Rabu, 25 April 2012

VISKOSITAS ZAT CAIR


Akhmad Sjahrir ( 113184204)
Nursanti H. R    (113184214)

S1 PENDIDIKAN FISIKA NON REGULER 2011
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

ABSTRAK
Viskositas Zat Cair

Pada percobaan “Viskositas Zat Cair” ini, bertujuan untuk menentukan koefisien viskositas zat cair dengan menggunakan Hukum Stokes. Dengan metode mengukur massa bola, diameter bola , massa jenis zat cair dan panjang kolom zat cair dan panjang kolom zat cair dalam tabung. Kemudian menentukan jarak yang ditempuh bola, diukur jarak tersebut dan diletakkan holding magnet. Selanjutnya bola di jatuhkan ke dalam zat,  pada saat menyentuh permukaan zat cair waktu di jalankan dan dihentikan pada saat bola tepat berada jarak tersebut. Dari percobaan didapatkan nilai koefisien viskositas zat cair yang berbeda pada setiap bola, dikarenakan beberapa faktor. Seperti ketidakjelasan penglihatan bola karena zat caur tidak jernih, adanya gaya tarik dari holding magnet yang mempercepat bola, dan kurang tepatnya penghentian waktu. Kesimpulannya adalah koefisien viskositas zat cair berbanding lurus dengan gaya penghalang. Semakin besar gaya penghalang, maka nilai koefisien viskositas semakin besar. Nilai koefisien viskositas zat cair yang kami peroeh Untuk  η=(0,,065±0,0036) dyne.s/cm2
Kata kunci:gaya gesek zat cair,Hukum Stokes


BAB I
PENDAHULUAN

            Dalam kehidupan ini, kita mengenal tekanan. Tekanan merupakaan suatu peeristiwa pada suatu zat yang mendapatkan gaya tekan dari zat lain atau zat yang sama. Contohnnya seseorang berdiri di atas lantai, maka lantai tersesbut mendapatkan  tekanan dari berat badan seseorang tersebut. Tekanan pada zat cair disebut tekanan hidrostatis, tekanan hidrostatis adalah terjadinya tekanan pada zat cair yang disebabkan oleh beratnya sendiri
            Peristiwa yang berkaitan engan tekanan hidrostatis seperti, jatuhnya benda padat ke dalam zat cair. Benda yang jatuh ke dalam zat cair memiliki waktu yang berbeda pada saat mencapai kedalaman cairan tersebut, tergantung massa jenis benda dan keentalan pada cairan. Taraf kekentalan pada zat cair disebut viskositas. Semakin besar nilai koefisien viskositas, maka semakin besar gaya penghalang pada benda .Sehingga benda akan lambat untuk mencapai kedalaman cairan tersebut percobaan ini bertujuan untuk  menentukkan koefisien viskositas zat cair dengan menggunakan   Hukum Stokes. Untuk mengetahui dan memahami cara kerja dan konsep pada viskositas, maka kami melakukan percobaan M-6 dengan judul ”Viskositas zat Cair”

BAB III
DASAR TEORI
Setiap benda yang bergerak terhadap benda lain akan mengalami gaya gesek. Hal ini juga dialami oleh benda yang bergerak dalam zat cair maupun gas, disebabkan oleh viskositas. Viskositas adalah ukuran atau taraf kekentalan fluida yang memiliki gesekan tertenrtu. Pada zat cair viskositas disebabkan oleh gaya kohesi antar molekul sejenis, sedangkan pada gas viskositas  disebabkan oleh adanya tumbukkan  antar molekul.
Benda yang dijatuhakn pada zat cair tanpa kecepatan awal akan mendapatkan percepatan dengan gaya-gaya yang bekerja:


22
 
 
åF=W-Fa-Fr= m a..............1)

            Dengan W adalah gaya berat benda, Fa adalah gaya angkat ke atas dan Fr adalah gaya gesek zat cair dengan permukaan benda. Gaya tersebut dinamakan gaya Stokes. Gaya ini berhubungan dengan nilai koefisien viskosits zat cair
                                                 










 Gambar gaya angkat dan gaya Stokes 

            Sir George Stokes menunjukkan bahwa suatu boala berjari-jari (r) yang bergerak dengan kecepatan (v) di dalam suatu fluida homogen, akan mengalami gaya gesekan fluida (F) sebesar :


F = K η v....................2)
            
             Dengan K adalah konstanta yang bergantung pada bentuk geometris benda, untuk benda berbentuk bola nilai K = 6πr bila di subtitusikan ke persamaan akan diperoleh Hukum Stokes sebagai berikut:

Fr = 6 π η r v..............3)
  
dengan:
                     Fr: gaya stokes(N)
                     η  :  Koef Fluida (Pa S)
                     r   :  Jari-jari bola(m)
                     v :   Kelajuan bola (m/s)

Ketika dijatuhkan, bola bergerak dipercepat, tetapi ketika kecepatannya bertambah maka gaya Stokes juga bertambah, sehingga suatu saat akan mencapai keadaan seimbang sehngga bola bergerak dengan kecepatan konstan yang disebut kecepatan terminal. Pada kecepatan terminal ini resultan gaya sama dengan nol, sehingga diperoleh:
            Dengan:
  • þ bola   = massa jenis      bola(Kg/m3)
  • þ cairan = massa jenis Fluida  (Kg/m3 )

Untuk ketelitian dalam mengamati kecepatan bola pada cairan, maka diperlukan faktor koreksi:
v = v’ ( 1 + 2,4  )( 1 + 3,) = K v’

Dengan:
  • V = kecepatan yang telah di koreksi
  • V’=  kecepatan berdasarkan pengamatan(s/t)
  • r  = jari-jari bola
  • R = jari-jari dalam tabung
  • L = panjang kolom dalam tabung
Dalam percobaan yang kami gunakan adalah bola pejal, bukan benda yang berbentuk silinder maupun balok,  sebab benda pejal memiliki permukaan yang melengkung sehingga memudahkan gaya       angkat ke atas atau gaya Stokes, sehingga memungkinkan untuk adanya viskositas







BAB III
METODE PERCOBAAN

A.Rancangan Percobaan

                       











B.Alat dan Bahan

  1. Peralatan Viscometer  :1set
  2. Bola Baja                    :3buah
  3. Hidrometer                  :1buah
  4. Jangka Sorong             :1buah
  5. Termometer                 :1buah
  6. Mokrometer sekrup     :1buah
  7. Neraca Ohhaus            :1buah
  8. Oli SAE 4O                  
  9. Holding Magnet          :1buah
  10. Stopwatch HP             :1buah
``


C.Variabel Percobaan
           
Ø  Variabel Kontrol         : diameter tabung (D), panjang kolom zat cair (L), massa jenis zat cair, jarak (s)

Ø  Variabel Manipulasi    : massa bola (m)

Ø  Variabel Respon          : waktu (t)





D.Langkah Percobaan
                 
Langkah awal mengukur massa bola,diameter bola, diameter tabung, dan panjang zat cair dalam tabung. Selanjutnya menandai dan mengukur jarak, menyalakan stopwatch START dan menjatuhkan bola. Ketika bola melewati jarak yang ditentukan dan sudah di pasang holding magnet, tekan STOP pada stoppwatch, catat waktu yang diperlukan lalu ditarik bola ke atas dengan holding magnet. Pecobaan di ulang sebanyak 5 kali, dilanjutkan dengan mengulang langkah sebelumnya dengan massa bola berbeda namun jarak sama.

BAB IV
DATA DAN ANALISIS
A.DATA

Bola
massa (m±0,01) g
diameter bola (d±0,1) cm
diameter tabung (D±0,1) cm
ρcairan (ρ±0,01) g/cm3
No. Perc.
L  (L±0,1) cm
S (S±0,1) cm
t (detik)


I
5,50
1,1
3,5
0,98
1
95,0
55,0
1,89

5,50
1,1
3,5
0,98
2
95,0
55,0
1,42

5,50
1,1
3,5
0,98
3
95,0
55,0
1,34

5,50
1,1
3,5
0,98
4
95,0
55,0
1,53

5,50
1,1
3,5
0,98
5
95,0
55,0
1,42

II
2,53
0,8
3,5
0,98
1
95,0
55,0
1,93

2,53
0,8
3,5
0,98
2
95,0
55,0
2,30

2,53
0,8
3,5
0,98
3
95,0
55,0
2,01

2,53
0,8
3,5
0,98
4
95,0
55,0
1,92

2,53
0,8
3,5
0,98
5
95,0
55,0
2,02

III
0,98
0,6
3,5
0,98
1
95,0
55,0
2,47

0,98
0,6
3,5
0,98
2
95,0
55,0
2,74

0,98
0,6
3,5
0,98
3
95,0
55,0
2,68

0,98
0,6
3,5
0,98
4
95,0
55,0
2,65

0,98
0,6
3,5
0,98
5
95,0
55,0
2,75








B.ANALISIS

Dari  data yang diperoleh di atas, maka untuk mencari nilai koefisien viskositaszat cair menggunakan rumus :

Maka didapat nilai  pada bola I yaitu :

h
d
d2
 1
0,086
0,0138
0,000019
2
0,069
0,0032
0,000009
3
0,064
0,0082
0,000064
4
0,073
0,0008
0,000001
5
0,069
0,0032
0,000009
Jumlah
0,361

0,000273
rata-rata
0,0722




Standar deviasi:


 




  = 0,0037
h ke-1 = (0,0722 ± 0,0037) dyne.s.cm-2


·      Pada bola II didapat nilai h
No
h
d
d2
1
0,067
0,036
0,0013
2
0,081
0,022
0,00048
3
0,071
0,032
0,00102
4
0,067
0,036
0,0013
5
0,071
0,032
0,00102
Jumlah
0,357

0,0051
Rata-rata
0,0714






Standar Deviasi:








 






                      = 0,038
h ke-2 = (0,0714 ± 0,038) dyne.s.cm-2


·         Pada Bola III didapat nilai h

No
h
d
d2
1
0,049
0,003
0,000009
2
0,054
0,002
0,000004
3
0,053
0,001
0,000001
4
0,052
0
0
5
0,054
0,002
0,00004
jumlah
0,262

0,000036
rata-rata
0,052














Standar Deviasi:




 



= 0,00042
h ke-3 = (0,052 ± 0,00042) dyne.s.cm-2

Bola
h
d
d2
I
0,0722
0,007
0,000049
II
0,0714
0,006
0,000036
III
0,052
0,013
0,00169
jumlah
0,1956

0,000254
rata-rata
0,065




Dari ketiga bola tersebut, telah didapat koefisien viskositas zat cair masing-masing. Maka dicari nilai koefisien viskositas zat cair rata-rata dari ketiga bola tersebut.

Standar Deviasi:








 





= 0,0036
Diperoleh
h Rata-rata =
(0,065 ± 0,0036) dyne.s.cm-2

 
BAB V
DISKUSI
Dari percobaan yang telah kami lakukan, telah diperoleh nilai koefisien viskositas yang berbeda pada setiap massa bola. Karena taraf kekentalan berpengaruh juga terhadap massa beban yang masuk ke dalam cairan tersebut, semakin besar massa bola semakin besar kecepatan bola untuk sampai pada jarak yang ditentukan, sehingga nilai koefisien viskositas zat cair juga berpengaruh. Dalam teori nilai viskositas oli SAE 40 sebesar 0,08  dyne.s.cm2. Sedangkan nilai viskositas yang di dapat dalam percobaan yang kita peroleh sebesar h=(0,065± 0,00036) dyne.s.cm2 . Dikarenakan pada percobaan terjadi beberapa kesalahan diantaranya, seperti cairan yang digunakan tidak jernih, sehingga tidak dapat melihat benda pada saat masuk di cairan dengan jelas. Selanjutnya, pada saat bola hampir mendekati jarak yang sudah ditentukan , ada gaya tarik antara bola baja dengan holding magnet. Sehingga bola yang seharusnya belum sampai  pada jarak yang tepat, menjadi berada di jarak yang sudah ditentukan. Dan pada penghentian waktu pada stopwatch, terjadi penghentian yang kurang tepat pada percobaan.

       BAB VI
           KESIMPULAN

Dan percobaan yang kami lakukan, dapat ditarik kesimpulan bahwa viskositas zat cair berpengaruh dengan  massa beban  yang masuk dicairan tersebut. Semakin besar massa beban, maka kecepatan beban dan nilai koefisien viskositas zat cair tersebut semakin besar. Viskositas zat cair memiliki gaya penghalang bagi benda yang masuk , gaya  tersebut   dinamakan gaya Stokes. Nilai koefisien viskositas   zat cair oli SAE 40 sebesar h =  0,08 dyne.s.cm2 .Berbeda dengan nilai viskositas yang kami peroleh yaitu h= ( 0,065 ± 0,00036) dyne.s.cm2















DAFTAR PUSTAKA
Giancoli,DouglasC.2011.Fisikajilid I.Jakarta:Erlangga
AbySarojo,Ganijanti.2002.SeriFisikaDasarMekanika.Jakarta:Salemba



Tidak ada komentar:

Poskan Komentar

silahkan kirimkan komentar anda