1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Viscositas
adalah gesekan interval, gaya viskos melawan gerakan sebagai fluida
relatif terhadap yang lain. Viscositas adalah alasan diperlukannya usaha
untuk mendayung perahu melalui air yang tenang, tetapi juga merupakan
suatu alasan mengapa dayung bisa bekerja. Efek viskos merupakan hasil
yang penting dalam pipa aliran darah. Pelumasan bagian dalam mesin
fluida viskos cenderung melekat pada permukaan zat yang bersentuhan
dengannya (Sears, 1982).
Diantara
salah satu sifat zat cair adalah kental (viskos) dimana zat cair
memiliki kekentalan yang berbeda-beda materinya, misalnya kekentalan
minyak goreng dengan kekentalan oli. Dengan sifat ini zat cair banyak
digunakan dalam dunia otomotif yaitu sebagai pelumas mesin. Telah
diketahui bahwa pelumas yang dibutuhkan tiap-tiap mesin membutuhkan
kekentalan yang berbeda-beda (Budianto, 2008).
1.2 Maksud dan Tujuan
Adapun maksud dari praktikum Fisika Dasar tentang Viscositas Zat Cair adalah untuk mengetahui viskositas zat cair berdasarkan hukum stokes.
Tujuan dari praktikum Fisika Dasar tentang Viscositas Zat Cair adalah untuk menentukan koefisien zat cair madu, glyserin dan minyak goreng
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Definisi Viscositas
Viscositas adalah fenomena transpor ketiga yang berlaku untuk gas (dan untuk fluida secara umum) (Alonso, 1994).
Viscositas
dalam istilah orang awam adalah ukuran kekentalan suatu cairan. Semakin
besar nilai viscositas maka semakin besar pula kekentalan cairan
tersebut. Secara umum viscositas terdapat pada fluida seperti zat cair
dan gas (Suciati, 2008).
Viscositas
atau kekentalan dari suatu cairan adalah salah satu sifat cairan yang
menentukan besarnya perlawanan terhadap gaya gesek. Viscositas terjadi
terutama karena adanya interaksi antara molekul-molekul cairan (Erizal,
2010).
2.2 Definisi Fluida
Fluida
adalah zat yang menempati ruang dan zat yang dapat mengalir. Dalam hal
ini fluida adalah zat gas dan zat cair. Viscositas lainnya ada fluida
riil atau fluida nyata (Fluida yang kita temui sehari-hari) (Lohat,
2009).
Fluida
adalah suatu zat yang bentuknya dapat berubah secara kontinu akibat
gaya geser pada benda padat. Gaya geser manyebabkan terjadinya perubahan
bentuk atau deformasi, yang tidak berubah besarnya selama gaya yang
bekerja ini besarnya tetap. Akan tetapi, baik Fluida Viskos maupun encer
akan mengalami pergerakan antara satu bagian terhadap bagian lainnya
bila ada gaya geser yang bekerja padanya. Jadi dapat dikatakan bahwa
fluida tidak dapat menahan gaya geser (Hariyono, 1983).
Fluida
adalah zat-zat yang mampu mengalir dan yang sesuai dengan bentuk yang
mengandung pembuluh. Volume cairan menempati dan pasti memiliki
permukaan bebas, sedangkan suatu massa gas berkembang sampai menempati
semua bagian dari setiap kapal (Gilles, 1986).
2.3 Hukum Poiseville
Satuan Sistem Internasional (SI) untuk koefisien viskositas adalah N S/m2 = Pas (Pascal Sekon), satuan cgs (centimeter gram sekon). Untuk koefisien viscositas adalah dengan S/cm2 = Poise (P). Satuan Poise digunakan untuk mengenang seorang ilmuwan peranan yaitu Jean Louis Matle Poiseville (Sutrisno, 1981).
Hukum
Poiseville menyatakan bahwa cairan yang mengalir melalui saluran pipa
akan berbanding langsung dengan penurunan tekanan sepanjang pipa dan
pangkat empat jari-jari pipa (Reynold, 2000).
2.4 Hukum Stokes dan Kecepatan Terminal
Hukum Stokes adalah
tentang gerak bola dalam fluida yang kental yang melalui viscositas
menimbulkan gaya gesek sebesar F = -Gph rV dimana h = viscositas fluida
dan r = radius bola (Administrator, 2008).
Hukum
Stokes adalah dasar dari viscometer jatuh bola, dimana fluida stasioner
dalam tabung gelar vertical yang dapat diukur dengan waktu yang
dibutuhkan untuk dua tanda Po tabung (Djojodiharjo, 1983).
Kecepatan
terminal adalah sebuah benda yang jatuh bebas dalam fluida kental.
Selama gerakannya, pada benda tersebut bekerja tiga buah gaya. Gaya-gaya
yang bekerja pada benda adalah seimbang (Souja, 1998).
Kecepatan
terminal adalah kecepatan konstan yang dialami suatu objek yang jatuh
bebas karena pengaruh gravitasi dan gaya hambatan udara. Dimana disini :
gaya tarik gravitasi (Fg) = gaya lambat udara (Fd) (Tinler, 1998).
3. METODOLOGI
3.1 Alat dan Fungsi
Alat-alat yang digunakan dalam praktikum Fisika Dasar tentang Viscositas Zat Cair adalah :
· Gelas
ukur 1000 ml : sebagai wadah gliserin, minyak goreng
dan
madu
· Jangka
Sorong : untuk mengukur diameter luar dan dalam
dari
gelas ukur
· Mikrometer Sekrup : untuk mengukur diameter bola besi
· Bola besi : sebagai parameter viscositas
· Meteran
atau penggaris : untuk mengukur ketinggian gelas ukur
pada jarak 20 cm dan 30 cm
· Magnet : untuk mengambil bola besi dari gelas ukur
· Nampan : sebagai wadah alat dan bahan
· Timbangan
digital matler : untuk mengukur berat bola besi dengan
kelelitian 10-4
· Stopwatch : untuk mengukur waktu pengamatan.
· Karet gelang : untuk menandai jarak 20 dan 30 cm pada gelas ukur
· Tali : untuk mengikat magnet
3.2 Bahan dan Fungsi
Bahan-bahan yang digunakan dalam praktikum Fisika Dasar tentang Viscositas Zat Cair adalah :
· Madu : sebagai bahan yang diuji viscositasnya
· Minyak goreng : sebagai bahan yang diuji viscositasnya
· Gliserin : sebagai bahan yang diuji viscositasnya
· Tissue : untuk membersihkan alat
3.3 Skema Kerja
Disiapkan alat dan bahan
Disiapkan zat cair minyak goreng, madu dan gliserin
Ditimbang bola besi dengan Timbangan Digital Matler
Diukur bola besi dengan Mikrometer Sekrup
Diukur diameter gelas ukur menggunakan Jangka Sorong
Diukur jarak 30 cm dan 20 cm dengan karet
Dimasukkan bola besi ke gelas ukur
Dihitung waktu dengan stopwatch
Diambil bola besi dengan magnet
Dicatat
Hasil
4. PEMBAHASAN
4.1 Data Pengamatan
No
|
Fluida
|
Massa
Bola (gr)
|
ρ0
(gr/cm2)
|
R
(cm)
|
R
(cm)
|
Jarak
(cm)
|
Waktu
(s)
|
Vg
(cm/s)
|
ƞ (gr/cm)
|
1
|
Madu
|
0,432
|
0,9
|
3,21
|
0,026
|
20
|
1,34
|
15,21
|
67,6 . 10-4
|
30
|
2,25
|
13,59
|
77,6 . 10-4
| ||||||
2
|
Gliserin
|
0,432
|
1,3
|
3,21
|
0,026
|
20
|
0,5
|
40,76
|
27,04 . 10-4
|
30
|
1,2
|
25,475
|
40,56 . 10-4
| ||||||
3
|
Minyak Goreng
|
0,432
|
0,9
|
3,21
|
0,026
|
20
|
0,31
|
65,74
|
16,22 . 10-4
|
30
|
0,59
|
51,81
|
20,28 . 10-4
|
4.2 Perhitungan Data
· Diameter bola besi
= bola besi . g
= 0,342 . 10
= 4,32 g
· Diameter dalam gelas ukur
= diameter luar - tebal tabung
= 6,44-0,02
= 6,42 cm
· Jari-jari dalam tabung
= ½ . diameter bola besi
= ½ . 0,0521
= 0,02605 cm
· Perhitungan kecepatan terminal
a) Madu
Ketinggian 20 cm, waktu = 1,34 s
15,21 cm/s
Ketinggian 30 cm, waktu = 2,25 s
13,59 cm/s
b) Gliserin
Ketinggian 20 cm, waktu = 0,5 s
40,76 cm/s
Ketinggian 30 cm, waktu = 1,2 s
25,475 cm/s
c) Minyak goreng
Ketinggian 20 cm, waktu = 0,31 s
65,76 cm/s
Ketinggian 30 cm, waktu = 0,59 s
51,81 cm/s
· Perhitungan Viskositas
a) Madu
Ketinggian 20 cm, waktu = 1,34 s
67,6 . 10-4 Poisse
Ketinggian 30 cm, waktu = 2,25 s
77,06 . 10-4 Poisse
b) Gliserin
Ketinggian 20 cm, waktu = 0,5 s
27,04 . 10-4 Poisse
Ketinggian 30 cm, waktu = 1,2 s
40,56 . 10-4 Poisse
c) Minyak goreng
Ketinggian 20 cm, waktu = 0,31 s
16,22 . 10-4 Poisse
Ketinggian 30 cm, waktu = 0,59 s
20,28 . 10-4 Poisse
4.3 Analisa Prosedur
Pada
praktikum Fisika Dasar tentang Viscositas Zat Cair, pertama disiapkan
alat dan bahan. Adapun alat yang digunakan adalah gelas ukur, jangka
sorong, bola besi, mikrometer sekrup, timbangan digital matler, meteran,
karet, stopwatch, nampan, magnet dan tali. Sedangkan bahan yang
digunakan adalah madu, minyak goreng, gliserin dan tissue.
Setelah alat dan bahan disiapkan, ditimbang bola besi dengan timbangan digital matler dengan ketelitian 10-4.
Kemudian diukur diameter bola besi dengan mikrometer sekrup. Setelah
itu diukur diameter dan tebal gelas dengan menggunakan jangka sorong.
Lalu gelas ukur diukur pada ketinggian 20 cm dan 30 cm, tandai dengan
karet kemudian dimasukkan bola besi pada minyak goreng dan hitung waktu
dengan stopwatch pada saat bola besi mencapai ketinggian 20 cm dan 30
cm. Dengan cara yang sama seperti pada minyak goreng, bola besi
dimasukkan pada gliserin dan hitung waktunya menggunakan stopwatch pada
saat bola besi mencapai ketinggian 20 cm dan 30 cm. Lalu masukkan bola
besi pada madu dan hitung waktunya menggunakan stopwatch pada saat bola
besi mencapai ketinggian 20 cm dan 30 cm. Kemudian catat hasilnya.
Kemudian menghitung kecepatan terminal yang dilambangkan (Vg) dengan menggunakan rumus :
Dimana
(h) adalah ketinggian zat cair yang ditempuh bola besi, t adalah waktu
yang dibutuhkan bola besi untuk mencapai ketinggian (h), r adalah
jari-jari bola besi dan R adalah jari-jari gelas ukur.
Kemudian menghitung viscositas yang dilambangkan dengan rumus dimana ρB adalah massa jenis bola besi (7,87 gr/cm3). Sedangkan ρ0 adalah massa jenis zat cair. ρ0 madu dan minyak goreng adalah 0,9 gr/cm3. Sedangkan ρ0 gliserin adalah 1,3 gr/cm3.
Kemudian menghitung viscositas yang dilambangkan dengan rumus dimana ρB adalah massa jenis bola besi (7,87 gr/cm3). Sedangkan ρ0 adalah massa jenis zat cair. ρ0 madu dan minyak goreng adalah 0,9 gr/cm3. Sedangkan ρ0 gliserin adalah 1,3 gr/cm3.
4.4 Analisa Hasil
Pada
praktikum Fisika Dasar tentang Viscositas Zat Cair, diperoleh hasil
sebagai berikut: waktu yang diperlukan bola besi untuk mencapai
ketinggian 20 cm dan 30 cm, berbeda untuk setiap zat cair dan tergantung
pada tingkat viscositasnya. Semakin tinggi viscositas, maka gerakan
bola besi akan semakin lambat. Semakin rendah viscositas, maka gerakan
bola besi akan semakin cepat.
Pada
saat bola besi dimasukkan dalam gelas ukur yang berisi minyak goreng,
waktu yang diperlukan bola besi untuk mencapai ketinggian 20 cm adalah
0,31 detik, sedangkan waktu yang dibutuhkan untuk mencapai ketinggian
30 cm adalah 0,59 detik. Pada saat bola besi dimasukkan dalam gelas ukur
yang berisi madu, waktu yang diperlukan bola besi untuk mencapai
ketinggian 20 cm adalah 1,34 detik, sedangkan waktu yang dibutuhkan
untuk mencapai ketinggian 30 cm adalah 2,25 detik. Pada saat bola besi
dimasukkan dalam gelas ukur yang berisi gliserin, waktu yang diperlukan
bola besi untuk mencapai ketinggian 20 cm adalah 0,5 detik, sedangkan
waktu yang dibutuhkan untuk mencapai ketinggian 30 cm adalah 1,2 detik.
Dari
data yang diperoleh, menandakan bahwa zat cair yang memiliki viscositas
paling tinggi adalah madu, sedangkan zat cair yang memiliki viscositas
paling rendah adalah minyak goreng.
Hukum
viscositas newton menyatakan bahwa untuk laju perubahan sudut fluida
yang tertentu maka tegangan geser berbanding lurus dengan viscositas
gula tetes dan merupakan contoh cairan yang sangat viskos. Air dan udara
mempunyai viscositas yang sangat kecil.
5. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari praktikum Fisika Dasar tentang Viscositas Zat Cair dapat disimpulkan bahwa :
· Viscositas adalah fluida yang diberikannya tahanan terhadap tegangan geser fluida.
· Fluida adalah zat-zat yang berubah bentuk secara kontinue bila terkena gaya geser.
· Viscositas zat cair yang paling rendah adalah minyak goreng dan viscositas yang paling tinggi adalah madu.
5.2 Saran
Dalam
praktikum Fisika Dasar tentang Viscositas Zat Cair diharapkan para
praktikan lebih aktif dan lebih teliti dalam melakukan pengukuran atau
pengamatan karena sangat menentukan nilai perhitungan koefisien zat cair
maupun penghitungan detilnya.
DAFTAR PUSTAKA
Administrator.
2008.
http://www.fisikaasyik.com/homecontent/view/64/44/administrator.html.
Diakses pada tanggal 15 November 2011 pukul 14.10
Alonso, Marcel and Edward J Finn. 1994. Dasar-dasar Fisika. Erlangga. Jakarta
Budianto, Anwar. 2008. Jurnal: Metode Pembuatan Koefisien Viscositas Zat Cair. http://jurnal.sttbaton.ac.id/pdf. Diakses pada tanggal 15 November 2011 pukul 14.20
Djodjodiharjo. 1983. Hukum Stokes. ITS. Surabaya
Erizal. 2010. http://ilmufisika.com/fluida. Diakses pada tanggal 15 November 2011 pukul 15.00
Gilles. 1986. Fluid Mechanics and Hydroulious Survey: Department of Mechanical Engineering University
Hariyono. 1983. Fluida. Bandung: Cu Yarma Widya
Lohat. 2010. Fluida. http://guru_muda.blogspot.com. Diakses pada tanggal 15 November 2011 pukul 19.25
Reynold. 2000. Hukum Poiseville. http://laporanfisika.com/hukum-poiseville/. Diakses pada tanggal 15 November 2011 pukul 18.45
Sears. 1982. Pengertian Viscositas. http://viscositas.co.id. Diakses pada tanggal 15 November 2011 pukul 18.30
Souja. 1998. Viscositas dan Kecepatan Terminal http://www.lord.edu/faculty/lineseed/ diakses pada tanggal 15 November 2011 pukul 15.15
Suciati. 2008. Viscositas. http://fisikaasik.blogspot.com. Diakses pada tanggal 15 November 2011 pukul 14.30
Sutrisno 1981. Fisika Dasar Mekanika. ITB. Bandung
Tinler, Paul P. 1998. Phsycs. Cambrige Press. United Kingdom
