1. PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Aliran viscos (viscous
flow). Didalam berbagai masalah ketiktikan pengaruh viscositas pada aliran
adalah kecil, dengan demikian diabaikan. Cairan kemudian dinyatakan sebagai
tidak kental (invicid) atau seringkali ideal dan H ideal diambil sebesar nol.
Tetapi jika istilah aliran viskos dipakai, ini berarti bahwa viskositas tidak
diabaikan (Duydale, 1986).
Menurut Streeter (1992), Viskositas
adalah sifat fluida yang mendasari diberikannya tahanan terhadap tegangan geser
oleh fluida tersebut. Hukum viscositas Newton menyatakan bahwa untuk laju
perubahan bentuk sudut fluida yang tertentu maka tegangan lurus dengan
viskositas.
Menurut Sulistiyohadi
(2009), Untuk benda homogen yang dicelupkan kedalam zat cair ada tiga
kemungkinan yaitu tenggelam, terapung, dan melayag. Benda akan tenggelam, jika
ρ benda ˃ ρ zat cair.
Benda akan melayang, jika ρ benda = ρ zat cair. Benda terapung jika ρ benda
< ρ zatcair.
1.2
Maksud dan Tujuan
Maksud dari praktikum Fisika Dasar
tentang Viskositas Zat Cair adalah agar praktikan dapat mengetahui cara
menghitung viskositas zat cair berdasarkan hukum stokes.
Tujuan dari praktikum Fisika Dasar
tentang Viskositas Zat Cair adalah menentukan koefisien cairan madu, glyserin
dan minyak goreng.
1.3
Waktu dan Tempat
Praktikum Fisika Dasar tentang
Viskositas Zat Cair dilaksanakan pada hari Selasa, 11 Oktober 2011 pukul 14.00
– 16.00 WIB, bertempat di Laboratorium Hidrobiologi gedung C lantai 1, Fakultas
Perikanan dan Ilmu Kelauatan, Universitas Brawijaya, Malang.
2. TINJAUAN
PUSTAKA
2.1
Definisi Viscositas
Viscositas
adalah istilah orang awam adalah ukuran kekentalan suatu cairan, semakin besar
nilai viscositas suatu cairan maka semakin besar pula kekentalan cairan
tersebut. Secara umum viscositas terdapat pada zat cair (fluida) seperti zat
cair dan gas. Alat pengukur viscositas suatu cairan disebut viscosimeter
(viscometer). Pengukuran viscositas lebih banyak digunakan orang untuk zat cair
ketimbang zat gas, seperti viscositas oli pelumas mesin, produk susu, cat, air
minum, darah, minyak goreng, sirup dan sangat jarang digunakan zat gas. Ini
berarti tidak sedikit bidang profesi yang membutuhkan dat viscositas
diantaranya fisikiawan, kimiawan, analis kimia, industri, dokter, kimia
farmasi, kimia lingkungan, perminyakan, biokimia, dan sebagainya (Suciyati,
2010).
Viscositas
adalah ukuran resistensi terhadap aliran. Jika kita memberi lebih dari segelas
air diatas meja, air akan tumpah keluar sebelum kita bisa menghentikannya. Jika
kita memberi lebih dari sebotol madu, mungkin dapat mengaturnya tegak lagi
sebelum madu banyak mengalir keluar, ini dimungkinkan karena madu mempunyai
banyak resistensi lebih besar untuk aliran viscositas lebih dar air (Nevers,
1991).
2.2
Definisi Fluida
Fluida adalah zat- zat
yang mampu mengalir dan menyesuaikan diri dengan bentuk wadah tempatnya. Bila
berada dalam keseimbangan, fluida tidak dapat menahahn gaya tangsial atau gaya
geser. Semua fluida memiliki suatu derajad kompresibillitas dan memberikan
tahanan kecil terhadap permukaan bentuk (Giles, 1983).
Fluida adalah gugusan
molekul yang jarak pisahnya besar dan kecil untuk zat cair. Jarak antara
molekul itu besar jika dibandingkan garis tengah molekul itu. Molekul – molekul
itu tidak terkait pad suatu kisi, melainkan saling bergerak bebas terhadap satu
sama lain. Jadi kecepatan fluida, atau masa kecepatan volume tidak mempunyai
makna yang tepat, sebab jumlah molekul yang menempati volume tertentu terus
menerus berubah (While, 1988).
Fluida dapat
digolongkan kedalam cairan atau gas. Perbedaan – perbedaan utama antara cair
dan gas adalah :
a.
Cairan
praktis tidak kompresibel, sedangkan gas kompresibel dan sering harus
diperlakukan demikian.
b.
Cairan
mengii volume tertentu dan mempunyai permukaan – permukaan bebas, sedangkan
agar dengan masa tertentu mengembang sampai mengisi seluruh bagian wadah
tempatnya (Giles, 1983).
2.3
Hukum Poiseuili
Satuan Sistem
Internasional (SI) untuk koefisien viscositas adalah N
2 PaS (pascal secon) CGS (centimeter gram
sekon). Unyuk koefisien viscisitas adalah
2 = poise (p) satuan poise digunakan untuk mengenang seorang ilmuan
Prancis yaitu Jeans Louise Matle Poiseuili. Persamaan :
Q
=
Keterangan :
Q : debit aliran
R : jari – jari dalam pipa atau tabung
η : koefisien viscositas
P1 – P2 :
perbedaan tekanan antara kedua ujung pipa
L : panjang pipa
Berdasarkan
Hukukum Poiseuili diatas nampak bahwa aliran volume fluida alias debit (Q)
sebanding dengan pangkal empat jari – jari tabung (Ra). Gradien
tekanan
dan bernbanding terbalik dengan viscositas
jika jari – jari tabung ditambahkan (Lehat, 2009).
Hukum
Poiseuili berlaku hanya untuk aliran fluida laminer dengan viscositas konstan
yang tidak bergantung pada kecepatan fluida darah adalah fluida kompleks yang
terdiri dari partikel – partikel padat dengan berbagai bentuk yang terkadang
dalam suatu aliran (Tipler, 1998).
2.4
Hukum Stokes dan Kecepatan Terminal
Menurut Anekcheiftein
(2010), Berdasarkan Hukum Stokes dengan mengamati jatuhnya benda melalui medium
zat cair yang mempunyai gaya gesek yang makin besar jika kecepatan benda jatuh
makin besar.
η
= 2r2d – dmg 9st (r + 2,4rR)
Keterangan :
η : viscositas cair
r : jari – jari bola
d : kerapatan bola
dm : kerapatan cairan
g : gaya gravitasi
s : jarak jatuh (a→b)
t : waktu bola jatuh
r : jari – jari tabung viscositas.
Persamaan
Navier – Stokes (dinamakan dari Claude Louis Navier dan George Gabriel Stokes)
adalah serangkaian persamaan yang menjelaskan pergerakan dari suatu fluida
seperti cairan dan gas. Persamaan – persamaan ini menyatakan bahwa perubahan
dalam momentum (percepatan) partikel – partikel fluida yang bergantung hanya
kepada gaya viscos tekanan eksternal yang bekerja pada fluida (Wikipedia,
2010).
Kita
dapat mengembangkan persamaan gerakan untuk fluida, nyata dengan memperhatikan
gaya – gaya yang bekerja pada suatu elemen kecil fliuda. Penurunan persamaan
ini, yang disebut Navier – Stokes (Streeeter, 1996).
3. METODOLOGI
3.1
Alat dan Fungsi
Alat yang digunakan
dalam praktikum Fisika Dasar tenteng Viscositas Zat Cair adalah :
·
Gelas
ukur 1000 mL : sebagai tempat cairan
·
Magnet
: untuk mengambil bola besi
·
Jangka
sorong : untuk mengukur diameter dalam dan luar gelas ukur 1000 mL
·
Penggaris
: untuk mengukur jarak 20 cm dan 30 cm
·
Mikrometer
skrup : untuk mengukur diameter bola besi
·
Bola
besi : indikator parameter viscositas
·
Stopwatch
: untuk mengukur waktu
·
Timbangan
digital metler : untuk mengukur bola dengan ketelitian 10-4
·
Nampan
: sebagai tempat alat
3.2
Bahan dan Fungsi
Bahan
yang digunakan dalam praktikum Fisika Dasar tentang Viscositas Zat Cair adalah
:
·
Minyak
: bahan yang diukur kekentalannya
·
Gliserin
: bahan yaqng diukur kekentalannya
·
Madu
: bahan yang diukur kekentalannya
·
Tali
: untuk mengikat magnet saat mengambil bola besi didalam gelas ukur
·
Karet
: untuk penanda jarak 20 cm dan 30 cm
·
Tissue
: untuk membersihkan peralatan yang kotor
3.3
Skema Kerja
Disiapkan alat dan bahan
|
Disiapkan zat cair minyak, madu
dan gliserin
|
Ditimbang bola besi dengan
timbangan digital metler
|
Diukur diameter bola besi dengan
mikrometer
|
Diukur jarak 20 cm dan 30 cm
dengan penggaris
|
Dimasukkan bola besi ke gelas ukur
|
Dihitung waktu dengan stopwatch
|
Diambil
bola dengan magnet
|
Dicatat
|
Hasil
|
4. PEMBAHASAN
4.1
Analisa Prosedur
No
|
Fluida
|
Massa Bola
|
|
R
|
r
|
h
|
t
|
Vg
|
η
|
1
|
Gliserin
|
0, 432 gr
|
1,3 gr/cm
|
3,23 cm
|
0,25 cm
|
20 cm
|
59 s
|
0,089
|
10,23
|
0, 432 gr
|
1,3 gr/cm
|
3,23 cm
|
0,25 cm
|
30 cm
|
66 s
|
0,119
|
7,65
|
||
2
|
Minyak
|
0, 432 gr
|
1,3 gr/cm
|
3,23 cm
|
0,25 cm
|
20 cm
|
41 s
|
0,128
|
7,46
|
0, 432 gr
|
1,3 gr/cm
|
3,23 cm
|
0,25 cm
|
30 cm
|
56 s
|
0,140
|
6,9
|
||
3
|
Madu
|
0, 432 gr
|
1,3 gr/cm
|
3,23 cm
|
0,25 cm
|
20 cm
|
86 s
|
0,059
|
16,38
|
0, 432 gr
|
1,3 gr/cm
|
3,23 cm
|
0,25 cm
|
30 cm
|
122 s
|
0,064
|
15,10
|
Vg
=
(1 + 2,4 (
))
η
=
4.2
Analisa Hasil
·
Diameter
bila besi
= 5,16 m →
0,516 cm
·
Berat
bola besi
= 0,432 gram
·
Diameter
dalam tabung
= 6,47 cm
·
Diameter
luar tabung
= 6,91 cm
·
Tebal
= 0,44 cm
·
Jari
– jari tabung
= ½ . 6,47
cm
= 3,23 cm
·
Jari
– jari bola besi
= ½ . 0,516
cm
= 0,25 cm
1.
Perhitungan
kecepatan terminal
ü Gliserin dengan h = 20 cm
Vg =
(1 + 2,4 (
))
η =
=
(1 + 2,4 (
))
=
=
0,34 (3,4 (0,077)) =
=
0,34 (0,26) =
=
0,089
=
10, 23 poise
ü Gliserin dengan h = 30 cm
Vg =
(1 + 2,4 (
)) η =
=
(1 + 2,4 (
))
=
= 0,45 (3,4 (0.077)) =
= 0,45 (0,26) =
= 0, 119
=
7, 65 poise
ü Minyak dengan h = 20 cm
Vg =
(1 + 2,4 (
))
η =
=
(1 + 2,4 (
))
=
= 0,48 (3,4 (0,077)) =
= 0,48 (0,26) =
= 0,128
=
7, 46 poise
ü Minyak dengan h = 30 cm
Vg =
(1 + 2,4 (
))
η =
=
(1 + 2,4 (
))
=
= 0,53 (3,4(0,077)) =
= 0,53 (0,26) =
= 0, 140
= 6,9 poise
ü Madu dengan h = 20 cm
Vg =
(1 + 2,4 (
))
η =
=
(1 + 2,4 (
))
=
= 0,22 (3,4(0,77)) =
= 0,22 (0,26) =
= 0,059
=
16, 38 poise
ü Madu dengan h = 30 cm
Vg =
(1 + 2,4 (
))
η =
=
(1 + 2,4 (
))
=
= 0,245 (3,4(0,077)) =
= 0,245 (0,26) =
= 0,064
=
15,10 poise
4.4
Analisa Prosedur
Pertama siapkan alat
dan bahan yang akan digunakan. Adapun alat – alat yang digunakan diantaranya
stopwatch, gelas ukur 1000mL, magnet, jangka sorong, mikrometer skrup, bola
besi, dan timbangan digital metler. Sedangkan bahan yang digunakan diantaranya
madu, gliserin, minyak, tali, karet, dan tissue.
Setelah alat dan bahan
siap, pertama tiga gelas ukur yang berisi madu, gliserin dan minyak diambil,
setelah itu mengambil data dengan mengukur berat bola besi yang nnantinya
sebagai parameter viskositas zat cair, lat yang digunakan adalah timbangan
digital metler dengan ketelitian 10-4, lalu diukur ketebalan gelas
ukur 1000mL dengan menggunakan jangka sorong dan juga dianeter bola besi
dihitung. Menggunakan mikrometer skrup. Setelah itu diukur jarak 20 cm dan 30
cm pada gelas ukur menggunakan meteran.
Kemudian bola besi
dicelupkan pada gelas ukur yang satu, pertama pada jarak 20 cm dan 30 cm
dihitung kecepatannya mengginakan stopwatch dicatat fluida gliserin. Jatuhkan
bola besi pada minyak goreng pada jarak 20 cm dan 30 cm dihitung kecepatannya
mengginakan stopwatch dan dicatat hasilnya, kemudian bola besi jatuhkan pada
madu pada jarak 20 cm dan 30 cm dihitung kecepatannya mengginakan stopwatch dan
catat hasilnya.
Setelah semua hasil
dicatat diambel bola besi dalam masing – masing gelas ukur menggunakan magnet
yang sydah diikat menggunakan tali dan dibersihkan bola besi dengan tissue,
setelah semua selesai alat dan bahan yang kotor dicuci dan dikembalikan pada
tempatnya.
4.4
Analisa Hasil
Dari hasil praktikum
yang telah dilakukan maka didapat hasil diameter bola besi sebesar 0, 516 cm,
berat bola sebesar 0, 432 gram, sedangkan diameter dalam tabung sebesar 6, 47
cm, tebal tabung 0, 44 cm, diameter luar tabung sebesar 6, 91 cm, jari – jari
tabung sebesar 3, 23 cm, dan jari – jari bola besi sebesar 0, 25 cm.
Pada gliserin dengan h
= 20 cm diperoleh data t sebesar 59 s, sedangkan Vg sebesar 0, 089
dan η sebesar 0, 22 poise. Pada h = 30 cm
diperoleh data t sebesar 66 s, sedangkan Vg sebesar 0, 119
dan η sebesar 6, 89 poise.
Pada minyak dengan h =
20 cm diperoleh data t sebesar 41 s, sedangkan Vg sebesar 0, 128
dan η sebesar 6, 74 poise. Pada h = 30 cm
diperoleh data t sebesar 56 s, sedangkan Vg sebesar 0, 140
dan η sebesar 6, 18 poise.
Pada gliserion dengan h
= 20 cm diperoleh data t sebesar 86 s, sedangkan Vg sebesar 0, 059
dan η sebesar 14, 75 poise. Pada h = 30 cm
diperoleh data t sebesar 122 s, sedangkan Vg sebesar 0, 064
dan
η sebesar 13, 48 poise.
5.
PENUTUP
5.1
Kesimpulan
Setelah melakukan
praktikum Fisika Dasar tentang Viscositas Zat Cair dapat ditarik kesimpulan
antara lain :
☺
Viscositas
adalah penolakan sebuah fluida terhadap perubahan bentuk dibawah tekanan sears.
☺
Fluida
adalah segala sesuatu yang dapat tumpah atau hanyut jika tidak berada didalam
wadah.
☺
Semakin
kental fluida maka semakin kental viscositasnya.
☺
Viscositas
paling tinggi dalam percobaan kali ini adalah larutan madu, sedangkan
viscositas paling rendah adalah larutan minyak.
☺
Setiap
zat cair maupun gas mempunyai viscositas yang bebeda.
☺
Persamaan
iscositas menurut Hukum Poiseuili adalah
η
=
☺
Persamaan
viscositas menurut Hukum Stokes dan kecepatan terminal adalah
η
= 2r2d – dmg 9st (1 + 2,4 (r/R))
5.2
Saran
Untuk mendapatkan hasil yang maksimal
maka pelajarilah materi sebelum dipraktikkan lali lakukan praktikum secara
prosedur dan pencataan data yang akurat akan mendapatkan hasil pengamatan yang
baik. Dan gunakan waktu seefektif dan seefisien mungkin.
DAFTAR PUSTAKA
Anekchieftien.
2010. Viscositas Pada Zat Cair. http
:// anakchieftein.blogspot.com/2010/08/01 archive.html. Diakses pada 12
Oktober 2011 pukul 09.00 WIB.
Dudge. 1986. Mekanika Fluida Edisi 3. Jakarta : Erlangga.
Giles,
Ronald V. 1983. Theory and Problem of
Fluida Mechanics and Hydralisics SI (Metric) Edition. Singapore : Mc Graw
Hill, Inc.
Lehat, A. 2010. Fluida.
http :// gurumuda.blogspot.com/. diakses pada tanggal 13 Oktober 2011
pukul 13.50 WIB.
Nevers,
Noed De. 1991. Fluida Mechanics of
Chemical Engineers secon Edition. Mc Graw Hill, Inc.
Steeter, Victol L dan E Benjamin While. 1996. Mekanika Fluida Edisi delapan jilid I.
Jakarta.
Suciyati,
Sri Wahyu. 2009. Pemanfaatan Sensor Koil.
http :// www. Scribid. com/. Diakses pada tanggal 12 Oktober 2011 pukul
17.30 WIB.
Sulistyohadi. 2009. Buku Sakti. Jakarta : Kendi Mas Media.
Tipler, Paul P. 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik. Jakarta :
Erlangga.
While,
Frank M. 1988. Mekanika Fluida Edisi ke-2
jilid 1. Jakarta : Erlangga.
Wikipedia.
2010. Viscositas. http :// id.
Wikipedia.org/wiki/. Diakses pada tanggal 14 Oktober 2011 pukul 21.00 WIB.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar