Kecepatan terminal sebuah bola yang memiliki jari jari 3mm dan massa jenis 7g/cm3 yang ke dalam air yang koefisiennya viskositasnya 1,0 x 10^-3 pas adalah

Kelas : XI
Pelajaran : Fisika
Kategori : Fluida statis (Hukum Stokes)
Kata kunci : kecepatan terminal, koefisien viskositas, massa jenis, jari-jari bola

Pembahasan :

Stokes berhasil menemukan hubungan antara besarnya gaya yang diterima oleh suatu bola yang bergerak dalam fluida dirumuskan sebagai berikut:

Fs = 6π.η.r.v

Dimana :

Fs = gaya hambatan (N)
π = 3,14
η = koefisien viskositas
r = jari-jari bola
v = kecepatan terminal.

Sehingga untuk menentukan kecepatan terminal dapat menggunakan rumus:
                                 v = Fs/6πηr
Fs merupakan berat bola yang dapat dicari dengan :
Fs = w = m.g

Untuk massa dapat ditentukan dengan rumus massa jenis (karena di soal yg diketahui adalah massa jenis:
m = ρ/V

Sedangkan V merupakan volume bola yang dapat dirumuskan sebagai 4/3 πr³
Diketahui :


r = 3 mm = 0,3 cm
ρ = 7 gr/cm³
η = 1,0.10⁻³ 

Ditanya :
v = ....?

Penyelesaian :

v = Fs/6π.η.r

Kita cari Fs dulu :
Fs = w = m.g

m = ρ.V
 = ρ.4/3 πr³

Sehingga Fs = 4/3πr³ρ

v = 4/3πr³ρ/6πηr                                (π dan r dicoret) menjadi :
= 4r²ρ/18η
= 4.0,3²/18.10⁻³
 = 0,36/0,018
= 20 cm/s = 0,2 m/s

Sehingga kecepatan terminal bola adalah 0,2 m/s

Note :
v = kecepatan terminal (m/s)
V = volume (m³)