Viskositas merupakan ukuran ketahanan fluida terhadap deformasi yang dipengaruhi oleh temperatur, tekanan, dan momentum molekul. Viskositas menentukan besarnya perlawanan fluida terhadap gaya geser. Ada dua jenis fluida berdasarkan viskositasnya, yaitu fluida Newtonian dengan viskositas konstan dan fluida non-Newtonian dengan viskositas berubah tergantung gaya yang diberikan.

1. (VISKOSITAS FLUIDA)
BY
AMNUR AKHYAN

2. Merupakan ukuran ketahanan fluida terhadap deformasi atau
perubahan bentuk. Viskositas dipengaruhi oleh temperatur, tekanan
kohesi dan laju perpindahan momentum molekularnya.
Viskositas/kekentalan fluida merupakan sifat cairan yang menentukan
besarnya perlawanan terhadap gaya geser.
VISKOSITAS

3. GAYA GESER DAN LAPISAN GESER PADA FLUIDA
Persamaan diatas dapat dibaca: “tegangan geser yang
dialami fluida sebanding dengan gradien kecepatan pada
arah vertikal, dengan faktor proporsionalitas sebesar μ”.
Besarnya μ (dibaca ‘miu’) berbeda-beda untuk setiap
fluida. Faktor kesebandingan μ disebut viskositas
(kekentalan) mutlak atau viskositas dinamik fluida. Jika
dikaitkan dengan jenis fluida; maka setiap fluida yang
memenuhi persamaan diatas adalah fluida Newtonian;
dan yang tidak memenuhi persamaan diatas tergolong
sebagai fluida non-Newtonian.
Tegangan geser (τ) adalah komponen gaya
yang menyinggung permukaan (F) dibagi
luas permukaan (A).

4. Jika F menyebabkan plat bergerak dengan kecepatan U,
sedang zat yang berada di antara plat dan permukaan
padat memiliki kecepatan du ≠ U, maka zat tersebut
telah mengalami deformasi. Maka, zat tersebut adalah
fluida.

5. LAPISAN GESER
Fluida yang berada dalam keadaan seperti di atas akan menghasilkan lapisan geser
yang memilikitebal (arah y) dan besar kecepatan tertentu. Lapisan geser tersebut
membentuk variasi atau profil kecepatan pada arah aliran fluida. Kecepatan fluida
pada dinding permukaan padat sama dengan nol, sedangkan pada dinding plat
sama besar dengan kecepatan plat. Zat yang bukan fluida tidak menghasilkan profil
kecepatan atau lapisan geser ini. Profil shear layer menghasilkan efek yang
mempengaruhi efisiensi volumetris suatu aliran, mempengaruhi kerugian tekanan,
perpindahan panas, dsb. Pada pesawat atau kendaraan antara mempengaruhi
kestabilan dan efek suara.

6. N0 SLIP CONDITIONS
Untuk aliran fluida viskos, kecepatan tepat pada permukaan padat yang
tidak bergerak adalah nol. Atau dapat dikatakan bahwa tidak terjadi slip
pada permukaan benda tempat fluida mengalir tersebut (no-slip
condition). Sampai batas ketebalan tertentu dari permukaan tempat
mengalir terjadi gradien kecepatan sampai jarak vertikal tertentu dimana
kecepatannya sama dengan kecepatan aliran bebas. Pada bagian dimana
kecepatan fluida sudah sama dengan kecepatan aliran bebas, fluida dapat
dianggap inviscid.

7. CONTOH SOAL

8. JAWABAN

9. JAWABAN

10. FLUIDA NEWTONIAN DAN NON NEWTONIAN
Fluida Newtonian adalah sebutan untuk fluida yang akan mengalir secara kontinyu
berapapun gaya geser diberikan padanya. Gaya geser yang terjadi pada fluida ini akan
selalu berbanding lurus secara linier dengan gradien kecepatan pada arah tegak lurus
bidang gaya geser.
Fluida non-Newtonian mengalir tidak kontinyu; jika dikenai tegangan geser,
misalnya dengan mengaduknya, maka akan timbul area kosong yang kemudian
perlahan akan terisi kembali. Contoh fluida non-Newtonian adalah bahan puding
(yang masih cair) dan cairan cat. Pengadukan pada fluida non-Newtonian bisa
menurunkan viskositasnya, misalnya cat cair. Dalam keadaan tertentu pasir juga bisa
dikategorikan sebagai fluida non-Newtonian. Pasir dan cat cair memiliki sifat yang
sangat berbeda; hal pokok yang membuat keduanya dikategorikan sebagai fluida
non-Newtonian adalah bahwa keduanya tidak mengalir secara kontinyu.

12. NEWTONIAN & NON NEWTONIAN FLUID
 Newtonian fluid: fluida dengan  konstan
 Plastis,  = A + B (du/dy)n. Bingham Plastic, n = 1, contoh: sewage
sludge (limbah berupa sludge/bubur), pasta gigi, offshore mud.
 Dilatant fluid: viskositas bertambah jika tegangan geser
bertambah. (shear thickening fluid): contoh: tepung jagung + air.
 Pseudo plastic fluid: viskositas menurun jika tegangan geser
bertambah. Contoh: hair styling gel
 Thixotropic: viskositas menurun terhadap waktu pemberian gaya
(shearing force). Tinta khusus untuk keperluan luar angkasa.
 Rheopetic: viskositas meningkat terhadap waktu pemberian
gaya. Contoh: pelumas

13. Pengukuran Viskositas
• Viskositas (kekentalan), gesekan pada
fluida.
• Fluida, baik zat cair maupun gas mempunyai
viskositas.
• Jenis alat pengukur viskositas zat cair yang
disebut viskosimeter.
• Zat cair lebih kental dibanding gas, sehingga
gerak benda di dalam zat cair akan
mendapatkan gesekan yang lebih besar
dibanding di dalam gas.

14. TABEL
VISKOSITAS
FLUIDA

15. Hukum Stokes
❑ Gaya gesek terhadap bola yang bergerak di
dalam fluida diam disebut dengan gaya Stokes.
❑ Gaya gesek Stokes dirumuskan dengan:
𝐹𝑠 = 6𝜋𝜇𝑟𝑣
Keterangan:
𝑭𝒔 = gaya gesekan Stokes (N)
𝜇 = koefisien viskositas (N/m2)
𝑟 = jari-jari bola (m)
𝑣 = kecepatan relatif bola terhadap fluida
(m/s)

16. Jika sebuah bola jatuh ke dalam
fluida yang kental, selama bola
bergerak di dalam fluida pada bola
bekerja gaya-gaya berikut.
• Gaya berat bola (𝒘 = 𝒎𝒃.𝒈)
arahnya vertikal ke bawah.
• Gaya Archimedes (𝑭𝑨 = 𝝆𝒇. 𝑽𝑏. 𝒈)
arahnya vertikal ke atas.
• Gaya Stokes (𝑭𝒔 = 6µrv) arahnya
vertikal ke atas.

17. ෍ 𝐹𝑦 = 0
𝐹𝐴+𝐹𝑠-𝑤 = 0
𝜌𝑓. 𝑉𝑏. 𝑔 + 6π𝜇𝑟𝑣 − 𝑚𝑏.𝑔 = 0
𝜌𝑓(
4
3
𝑟3)𝑔+ 6π𝜇𝑟𝑣 − (
4
3
𝑟3. 𝜌𝑏) 𝑔 = 0
𝜇 =
(
4
3
𝑟3.𝜌𝑏) 𝑔−𝜌𝑓(
4
3
𝑟3)𝑔
6π𝑟𝑣
𝜇 =
2
9
(𝑟2. 𝜌𝑏) 𝑔 − 𝜌𝑓(𝑟2)𝑔
𝑣
𝜇 =
2
9
. 𝑟2. 𝑔
(𝜌𝑏 − 𝜌𝑓)
𝑣
𝝁 =
𝟐
𝟗
𝒓𝟐
𝒈
𝒗
(𝝆𝒃 − 𝝆𝒇)

18. Koefisien viskositas fluida dihitung dengan persamaan:
𝝁 =
𝟐
𝟗
𝒓𝟐
𝒈
𝒗
(𝝆𝒃 − 𝝆𝒇)
Keterangan:
𝜇 = koefisien viskositas (Ns/m2)
𝑟 = jari-jari bola (m)
𝑣 = kecepatan bola (m/s)
𝜌𝑏 = massa jenis bola (kg/m3)
𝜌𝑓 = massa jenis fluida (kg/m3)
𝑔 = Percepatan Gravitasi (9,81 m/s2)

19. PENGARUH SUHU TERHADAP VISKOSITAS
S
T
CT
+
=
2
/
3

T
B
De /
=

Untuk Gas, Persamaan Sutherland
C, S: konstanta empirik
T : suhu absolut
Untuk Liquid, Persamaan Andrade
D, B: konstanta empirik
T : suhu absolut

20. JENIS-JENIS VISKOSITAS
Viskositas Dinamik ()
Satuan: N.det/m2 atau Pa s atau kg/(m det)
Dalam CGS, satuan 1 g/(cm s) = 1 P (poise)
1 Pa.s = 10 P = 1000 cP
Viskositas kinematik ( = /)
Satuan : m2/s
Dalam CGS, satuan 1 cm2/s = 1 St (stokes)
1 m2/s = 1 . 104 St

21. SELESAI