Koefisien
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. TUJUAN PERCOBAAN
Adapun tujuan dari dilaksanakannya praktikum pengukuran dasar pada benda padat ini adalah sebagai berikut:
1. Menghitung gerak benda dalam fluida
2. Menghitung kekentalan zat cair
1.2. DASAR TEORI
Viskositas merupakan pengukuran dari ketahanan fluida yang diubah baik dengan tekanan maupun tegangan. Pada masalah sehari-hari (dan hanya untuk fluida), viskositas adalah ketebalan atau pergesekan internal. Oleh karena itu, air yang tipis memiliki viskositas lebih rendah, sedangkan madu yang tebal memiliki viskositas yang lebih tinggi. Sederhananya, semakin rendah viskositas suatu fluida, semakin besar juga pergerakan dari fluida tersebut.
Setiap zat cair mempunyai karakteristik yang khas, berbeda satu zat cair dengan zat cair yang lain. Oli mobil sebagai salah satu contoh zat cair dapat kita lihat lebih kental daripada minyak kelapa. Apa sebenarnya yang membedakan cairan itu kental atau tidak. Kekentalan atau viskositas dapat dibayangkan sebagai peristiwa gesekan antara satu bagian dan bagian yang lain dalam fluida. Dalam fluida yang kental kita perlu gaya untuk menggeser satu bagian fluida terhadap yang lain.
Di dalam aliran kental kita dapat memandang persoalan tersebut seperti tegangan dan regangan pada benda padat. Kenyataannya setiap fluida baik gas maupun zat cair mempunyai sifat kekentalan karena partikel di dalamnya saling menumbuk. Bagaimana kita menyatakan sifat kekentalan tersebut secara kuantitatif atau dengan angka, sebelum membahas hal itu kita perlu mengetahui bagaimana cara membedakan zat yang kental dan kurang kental dengan cara kuantitatif. Salah satu alat yang digunakan untuk mengukur kekentalan suatu zat cair adalah viskosimeter.
Apabila zat cair tidak kental maka koefesiennya sama dengan nol sedangkan pada zat cair kental bagian yang menempel dinding mempunyai kecepatan yang sama dengan dinding. Bagian yang menempel pada dinding luar dalam keadaan diam dan yang menempel pada dinding dalam akan bergerak bersama dinding tersebut. Lapisan zat cair antara kedua dinding bergerak dengan kecepatan yang berubah secara linier sampai V. Aliran ini disebut aliran laminer.
Aliran zat cair akan bersifat laminer apabila zat cairnya kental dan alirannya tidak terlalu cepat. Kita anggap gambar di atas sebagai aliran sebuah zat cair dalam pipa, sedangkan garis alirannya dianggap sejajar dengan dinding pipa. Karena adanya kekentalan zat cair yang ada dalam pipa, maka besarnya kecepatan gerak partikel yang terjadi pada penampang melintang tidak sama besar. Keadaan tersebut terjadi dikarenakan adanya gesekan antar molekul pada cairan kental tersebut, dan pada titik pusat pipa kecepatan yang terjadi maksimum.. Khusus untuk benda yang berbentuk ola dan bergerak dalam fluida yang sifat-sifatnya, gaya gesekan yang dialmi benda dapat dirumuskan sebagai berikut :
F = -6πὴr.v
Keterangan :
F = gaya gesekan yang bekerja pada bola
ὴ = koefisien kekentalan fluida
V = kecepatan bola relative terhadap fluida
Rumus di atas dikenal sebagai hukum stokes. Tanda minus menunjukkan arah gaya F yang berlawanan dengan kecepatan (V). pemakaian hukum stokes memerlukan beberapa syarat, yaitu:
1.Ruang tempat fluida tidak terbatas (ukurannya cukup luas dibandingkan dengan ukuran benda)
2.Tidak ada turbulensi didalam fluida
3.Kecepatan V tidak besar, sehingga aliran masih laminar
Jika sebuah bola dengan rapat massa dan dilepaskan dari permukaan zat cair tanpa kecepatan awal, maka bola tersebut mula-mula akan bergerak di percepat. Dengan bertambahnya kecepatan bola, maka bertambah besar pula gaya gesekan pada bola tersebut. Pada akhirnya bola bergerak dengan kecepatan tetap, yaitu setelah terjadi keseimbangan antara gaya berat, gaya apung (Archimides) dan gayastokes. Pada persamaan ini berlaku persamaan :
Keterangan :
T = waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak d
d = jarak yang ditempuh
Di antara salah satu sifat zat cair adalah kental (viscous) di mana zat cair memiliki koefisien kekentalan yang berbeda-beda, misalnya kekentalan minyak goreng berbeda dengan kekentalan olie. Dengan sifat ini zat cair banyak digunakan dalam dunia otomotif yaitu sebagai pelumas mesin. Telah diketahui bahwa pelumas yang dibutuhkan tiap-tiap tipe mesin membutuhkan kekentalan yang berbeda-beda. Sehingga sebelum menggunakan pelumas merek tertentu harus diperhatikan terlebih dahulu koefisien kekentalan pelumas sesuai atau tidak dengan tipe mesin. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui berapa koefisien kekentalan suatu fluida yang diukur dengan menggunakan regresi linear hukum Stokes. Sehingga data tersebut dapat digunakan sebagai bahan perbandingan untuk menentukan koefisien kekentalan zat cair yang dibutuhkan oleh tiap- tiap tipe mesin. Fluida yang digunakan adalah air, minyak goreng dan olie.
Viskositas (kekentalan) berasal dari perkataan Viscous (Soedojo, 1986). Suatu bahan apabila dipanaskan sebelum menjadi cair terlebih dulu menjadi viscous yaitu menjadi lunak dan dapat mengalir pelan-pelan. Viskositas dapat dianggap sebagai gerakan di bagian dalam (internal) suatu fluida (Sears & Zemansky, 1982).
Jika sebuah benda berbentuk bola dijatuhkan ke dalam fluida kental, misalnya kelereng dijatuhkan ke dalam kolam renang yang airnya cukup dalam, nampak mula-mula kelereng bergerak dipercepat. Tetapi beberapa saat setelah menempuh jarak cukup jauh, nampak kelereng bergerak dengan kecepatan konstan (bergerak lurus beraturan). Ini berarti bahwa di samping gaya berat dan gaya apung zat cair masih ada gaya lain yang bekerja pada kelereng tersebut. Gaya ketiga ini adalah gaya gesekan yang disebabkan oleh kekentalan fluida.
Pada keadaan ini berlaku persamaan:
Jika saat kecepatan terminal telah tercapai, pada Gambar disamping berlaku prinsip Newton tentang GLB (gerak lurus beraturan):
FA + FS = W
Jika ρb menyatakan rapat massa bola, ρf menyatakan volume bola, serta g gravitasi bumi, maka berlaku Persamaan:
W = ρb.Vb.g
V = (ρ – ρo)
Keterangan:
ρ = rapat massa bola
ρo = rapat massa fluida
Gambar Gaya yang Bekerja Pada Saat Bola Dengan Kecepatan Tetap.
BAB II
ALAT DAN BAHAN
2.1. ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN :
1. Tabung berisi zat cair
2. Bola-bola kecil dari zat padat
3. Mikrometer skrup
4. Jangka sorong
5. Mistar
6. Thermometer
7. Sendok saringan untuk mengambil bola-bola dari dasar tabung
8. Dua karet gelang yang melingkar
9. Stopwatch
10. Aerometer
11. Timbangan torsi dengan batu timbang
BAB III
METODE PERCOBAAN
3.1 METODE KERJA
1. Diameter tiap-tiap bola diukur memakai micrometer skrup. Dilakukan beberapa kali pengukuran untuk tiap bola.
2. Tiap-tiap bola ditimbang dengan neraca torsi.
3. Suhu zat cair sebelum dan sesudah dicatat tiap percobaan.
4. Rapat massa zat cair diukur sebelum dan sesudah tiap percobaan dengan menggunakan aerometer.
5. Karet gelang ditempatkan sehingga yang satu kira-kira 5 cm di bawah permukaan zat cair dan yang lain kira-kira 5 cm di atas dasar tabung.
6. Diukur jarak jauh d (jarak kedua karet gelang).
7. Sendok saringan dimasukkan sampai dasar tabung dan ditunggu beberapa saat sampai zat cair diam.
8. Waktu jatuh T diukur untuk tiap-tiap bola beberapa kali.
9. Letak karet gelang diubah sehingga didapatkan d yang lain.
10. Langkah 6, 7 dan 8 diulangi.
BAB IV
DATA PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN
4.1 DATA PENGAMATAN
Berdasarkan data percobaan dan perhitungan yang telah dilakukan tanggal 25 Oktober 2013, maka dapat dilaporkan hasil sebagai berikut :
Keadaan Ruangan P (cm) Hg T (oC) C (%)
Sebelum Percobaan 75,5 cmHg 24,5 oC 70,5 %
Sesudah Percobaan 75,5 cmHg 25 oC 69 %
BOLA g = 980 cm/s
No Bola Massa (gr) d (cm) r (cm) Vb (cm3) ρ (g/cm3)
1 Kecil 0,2 0,624 0,312 0,125 1,666
2 Besar 0,8 1,012 0,506 0,540 1,481
a. BOLA KECIL
No S (cm) t (s) V (cm/s) η
1 10 4,62 2,164 7,672
4,83 2,070 8,021
2 20 9,87 2,026 8,195
9,48 2,109 7,872
7,94
b. BOLA BESAR
No S (cm) t (s) V (cm/s) Η
1 10 1,50 6,666 5,026
1,40 7,142 4,691
2 20 3,08 6,493 5,160
3,04 6,578 5,093
4,992
4.2 PERHITUNGAN
Volume Bola Massa Jenis Bola
1. Bola kecil 1. Bola kecil
Vb = π ρb =
Vb = (3,14) ( ρb =
Vb = 0,125 cm3 ρb = 1,666 g/cm3
2. Bola Besar 3. Bola Besar
Vb = π ρb =
Vb = (3,14) ( ρb =
Vb = 0,540 cm3 ρb = 1,481 g/cm3
1. Bola Kecil 10 cm 2. Bola besar 10 cm
Kecepatan (v) Kecepatan (v)
V = s/t V = s/t
V1 = = 2,164 cm/s V1 = = 6,666 cm/s
V2 = = 2,070 cm/s V2= = 7,142 cm/s
Koefisien Kekentalan: Koefisien Kekentalan:
• ὴ1 = ὴ1 =
ὴ1 = ὴ1=
ὴ1 = = 7,672 ὴ1 = = 5,026
ὴ2 = ὴ2 =
ὴ2 = ὴ2 =
ὴ2 = = 8,021 ὴ2 = = 4,691
3. Bola Kecil 20 cm 4. Bola besar 20 cm
Kecepatan (v) Kecepatan (v)
V = s/t V = s/t
V1 = = 2,026 cm/s V1 = = 6,493 cm/s
V2 = = 2,109 cm/s V2= = 6,578 cm/s
Koefisien Kekentalan: Koefisien Kekentalan:
ὴ1 = ὴ1 =
ὴ1 = ὴ1=
ὴ1 = = 8,195 ὴ1 = = 5,160
ὴ2 = ὴ2 =
ὴ2 = ὴ2=
ὴ2 = = 7,872 ὴ2 = = 5,093
BAB V
PEMBAHASAN
Pada percobaan kali ini yaitu mengetahui koefisien kekentalan zat cair , serta menghitung gerak benda dalam fluida dan kekentalan zat cair itu sendiri. Pertama yang harus di lakukan adalah mengukur massa dan volume pada bola untuk mendapatkan masa jenis bola tersebut. percobaan ini telah di lakukan dengan bertumpu pada hukum Stokes, dimana aturan hukum stokes telah di paparkan pada bab dasar teori. Dalam praktikum ini di lakukan pengukuran dan perhitungan secara langsung dengan 1 kali pengukuran masa, diameter, volume dan masa jenis pada bola dan percobaan di lakukan sebanyak 2 kali, yaitu pada bola kecil dan bola besar. Dibagi lagi berdasarkan jarak karet pada tabung reaksi, yaitu 10 cm dan 20 cm. Perbedaan di dapatkan dari hasil koefisien kekentalan fluida pada ke dua bola tersebut.
Hasil pertama pada bola kecil dengan jarak karet gelang 10 cm yaitu rata-rata koefisien kekentalan yang di lakukan 2 kali pengujian nya di dapatkan hasil 7,846 dan dengan jarak karet gelang 20 cm yaitu 8,033. Sedangkan pada bola besar dengan jarak karet gelang 10 cm yaitu rata-rata koefisien kekentalan yang dilakukan 2 kali pengujiannya didapatkan hasil 4,858 dan dengan jarak karet gelang 20 cm yaitu 5,126 . Dari hasil ini selisih tidak begitu jauh, tetapi jumlah yang lebih dari satu bahkan mendekati angka 10, menggambarkan bahwa zat cair yang di gunakan terlalu pekat. Sehingga kecepatan bola pun terlampau lambat. Hal ini dapat di pengaruhi oleh beberapa faktor pada saat percobaan berlangsung. Faktor atau penyebab pertama adalah suhu pada saat berlangsung nya percobaan, karena suhu yang terlalu rendah dapat menyebabkan viskositas meningkat sehingga gesekan yang terjadi pada bola terhadap viskositas fluida sangat lambat. Kemudian dapat pula di sebabkan karena kurang cermat dan teliti pada saat pencatatan atau perhitungan waktu dengan menggunakan stopwatch
Terakhir, dapat di sebabkan oleh gaya yang bekerja pada bola tersebut , penyebab ini dapat berlaku hukum newton II, yaitu “Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada benda berbanding lurus dengan besar gayanya dan berbanding terbalik dengan masa benda".
Dari penyebab ini dapat di simpulkan, semakin besar gaya yang di berikan pada bola, maka gaya gesek yang terjadi pada bola terhadap viskositas fluida semakin meningkat, sehingga waktu yang di perlukan semakin cepat. Tetapi sebalik nya semakin kecil gaya yang di berikan pada bola tersebut, gaya gesek yang bekerja pada bola terhadap viskositas fluida semakin rendah, sehingga waktu yang di perlukan terlampau lambat dan hasil koefisien kekentalan zat cair pun tidak mencapai hasil yang maksimal. Banyak penyebab lain yang dapat mempengaruhi proses percobaan dan terjadi diluar kendali praktikan, seingga semua tahap-tahap percobaan harus di lakukan dengan tepat, sesuai aturan dan diperhatikan secara baik dan seksama, agar meminimalisir hasil yang tidak maksimal dan bahkan kegagalan pada percobaan.
BAB VI
SIMPULAN
Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahawa viskositas adalah sebuah ukuran penolakan sebuah fluida terhadap perubahan bentuk dibawah tekanan shear. Dari percobaan mengenai viskositas (kekentalan) tersebut juga dianggap suatu gesekan dibagian dalam suatu fluida, karena adanya viskositas ini maka untuk menggerakan salah satu lapisan fluida diatasnya lapisan lain haruslah dikerjakan gaya, dan pada saat percobaan dapat terjadi kesalahan baik yang disengaja ataupun yang tidak disengaja seperti pada penggunaan stopwatch, dan kekentalan suatu zat dipengaruhi oleh suhu, konsentrasi, tekanan dan berat molekul. Semangkin kental suatu larutan yang digunakan, maka semakin besar nilai viskositasnya, karena setiap larutan memiliki viskositas (kekentalan) yang berbeda-beda
DAFTAR PUSTAKA
My note. Viskositas. http://wenimandasari.blogspot.com (diakses 08 Desember 2012)
Niayulaksmidewi. 28 Februari 2012. Viskositas.http://niayulaksmidewi.wordpress.com (diakses 08 Desember 2012)
Reg42. 07 Desember 2010. Laporan Prkatikum Kekentalan dan tenaga Pengaktifan. http://rega42.wordpress.com (diakses 08 Desember 2012)
Sainstechstory. 18 Desember 2011. Makalah Viskositas dan Rheologi.http://hafisimron2821.blogspot.com (diakses 09 Desember 2012)
TryBabling. 29 November 2011. Viskositas. http://kusingfisika.wordpress.com(diakses 09 Desember 2012)
Welcome. 02 Oktober 2012. Laporan Kimia Fisika Viskositas Zat Cair.http://itatrie.blogspot.com (diakses 08 Desember 2012)
Buku Penuntun Praktikum 2013, Fisika Dasar Farmasi, Bogor : Universitas Pakuan
Alonso, Marcello & Edward J. Finn. 1980. Dasar-Dasar Fisika Universitas. Erlangga. Jakarta
0 Response to "Koefesien"
Post a Comment
Terima kasih jika sudah mengomentari artikel saya karena saya juga manusia yang biasa tidak luput dari kesalahan.