Hukum Stokes: bila sebuah bola bergerak dalam suatu fluida yang diam maka terhadap bola itu akan bekerja gaya geser dalam bentuk gaya gesekan yang arahnya berlawanan dengan arah gerak bola tersebut, f=õrv.
Hukum Stokes adalah persamaan matematis yang mengekspresikan kecepatan pengendapan partikel bola kecil dalam medium fluida. Hukum, yang pertama kali ditetapkan oleh ilmuwan Inggris Sir George G. Stokes pada tahun 1851, diturunkan dengan mempertimbangkan gaya yang bekerja pada partikel tertentu saat ia tenggelam melalui kolom cair di bawah pengaruh gravitasi.
Gaya yang bekerja melawan terhadap arah jatuhnya adalah sama dengan 6πrηv, di mana r adalah jari-jari bola, η adalah viskositas cairan, dan v adalah kecepatan jatuh.
Gaya yang bekerja ke bawah sama dengan 4/3πr3 (d1 – d2)g, di mana d1 adalah densitas bola, d2 adalah densitas cairan, dan g adalah konstanta gravitasi. Pada kecepatan jatuh yang konstan, gaya ke atas dan ke bawah seimbang. Menyamakan dua persamaan yang diberikan di atas dan menyelesaikan untuk v karena itu menghasilkan kecepatan yang diperlukan, dinyatakan oleh hukum Stokes sebagai v = 2/9(d1 – d2)gr2/η.
Hukum Stokes menemukan penerapan di beberapa daerah, khususnya yang berkaitan dengan pengendapan sedimen dalam air tawar dan dalam pengukuran viskositas cairan. Karena validitasnya terbatas pada kondisi di mana gerakan partikel tidak menghasilkan turbulensi dalam fluida, namun, berbagai modifikasi telah ditetapkan.
Kegunaan
Hukum Stokes adalah dasar dari viskometer jatuh-bola, di mana cairan itu diam di tabung kaca vertikal. Sebuah bola dengan ukuran dan kerapatan yang diketahui diizinkan turun melalui cairan. Jika dipilih dengan benar, ia mencapai kecepatan terminal, yang dapat diukur pada waktu yang diperlukan untuk melewati dua tanda pada tabung. Penginderaan elektronik dapat digunakan untuk cairan buram. Mengetahui kecepatan terminal, ukuran dan kerapatan bola, dan kerapatan cairan, hukum Stokes dapat digunakan untuk menghitung viskositas fluida. Serangkaian bantalan bola baja dengan diameter berbeda biasanya digunakan dalam eksperimen klasik untuk meningkatkan akurasi perhitungan. Eksperimen sekolah menggunakan gliserin atau oli sebagai fluida, dan teknik ini digunakan secara industri untuk memeriksa viskositas cairan yang digunakan dalam proses. Beberapa percobaan di sekolah sering melibatkan memvariasikan suhu dan / atau konsentrasi zat yang digunakan untuk menunjukkan efeknya terhadap viskositas. Metode industri mencakup banyak minyak yang berbeda, dan cairan polimer seperti larutan.
Pentingnya hukum Stokes diilustrasikan oleh fakta bahwa hukum ini memainkan peran penting dalam penelitian yang mengarah pada setidaknya tiga Hadiah Nobel.
Hukum Stokes penting untuk memahami berenangnya mikroorganisme dan sperma; juga, sedimentasi partikel kecil dan organisme dalam air, di bawah gaya gravitasi.
Di udara, teori yang sama dapat digunakan untuk menjelaskan mengapa tetesan air kecil (atau kristal es) dapat tetap melayang di udara (seperti awan) sampai mereka tumbuh ke ukuran kritis dan mulai jatuh sebagai hujan (atau salju dan hujan es).