Rumus Kecepatan Terminal Beserta Hukum Stokes dan Contoh Soal

Posted on

Rumusrumus.com kali in akan membahas tentang pengertian kecepatan terminal beserta contoh soal dan beberapa rumus – rumus kecepatan terminal, untuk lebih jelasnya, simak penjelasan dibawah ini

Pengertian Kecepatan Terminal

Kecepatan Terminal benda yang dijatuhkan dalam Fluida, contoh nya pada sebuah kelereng yang dijatuhkan dalam seember air (posisi awal jatuh sudah ada dalam air). Kelereng tersebut di dalam fluida akan semakin membesar sampai mencapai kecepatan maksimal dan nilainya tetap. Nah kecepatan inilah yang disebut dengan kecepatan terminal.

Hukum stokes adalah peristiwa benda dijatuhkan dalam fluida dan terlibat beberapa gaya diantaranya yaitu gaya gesek fluida gaya berat, dan gaya tekan ke atas dengan rumus masing-masing gaya

rumus kecepatan terminal
rumus kecepatan terminal

Rumus – Rumus Dalam Kecepatan Terminal

Rumus Gaya Berat

W = m.g (arah ke bawah)

Rumus Gaya tekan ke atas oleh air

Fa = ρ.g.h

Rumus Gaya hambatan oleh fluida (hukum stokes)

Fs = 6 π η r v

Rumus Kecepatan terminal 

Vt = [2/9] . [r2.g/η] (ρb – ρf)

Keterangan Rumus :
Vt adalah Kecepatan terminal (m/s)
r adalah jari-jari bola (m)
g adalah gravitasi (m s-2)
η adalah koefisien viskositas (kg m-1 s-1)
ρb adalah massa jenis benda (kg m-3)
ρf adalah massa jenis fluida (kg m-3)

Untuk benda yang jatuh dan memiliki bentuk bulat / bola dengan jari-jari r jadi nilai k = 6 π r. maka, gaya hambat Stokes menjadi Fs = 6 π r η v.

Dengan menjabarkan gaya Archimedes Fa = m2 g dan W = m1 g, tulis kembali rumusnya menjadi

m1 g = m2 g + 6 π r η v
ρ1 V g = ρ2V g + 6 π r η v

Dengan V yaitu volume benda, jika memiliki bentuk bulat V = 4/3 π r3.

ρ1 4/3 πr3 g = ρ2 4/3πr3 g + 6 π r η v
6 η v = ρ1 4/3 r2 g – ρ2 4/3 r2 g

Maka kecepatan terminal kita dapatkan,
v = 2 r2 g (ρ1 – ρ2) / 9 η

Keterangan rumus :
v yaitu kecepatan terminal
ρ1 yaitu massa jenis benda
ρ2 yaitu massa jenis udara
g yaitu percepatan gravitasi = 9.8 m/s2
r yaitu jari–jari benda

Selanjutnya untuk benda yang jatuh bebas dalam fluida, misalnya air maupun udara, gunakan rumus berikut ini

Wo = Wf + Wx + Ff

Keterangan rumus :
W0 adalah berat benda mutlak
Wf adalah berat benda dalam fluida
Wx adalah berat benda yang luput dari perhitungan
Ff adalah gaya hambatan stokes

Rumus Terkait : Rumus fluida statis beserta ciri-ciri dan contoh soal

Konsep dasar untuk menggambarkan kondisi gerak benda yaitu dengan cara memperhatikan gaya apa saja yang bekerja pada benda tersebut.

Berat benda di dalam fluida merupakan gaya gravitasi atau berat benda, dikurangi gaya Archimedes dan gaya hambat stokes, seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya di atas.

ƩF = m.a
W-Fa-Fs = m a
W = m a + Fa + Fs
m g = m a + Fa + Fs

Keterangan rumus:
m adalah massa benda
a adalah percepatan di dalam fluida
W adalah berat benda
Fa adalah gaya Archimedes
Fs adalah gaya hambat stokes
g adalah percepatan gravitasi

Rumus terkait : Fluida dimanis beserta ciri dan contoh soalnya

Sekarang bandingkan dengan rumus di atas

Antara Wo = Wf + Wx + Ff dengan m g = m a + Fa + Fs
W0 = berat benda mutlak = berat benda = W = m g
Wf = berat benda dalam fluida = m a
Wx = berat benda yang luput dari perhitungan = Fa = Gaya Archimedes
Ff = gaya hambatan stokes = Fs

Perhatikan sebenarnya rumus yang biasa ditulis adalah sama karena Rumusrumus.com sedang membuktikan adanya gravitasi namun mungkin tanpa disadarinya.

Dalam penjabarannya Rumusrumus.com menerangkan yaitu W0 = m A di mana m merupakan massa benda dan A adalah percepatan mutlak di ruang hampa. Sedangkan Wx = m A di mana m adalah massa fluida yang volumenya sama dengan benda dan A adalah percepatan mutlak.

Ini sama persis dengan rumus yang biasa yaitu A = g dan af = a.

Jadi apa yang di tuliskan di sini amat sangat membuktikan adanya gravitasi. hanya mengganti “g” dengan “A” dan memakai istilah lain yang mungkin seumur-umur baru ditemukan dan mungkin tidak akan ditemukan dalam buku Fisika terbitan manapun. yaitu “Wx = berat benda yang luput dari perhitungan”. Di dalam Fisika tidak ada berat benda yang luput dari perhitungan.

Contoh Soal Kecepatan Terminal

Kecepatan dari tetes air terjun yang memiliki jari-jari 0,3 mm jatuh di udara (ρ udara = 1,29 kg m-3) dan dengan koefisien viskositas = 1,8 x 10-5 kg/ms dan g = 9,8 m/s2 adalah?

Diketahui :
r = 0,3 mm 3 x 10-4 m
ρf = ρ udara = 1,29 kg m-3
ρb = ρ air = 1000 kg/m3
ρf = 1,8 x 10-5 kg/ms

pertanyaan kecepatan terminal (Vt) = …?

jawab :
Vt = [2/9]. [(3 x 10-4)2/1,8 x 10-5] (1.000 – 1,29) = 10,87 m/s

Demikianlah pembahasan tentang artikel ini, Semoga bermanfaat

Baca Juga :


Baca Juga :