(d)

Menarik Informasi Kunci dari Bacaan

Bacaan menjelaskan bahwa fluida Newtonian memiliki rasio antara tegangan geser dan laju regangan geser yang konstan (viskositas dinamis konstan). Sebaliknya, fluida non-Newtonian tidak memiliki sifat ini.

Gambar pada bacaan memperlihatkan bahwa fluida Bingham memiliki ciri adanya ambang tegangan geser tertentu (ditunjukkan sebagai \( q_0 \)). Setelah ambang ini terlampaui, hubungan antara tegangan geser dan laju regangan geser menjadi linier seperti pada fluida Newtonian, tetapi tidak berlaku sebelum ambang tersebut.

Analisis Setiap Pilihan

(a)

Pernyataan ini menyatakan bahwa fluida Bingham mengalir meskipun tegangan geser kecil. Dari bacaan dan gambar, fluida Bingham justru tidak mengalir sebelum tegangan geser mencapai ambang tertentu. Maka pernyataan ini bertentangan dengan bacaan.

(b)

Bacaan tidak menyatakan bahwa viskositas dinamis fluida Bingham membesar seiring bertambahnya tegangan geser. Yang ditunjukkan adalah adanya ambang sebelum mengalir, bukan perubahan viskositas terhadap tegangan. Oleh karena itu, pernyataan ini tidak didukung bacaan.

(c)

Bacaan dan gambar tidak menyebutkan bahwa laju regangan konstan tepat pada saat tegangan geser sama dengan \( q_0 \). Justru \( q_0 \) ditunjukkan sebagai ambang awal aliran. Maka pernyataan ini tidak sesuai.

(d)

Setelah tegangan geser melampaui \( q_0 \), grafik fluida Bingham menjadi linier. Hubungan linier ini menunjukkan rasio antara tegangan geser dan laju regangan geser konstan, yang berarti viskositas dinamis konstan pada daerah tersebut. Inilah perbedaan utama dengan fluida Newtonian yang linier sejak awal. Pernyataan ini sesuai dengan bacaan.

(e)

Pernyataan ini menyebutkan bahwa aliran terjadi hanya jika tegangan geser kurang dari \( q_0 \), yang berlawanan dengan penjelasan bacaan dan gambar. Oleh karena itu, pernyataan ini salah.

(E)

Menarik Informasi Kunci dari Bacaan

Bacaan menyatakan bahwa untuk cairan Herschel-Bulkley berlaku hubungan \( \tau = \tau_0 + ku^n \). Jika tegangan relatif \( (\tau - \tau_0) \) sama, maka nilai \( ku^n \) sama untuk kedua cairan.

Bacaan juga menjelaskan bahwa cairan menipis geser memiliki \( n \lt 1 \), sedangkan cairan menebal geser memiliki \( n \gt 1 \). Perbedaan nilai \( n \) ini menentukan bagaimana laju geser \( u \) merespons tegangan yang sama.

Karena \( ku^n \) sama dan nilai \( n \) lebih kecil pada cairan penipisan geser, maka untuk menghasilkan nilai yang sama, laju geser \( u \) harus lebih besar dibandingkan cairan penebalan geser. Kesimpulan ini langsung mengikuti hubungan matematis yang diberikan dalam bacaan.

Analisis Setiap Pilihan

(A)

Bacaan menyatakan bahwa viskositas \( \eta \) bergantung pada laju geser \( u \) melalui \( \eta = \tau_0/u + ku^{n-1} \). Tidak ada pernyataan dalam bacaan bahwa viskositas cairan penipisan geser selalu lebih besar daripada penebalan geser pada tegangan relatif yang sama. Oleh karena itu, pernyataan ini tidak dapat disimpulkan dari bacaan.

(B)

Jika laju geser sama, maka dari persamaan \( ku^n \) dengan nilai \( n \) yang berbeda, tegangan relatif yang dihasilkan akan berbeda. Hal ini bertentangan dengan kondisi pada soal yang menyatakan tegangan relatif sama. Maka pilihan ini tidak sesuai dengan bacaan.

(C)

Bacaan tidak menyatakan bahwa cairan penipisan geser dan penebalan geser memiliki viskositas yang sama pada tegangan relatif yang sama. Justru viskositas bergantung pada \( u \) dan \( n \), yang nilainya berbeda. Maka pernyataan ini tidak didukung bacaan.

(D)

Pernyataan ini menggabungkan dua klaim sekaligus: viskositas sama dan laju deformasi sama. Kedua klaim tersebut tidak dinyatakan dalam bacaan dan tidak sejalan dengan perbedaan nilai \( n \). Oleh karena itu, pilihan ini tidak benar.

(E)

Dengan \( (\tau - \tau_0) \) yang sama, persamaan \( ku^n \) menunjukkan bahwa cairan dengan \( n \lt 1 \) (penipisan geser) memerlukan nilai \( u \) yang lebih besar dibandingkan cairan dengan \( n \gt 1 \) (penebalan geser). Pernyataan ini sesuai langsung dengan hubungan matematis dan penjelasan dalam bacaan, sehingga merupakan jawaban yang benar.

(c)

Menarik Informasi Kunci dari Bacaan

Bacaan menyatakan bahwa profil kecepatan \( v(y) \) untuk nilai \( \alpha = -0,1; 0; 0,1 \) ditunjukkan pada gambar. Dari keterangan bacaan, \( \alpha = 0 \) adalah cairan Newtonian, \( \alpha = -0,1 \) adalah shear thickening, dan \( \alpha = 0,1 \) adalah shear thinning.

Dari gambar profil kecepatan, kurva untuk \( \alpha = 0,1 \) (shear thinning) tampak paling mendekati kurva \( \alpha = 0 \) (Newtonian), sedangkan kurva \( \alpha = -0,1 \) (shear thickening) memiliki bentuk yang lebih berbeda. Informasi ini menjadi dasar perbandingan yang diminta soal.

Analisis Setiap Pilihan

(a)

Pilihan ini menyatakan bahwa profil kecepatan shear thickening serupa dengan shear thinning. Namun bacaan melalui gambar justru menunjukkan bahwa kedua profil tersebut berbeda bentuk, karena masing-masing memiliki nilai \( \alpha \) yang berlawanan. Oleh karena itu, pernyataan ini tidak sesuai dengan bacaan.

(b)

Profil kecepatan shear thickening (\( \alpha = -0,1 \)) pada gambar terlihat berbeda dari profil Newtonian (\( \alpha = 0 \)). Bacaan tidak menyatakan adanya keserupaan antara keduanya. Maka pernyataan ini tidak didukung oleh bacaan.

(c)

Profil kecepatan shear thinning (\( \alpha = 0,1 \)) pada gambar terlihat paling mendekati profil Newtonian (\( \alpha = 0 \)). Bacaan secara eksplisit menampilkan keserupaan ini melalui grafik. Oleh karena itu, pernyataan ini sesuai dengan bacaan dan benar.

(d)

Bacaan menyatakan bahwa laju geser \( s = dv/dy \) dan bahwa \( y = 0 \) berada di tengah pipa. Laju geser nol terjadi di titik kecepatan maksimum, yaitu di tengah pipa, bukan di dinding tabung. Maka pernyataan ini bertentangan dengan bacaan.

(e)

Seperti pada pilihan (d), bacaan menunjukkan bahwa laju geser nol terjadi di tengah pipa, bukan di dinding tabung, baik untuk shear thinning maupun jenis cairan lainnya. Oleh karena itu, pernyataan ini tidak benar.