Koefisien Pergeseran Zat Cair

January 2, 2009

Koefisien Pergeseran Zat Cair

Suatu fluida adalah zat yang dapat mengalir dan memberikan sedikit hambatan terhadap perubahan bentuk ketika mengalami tekanan, yang termasuk fluida adalah zat cair dan gas. Dalam fluida, konsep tekanan memegang peranan yang penting. Gaya ke atas yang timbul pada benda yang tercelup disebabkan adanya tekanan dalam fluida. Demikian pula, fluida akan bergerak atau mengalir karena adanya perbedaan tekanan pada dua bagian yang berbeda pada fluida. Semakin kecil luas permukaan benda di mana gaya bekerja akan menyebabkan tekanan yang semakin besar. Oleh karena itu, tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas.

Sedikit berbeda dengan tekanan pada zat padat, tekanan yang dihasilkan oleh fluida menyebar ke segala arah. Sementara pada zat padat, tekanan yang dihasilkan hanya ke arah bawah (jika pada zat padat tidak diberikan gaya luar lain, pada zat padat hanya bekerja gaya gravitasi). Tekanan di dalam fluida tak bergerak yang diakibatkan oleh gaya gravitasi disebut tekanan hidrostatika.

Jika misalnya zat cair diberi tekanan sebesar P, maka setiap bagian zat cair dan dinding bejana mengalami tekanan sebesar P. Jadi, hukum Pascal dapat dinyatakan sebagai berikut: tekanan yang diadakan dari luar kepada zat cair yang ada di dalam ruangan tertutup akan diteruskan oleh zat cair itu ke segala arah dengan sama rata.

Hukum Archimedes dapat dinyatakan sebagai berikut: sebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan.

Flluida yang riil memiliki gesekan internal yang besarnya tertentu disebut viskositas. Viskositas ada pada zat cair maupun gas, dan pada intinya merupakan gaya gesekan antara lapisan-lapisan yang bersisian pada fluida pada waktu lapisan-lapisan tersebut bergerak satu melewati yang lainnya. Pada zat cait, viskositas terutama disebabkan oleh gaya kohesi antara molekul. Pada gas, viskositas muncul dari tumbukan antarmolekul.

Menurut wikipedia, viskositas adalah sebuah ukuran penolakan sebuah fluid terhadap perubahan bentuk di bawah tekanan shear. Biasanya diterima sebagai “kekentalan”, atau penolakan terhadap penuangan.

Viskositas menggambarkan penolakan dalam fluid terhadap aliran dan dapat dipikir sebagai sebuah cara untuk mengukur gesekan fluid.

Viskositas zat cair dapat ditentukan secara kuantitatif dengan besaran yang disebut koefisien viskositas dan dinyatakan dengan simbol η (baca: eta). Satuan SI untuk koefisen viskositas adalah Nsm-2 atau pascal sekon (Pa s). Semakin kental suatu fluida, maka koefisien viskositasnya semakin besar, sebaliknya semakin encer suatu fluida, koefisien viskositasnya semakin kecil.

Fluida yang bergerak sebenarnya memiliki sifat yang kompleks. Akan tetapi, sejumlah situasi dapat dinyatakan melalui model ideal yang relatif sederhana yang disebut fluida ideal. Ketika fluida berada dalam keadaan bergerak, resultan gaya yang bekerja pada bagian fluida mungkin bernilai nol atau tidak nol, tergantung apakan fluida tersebut bergerak dengan kelajuan konstan atau berubah. Ciri-ciri umum fluida ideal adalah sebagai berikut:
a. Tak termampatkan (tidak kompresibel), artinya bahwa fluida ideal tidak akan mengalami perubahan volume (atau massa jenis) ketika mendapatkan pengaruh tekanan.
b. Tidak kental (non-viskos), artinya fluida ideal tidak akan mengalami gesekan antara lapisan fluida satu dengan lapisan yang lain maupun dengan dinding saluran akibat gejala viskositas.
c. Alirannya tidak bergolak (turbulen), artinya fluida ideal memiliki aliran garis-arus (streamline) sehingga tidak ada elemen fluida yang memiliki kecepatan sudut tertentu.
d. Alirannya tidak bergantung pada waktu (tunak), artinya kecepatan fluida ideal di setiap titik tertentu adalah konstan, namun kecepatan fluida pada dua titik yang berbeda boleh saja tidak sama. Pada aliran tunak, garis-arus (lintasan yang dilalui oleh aliran fluida) dalam suatu penampang aliran tampak berlapis-lapis, sehingga aliran tunak disebut aliran laminer (berlapis).

Apabila suatu fluida ideal bergerak atau mengalir di dalam suatu pipa, maka massa fluida yang masuk ke dalam pipa akan sama dengan yang keluar dari pipa selama selang waktu tertentu. Jika tidak demikian, maka akan terjadi penambahan atau pengurangan massa pada bagian tertentu di dalam pipa. Dalam hal ini berarti telah terjadi pemampatan atau perenggangan fluida atau dengan kata lain fluida tidak dapat lagi disebut tak termampatkan.

Debit adalah volum fluida yang mengalir per satuan waktu. Sekarang kita dapat menyatakan bahwa debit fluida yang memasuki pipa sama dengan debit fluida yang keluar dari pipa. Kalimat ini selanjutnya dikenal sebagai persamaan kontinuitas.

Daniel Bernoulli telah membuktikan bahwa semakin besar kecepatan fluida, semakin kecil tekanannya dan begitu juga sebaliknya semakin kecil kecepatan fluida, semakin besar tekanannya. Pernyataan ini selanjutnya dikenal sebagai asas Bernoulli.