LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR: KOEFISIEN KEKENTALAN ZAT CAIR.docx

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

“Kofisien Kekentalan Zat Cair”

Disusun Oleh : 1. Pungky Umi Sa`diyah 0661 12 070

2. Vina Ramdiani 0661 12 072

3. Upit Novitasari 0661 12 073

Tanggal Praktikum : “8 November 2012”

Asisten Dosen : 1. Trirakhma, M.Si

2. Rissa Ratimanjani, S.Si

3. Noorlela Marcheta

Laboraturium Fisika

Program Studi Farmasi

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Pakuan

Bogor

2012

Kata Pengantar

Assalamualaikum Wr. Wb

Puji syukur atas kehadirat Allah swt, dimana dengan rahmat dan

pertolongan-Nya, kami dapat menyelesaikan laporan praktikum ini. Shalawat

serta salam tak lupa kami curahkan kepada junjungan Nabi Besar Muhammad

saw, beserta keluarganya, para sahabatnya dan pengikutnya hingga akhir zaman.

Dengan adanya laporan praktikum ini kami telah melaksanakan praktikum

fisika dasar tentang “

Tak lupa kami ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Trirakhma, M.Si, selaku dosen pembimbing

2. Rissa Ratimanjani, S.Si, selaku asisten pembimbing dalam praktikum

3. Noorlela Marcheta, selaku asisten pembimbing dala praktikum

yang telah memberikan bimbingan selama berlangsungnya praktikum dan selama

penyusunan laporn ini, hingga laporan ini dapat diselesaikan dengan baik.

Kami menyadari dalam penyusunan laporan ini masih banyak terdapat

kekurngan dari kami selaku penyusun. Untuk itu kami menghatapkan kritik dan

saran yang membangun dari para pembaca.

Wassalamualaikum Wr. Wb

Bogor, November 2012

Penyusun

i

Daftar Isi

Kata Pengantar i

Daftar Isi ii

BAB I Pendahuluan 1

I.1. Tujuan Percobaan 1

I.2. Dasar Teori 1

I.2.1. Fluida 1

I.2.2. Viskositas 2

I.2.3. Hukum Stokes 2

BAB II Alat dan Bahan 6

II.1. Alat dan Bahan 6

II.1.1. Alat 6

II.1.2. Bahan 7

BAB III Metode Percobaan 8

BAB IV Data Pengamatan dan Perhitungan9

BAB V Pembahasan 15

BAB VI Kesimpulan16

ii

Daftar Pustaka17

Lampiran

1.1. Tugas Akhir

1.2. Data Pengamatan

iii

BAB I

Pendahuluan

I.1. Tujuan Percobaan

1. Menghitung gerak benda dalam fluida

2. Menghitung kekentalan zat cair

I.2. Dasar Teori

I.2.1. Fluida

Fluida adalah zat yang berubah bentuk secara terus menerus bila

terkena tegangan geser suatu fluida adalah suatu zat yang mengembang

hingga memenuhi bejana. Fluida selalu mengalir bila dikenai bekas

pengubah zat cair, fluida diartikan dengan mempunyai volume tertentu

tapi bentuk tertentu itu mengalir menyesuaikan dengan bentuk wadah. Zat

cair mempunyai volume tertentu (Streeter, 1996).

Dalam fluida ternyata gaya yang dibutuhkan (F), sebaliknya dengan

luas fluida yang bersentuhan dengan setiap lempeng (A), dan dengan laju

(V) untuk luas penampang keping A adalah F.ZAV (Ghozian, 2008).

Salah satu sifat fluida adalah kental (viscous) di mana zat cair

memiliki koefisien kekentalan yang berbeda-beda, misalnya kekentalan

minyak goreng berbeda dengan kekentalan oli.

1

I.1.2. Viskositas

Viskositas atau kekentalan suatu cairan adalah salah satu sifat cairan

yang menentukan besarnya perlawanan terhadap gaya geser. Viskositas

terjadi terutama karena adanya interaksi antara molekul-molekul caiarn

(Erizal, 2010).

Viskositas merupakan ukuran gesekan dibagian dalam suatu fluida.

Fluida sebenarnya terdiri atas beberapa lapisan, karena adanya viskositas

diperlukan gaya untuk meluncurkan suatu lapisan fluida lainnya (Linda,

2008).

I.1.3. Hukum Stokes

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.

Khusus untuk benda berbentuk bola, gaya gesekan fluida secara

empiris dirumuskan sebagai Persamaan (1) (Sears, 1984).

2

Fs = 6πηrv ………………………………………………………...(1)

Keterangan : η = koefisien kekentalan

r = jari-jari bola kelereng

v = kecepatan relatif bola terhadap fluida.

Persamaan (1) pertama kali dijabarkan oleh Sir George Stokes tahun

1845, sehingga disebut Hukum Stokes.

Dalam pemakaian eksperimen harus diperhitungkan beberapa syarat

antara lain:

1. Ruang tempat fluida jauh lebih luas dibanding ukuran bola.

2. Tidak terjadi aliran turbulen dalam fluida.

3. Kecepatan v tidak terlalu besar sehingga aliran fluida masih

bersifat laminer.

Sebuah bola padat memiliki rapat massa ρb dan

berjari-jari r dijatuhkan tanpa kecepatan awal ke dalam

fluida kental memiliki rapat massa ρf, di mana ρb > ρf.

Telah diketahui bahwa bola mula-mula mendapat

percepatan gravitasi, namun beberapa saat setelah

bergerak cukup jauh bola akan bergerak dengan kecepatan

konstan. Kecepatan yang tetap ini disebut kecepatan akhir

vT atau kecepatan terminal yaitu pada saat gaya berat bola

sama dengan gaya apung ditambah gaya gesekan fluida.

Gambar 1 menunjukkan sistem gaya yang bekerja pada

bola kelereng yakni FA = gaya Archimedes, FS =

gaya Stokes, dan W = mg = gaya berat kelereng.

3

Gaya yang Bekerja Pada Saat Bola

Dengan Kecepatan Tetap

Jika saat kecepatan terminal telah tercapai, pada Gambar 1 berlaku

prinsip Newton tentang GLB (gerak lurus beraturan), yaitu Persamaan (2).

FA + FS = W………………………………………………...…..….(2)

Jika ρb menyatakan rapat massa bola, ρf menyatakan rapat massa

fluida, dan Vb menyatakan volume bola, serta g gravitasi bumi, maka

berlaku Persamaan (3) dan (4).

W = ρb.Vb.g ………………………………………………….....…(3)

FA = ρf .Vb.g ………………………………………………………(4)

Rapat massa bola ρb dan rapat massa fluida ρf dapat diukur dengan

menggunakan Persamaan (5) dan (6).

ρb=massa bolavolume bola

…………………………………………………(5)

ρf= (mgu +mp ) -mgu Vp

……………………………………………..

(6)

dengan mgu menyatakan massa gelas ukur, mf massa fluida, Vf volume

fluida.

Dengan mensubstitusikan Persamaan (3) dan (4) ke dalam

Persamaan (2) maka diperoleh Persamaan (7).

FS = Vbg (ρb - ρf) …………………………………………………..(7)

Dengan mensubstitusikan Persamaan (1) ke dalam Persamaan (7)

diperoleh Persamaan (8).

4

Vt=2r g (ρb - ρf)9η

……………………………………………….....

(8)

Jarak d yang ditempuh bola setelah bergerak dengan kecepatan

terminal dalam waktu tempuhnya t maka Persamaan (8) menjadi

Persamaan (9).

dt

= 2r g (ρb- ρf)9η

1t

= 2r g (ρb- ρf)9dη

t = 9dη2r g (ρb- ρf)

Atau t = k d………………………………………………………...(9)

Dengan nilai k = 9η2r g (ρb- ρf)

…………………………….......(10)

atau dalam grafik hubungan (d-t), nilai k merupakan kemiringan grafik

(slope). Dengan mengukur kecepatan akhir bola yang radius dan rapat

massa telah diketahui, maka viskositas fluida dapat ditentukan. Untuk

memperoleh nilai viskositas fluida, Persamaan (10) diubah dalam bentuk

Persamaan (11).

k = k 2r g (ρb- ρf)

9 ……………………………………………..(11)

Satuan viskositas fluida dalam sistem cgs adalah dyne det cm-2, yang

biasa disebut dengan istilah poise di mana 1 poise sama dengan 1 dyne det

cm-2. Viskositas dipengaruhi oleh perubahan suhu. Apabila suhu naik

maka viskositas menjadi turun atau sebaliknya.

5

BAB II

Alat dan Bahan

II.1. Alat dan Bahan

II.1.1. Alat

Jangka sorong dan mistar

Mikrometer skrup

Neraca Teknis

Aerometer

Aerometer Termometer Stopwatch

6

Sendok Saringan untuk benang

mengambil bola-bola dar dasar tabung

II.1.2. Bahan

Bola-bola kecil dari zat padat Tabung berisi zat cair (oli)

7

BAB III

Metode Percobaan

1. Suhu ruangan diukur sebelum percobaan.

2. Diukur rapat massa jenis dengan aerometer.

3. Diukur suhu zat cair dengan termometer.

4. Massa tiap-tiap bola ditimbang dengan neraca teknis.

5. Benang pertama diatur 5 cm dari permukaan fluida dan benang ke dua

jaraknya 10 cm dari benang pertama.

6. Sendok saringan dimasukkan sampai dasar tabung dan tunggu beberapa saat

sampai zat cair diam.

7. Waktu yang diperlukan bola daribenang 1 ke benang 2 dihitung menggunakan

stopwatch.

8. Hasil percobaan dicatat dalam tabel pengamatan.

9. Langkah 5-8 dilakukan kembali untuk jarak 15 cm dan 20 cm.

10. Suhu ruangan setelah percobaan dicatat.

8

BAB IV

Data Pengamatan dan Perhitungan

Keadaan ruangan P (cm)Hg T (oC) C (%)

Sebelum percobaan 755(mm)Hg=75,5(cm)Hg 27 oC 66%

Sesudah percobaan 757=75,5 cm (Hg) 28 oC 63%

ρ fluida = 0,881 gr/cm3 T fluida = 3,05 oC gravitasi = 980 cm/s2

No Bola m (gr) D (cm) r (cm) Vb (cm3) ρb (gr/cm3)

1 Kecil 0,16 0,528 0,264 0,076 2,105

2 Sedang 0,25 0,568 0,284 0,092 2,717

3 Besar 0,7 1,002 0,501 0,523 1,338

1). Bola Kecil

No S (cm) t (s) v (cm/s) η

1 104,23 2,364 7,893

4,9 2,040 9,146

2 155,99 2,504 7,452

6,12 2,451 7,613

3 207,98 2,506 7,446

7,84 2,551 7,314

x 7,811

9

2). Bola Sedang

No S (cm) t (s) v (cm/s) η

1 102,90 3,448 9,277

2,75 3,636 8,797

2 154,20 3,571 8,957

4,32 3,472 9,213

3 205,39 3,711 8,727

5,38 3,717 8,713

X 8,947

3). Bola Besar

No S (cm) t (s) v (cm/s) η

1 102,26 4,424 5,646

2,72 3,676 6,795

2 153,54 4,237 5,895

3,47 4,323 5,778

3 204,52 4,425 5,645

4,54 4,405 5,671

X 5,905

10

Volume = 43

. π . r3

1) Bola kecil

= 43

.3,14 . 0,2643 : 0,076 cm3

2) Bola sedang

= 43

.3,14 . 0,2843 : 0,092 cm3

3) Bola Besar

= 43

.3,14 . 0,5013 : 0,523 cm3

p6 :mv

1) Bola kecil

0,160,076

: 2,105 cm3

2) Bola sedang

0,250,092

: 2,717 cm3

3) Bola Besar

0,70,523

: 1,338 cm3

Bola Kecil

v :st

10 cm : I :10

4,23: 2,364 cm/s

II :104,9

: 2,040 cm/s

15 cm : I :15

5,99: 2,504 cm/s

II :15

6,12: 2,451 cm/s

20 cm : I :20

7,98: 2,506 cm/s

II :20

7,84: 2,551 cm/s

11

η :2. r2 . g¿¿

10 cm : I :2.0,2642 .980 (2,105−0,881)

9.2,364

: 7,893 N.s/m2

II :2.0,0702 .980(2,105−0,881)

9. 2,040

: 9,146 N.s/m2

15 cm : I :2.0,2642 .980 (2,105−0,881)

9.2,504

: 7,345 N.s/m2

II :2.6,9702 .980(1,224 )

9.(2,504)

: 7,45 N.s/m2

20 cm : I :

2.(0,264)2 .980(2,105−0,881)9.(2,506)

: 7,446 N.s/m2

II :

2.(0,264)2 . 980(2,105−0,881)9.(2,551)

: 7,314 N.s/m2

X :

7,893+9,146+7,452+7,613+7,446+7,3146

: 7,811 N.s/m2

Bola Sedang

v :st

10 cm : I :102,9

: 3,448 cm/s

II :10

2,75: 3,636 cm/s

15 cm : I :15

4,20: 3,571 cm/s

12

II :15

4,32: 3,472 cm/s

20 cm : I :20

5,39: 3,711 cm/s

II :20

5,38: 3,717 cm/s

η :2. r2 . g¿¿

10 cm : I :

2.(0,284)2 . 980(2,717−0,881)9.(3,448)

: 9,277 N.s/m2

II :

2.(0,284)2 .980(2,717−0,881)9.(3,363)

: 8,797 N.s/m2

15 cm : I :

2.(0,284)2 .980(2,717−0,881)9.(3,571)

: 8,957 N.s/m2

II :

2.(0,284)2 .980(2,717−0,881)9.(3,472)

: 7,451 N.s/m2

20 cm : I :

2.(0,284)2 . 980(2,717−0,881)9.(3,711)

: 8,727 N.s/m2

II :

2.(0,284)2 .980(2,717−0,881)9.(3,717)

: 8,713 N.s/m2

x :

9,277+8,797+8,957+9,213+8,727+8,7136

: 8,947 N.s/m2

13

Bola Besar

v :st

10 cm : I :10

2,26: 4,424 cm/s

II :10

2,72: 3,676 cm/s

15 cm : I :15

3,54: 4,237 cm/s

II :15

3,47: 4,323 cm/s

20 cm : I :20

4,52: 4,425 cm/s

II :20

4,54: 4,405 cm/s

η :2. r2 . g¿¿

10 cm : I :

2.(0,501)2 .980(1,338−0,881)9. 4,424

: 5,646 N.s/m2

II :

2.(0,501)2 .980(1,338−0,881)9.3,676

: 6,795 N.s/m2

15 cm : I :

2.(0,501)2 .980(1,338−0,881)9. 4237

: 5,895 N.s/m2

II :

2.(0,501)2 .980(1,338−0,881)9. 4,323

: 5,778 N.s/m2

20 cm : I :

2.(0,501)2 .980(1,338−0,881)9.(4,425)

: 5,645 N.s/m2

II :

2.(0,501)2 .980(1,338−0,881)9.(4,405)

: 5,671 N.s/m2

14

x :

5,646+6,795+5,895+5,778+5,645+5,6716

: 5,905 N.s/m2

15

BAB V

Pembahasan

Langkah pertama yang kami lakukan dalam praktikum kali ini adalah

mengukur suhu ruangan dan mengukur massa jenis oli dengan menggunakan

aerometer serta mengukur suhu oli dengan menggunaka termometer. Setelah itu

percobaan dilanjutkan dengan mengukur massa bola-bola yang digunakan dengan

menggunakan neraca teknis. Dari penimbanagan dengan neraca teknis didapatkan

massa bola besar adalah 0,7 gram, massa bola sedang adalah 0,25 gram dan massa

bola keci adalah 0,16 gram.

Selanjutnya tabung berisi oli diatur jaraknya dengan memberikan benang

sebagai penanda, jarak yang pertama yaitu 5 cm dari permukaan oli (benang pertama)

dan jarak ke dua disesuaikan dengan percobaan yang akan dilakukan (benang ke dua).

Jarak 5 cm dari permukaan oli (benang pertama) dimaksudkan agar bila bola

dimasukkan ke dalam zat cair tanpa kecepatan awal bola tersebut akan begerak ke

bawah mula-mula dengan percepatan sehingga kecepatannya bertambah. Dengan

bertambahnya kecepatan maka gaya gesek fluida akan membesar, sehingga suatu saat

bola akan bergerak dengan kecepatan tetap. ketika bola sudah sampai pada benang

pertama, bola sudah memiliki kecepatan yang konstan.

Setelah itu satu-persatu bola (kecil, sedang dan besar) dijatukan pada oli.,

kemudian diamati waktu yang diperlukan bola selama melintasi benang pertama

sampai benang ke dua dengan menggunakan stopwatch. Setelah ketiga bola

dijatuhkan maka ambil kembali bola dengan menggunakan saringan dengan perlahan-

lahan untuk menghidari terjadinya turbulensi di dalam oli, yang nantinya akan

mempengauhi hasil yang didapatkan.

15

BAB VI

Kesimpulan

Dalam koefisien kekentalan zat cair berlaku hukum stokes, hukum

Archimedes (gaya apung), dan gaya berat (W).

Pada bejana harus diberikan jarak awal minimal 5 cm, agar ketika bola

melintasi jarak dari benang satu ke benang dua kecepatannya menjadi

konstan.

Semakin besar massa bola maka waktu yang di perlukan untuk melintasi

lintasan dan koefisien kekentalan zat cair semakin kecil, sebaliknya

kecepatannya semakin besar.

Pada saat mengambil sendok saringan harus perlahan-lahan untuk

menghindari terjadinya turbulensi.

Dalam melakukan percobaan harus teliti dan berhati-hati agar memperkecil

kemungkinan terjadinya kesalahan.

16

DAFTAR PUSTAKA

Budianto, Anwar. 2008. <http://www.elib.pdii.lipi.go.id/katalogindex.phpsearch

katalogdownloadDatabyId2741331978-0176_2008_157166.pdf>. Metode

Penentuan Koefisien Kekentaln Zat Cair dengan Menggunakan Regresi Linear

Hukum Stokes. Diakses pada 21 November 2012.

Fatkhurrohman, David. 2011. <http://www.blog.ub.ac.id/davidfatkhurrohman/files

/2011/11/l/laporan-fisika-dasar_viskositas-zat-cair.pdf>. Laporan Fisika Dasar

Viskositas Zat Cair 2. Diakses pada 21 November 2012.

Maulida, Rizky Hardiatul dan Rani, Erika. 2010. <http://www.ejournal.uin-

malang.ac.id/index.php.NEUTRINOarticledownload1624.pdf>. Analisis

Karakteristik Pengaruh Suhu dan Kontaminan Terhadap Viskositas

Oliterhadap Ratory Viscometer. Diakses pada 21 November 2012.

17

1