Simulic
Bahasa Indonesia

Viskometer bola jatuh – hukum Stokes dan kecepatan terminal

FisikaGaya dan dinamikaUsia 15–16Lab virtual

Memuat…

Gunakan di kelas saya

Praktikum virtual untuk mengukur viskositas: jatuhkan bola baja dengan jari-jari berbeda ke dalam gliserin, minyak jarak atau air, ukur waktu tempuh bola di antara dua tanda, lalu buat grafik kecepatan terminal v terhadap r². Bola dipercepat hingga beratnya sama dengan gaya apung ditambah gaya Stokes 6πηrv, sehingga v = 2r²(ρ − σ)g/(9η) dan gradien garisnya memberikan η. Panaskan zat cair untuk melihat η turun, dan perhatikan bilangan Reynolds untuk melihat kapan hukum Stokes tidak berlaku lagi.

Pelajaran: Viskositas, hukum Stokes dan kecepatan terminal

Yang ditunjukkan

Bola yang jatuh di dalam zat cair mengalami tiga gaya: berat w, gaya apung F_A dan gaya gesek fluida F_s. Untuk aliran yang lambat dan tenang, gaya ini mengikuti hukum Stokes, F_s = 6πηrv, sehingga makin besar seiring kecepatan sampai w = F_A + F_s. Bola lalu jatuh dengan kecepatan terminal v = 2r²(ρ − σ)g/(9η), dengan ρ massa jenis baja dan σ massa jenis zat cair. Grafik v terhadap r² berupa garis lurus yang gradiennya memberikan viskositas η. Zat cair yang lebih hangat kurang kental. Hukum Stokes memerlukan bilangan Reynolds di bawah sekitar 1; model menambahkan koreksi baku tetapi mengabaikan dinding tabung.

Cara menggunakan

Pilih Zat cair dan Suhu, atur Jari-jari bola r, lalu tekan Jatuhkan bola; stopwatch mengukur waktu jatuh antara tanda A dan B, dan setiap jatuhan menambah satu baris tabel dan satu titik pada grafik v–r². Ulangi untuk sedikitnya empat jari-jari, baca gradien k dan masukkan η pada tugas. Ubah Suhu untuk membandingkan gradien, dan coba Air untuk melihat mengapa diperlukan zat cair kental.

Parameter yang dapat diubah

  • Zat cair Gliserin, Minyak jarak, Air
  • Suhu 10–40 °C
  • Jari-jari bola 0,5–2 mm
  • Jarak antartanda 10–30 cm

Pertanyaan untuk dijelajahi

  1. Mengapa tanda pengukuran waktu diletakkan agak jauh di bawah permukaan zat cair?
  2. Mengapa grafik kecepatan terminal terhadap r² berupa garis lurus melalui titik asal?
  3. Mengapa metode bola jatuh gagal untuk bola baja di dalam air?

Simulasi terkait