Selasa, 09 Desember 2014

VISKOSITASZAT CAIR



ACARA III
VISKOSITAS ZAT CAIR

ABSTRAK
Viskositas adalah gesekan yang ditimbulkan oleh fluida yang bergerak atau karena benda padat yang bergerak di dalam fluida. Praktikum viskositas zat cair ini bertujuan untuk menentukan koefisien viskositas zat cair berdasarkan hukum Stokes. Pada praktikum yang dilaksanakan di Laboratorium Fisika, Lantai II, Fakultas MIPA, Universitas Mataram ini viskositas akan dibuktikan dengan menggunakan zat cair berupa minyak goring dan oli. Viskositas akan dicari dengan menjatuhkan dua bola kecil yang memiliki massa dan diameter sama ke dalam zat cair yang berbeda. Perbedaan waktu yang ditempuh bola pada jarak yang sudah ditentukan akan menunjukkan nilai nilai viskositas zat cair tersebut. Sehingga pada praktikum ini didapatkan nilai viskositas minyak goring sebesar 222,45 poise dan 257,064 poise untuk nilai viskositas oli. Dapat disimpulkan bahwa nilai viskositas oli lebih besar daripada nilai viskositas minyak goreng.

A.      PELAKSANAAN PRAKTIKUM
1.      Tujuan Praktikum
Menentukan koefisien viskositas (kekentalan) zat cair berdasarkan hukum Stokes
2.      Waktu/Tanggal
   Sabtu, 19 Mei 2014
3.      Tempat
   Laboratorium Fisika, Lantai II, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,  
   Universitas Mataram.

B.       ALAT DAN BAHAN
1.      Alat-alat Praktikum
-          Jangka sorong
-          Penggaris / Mistar
-          Stopwatch
-          Neraca analitis
-          Bola pejal
-          Gelas ukur
-          Pipet
-          Tabung gelas
-          Penjepit
-          Penyaring
-          Tissue
2.      Bahan-bahan Praktikum
-          Minyak goreng
-          Oli

C.      LANDASAN TEORI
Viskositas zat cair adalah gesekan yang ditimbulkan oleh fluida yang bergerak, atau karena benda padat yang bergerak di dalam fluida. Besarnya gesekan disebut derajat kekentalan zat cair. Jadi, semakin besar viskositas zat cair maka semakin sulit benda padat zat cair tersebut bergerak. Viskositas dalam zat cair yang berperan adalah gaya kohesi (gaya tarik menarik antar molekul sejenis) dengan partikel zat cair. Viskositas(kekentalan) dapat dianggap sebagai suatu gesekan di dalam fluida. Karena adanya viskositas ini maka untuk mnggunakan salah satu lapisan fluida diatasnya lapisan lain lurus ada gaya yang bekerja. Karena pengaruh gaya lapisan  zat cair dapat bergerak dengan kecepatan (y) yang nilainya semakin mengecil untuk lapisan dasar sehingga muncul gradien kecepatan. Zat cair maupun gas memiliki viskositas, hanya saja zat cair lebih kental dari pada gas. (Martoharsono, 2006)
Fluida adalah suatu zat yang bentuknya dapat berubah secara continue akibat gaya geser pada benda padat. Gaya geser dapat menyebabkan terjadinya perubahan bentuk yang tidak berubah besarnya skema gaya ini bekerja. Namun, baik fluida yang kental maupun yang encer akan mengalami pergerakan antara satu bagian terhadap bagian lainnya apabila ada gaya geser yang bekerja. Jadi, dapat dikatakan bahwa fluida tidak dapat menahan gaya geser. (Hartyono, 1983)
Pada Hukum Stokes, viskositas pada fluida yang kental sama dengan gesekan pada gerak benda padat. Pada fluida ideal, viskositas η= 0 sehingga dapat dikatakan bahwa benda yang bergerak di dalam fluida ideal tidak mengalami gesekan yang disebabkan fluida. Namun, bila benda tersebut bergerak dengan kelajuan tertentu dalam fluida yang kental, maka benda tersebut akan dihambat gerakannya oleh gaya gesek fluida benda tersebut. Besarnya gaya gesekan fluida dapat dirumuskan dengan F = ηAV = kηV. Koefisien k tergantung pada bentuk benda. Pada benda yang berbentuk bola dengan jari-jari (r) maka akan dirumuskan dengan
k = 6ᴨr . maka F = 6ᴨ
Dengan menggunakan Hukum Stokes, kecepatan bola dapat diketahui dengan persamaan :  η =
Keterangan :
v = kecepaan bola jauh
                        = massa jenis fluida diam
                        ρ2= massa jenis bola
                         = gaya gravitasi (Anonim, 2008)

D.    PROSEDUR PERCOBAAN
1.      Ditentukan massa jenis bola besi yang digunakan dengan menimbang pada neraca dan mengukur diameternya sesuai petunjuk asisten. Ukur juga massa jenis fluida (zat cair) menggunakan aerometer atau dapat juga menggunakan prinsip penentuan massa jenis bola besi.
2.      Dijatuhkan bola dalam tabung yang berisikan zat cair yang akan diselidiki setelah mencapai kecepatan terminal (stationer), catat waktu tempuh dari jarak yang ditentukan oleh asisten yang bersangkutan.
3.      Diulangi langkah-langkah tersebut beberapa kali menurut petunjuk asisten dan dengan menggunakan persamaan viskositas sebelumnya, tentukan viskositas zat cair.
4.      Dilakukan kembali prosedur (1-3) diatas untuk zat cair yang berbeda.

E.       HASIL PENGAMATAN
Tabel Pengamatan
a.       Penentuan massa jenis bola dan zat cair
No.
Variabel Pengamatan
Massa (kg)
Volume ( )
1.
Bola



-Bola 1
 kg
 

-Bola 2
 kg
 
2.
Zat cair (fluida)



-Zat cair 1 (minyak goreng)
 kg
 

-Zat cair 2 (oli)
 kg
 

b. Penentuan kecepatan terminal (
)
No.
Variabel Pengamatan
Jarak lintasan (m)
Waktu (s)
1.
Bola
-Bola 1


-Bola 2

h = 0,222 m


h = 0,222 m

 = 0,84 s
 = 0,90 s
 = 0,94 s
 = 0,91 s
 = 0,99 s
 = 1,44 s

c.       Penentuan diameter Bola dan Tabung
No.
Variabel Pengamatan
Diameter(m)
1.






2.
Bola
-Bola 1


-Bola 2


Tabnung
-Tabung 1


-Tabung 2

 = 20,75 x  m
 = 20,75 x  m
 = 20,75 x  m
 = 20,75 x  m
 = 20,75 x  m
 = 20,75 x  m

 = 80,27 x  m
 = 80,27 x  m
 = 80,27 x  m
 = 80,27  x  m
 = 80,27 x  m
 = 80,27 x  m


F. ANALISIS DATA
A) Menghitung jari-jari bola
            1. Menghitung massa bola 1 pada minyak goreng
                   = 20,75 mm = 20,75 x  m
                    = 20,75 mm = 20,75 x  m
 = 20,75 mm = 20,75 x  m
                   = 
                      =   
                      = 10,375 x  m
                   = 
                      =   
                      = 10,375 x  m
                   = 
                      =   
                      = 10,375 x  m
NO
 (m)
1
2
3
 = 10,375 x  
 = 10,375 x  
 = 10,375 x  
 = ( +  + )
       = (10,375 x ) + (10,375 x ) + (10,375 x )
       = 31,125 x  m
\      Jari-jari rata-rata bola 1
 =
   =
   = 10,375 x  m
\     Jari-jari bola 1
r =
   = 10,375 x  m
\     Volume bola 1
=
      =  . 3,14
      = 4,675 x  
\     Massa jenis bola 1
 =
       =
       = 2,695 x  kg/
       = 2695 kg/
       2. Menghitung massa bola 2 pada oli
 = 20,75 mm = 20,75 x  m
                  = 20,75 mm = 20,75 x  m
                   = 20,75 mm = 20,75 x  m
                   = 
                      =   
                      = 10,375 x  m
                   = 
                      =   
                      = 10,375 x  m
                   = 
                      =   
                      = 10,375 x  m
NO
 (m)
1
2
3
 = 10,375 x  
 = 10,375 x  
 = 10,375 x  

 = ( +  + )
       = (10,375 x ) + (10,375 x ) + (10,375 x )
       = 31,125 x  m
\     Jari-jari rata-rata bola 2
 =
   =
   = 10,375 x  m
\     Jari-jari bola 2
r =
   = 10,375 x  m
\     Volume bola 2
=
      =  . 3,14
      = 4,675 x  
\     Massa jenis bola 2
 =
       =
       = 2,695 x  kg/
       = 2695 kg/
      B) Menghitung massa fluida
      1. Minyak goreng
                  a. Berat gelas ukur = 45,65 gr
                                      = 45,65 x  kg ………….…(a)
                  b. Berat gelas ukur + minyak goreng = 47,19 gr
= 47,19 x  kg ……………(b)
                  c. Berat minyak goreng = (b – a)
                                                        = (47,19 x ) – (45,65 x )
                                                        = 1,73 x  kg
d. Volume minyak goreng = 2 ml
                                                             = 2 x  liter
                                                             = 2 x  
                  e. Massa jenis minyak goreng :
                     
 =
                                     =
                                     = 0,865 x  kg/
                                     = 865 kg/
2. Oli
                  a. Berat gelas ukur = 45,4 gr  
                                     = 45,4 x  kg ………….………(a)
b. Berat gelas ukur + oli = 47,4 gr
                                                         = 47,4 x  kg ……………(b)
                  c. Berat oli = (b – a)
                                    = (47,4 x ) – (45,4 x )
                                    = 2 x  kg
                  d. Volume oli = 2 ml
                                         = 2 x  liter
                                         = 2 x  
                  e. Massa jenis oli :
                               
 =
                                     =
                                     = 1 x  kg/
                                     = 1000 kg/
      C) Perhitungan waktu tempuh
                  1. Penghitungan waktu tempuh bola 1 pada minyak
No.
 (s)
(  ) (s)
1.
2.
3.
 = 0,84
 = 0,90
 = 0,94
0,84 – 0,89 = - 0,05
0,90 – 0,89 = 0,01
0,94 – 0,89 = 0,05
 = 0,89
∑ = 0,01
\         Waktu rata-rata bola 1 pada minyak goreng
                                          =
                                               =
                                               = 0,89 s
\         Waktu tempuh bola 1 pada minyak goreng
                     
 =
                                              = 0,89 s

                  2. Penghitungan waktu tempuh bola 2 pada oli
No.
 (s)
(  ) (s)
1.
2.
3.
 = 0,91
 = 0,99
 = 1,44
0,91 – 1,11 = - 0,20
0,99 – 1,11 = - 0,12
1,44 – 1,11 = 0,33
 = 3,34
∑ = 0,01
\         Waktu rata-rata bola 2 pada oli
                                          =
                                              =
                                              = 1,11 s
\   Waktu tempuh bola 2 pada oli
                   
 =
                                                = 1,11 s
       D) Mengukur jari-jari tabung
     1. Jari-jari tabung minyak
                               = 80,27 mm = 80,27 x  m
                               = 80,27 mm = 80,27 x  m
                               = 80,27 mm = 80,27 x  m
                               =
                                    =
                                     = 40,135 x  m

                               =
                                     =
                                           = 40,135 x  m
                               =
                                     =
                                     = 40,135 x  m
\    Jari-jari rata-rata tabung minyak
                               =
                                  =
                            =
                                  = 40,135 x  m
\    Jari-jari tabung minyak
                              R =
                                  = 40,135 x  m
                  2. Jari-jari tabung oli
                               = 80,27 mm = 80,27 x  m
                               = 80,27 mm = 80,27 x  m
                               = 80,27 mm = 80,27 x  m
                               =
                                     =
                                     = 40,135 x  m
                               =
                                    =
                                     = 40,135 x  m
                               =
                                     =
                                     = 40,135 x  m

\        Jari-jari rata-rata tabung oli
                                           =
                                             =
                                             =
                                             = 40,135 x  m
\    Jari-jari tabung oli
                                          R =
                                              = 40,135 x  m
       E) Mengukur Viskositas
          1. Mengukur viskositas bola 1 + minyak
                              k = 1 + ( 0,24 +  )
                                 = 1 + ( 0,24 +  )
                                 = 1 + (0,24 + 0,258)
                                 = 1 + 0,498
                                 = 1,498
                              η =
                                  =
                 =
                                 =
                                  = 1,151 poise
                               =
                                  =
                                  =
                                  =
                                  = 1,294 poise
                               =
                                   =
                                   =
                                   =
                                   = -5,199 poise
                               =
                                    =
                                 =
                                    = 221,31 poise
                               =
                                    =
                                    =
                                    =
                                    = 221,37 poise
                  Viskositas fluida 1 (minyak goreng)
                               = (  +  ) poise
                                   = 1,151 + 221,37
      2. Mengukur viskositas bola 2 + oli
k = 1 + ( 0,24 +  )
                                 = 1 + ( 0,24 +  )
                                 = 1 + (0,24 + 0,258)
                                 = 1 + 0,498
                                 = 1,498
                              η =
                                   =
                       =
                                   =
                                   = 1,331 poise
                               =
                                   =
                                   =
                                   =
                                   = 1,199 poise
                               =
                                   =
                                    =
                                    =
                                    = -6,005 poise
                                 =
                                    =
                                    =
                                    = 255,66 poise
                              =
                                    =
                                    =
                                    = 255,733 poise
                  Viskositas fluida 2(oli)
                               = (  +  ) poise
                                    = 1,331 + 255,733

G.      PEMBAHASAN
Praktikum mengenai viskositas zat cair ini bertujuan untuk menentukan nilai kecepatan viskositas (kekentalan) zat cair berdasarkan Hukum Stokes. Viskositas zat cair adalah gesekan yang ditimbulkan oleh fluida yang terjadi atas karena benda padat yang bergerak di dalam fluida, viskositas juga dapat diartikan sebagai ukuran kekentalan zat cair. Semakin kental suatu zat cair … maka semakin besar nilai koefisien viskositasnya. Dalam praktikum ini, jenis fluida yang digunakan untuk mencari nilai koefisien viskositasnya adalah minyak goreng dan oli.
Berdasarkan hasil pengamatan kelompok kami, waktu tempuh yang diperoleh bola 1 saat melewati tabung dengan jarak 22,2 cm yang berarti minyak goreng adalah 0,83 sekon dan waktu tempuh bola 2 saat melewati tabung yang terisi oli 1,11 sekon. Dapat dikatakan bahwa waktu tempuh yang diperoleh bola saat melewati oli besar dari pada waktu tempuh yang diperoleh bola saat melewati minyak goreng. Sehingga hal itu berpengaruh terhadap nilai koefisien viskositasnya. Berdasarkan hasil penghitungan, didapatkan nilai koefisien viskositas minyak goreng sebesar 222,45 poise dan nilai koefisien viskositas oli sebesar 251,064 poise. Semakin besar nilai koefisien viskositas zat cair maka semakin sulit suatu benda padat melewati zat cair tersebut. Hal ini disebabkan karena adanya gaya tarik menarik antar molekul sejenis pada oli lebih besar dari pada minyak goreng.

H.      PENUTUP
1. Kesimpulan
a.       Viskositas adalah gesekan yang ditimbulkan oleh fluida yang bergerak atau karena pengaruh benda padat yang bergerak di dalam fluida. Semakin kental fluida tersebut maka viskositas zat cairnya semakin besar.
b.      Dari praktikum ini dapat dibuktikan bahwa nilai koefisien viskositas oli lebih besar dari pada nilai viskositas minyak goreng dengan nilai koefisien viskositas sebesar 257,064 poise dan nilai koefisien viskositasminyak goreng sebesar 222,45 poise. Hal ini disebabkan karena oli lebih kental dari pada minyak goreng.

2. Saran
Sebaiknya praktikum dilaksanakan dengan tertib, agar dapat mengefisiensikan waktu sesuai dengan waktu yang telah ditentukan.


5 komentar: