
fluida. Viskositas juga dipengaruhi oleh perubahan suhu. Apabila suhu
naik maka viskositas menjadi turun atau sebaliknya.
Terdapat hubungan
antara lama waktu alir suatu fluida cair dan besar viskositasnya. Hal itu
dirumuskan sebagai berikut:
h1 . t1 = h2 . t2
h1 =
viskositas zat cair 1
h2 =
viskositas zat cair 2
t1
= waktu alir zat cair 1
t2
= waktu alir zat cair 2
Satuan viskositas
fluida dalam sistem cgs adalah dyne det cm-2, yang biasa disebut dengan istilah
poise di mana 1 poise sama dengan 1 dyne det cm-2.
Setiap benda yang bergerak relatif terhadap benda lain selalu mengalami gesekan (gaya gesek). Sebuah benda yang bergerak di dalam fluida juga mengalami gesekan. Hal ini disebabkan oleh sifat kekentalan (viskositas) fluida tersebut. Koefisien kekentalan suatu fluida (cairan) dapat diperoleh dengan menggunakan percobaaan bola jatuh di dalam fluida tersebut.
Viskositas Gaya
gesek yang bekerja pada suatu benda yang bergerak relatif terhadap suatu fluida
akan sebanding dengan kecepatan relatif benda terhadap fluida :
F = – b . v
dimana :
F = gaya gesek
yang dialami benda.
b = konstanta
gesekan.
v = kecepatan
benda.
Khusus untuk
benda yang berbentuk bola dan bergerak dalam fluida yang sifat-sifatnya tetap,
gaya gesek tersebut memenuhi hukum Stokes sbb:
F = -6 ph r
v
dimana :
h= viskositas
fluida.
r = radius bola
Hukum Stokes di
atas berlaku bila :
1. Fluida tidak
berolak (tidak terjadi turbulensi).
2. Luas penampang
tabung tempat fluida cukup besar dibanding ukuran bola.
Bila sebuah benda
padat berbentuk bola dengan jari-jari r dimasukkan ke dalam zat cair tanpa
kecepatan awal bola tersebut akan begerak ke bawah mula-mula dengan percepatan
sehingga kecepatannya bertambah. Dengan bertambahnya kecepatan maka gaya gesek
fluida akan membesar, sehingga suatu saat bola akan bergerak dengan kecepatan
tetap. Kecepatan tetap ini disebut kecepatan terminal yang terjadi pada saat
gaya berat bola sama dengan jumlahan antara gaya angkat ke atas (Archimedes)
dan gaya gesek Stokes seperti tampak pada gambar.
Secara lengkapnya
bisa dilihat pada gambar dibawah untuk rumus viskositasnya :
KESIMPULAN
Jadi secara
keseluruhan dapat di simpulkan yaitu hukum stoke merupakan hukum dasar dalam
viskometer bola jatuh.Terjadi 2 macam gaya yaitu gaya gravitasi dan gaya
gesek.densitas bola di tentukan dengan jari-jari dan bobot bola.Kekentalan di
hitung berdasarkan waktu bola jatuh dari bagian atas cairan hingga
mencapai dasar.
0 komentar:
Posting Komentar