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 asiste n 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

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 Perhitungan ..........................................................9 BAB V

Pembahasan ...........................................................................................15

BAB VI Kesimpulan ............................................................................................16

Daftar Pustaka ........................................................................................................ 17 Lampiran 1.1. Tugas Akhir 1.2. Data Pengamatan

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 ρ b  dan  berjari-jari r dijatuhkan tanpa kecepatan awal ke dalam fluida kental memiliki rapat massa ρ f , di mana ρ b > ρf . Telah

diketahui

 percepatan

bahwa

gravitasi,

bola

namun

mula-mula beberapa

mendapat

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 yang Bekerja Pada Saat Bola

gaya Stokes, dan W = mg = gaya berat kelereng. Dengan Kecepatan Tetap

3

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 ρ b 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 = ρ b.V b.g ………………………………………………….....…(3) FA = ρf  .V b.g ………………………………………………………(4) Rapat massa bola ρb dan rapat massa fluida ρf dapat diukur dengan menggunakan Persamaan (5) dan (6).

 

   

………………………………………………… (5)

( )- 

……………………………………………. .(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 = V bg (ρ b - ρf ) …………………………………………………..(7) Dengan mensubstitusikan Persamaan (1) ke dalam Persamaan (7) diperoleh Persamaan (8).

 

  ( - ) ……………………………………………….....(8) 

4

Jarak d yang ditempuh bola setelah  bergerak dengan kecepatan terminal dalam waktu tempuhnya t maka Persamaan (8) menjadi Persamaan (9).      







  (- )    (- )     (- )

Atau t = k d………………………………………………………...(9) Dengan nilai 



   (- )

…………………………….......(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).



   (- ) 

……………………………………………..(11) -2

Satuan viskositas fluida dalam sistem cgs adalah dyne det cm , yang  biasa disebut dengan istilah poise di mana 1 poise sama dengan 1 dyne det -2

cm . 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

6

Stopwatch

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

o

Keadaan ruangan

P (cm)Hg

T ( C)

Sebelum percobaan

755(mm)Hg=75,5(cm)Hg

27 C

Sesudah percobaan

757=75,5 cm (Hg)

28 C

C (%)

o

66%

o

63%

 fluida = 0,881 gr/cm3

T fluida = 3,05 C

o

2

 No

Bola

m (gr)

D (cm)

r (cm)

V b (cm )

 b (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

gravitasi = 980 cm/s

1). Bola Kecil  No 1

2

3

S (cm) 10

15

20

t (s)

v (cm/s)

 

4,23

2,364

7,893

4,9

2,040

9,146

5,99

2,504

7,452

6,12

2,451

7,613

7,98

2,506

7,446

7,84

2,551

7,314

x

7,811

9

2). Bola Sedang  No

S (cm)

1

10

2

15

3

20

t (s)

v (cm/s)

η

2,90

3,448

9,277

2,75

3,636

8,797

4,20

3,571

8,957

4,32

3,472

9,213

5,39

3,711

8,727

5,38

3,717

8,713

X

8,947

3). Bola Besar  No

S (cm)

1

10

2

15

3

20

t (s)

v (cm/s)

 

2,26

4,424

5,646

2,72

3,676

6,795

3,54

4,237

5,895

3,47

4,323

5,778

4,52

4,425

5,645

4,54

4,405

5,671

X

5,905

10



Volume =      

1) Bola kecil 

3

=     : 0,076 cm 

2) Bola sedang 

3

=     : 0,092 cm 

3) Bola Besar 

3 =     : 0,523 cm



 

 

1) Bola kecil 

3

 : 2,105 cm



2) Bola sedang 

3

 : 2,717 cm



3) Bola Besar 

3

: 1,338 cm



11



Bola Kecil



II

:

  ()



()



: 7,45 N.s/m

2

10 cm : I : II :

   

: 2,364 cm/s : 2,040 cm/s

20 cm : I :

()  () () 2

: 7,446 N.s/m 15 cm : I : II : 20 cm : I : II :

       

: 2,504 cm/s : 2,451 cm/s

II

10 cm : I :

: 2,551 cm/s

  (  )

  2

 

    () 

    ()  2

: 9,146 N.s/m

15 cm : I :

:

: 7,811 N.s/m

2

:

() 2

: 7,893 N.s/m II

()  ()

: 7,314 N.s/m

: 2,506 cm/s

X



:

    ()  2

: 7,345 N.s/m

12



Bola Sedang



15 cm : I :

()   () ()



2

: 8,957 N.s/m



10 cm : I : II :

   

: 3,448 cm/s II

: 3,636 cm/s

:

()  () () 2

: 7,451 N.s/m 15 cm : I : II : 20 cm : I : II :

       

: 3,571 cm/s : 3,472 cm/s

20 cm : I :

()   () () 2

: 8,727 N.s/m

: 3,711 cm/s : 3,717 cm/s II

:

()   () () 2

: 8,713 N.s/m



   (  )  

10 cm : I :

()  () ()

x:



2

: 9,277 N.s/m

II

:

: 8,947 N.s/m

()  () () 2

: 8,797 N.s/m

13

 2



Bola Besar



15 cm : I :

()   () 



2

: 5,895 N.s/m



10 cm : I : II :

   

: 4,424 cm/s II

: 3,676 cm/s

:

()  ()  2

: 5,778 N.s/m 15 cm : I : II : 20 cm : I : II :

       

: 4,237 cm/s : 4,323 cm/s

20 cm : I :

()   () () 2

: 5,645 N.s/m

: 4,425 cm/s : 4,405 cm/s II

:

()   () () 2

: 5,671 N.s/m



   (  )  

10 cm : I :

()  ()  2

: 5,646 N.s/m

x:

  2

: 5,905 N.s/m II

:

()  ()  2

: 6,795 N.s/m

14

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 perlahanlahan 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.

.

 Metode

 Penentuan Koefisien Kekentaln Zat Cair dengan Menggunakan Regresi Linear  Hukum Stokes. Diakses pada 21 November 2012. Fatkhurrohman, David. 2011. . Laporan Fisika Dasar Viskositas Zat Cair 2. Diakses pada 21 November 2012. Maulida, Rizky Hardiatul dan Rani, Erika. 2010. .  Karakteristik Oliterhadap

Pengaruh Ratory

Suhu

dan

Viscometer .

17

Kontaminan

Diakses

pada

Terhadap 21

 Analisis Viskositas

November

2012.

1