BUKU SISWA

MATA PELAJARAN FISIKA

TENTANG

“Viskositas”

Nama :

1. Desi AriAni : A1E011044

2. Intan Novriza Ks. : A1E011018

3. Novika Puji Aksari : A1E011072

Semester : IV B

Mata Kuliah : Alat Ukur

Dosen : Sutarno, S.Si., M.Pd

Asisten Dosen :

1. Jesika Dwi Rodesi (A1E009070)

2. Meky Syaputra (A1E010026)

UNIVERSITAS BENGKULU

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

1

2013

Standar Kompetensi :

Menerapkan konsep Viskositas(kekentalan zat cair ) dalam berbagai

penyelesaian masalah dan menerapkannya dalam kehidupan sehari-hari

Kompetensi Dasar:

1. Menerapkan konsep dan prinsip mekanika klasik sistem kontinu (benda

tegar dan fluida)

2. Menganalisis hukum-hukum yang berhubungan dengan fluida statis dan

menerapkannya dalam kehidupan sehari-hari.

2

BAB I

STATIKA FLUIDA

1.1 Massa Jenis

Massa jenis (ρ ¿suatu zat didefinisikan sebagai perbandingan antara

massa zat (m) dan volume zat (v). Secara Matematis, massa jenis

dirumuskan dengan

ρ=mv

Dalam SI, satuan massa jenis adalah kg/m3, sedangkan dalam

sistem cgs satuan massa jenis adalah g/cm3. ( Purwoko, 2009 : 102 )

1.2 Tekanan

Tekanan adalah besar gaya yang bekerja pada suatu permukaan

dibagi dengan luas permukaan tersebut.

Persamaannya :

Keterangan : P = Tekanan ( N/m2 )

F = Gaya ( N )

A = Luas bidang tekan ( m2 )

Tekanan didefinisikan sebagai gaya normal (tegak lurus) yang

bekerja pada suatu bidang dibagi dengan luas bidang tersebut.Satuan SI

untuk tekanan adalah pascal (disingkat Pa) untuk memberi penghargaan

kepada Blaise Pascal, penemu hukum pascal.

3

P = Tekanan (1 N/m2 = 1 Pa)

F = Gaya (N)

A = Luas penampang (m2)

h

P = FA

1 Pa = 1 Nm-2

Pr essure=P=FA

A1 F1

A2 F2

Dongkrak Hidrolik

1.3 Prinsip Pascal

Tekanan yang diberikan pada suatu zat cair dalam ruang tertutup

diteruskan sama besar kesegala arah.

Persamaannya :

Atau

Ketika Anda memeras ujung kantong plastik berisi air yang memiliki

banyak lubang, air memancar dari setiap lubang dengan sama kuat. Hasil

percobaan inilah yang diamati oleh Blaise Pascal yang kemudian

menyimpulkannya dalam Hukum Pascal yang berbunyi : Tekanan yang

diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke

segala arah.

Prinsip Pascal

F 1 F 2

Aplikasi dalam kehidupan sehari-hari

4

Paradoks hidrostatik

F 1A 1 =

F 2A 2

F1/ r12 = F2/ r2

2

Atau F1/ d12 = F2/ d2

2

P1=P2F1

A1=

F2

A2

1.4 Hukum Archimedes

Benda yang tercelup ke dalam fluida zat cair, baik sebagian atau

seluruhnya akan mengalami gaya keatas sebesar berat zat cair yang

dipindahkan oleh benda tersebut.

Persamaannya :

Keterangan :

ρc = massa jenis fluida ( kg/m2 )

Vc = Volume fluida yang dipindahkan/volume fluida

yang tercelup ( m3 )

g = Percepatan gravitasi (m/s2)

Fenomena Archimedes

h 2

h 1 F 1

F 2

A

Gaya Buoyant = Fb

5

FA = mc g = ρcVc g

Fb=F2−F1

Fb=ρf gA (h2−h1 )Fb=ρf gAhFb=ρf gV

Prinsip Archimedes: Gaya Buoyant dari benda dalam fluida adalah

sama dengan berat dari fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut

Hukum Archimedes menyatakan sebagai berikut, Sebuah benda

yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan mengalami

gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang

dipindahkannya.

Sebuah benda yang tenggelam seluruhnya atau sebagian dalam

suatu fluida akan mendapatkan gaya angkat ke atas yang sama besar

dengan berat fluida fluida yang dipindahkan. Besarnya gaya ke atas

menurut Hukum Archimedes ditulis dalam persamaan : Fa = ρ v g

Keterangan : Fa = gaya ke atas (N) v = volume benda yang tercelup (m3) ρ

= massa jenis zat cair (kg/m3) g = percepatan gravitasi (N/kg) Hukum ini

juga bukan suatu hukum fundamental karena dapat diturunkan dari hukum

newton juga. Bila gaya archimedes sama dengan gaya berat W maka

resultan gaya =0 dan benda melayang .

Bila FA>W maka benda akan terdorong keatas akan melayang Bila

FA<W maka benda akan terdorong kebawah dan tenggelam Jika rapat

massa fluida lebih kecil daripada rapat massa balok maka agar balok

berada dalam keadaan seimbang,volume zat cair yang dipindahkan harus

lebih kecil dari pada volume balok.Artinya tidak seluruhnya berada

terendam dalam cairan dengan perkataan lain benda mengapung. Agar

benda melayang maka volume zat cair yang dipindahkan harus sama

dengan volume balok dan rapat massa cairan sama dengan rapat rapat

massa benda. Jika rapat massa benda lebih besar daripada rapat massa

fluida, maka benda akan mengalami gaya total ke bawah yang tidak sama

dengan nol. Artinya benda akan jatuh tenggelam.

Berdasarkan Hukum Archimedes, sebuah benda yang tercelup ke

dalam zat cair akan mengalami dua gaya, yaitu gaya gravitasi atau gaya

berat (W) dan gaya ke atas (Fa) dari zat cair itu. Dalam hal ini ada tiga

peristiwa yang berkaitan dengan besarnya kedua gaya tersebut yaitu

6

seperti berikut. Tenggelam Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat

cair akan tenggelam jika berat benda (w)lebih besar dari gaya ke atas (Fa).

w > Fa ρb . Vb . g > ρa . Va . g ρb > ρa Volume bagian benda yang

tenggelam bergantung dari rapat massa zat cair (ρ) Melayang Sebuah

benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan melayang jika berat benda

(w)sama dengan gaya ke atas (Fa) atau benda tersebut tersebut dalam

keadaan setimbang w = Fa ρb . Vb . g = ρa . Va . g ρb = ρa Pada 2 benda

atau lebih yang melayang dalam zat cair akan berlaku :

(FA)tot = Wtotrc . g (V1+V2+V3+V4+…..) = W1 + W2 + W3 +

W4 +…..

Terapung Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan

terapung jika berat benda (w)lebih kecil dari gaya ke atas (Fa).

w = Fa ρb . Vb . g = ρa . Va . g ρb < ρa. Secara umum gaya

Archimedes dirumuskan sebagai berikut :

FA = 43 r30 g

FA = gaya apung

0 = rapat massa zat cair

r = jari - jari bola

g = percepatan gravitasi bumi

1.5 Tegangan Permukaan Zat cair

Tegangan Permukaan zat cair timbul karena adanya gaya tarik-

menarik antara molekul-molekul zat cair yang sejajar permukaan.

7

γ = FL

F

Fenomenea Tegangan Permukaan

2 r g cos q = W

BAB II

VISKOSITAS

2.1 Pengertian Viskositas

Viskositas atau kekentalan suatu cairan adalah salah satu sifat

cairan yang menentukan besarnya perlawanan terhadap gaya

geser.Viskositas terjadi karena adanya interaksi antara molekul-molekul

cairan.

Viskositas merupakan pengukuran dari ketahanan fluida yang

diubah baik dengan tekanan maupun tegangan. Pada masalah sehari-hari

8

r r

w

h =2 γ cos φρgr

(dan hanya untuk fluida), viskositas adalah "Ketebalan" atau "pergesekan

internal".

Secara Umum, pada setiap aliran, lapisan-lapisan berpindah pada

kecepatan yang berbeda-beda dan viskositas fluida meningkat dari tekanan

geser antara lapisan yang secara pasti melawan setiap gaya yang diberikan.

Cairan mempunyai gaya gesek yang lebih besar untuk mengalir

daripada gas. Sehingga cairan mempuyai koefisien viskositas yang lebih

besar daripada gas. Viskositas gas bertambah dengan naiknya temperatur.

Koefisien gas pada tekanan tidak terlalu besar, tidak tergantung tekanan,

tetapi untuk cairan naik dengan naiknya tegangan.

Viskositas (kekentalan) dapat diartikan sebagai suatu gesekan di

dalam cairan zat cair. Kekentalan itulah maka diperlukan gaya untuk

menggerakkan suatu permukaan untuk melampaui suatu permukaan

lainnya, jika diantaranya ada larutan baik cairan maupun gas mempunyai

kekentalan air lebih besar daripada gas, sehingga zat cair dikatakan lebih

kental daripada gas.

Viskositas suatu zat cairan murni atau larutan merupakan indeks

hambatan aliran cairan. Viskositas dapat diukur dengan mengukur laju

aliran cairan, yang melalui tabung berbentuk silinder. Cara ini merupakan

salah satu cara yang paling mudah dan dapat digunakan baik untuk cairan

maupun gas.

Viskositas adalah indeks hambatan aliran cairan. Viskositas dapat

diukur dengan mengukur laju aliran cairan melalui tabung berbentuk

silinder. Viskositas ini juga disebut sebagai kekentalan  suatu zat. Jumlah

volume cairan yang mengalir melalui pipa per satuan waktu.

ŋ  = viskositas cairan

V = total volume cairan

t  = waktu yang dibutuhkan untuk mencair

p = tekanan yang bekerja pada cairan

L = panjang pipa

2.2 Pengertian Fluida

9

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 bentuk wadah.

Fluida diartikan sebagai suatu zat yang dapat mengalir. Istilah

fluida mencakup zat cair dan gas karena zat cair seperti air atau zat gas

seperti udara dapat mengalir. Zat padat seperti batu dan besi tidak dapat

mengalir sehingga tidak bisa digolongkan dalam fluida. Air, minyak

pelumas, dan susu merupakan contoh zat cair. Semua zat cair itu dapat

dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari

satu tempat ke tempat yang lain. Selain zat cair, zat gas juga termasuk

fluida. Zat gas juga dapat mengalir dari satu satu tempat ke tempat lain.

Hembusan angin merupakan contoh udara yang berpindah dari satu tempat

ke tempat lain.

Fluida adalah suatu zat yang mempunyai kemampuan berubah

secara kontinue apabila mengalami geseran, atau mempunyai reaksi

terhadap tegangan geser. Sekecil apapun dalam keadaan diam atau dalam

keadaan keseimbangan, fluida tidak mampu menahan gaya geser yang

bekerja padanya, dan oleh sebab itu fluida mudah berubah bentuk tanpa

pemisahan massa.

Fluida adalah sub-himpunan dari fase benda, termasuk cairan, gas,

plasma, dan padat plastik.Fluida memiliki sifat tidak menolak terhadap

perubahan bentuk dan kemampuan untuk mengalir (atau umumnya

kemampuannya untuk mengambil bentuk dari wadah mereka). Sifat ini

biasanya dikarenakan sebuah fungsi dari ketidakmampuan mereka

mengadakan tegangan geser (shear stress) dalam ekuilibrium statik.

Konsekuensi dari sifat ini adalah hukum Pascal yang menekankan

pentingnya tekanan dalam mengarakterisasi bentuk fluid. Dapat

disimpulkan bahwa fluida adalah zat atau entitas yang terdeformasi secara

berkesinambungan apabila diberi tegangan geser walau sekecil apapun

tegangan geser itu.

10

(http://fisikabisa.wordpress.com/2011/02/04/pengertian-fluida/)

2.3 Hubungan Fluida dan Viskositas

Didalam fluida yang tidak diidealisir terdapat aktivitas molekuler

antara bagian-bagian lapisannya. Salah satu akibat dari adanya aktivitas ini

adalah timbulnya aktivitas internal antara bagian-bagian tersebut, yang

dapat digambarkan sebagai gaya luncur diantara lapisan-lapisan fluida

tadi.Hal ini dapat dilihat dari perbedaan kecepatan bergerak lapisan-

lapisan fluida tersebut. Bila pengamatan dilakukan terhadap aliran fluida

makin mengecil ditempat-tempat yang jaraknya terhadap dinding pipa

semakin kecil dan praktis tidak bergerak pada tempat di dinding pipa.

Sedangkan kecepatan terbesar terdapat di tengah-tengah pipa aliran.

2.4 Hukum Poisseulle

Dalam Persamaan Poisseulle dinyatakan bahwa kerugian

berbanding lurus dengan viskositas. sedangkan panjang satu debit

berbanding terbalik dengan garis tengah pangkat 4 yang telah ditentukan.

Q = µD4∆ρ / µ aµ’ ( Streeter, 1980 )

Volume yang mengalir melewati seluruh penampang lintang

diperoleh dengan mengintegralkan seluruh unsure antar r = 0 dan r = R

q = π ( P1 – P2 ) R / 2 n L 0∫R ( R2 – r2 ) r dx = π / P R4/ n P1 – P2 / L

Rumus ini pertama kali diperkenalkan oleh Poisseulle dan dinamakan

Poisseulle. ( Widawati, 2008 )

2.5 Hukum Stoke dan Kecepatan Terminal

Dalam suatu fluida ideal (fluida tidak kental) tidak ada viskositas

(kekentalan) yang menghambat lapisan-lapisan fluida ketika lapisan-

lapisan tersebut menggeser satu di atas lainnya. Dalam suatu pipa dengan

luas penampang seragam (serbasama), setiap lapisan fluida ideal bergerak

dengan kecepatan yang sama demikian juga lapisan fluida yang dekat

dengan dinding pipa. Ketika viskositas (kekentalan) hadir, kecepatan

lapisan-lapisan fluida tidak seluruhnya sama. Lapisan fluida yang bergerak

11

pada dinding pipa bahkan sama sekali tidak bergerak (v = 0), sedangkan

lapisan fluida pada pusat pipa memiliki kecepatan terbesar.

Viskositas dalam aliran fluida kental sama saja dengan gesekan

pada gerak benda padat. Untuk Fluida ideal, viskositas η = 0, sehingga kita

selalu menganggap bahwa benda yang bergerak dalam fluida ideal tidak

mengalami gesekan yang disebabkan oleh fluida. Akan tetapi, bila benda

tersebut bergerak dengan kelajuan tertentu dalam fluida kental, gerak

benda tersebut akan dihambat oleh gaya gesekan fluida pada benda

tersebut. Besar gaya gesekan fluida telah dirumuskan oleh

Ff = kηv

Koefisien k bergantung pada bentuk geometris benda. Untuk benda

yang memiliki bentuk geometris berupa bola dengan jari-jari r, maka dari

perhitungan laboratorium ditunjukkan bahwa

k = 6πr

Dengan memasukkan nilai k ini ke dalam persamaan kita peroleh

Hukum Stokes Ff = 6πηrv

Dengan η adalah koefisien viskositas yang dinyatakan dalam kg m-1s-1 atau

Pa s.Persamaan Ff = 6πηrv pertama kali dinyatakan oleh Sir George Stokes

pada tahun 1845, sehingga persamaan ini dikenal sebagai hukum stokes.

( Kanginan, 2007 : 258 )

Semakin kental suatu zat cair, maka gaya hambatnya (gaya stokes )

juga semakin besar.

Persamaannya : FS = 6 πηrv

Keterangan : FS = Gaya Stokes ( N )

η = Koefisien Viskositas ( N.s/m2 )

r = jari-jari bola (m)

v = kecepatan relatif bola terhadap fluida ( m/s )

( Purwaningsih, dkk, 2012 :180 )

Kecepatan termal adalah benda yang bergerak dengan kecepatan

terbesar yang tetap. Persamaannya :

12

V1 = gVb (ρb - ρf ) / 6 πηr

Untuk benda yang berbentuk bola dengan jari-jari r maka volume

benda (vb ) adalah ( vb = 43 π r3 )

Jadi, persamaan kecepatan termalnya yaitu :

Sedangkan untuk viskositasnya adalah

Keterangan : η = koefisien Viskositas ( N.s/m2)

ρb = massa jenis benda ( kg/m3)

ρf = massa jenis fluida ( kg/m3)

V1 = Kecepatan termal (m/s)

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

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

(v) dan berbanding terbalik dengan jarak antar lempeng (l). Besar gaya F

yang diperlukan untuk menggerakan suatu lapisan fluida dengan kelajuan

tetap v untuk luas penampang keping A adalah

Dengan viskositas didefinisikan sebagai perbandingan regangan

geser (F/A) dengan laju perubahan regangan geser (v/l).

Dengan kata lain dapat dikatakan bahwa : Makin besar luas keping

(penampang) yang bersentuhan dengan fluida, makin besar gaya F yang

diperlukan sehingga gaya sebanding dengan luas sentuh (F ≈ A). Untuk

luas sentuh A tertentu, kelajuan v lebih besar memerlukan gaya F yang

lebih besar, sehingga gaya sebanding dengan kelajuan (F ≈ v).

Hukum Stokes Viskositas dalam aliran fluida kental sam saja

dengan gesekan pada gerak benda padat. Untuk fluida ideal, viskositas η =

0 sehingga kita selalu menganggap bahwa benda yang bergerak dalam

fluida ideal tidak mengalami gesekan yang disebabkan fluida. Akan tetapi,

13

V1 = 2 gr2 (ρb - ρf ) / 9η

η = 2 gr2 / 9V1 (ρb - ρf )

F = η A v

bila benda tersebut bergerak dengan kelajuan tertentu dalam fluida kental,

maka benda tersebut akan dihambat geraknya oleh gaya gesekan fluida

benda tersebut. Besar gaya gesekan fluida telah dirumuskan

Koefisien k tergantung pada bentuk geometris benda. Untuk benda

yang bentuk geometrisnya berupa bola dengan jari-jari (r), maka dari

perhitungan laboraturium ditunjukan bahwa k = 6 п r maka F = 6 п η r v .

Persamaan itulah yang hingga kini dikenal dengan Hukum Stokes.

Dengan menggunakan hukum stokes, maka kecepatan bola pun

dapat diketahui melalui persamaan (rumus) : v = 2 r2 g (ρ – ρ0) 9 η

Setiap benda yang bergerak dalam fluida mendapat gaya gesekan

yang disebabkan oleh kekentalan fluida tersebut. Gaya gesekan tersebut

sebanding dengan kecepatan relatip benda terhadap fluida. Khusus untuk

benda yang berbentuk bola dan bergerak dalam fluida yang sifat-sifatnya,

gaya gesekan yang dialami benda dapat dirumuskan sebagai berikut : F = -

6 π η r v Keterangan : F = gaya gesekan yang bekerja pada bola η =

koefisien kekentalan fluida V = kecepatan bola relatip terhadap fluida

Rumus diatas dikenal sebagai hukum stokes.Tanda minus

menunjukan arah gaya F yang berlawanan dengan kecepatan (V).

Pemakaian hukum stokes memerlukan beberapa syarat yaitu : Ruang

tempat fluida tidak terbatas (ukurannya cukup luas dibandingkan dengan

ukuran benda) Tidak ada turbulensi didalam fluida Kecepatan V tidak

besar, sehingga aliran masih laminar.

Jika sebuah bola dengan rapat massa dan dilepaskan dari

permukaan zat cair tanpa kecepatan awal, maka bola tersebut mula-mula

akan bergerak dipercepat. Dengan bertambahnya kecepatan, maka

bertambah besar pula gaya gesekan pada bola tersebut. Pada akhirnya bola

14

F = η A v = A η v = k η

v

akan bergerak dengan kecepatan tetap, yaitu setelah terjadi keseimbangan

antara gaya berat, dan gaya apung (gaya archimedes), dan gaya stokes.

Pada keadaan ini berlaku persamaan : V= (2 r²)/(9 ƞ) (ρ-ρo)

Keterangan : ρ = rapat massa bola

ρo= rapat massa fluida

Dari persamaan tersebut dapat diturunkan : T= (9 ƞ d)/(2 g r² (ρ-ρo))

Keterangan : T = waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak d

d = jarak yang tempuh

Maka jika mencari ƞ, menjadi : ƞ= (2 r² (ρ-ρo) 9)/(g v)

Suatu benda yang dijatuhkan bebas dalam suatu fluida kental,

kecepatannya makin membesar sampai mencapai suatu kecepatan terbesar

yang tetap. Kecepatan terbesar yang tetap ini dinamakan kecepatan

terminal.

Pada saat kecepatan terminal vT tercapai, gaya-gaya yang bekerja

pada benda adalah seimbang : Ʃ F = 0

+ mg – Fa – Ff = 0

Ff = mg - Fa

Jika massa jenis benda = ρb, massa jenis fluida = ρf, dan volum

benda= Vb, maka gaya ke atas Fa = Vb ρf g

Berat benda mg = (ρb Vb ) g

Gaya gesekan Ff = 6πηrvT ( benda dianggap berbentuk bola )

15

Dengan memasukkan besar ketiga gaya tersebut ke dalam

persamaan Ff = mg - Fa kita peroleh 6πηrvT = ρb Vb g - Vb ρf g → 6πηrvT =

g Vb (ρb - ρf )

Kecepatan terminal Dalam fluida kental

vT = g Vb (ρb - ρf ) / 6πηr

Untuk benda berbentuk bola dengan jari-jari r, maka volume benda

Vb = 43 π r3 , sehingga vT = g (

43 π r3) (ρb - ρf ) / 6πηr

Kecepatan terminal Dalam fluida kental

vT = 29 (r2 g) / η (ρb - ρf )

2.6 Konsep Viskositas

             Fluida, baik zat cair maupun zat gas yang jenisnya berbeda

memiliki tingkat kekentalan yang berbeda. Viskositas sebenarnya

merupakan gaya gesekan antara molekul-molekul yang menyusun suatu

fluida. Jadi molekul-molekul yang membentuk suatu fluida saling gesek-

menggesek ketika fluida-fluida tersebut mengalir. Pada zat cair, viskositas

disebabkan karena adanya gaya kohesi (gaya tarik menarik antara molekul

sejenis). Sedangkan dalam zat gas, viskositas disebabkan oleh tumbukan

antara molekul.

            Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir, contohnya

air. Sebaliknya, fluida yang lebih kental biasanya lebih sulit mengalir,

contohnya minyak goreng, oli, madu, dan lain-lain. Hal ini bias dibuktikan

dengan menuangkan air dan minyak goreng diatas lantai yang

permukaannya miring. Pasti hasilnya air lebih cepat mengalir dari pada

minyak goreng atau oli. Tingkat kekentalan suatu fluida  juga bergantung

pada suhu. Semakin tinggi suhu zat cair, semakin kurang kental zat cair

tersebut. Misalnya ketika ibu menggoreng ikan di dapur, minyak goreng

16

yang awalnya kental, berubah menjadi lebih cair ketika dipanaskan.

Sebaliknya, semakin tinggi suhu suatu zat gas, semakin kental zat gas

tersebut.

            Perlu diketahui bahwa viskositas hanya ada pada fluida rill (rill =

nyata). Fluida rill adalah fluida yang kita jumpai dalam kehidupan sehari-

hari, seperti air sirup, oli, asap knalpot, dan lainnya. Fluida rill berbeda

dengan fluida ideal. Fluida ideal sebenarnya tidak ada dalam kehidupan

sehari-hari. Fluida ideal hanya model yang digunakan untuk membantu

kita dalam menganalisis aliran fluida (fluida ideal ini yang kita pakai

dalam pokok bahasan fluida dinamis).

            Satuan system internasional (SI) untuk koifisien viskositas adalah

Ns/m2 = Pa.s (pascal sekon). Satuan CGS (centimeter gram sekon) untuk

SI koifisien viskositas adalah dyn.s/cm2 = poise (p). Viskositas juga sering

dinyatakan dalam sentipolse (cp). 1 cp = 1/1000 p. satuan poise digunakan

untuk mengenang seorang Ilmuwan Prancis, almarhum Jean Louis Marie

Poiseuille.(1 poise = 1 dyn. s/cm2 = 10-1 N.s/m2).

            Fluida adalah gugusan molekul yang jarak pisahnya besar, dan

kecil untuk zat cair. Jarak antar molokulnya itu besar jika dibandingkan

dengan garis tengah molekul itu. Molekul-molekul itu tidak  terikat pada

suatu kisi, melainkan saling bergerak bebas terhadap satu sama lain. Jadi

kecepatan fluida atau massanya kecepatan volume tidak mempunyai

makna yang tepat sebab jumlah molekul yang menempati volume tertentu

terus menerus berubah.

            Fluida dapat digolongkan kedalam cairan atau gas. Perbedaan-

perbedaan utama antara cair dan gas adalah :

a. Cairan praktis tidak kompersible, sedangkan gas kompersible dan

seringkali harus diperlakukan demikian.

b. Cairan mengisi volume tertentu dan mempunyai permukaan-

permukaan bebas, sedangkan agar dengan massa tertentu

mengembang sampai mengisi seluruh bagian wadah tempatnya.

Faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas :

17

Suhu

Viskositas berbanding terbalik dengan suhu. Jika suhu naik maka

viskositas akan turun, dan begitu sebaliknya. Hal ini disebabkan karena

adanya gerakan partikel-partikel cairan yang semakin cepat apabila suhu

ditingkatkan dan menurun kekentalannya.

Konsentrasi larutan

Viskositas berbanding lurus dengan konsentrasi larutan. Suatu

larutan dengan konsentrasi tinggi akan memiliki viskositas yang tinggi

pula, karena konsentrasi larutan menyatakan banyaknya partikel zat yang

terlarut tiap satuan volume. Semakin banyak partikel yang terlarut,

gesekan antar partikrl semakin tinggi dan viskositasnya semakin tinggi

pula.

Berat molekul solute

Viskositas berbanding lurus dengan berat molekul solute. Karena

dengan adanya solute yang berat akan menghambat atau member beban

yang berat pada cairan sehingga manaikkan viskositas.

Tekanan

Semakin tinggi tekanan maka semakin besar viskositas suatu

cairan.Makin kental suatu cairan, makin besar gaya yang dibutuhkan untuk

membuatnya mengalir pada kecepatan tertentu. Viskositas disperse koloid

dipengaruhi oleh bentuk partikel dari fase disperse dengan viskositas

rendah, sedang system disperse yang mengandung koloid-koloid linier

viskositasnya lebih tinggi. Hubungan antara bentuk dan viskositas

merupakan refleksi derajat solvasi dari partikel.

Bila viskositas gas meningkat dengan naiknya temperature, maka

viskositas cairan justru akan menurun jika temperature dinaikkan. Fluiditas

dari suatu cairan yang merupakan kelebihan dari viskositas akan

meningkat dengan makin tingginya temperatur.

2.7 Viskositas Oli

Kekentalan Oli

18

Selain kualitas oli, tingkat kekentalan oli menjadi tolok ukur

memilih oli bagi mesin anda. Tingkat kekentalan oli dipengaruhi oleh

temperatur sekitarnya.

Semakin kental oli, maka lapisan yang ditimbulkan semakin kental. Lapisan halus

pada oli kental memberi kemampuan ekstra menyapu atau membersihkan

permukaan logam yang terlumasi. Sebaliknya oli yang terlalu tebal akan memberi

resitensi berlebihan mengalirkan oli pada temperatur rendah sehingga

mengganggu jalannya pelumasan ke komponen yang dibutuhkan. Untuk itu, oli

harus memiliki kekentalan lebih tepat pada temperatur tertinggi atau temperatur

terendah ketika mesin dioperasikan.

Berdasarkan viskositasnya  oli yang dijual dapat dikelompokkan

menjadi 2 yaitu:

1. Single grade oil, yaitu oli yang mempunyai tingkat kekentalan

tunggal, misalnya SAE 20,  SAE 30,  SAE 40.

2. Multi grade oil, yaitu oli yang mempunyai tingkat kekentalan

ganda, misalnya SAE 5W/20,  SAE 10W/ 30, SAE 20W/50,  SAE

20W/50.( http://www.rodadua.web.id/kekentalan-oli/ )

Untuk minyak pelumas motor, seperti diketahui ada delapan

tingkat kekentalan minyak pelumas. Yang dimaksud dengan kekentalan itu

sebenarnya tidak lain dari tahanan aliran yang tergantung dari kental atau

19

encernya minyak tersebut. Semua minyak pelumas jika dipanaskan akan

menjadi lebih encer dan pada temperatur yang lebih rendah akan menjadi

lebih kental. Karena itu, kekentalan minyak pelumas diukur pada

temperatur tertentu.The Society of Automotive Engineers (SAE)

merupakan organisasi yang beranggotakan para ahli pengolahan minyak

bumi dan ahli perencana motor telah menetapkan standar kekentalan

minyak pelumas. Angka kekentalan yang pertama ditetapkan pada tahun

1911 dan sesudah itu telah mengalami beberapa kali perubahan berhubung

dengan adanya kemajuan dalam teknologi dan perencanaan motor serta

kemajuan dalam bidang pengolahan minyak bumi.

Angka kekentalan minyak pelumas yang banyak digunakan sekarang

terdiri dari: 5W; 10W; 20W ;20 ;30; 40; 50; 60 dan 90. Dulu pernah

diproduksi minyak pelumas dengan kekentalan 90, dan 140 tapi saat ini

untuk motor yang modern sudah dipakai lagi. Kekentalan yang lebih kecil

menunjukkan minyak yang lebih encer dan sebaliknya angka yang lebih

besar menunjukkan minyak yang lebih kental. Huruf W di belakang angka

kekentalan maksudnya adalah Winter yaitu untuk minyakpelumas yang

khusus digunakan untuk waktu musim dingin dan pengukuran dilakukan

pada temperatur 0°F. jenis demikian tentu saja tidak diperlukan di

Indonesia. Setiap merek sepeda motor di Indonesia merekomendasikan

minyak pelumas yang digunakan. Misalnya Honda merekomendasi

minyak pelumas dengan viskositas SAE 10 W-30.

Pengukuran kekentalan minyak pelumas dengan standard SAE,

ditetapkan pada temperatur 210°F atau 2°F dibawah temperatur

mendidihnya air murni. Caranya dengan menghitung waktu yang

dibutuhkan oleh 60 ml minyak tersebut untuk melalui suatu saluran sempit

pada temperatur 210°F. Minyak pelumas harus diganti secara teratur

sesuai dengan pedoman yang dikeluarkan oleh pabrik pembuat. Minyak

pelumas yang sudah aus ditunjukkan dengan menurunnya kekentalan dan

warnanya menjadi hitam. Perubahan ini disebabkan oleh temperatur

pemakaian yang tinggi.

20

2.8 Viskositas Bensin

Bensin adalah minyak bumi yang mudah menguap dan mudah

terbakar dan dipakai sebagai bahan bakar mobil, merupakan campuran

hidrokarbon cair yang diekstrak dari gas bumi dengan bermacam-mcam

metode dan distabilkan agar mendapatkan titik didih yang cocok untuk

dipadukan dengan bensin kilangan.

A. Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini, yaitu

1. Mempelajari dinamika benda dalam cairan.

2. Menentukan kecepatan terminal pada suatu zat cair.

3. Menentuan koefisien viskositas zat cair (η) berdasarkan hukum stokes.

4. Menentukan besaran gaya gesek dalam zat cair. (Fg)

21

Lembar Kerja SiswaPercobaan

Koefisien Kekentalan Zat Cair pada Oli

5. Mengetahui arti dari viskositas.

B. Alat dan Bahan Percobaan

a. Alat Percobaan

No Alat Percobaan Gambar Jumlah

1. Kelereng 3 buah

2. Gelas ukur 100 ml 3 buah

3. Stopwatch 1 buah

4. Mistar 30 cm 1 buah

5. Mikrometer 1 buah

22

6. Jangka sorong 1 buah

7. Neraca Ohaus 1 buah

Aqua bekas 2 buah

b. Bahan Percobaan

No. Bahan Percobaan Gambar Jumlah

1. Oli bekas Secukupnya

23

2. Oli baru Secukupnya

3. Bensin Secukupnya

4. Tissue Secukupnya

5. Penyaring Zat cair 3 buah

Gambar Percobaan

24

C. Rumusan Masalah

Berdasarkan tujuan percobaan, dapat dirumuskan beberapa masalah, yaitu

1) Faktor apa saja yang berpengaruh pada viskositas zat cair tersebut ?

2) Bagaimana gaya gesekan yang ditimbulkan oleh benda terhadap zat

cair tersebut?

3) Bagaimana perbandingan kecepatan kelereng 1 sampai kelereng III

ketika dimasukkan cair kedalam gelas ukur, manakah yang memiliki

kecepatan terbesar maupun terkecil ?

4) Bagaimana pula perbandingan waktu yang dihasilkan oleh masing-

masing zat cair tersebut, manakah zat cair yang memiliki waktu

tercepat maupun terlama?

5) Bagaimanakah perbandingan massa jenis masing-masing zat cair

manakah yang menurutmu lebih besar maupun terkecil serta

alasannya ?

25

6) Bagaimanakah perbandingan koefisien kekentalan zat cair dari

masing-masing zat tersebut, manakah menurutmu yang memiliki

koefisien terbesar maupun terkecil?

D. Hipotesis Percobaan

Berdasarkan rumusan masalah diatas, dapat dirumuskan beberapa hipotesis,

yaitu :

1) Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap kekentalan zat cair adalah

suhu, tekanan, kecepatan, volume, massa.

2) Gaya gesekan yang ditimbulkan oleh kelereng terhadap masing-

masing zat cair tersebut sebanding dengan besar kecepatan benda

apabila dimasukkan kedalam gelas ukur 100 ml tersebut adalah

tergantung dengan masing-masing pergerakan benda tersebut dan

masing-masing bahan yang dicelupkan ke dalam zat cair tersebut.

3) Perbandingan kecepatan pada kelereng 1 sampai kelereng ke-3 apabila

dimasukkan zat cair kedalam gelas ukur 100 ml, yang memiliki

kecepatan terbesar menurut kami adalah Zat cair yang memiliki

Tingkat viskositas yang lebih tinggi yaitu Oli baru karena Semakin

tinggi viskositas, maka gerakan kelereng semakin lambat. Sedangkan zat cair

yang memiliki kecepatan terkecil adalah karena zat cair ini memiliki Tingkat

kekentalan yang lebih kecil yaitu bensin.Alasannya semakin rendah

viskositas, gerakan kelereng akan semakin cepat.

4) Menurut kami Perbandingan waktu yang dihasilkan oleh masing-

masing zat cair tersebut yang merupakan zat cair yang memiliki waktu

tercepat adalah zat cair yang memiliki tingkat kekentalan yang lebih

tinggi yaitu oli baru sedangkan zat cair yang memiliki waktu terlama

adalah zat cair yang memiliki tingkat kekentalan yang lebih rendah

yaitu Bensin.

5) Perbandingan massa jenis masing-masing zat cair menurut kami lebih

besar adalah zat cair yang memiliki tingkat kekentalan lebih rendah

yaitu bensin sedangkan zat cair yang memiliki massa jenis terkecil

adalah zat cair yang memiliki tingkat kekentalan yang lebih tinggi

yaitu Oli baru.

26

6) Perbandingan koefisien kekentalan zat cair dari masing-masing zat

tersebut, menurut kami yang memiliki koefisien terbesar adalah Oli

baru karena tingkat kekentalan zat cair tersebut lebih tinggi.

sedangkan yang memiliki koefisien terkecil adalah bensin karena

tingkat kekentalan zat cair tersebut lebih rendah.

E. Prosedur Percobaan

Tujuan ke- 1 :

Mempelajari Dinamika Benda dalam cairan

Langkah-langkah Percobaan :

a.

Tujuan ke- 2 :

Menentukan Kecepatan terminal pada suatu zat cair.

Langkah-langkah Percobaan :

a. Siapkan gelas ukur dan masing-masing zat cair.

b. Kemudian, masukkan kelereng 1 sampai III kedalam zat cair.

c. Ukur jarak gelas ukur 100 ml dengan menggunakan penggaris 30 cm.

d. Setelah itu catat hasilnya

e. Lalu, tentukan waktu lamanya pada saat kelereng 1 sampai III dimasukkan

ke dalam gelas ukur 100 ml yang berisi zat cair dengan menggunakan

stopwatch.

f. Catat hasilnya, sehingga kita dapat menentukan kecepatan terminal pada

suatu zat cair.

g. Lakukan berulang-ulang langkah b sampai f untuk zat cair lainnya.

Tujuan ke- 3 :

Menentuan koefisien viskositas zat cair (η) berdasarkan hukum stokes.

Langkah-langkah Percobaan :

a. Tentukan massa gelas ukur dengan menggunakan Neraca Ohaus.

27

b. Catat massa gelas ukur tersebut.

c. Lalu, Masukkan zat cair (fluida) kedalam gelas ukur ml

d. Amati bagaimana kekentalan zat cair atau nilai koefisien zat cair ()

tersebut.

e. Catat temperatur zat tersebut yang dipergunakan dengan menggunakan

termometer.

f. Buatlah tanda pada tabung sejauh 24 cm sebagai jarak jatuh yang ditempuh

bola kelereng.

g. Ukurlah jarak 24 cm tersebut dengan mempergunakan penggaris

h. Jatuhkan bola kelereng kedalam zat cair dan catat waktu t saat bola melalui

jarak 24 cm di atas.

i. Ulangi langkah 1 s/d 6 untuk bola yang lain.

Tujuan ke- 4 :

Menentukan besaran gaya gesek dalam zat cair. (Fg)

Langkah-langkah Percobaan :

a. Masukkan kelereng 1 ke dalam gelas ukur 100 ml yang berisi zat cair

b. Setelah itu amati kelereng yang bergerak tersebut akibat gesekan dengan

fluida.

c. Catat hasilnya.

d. Kemudian masukkan kelereng 2 ke dalam gelas ukur 100 ml yang berisi

zat cair.

e. Amati Kelereng yang bergerak tersebut akibat gesekan dengan zat cair.

f. Catat hasilnya

g. Kemudian masukkan kelereng 3 ke dalam gelas ukur 100 ml yang berisi

zat cair tadi.

h. Setelah itu amati kelereng ke 3 tersebut untuk melihat besar gaya gesekan

oli bekas dengan fluida tersebut..

i. Catat hasilnya.

j. Selanjutnya, lakukan percobaan tersebut berulang-ulang untuk zat cair

berikutnya pada kelereng 1 sampai kelereng 3.

28

Tujuan ke-5 :

Mencari rapat massa benda ()

Langkah-langkah Percobaan :

a. Ukur diameter benda ( kelereng 1) sebanyak 3 kali dengan

mempergunakan mikrometer sekrup.

b. Catat hasilnya.

c. Lakukan berulang-ulang untuk kelereng 2 sampai 3 dari langkah a

sampai b dengan menggunakan mikrometer sekrup.

Tujuan ke-6 :

Mengukur Diameter Gelas ukur 100 ml

Langkah-langkah Percobaan :

a. Ukur diameter luar masing-masing kedua gelas ukur tersebut.

b. Pertama, Kita hitung diameter luar gelas ukur 1 dengan menggunakan

jangka sorong, sehingga kita bisa mendapatkan nilai diameter dari gelas

ukur tersebut.

c. Setelah itu, kita hitung diameter dalam gelas ukur 1 dengan menggunakan

jangka sorong sehingga kita bisa mendapatkan nilai dari diameter dalam

dari gelas ukur tersebut.

d. Catat hasilnya

e. Lakukan secara berulang untuk percobaan ke-2 dan ke-3 dari diameter

tersebut.

Tujuan ke-7 :

Menentukan massa jenis fluida (fluida)

Langkah-langkah Percobaan :

a. Siapkan masing-masing zat cair dan gelas ukur panjang 100 ml

b. Masukkan zat cair tersebut ke dalam gelas ukur 100 ml

c. Timbang massa zat cair tersebut dengan menggunakan neraca ohaus

dengan cara massa zat cair + massa gelas ukur. hasil dari penjumlahan

tersebut dikurang dengan massa gelas ukur 100 ml tersebut.

29

d. Kemudian hitung volume zat cair tersebut dengan menggunakan Gelas

ukur 100 ml.

e. Catat hasilnya.

f. Ulangi langkah b sampai e tersebut untuk zat cair lainnya.

Tujuan ke-8 :

Menentukan massa jenis benda (benda)

Langkah-langkah Percobaan :

a. Siapkan masing-masing kelereng 1 sampai III, zat cair dan gelas ukur

panjang 100 ml

b. Masukkan benda yaitu kelereng 1 sampai kelereng III tersebut ke dalam

gelas ukur 100 ml yang berisi zat cair tersebut.

c. Timbang massa benda tadi yaitu kelereng 1 sampai kelereng III dengan

menggunakan neraca ohaus

d. Kemudian hitung volume benda yaitu kelereng 1 sampai kelereng III tadi

dengan menggunakan Gelas ukur 100 ml.

e. Catat hasilnya.

f. Ulangi langkah b sampai e tersebut untuk zat cair selanjutnya.

F. Data Hasil Percobaan

1. Hasil Pengukuran

No Benda/zat Massa

(Kg)

Volume

(m3)

Jari-jari

(m)

1. Oli Baru -

2. Oli Bekas -

3. Bensin -

4. Gelas Ukur

Panjang 1

30

5. Gelas Ukur

Panjang 2

6. Gelas Ukur

Panjang 3

7. Kelereng 1

8. Kelereng II

9. Kelereng III

G. Analisis Data

Oli baru

Peng

ukur

an k

e

s (m)t

v

(

m

/

s

)

ρ0

(kg.m-

3)

ρ1

(Kg.m3

)

(N.m2

S)

1 24cm=0,2

4m

2 24cm=0,2

4m

3 24cm=0,2

4m

Oli bekas

Peng

ukur

an k

e

s (m) t (s)

v

(

m

/

s

)

ρ0

(kg.m-3)

ρ1

(Kg.m3)

(N.m2

S)

31

1 24cm=0,2

4m

2 24cm=0,2

4m

3 24cm=0,2

4m

Bensin

Peng

ukur

an k

e

s (m)t

v

(

m

/

s

)

ρ0

(kg.m-

3)

ρ1

(Kg.m3

)

(N.m2

S)

1 24cm=0,2

4m

2 24cm=0,2

4m

3 24cm=0,2

4m

32

Perhitungan

Pada Oli baru

Kecepatan 1

s = O,24 m

t = 3 s

v = s/t

= 0,24 m / 3s

= 0,08 m/s

Kecepatan II

s = O,24 m

t = 3,4 s

v = s/t

= 0,24 m / 3,4s

= 0,07 m/s

Kecepatan III

s = O,24 m

t = 3,2 s

v = s/t

= 0,24 m / 3,2 s

33

= 0,075 m/s

Pada Oli bekas

Kecepatan I

s = 0,24 m

t = 2s

v = s/t

= 0,24 / 2 s

= 0,12 m/s

Kecepatan II

s = 0,24 m

t = 1,6 s

v= s/t

= 0,24m /1,6 s

= 0,15 m/s

Kecepatan III

s = 0,24 m

t = 1,8 s

v = s/t

= 0,24 m /1,8 s

= 0,133 m/s

Pada Bensin

Kecepatan I

s = 0,24 m

t = 1s

v = s/t

= 0,24 m / 1 s

= 0,24 m/s

Kecepatan II

s = 0,24 m

34

t = 0,9 s

v = s/t

= 0,24 m / 0,9 s

= 0,26 m/s

Kecepatan III

s = 0,24 m

t = 1,1 s

v = s/t

= 0,24 m / 1,1 s

= 0,22 m/s

Oli baru

Massa Jenis Benda 1

Pada Kelereng 1 ( Kelereng Bening )

ρ1 = m/v

= 0,00345 kg / 9 x 10-4 m3

= 3,833 kg/m3

Massa Jenis Benda 2

Pada Kelereng 2 ( Kelereng merah )

ρ2 = m/v

= 0,00434 kg / 9 x 10-4 m3

= 4,822 kg/m3

Massa Jenis Benda 3

Pada Kelereng 3 ( Kelereng hijau )

ρ3 = m/v

= 0,0044 kg / 9 x 10-4 m3

= 4,889 kg/m3

Massa Jenis Zat Cair

ρ0 = m/v

= 0,080 kg / 9 x 10-4 m3

= 72 x 10-6 kg/m3 atau 0,000072 kg/m3

35

Oli bekas

Massa Jenis Benda 1

Pada Kelereng 1 ( Kelereng bening )

ρ1 = m/v

= 0,00345 kg / 9 x 10-4 m3

= 3,833 kg/m3

Massa Jenis Benda 2

Pada Kelereng 2 ( Kelereng merah )

ρ2 = m/v

= 0,00434 kg / 9 x 10-4 m3

= 4,822 kg/m3

Massa Jenis Benda 3

Pada Kelereng 3 ( Kelereng hijau )

ρ3 = m/v

= 0,0044 kg / 9 x 10-4 m3

= 4,889 kg/m3

Massa Jenis Zat Cair

ρ0 = m/v

= 0,064 kg / 9 x 10-4 m3

= 71,11 kg/m3

Bensin

Massa Jenis Benda 1

Pada Kelereng 1 ( Kelereng bening )

ρ1 = m/v

= 0,00345 kg / 9 x 10-4 m3

= 3,833 kg/m3

Massa Jenis Benda 2

Pada Kelereng 2 ( Kelereng merah )

ρ2 = m/v

= 0,00434 kg / 9 x 10-4 m3

= 4,822 kg/m3

36

Massa Jenis Benda 3

Pada Kelereng 3 ( Kelereng hijau )

ρ3 = m/v

= 0,0044 kg / 9 x 10-4 m3

= 4,889 kg/m3

Massa Jenis Zat Cair

ρ0 = m/v

= 0,49 kg / 9 x 10-4 m3

= 544,4 kg/m3

Nilai Viskositas Oli baru

Dengan s = 0,24 m

1 = 2 g9 s (ρ0−ρ1) t r2

= 2(10)9(0,24) ( 3,833 – 90) .(3)( 0,007665)2

= 20

2,16 ( -86,167) (3) ( 5,875 x 10-5)

= 9,26 ( -258,501) ( 5,875 x 10-5) = 9,26 ( -1518,6933 x 10-5)

= -14063,09 x 10-5 = 0,140 N.m-2s atau 140 x 10-3 N.m-2s

Dengan s = 0,24 m

2 = 2 g9 s (ρ0−ρ1) t r2

= 2(10)9(0,24) ( 4,822 – 86,67)(3,4)(0,00809)2

= 20

2,16 (-81,85 ) ( 3,4) ( 6,545 x 10-5)

= 9,26 (-278,29)(6,545 x 10-5) = 9,26 (-2576,9654 x 10-5)

= -23862,7 x 10-5 = 0,238 atau 0,24 N.m-2s

atau 238 x 10-3 N.m-2s atau 24 x 10-2 N.m-2s

Dengan s = 0,24 m

3 = 2 g9 s (ρ0−ρ1) t r2

= 2(10)9(0,24) ( 4,889 – 85,56) (3,2)(0,00813)2

37

= 20

2,16 ( -86,167) (3,2) ( 6,60969 x 10-5)

= 9,26 ( -275,7344) ( 6,60969 x 10-5) = 9,26 ( 1822,52 x10-5)

= 16876,5 x 10-5 = 0,168 atau 0,17 N.m-2s

atau 168 x 10-3 N.m-2s atau 17 x 102 N. m-2s

Total = 1 + 2 + 3 = (140 x 10-3 ) + ( 238 x 10-3 ) + ( 168 x 10-3)

= 0,546 N. m-2s atau 546 x 10-3 N. m-2s

Nilai Viskositas Oli bekas

Dengan s = 0,24 m

1 = 2 g9 s (ρ0−ρ1) t r2

= 2(10)9(0,24) ( 3,833 – 71.1)(2)(0,007665)2

= 20

2,16 (-67,267 ) ( 2) ( 5,87 x 10-5)

= 9,26 (-134,534) ( 5,87 x 10-5) = -1245,785 (5,87 x 10-5)

= -7312,76 x 10-5 = 0,073 N.m-2s atau 0,07 N.m-2s

Atau 73 x 10-3 N.m-2s atau 7 x 10-2 N.m-2s

Dengan s = 0,24 m

2 = 2 g9 s (ρ0−ρ1) t r2

= 2(10)9(0,24) ( 4,822 - 7 ) (1,6) (0,00809)2

= 20

2,16 (-2,178) ( 1,6) ( 6,545 x 10-5)

= 9,26 ( -3,45)( 6,545 x 10-5) = -31,947 (6,545 x 10-5)

= -209,0993 x 10-5 = -0,00209 N.m-2s atau 0,0021 N.m-2s

Atau 2,09 x 10-3 N.m-2s atau 0,21 x 10-2 N.m-2s

Dengan s = 0,24 m

3 = 2 g9 s (ρ0−ρ1) t r2

38

= 2(10)9(0,24) ( 4,889 – 67,78) (1,8) (0,00813)2

= 20

2,16 (-62,891) (1,8 ) ( 6,60969 x 10-5)

= 9,26 (-113,2038) ( 6,6096 x 10-5) = -1048,2672 ( 6,6096 x 10-5)

= -6928,6263 x 10-5 = 0,0693 N.m-2s

Atau 693 x 10-4 N.m-2s atau 63,9 x 10-3 N.m-2s

Total = 1 + 2 + 3 = ( 73 x 10-3 ) + (2,09 x 10-3 ) + ( 63,9 x 10-3)

= 0,1444 N. m-2s atau 144,4 x 10-3 N. m-2

Nilai Viskositas Bensin

Dengan s = 0,24 m

1 = 2 g9 s (ρ0−ρ1) t r2

= 2(10)9(0,24) (3,833-544,4)(1) ( 0,007665)2

= 20

2,16 ( -540,567) (1 ) (5,87 x 10-5)

= 9,26 ( -540,567)( 5,87 x 10-5)

= 9,26 ( -3173,123 x 10-5) = -29383,12 x 10-5 = 0,294 N.m-2s

atau 294 x 10- 3N.m-2s

Dengan s = 0,24 m

2 = 2 g9 s (ρ0−ρ1) t r2

= 2(10)9(0,24) (4,822 – 522,2 )(0,9) ( 0,00809)2

= 20

2,16 ( -517,378) (0,9 ) (6,545 x 10-5)

= 9,26 (-465,6402)(6,545 x 10-5) = 9,26 x (-3047,615109 x 10-5)

= -28220,916 x 10-5 = -0,282 N.m-2s atau 282 x 10-3 N.m

Dengan s = 0,24 m

3= 2 g9 s (ρ0−ρ1) t r2

39

= 2(10)9(0,24) (4,889-533,3)( 1,1) (0,00813)2

= 20

2,16 ( -528,411) ( 1,1) (6,60969 x 10-5)

= 9,26 ( -581,2521) (6,60969 x 10-5)

= 9,26 ( -3841,7 x 10-5) = -35574,142 x 10-5

= 0,355 N.m-2s atau 355 x 10-3 N.m-2s

Total = 1 + 2 + 3 = ( 294 x 10-3 ) + ( 282 x 10-3 ) + (355 x 10-3)

= 0,931 N. m-2s atau 931 x 10-3 N. m-2s

gaya gesekan yang dialami benda dapat dirumuskan sebagai berikut :

F = -6 π η r v

Pada Oli baru

Kelereng 1

F = -6 . 3,14 . 0,007665 . 0,08 m/s =

Kelereng II

F = -6 . 3,14 . 0,00809 . 0,07 m/s =

Kelereng III

F = -6 . 3,14 . 0,00813 . 0,075 m/s =

Pada Oli bekas

Kelereng I

F = -6 . 3,14. 0,007665. 0,12 m/s =

Kelereng II

F = -6. 3,14 . 0,0809. 0,15 m/s =

Kelereng III

F= -6 . 3,14 . 0,00813. 0,13 m/s =

Pada Bensin

Kelereng I

F = -6 . 3,14 . 0,007665. 0,24 m/s =

40

Kelereng II

F = -6 . 3,14 . 0,0809 . 0,26 m/s =

Kelereng III

F= -6 . 3,14 . 0,00813 . 0,22 m/s =

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

41

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

H. Kesimpulan

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

42

I. Evaluasi

1. Berikan contoh penerapan dari viskositas dalam kehidupan sehari-hari !

2. Buat analisa dan kesimpulan dari percobaan yang sudah anda lakukan !

3. Jelaskan perbedaan antara gaya gesekan zat cair dengan gaya gesekan

antara zat padat ?

4. Jelaskan faktor apa saja yang mempengaruhi viskositas zat cair ?

Jawaban :

43

1. Contoh Penerapan dari viskositas dalam kehidupan Sehari-hari adalah

Aplikasi viskositas dalam kehidupan sehari-hari adalah :

- Mengalirnya darah dalam pembuluh darah vena

- Proses penggorengan ikan (semakin tinggi suhunya, maka semakin kecil

viskositas minyak goreng)

- Mengalirnya air dalam pompa PDAM yang mengalir kerumah-rumah kita

- Tingkat kekentalan oli pelumas

2. Analisa dan Kesimpulan dari percobaan yang sudah kami lakukan adalah

Viskositas menunjukkan kekentalan suatu bahan yang diukur dengan

menggunakan alat viscometer. Semakin tinggi viskositas suatu bahan maka

bahan tersebut akan makin stabil karena pergerakan partikel cenderung sulit

dengan semakin kentalnya suatu bahan. Nilai viskositas berkaitan dengan

kestabilan emulsi suatu bahan yang artinya berkaitan dengan nilai stabilitas

emulsi bahan. Viskositas atau kekentalan dari suatu cairan adalah salah satu

sifat cairan yang menentukan besarnya perlawanan terhadap gaya geser.

Viskositas terjadi terutama karena adanya interaksi antara molekul-

molekul cairan. Suatu cairan dimana viskositas dinamiknya tidak tergantung

pada temperatur, dan tegangan gesernya proposional (mempunyai hubungan

liniear) dengan gradien kecepatan dinamakan suatu cairan Newton. Perilaku

viskositas dari cairan ini adalah menuruti Hukum Newton untuk kekentalan.

Berat Jenis (specific weight) dari suatu benda adalah besarnya gaya

grafitasi yang bekerja pada suatu massa dari suatu satuan volume, oleh karena

itu berat jenis dapat didefinisikan sebagai: berat tiap satuan volume. Pada

percobaan ini pertama-tama dilakukan pengukuran massa jenis masing-masing

zat yang akan dicobakan, yaitu aquades,oli,serta perasan air daun ubi jalar.

dengan suhu 0C, 0C, 0C dan 0C.

Dari hasil diketahui bahwa suhu berbanding terbalik dengan massa

jenis zat. Semakin tinggi suhu maka semakin kecil massa jenis zat-nya. Hal

ini disebabkan karena ketika suhu mengingkat, molekul pada zat cair akan

bergerak cepat diakibatkan oleh tumbukan antar molekul, akibatnya molekul

dalam zat cair akan meregang dan massa jenis akan semakin kecil.

44

Pada percobaan selanjutnya, zat cair yang telah ditentukan massa

jenisnya dimasukkan ke dalam viskometer dengan mengusahakan agar tidak

ada gelembung dalam viskometer. Hal ini bertujuan agar aliran laminar tidak

terganggu oleh adanya gelembung yang akan mengakibatkan waktu yang

diperoleh tidak sesuai dengan waktu yang seharusnya.Pada percobaan ini

digunakan tiga jenis larutan dengan suhu yang berbeda Hal ini dilakukan

untuk mengetahui pengaruh suhu terhadap viskositas zat cair.

Dari hasil analisis di atas, diperoleh bahwa methanol memiliki koefisien

viskositas lebih rendah debandingkan etanol. Selain itu dapat pula diketahui

bahwa semakin tinggi suhu larutan, maka koefisien viskositas semakin

menurun. Hal ini karena pada suhu tinggi, gerakan partikel dalam larutan lebih

cepat sehingga viskositasnya menurun.Pada percobaan ini kita menggunakan

akuades sebagai pembanding. Hal ini dilakukan karena akuades sudah

memiliki ketetapan untuk nilai viskositasnya Hasil yang didapat dari grafik

yaitu semakin besar suhu maka akan semakin kecil massa jenis zat-nya. Hal ini

karena ketika suhu meningkat, molekul pada zat cair akan bergerak cepat

diakibatkan oleh tumbukan antar molekul, akibatnya molekul dalam zat cair

akan meregang dan massa jenis akan semakin kecil. Selain itu dapat pula

diketahui bahwa semakin tinggi suhu larutan, maka koefisien viskositas

semakin menurun. Hal ini karena pada suhu tinggi, gerakan partikel dalam

larutan lebih cepat sehingga viskositasnya menurun. Molekul semakin merapat

sehingga molekul-molekul pada tiap bahan berkumpul dan menyebabkan

massa memadat karena suhu yang digunakan kecil.Selain itu juga terjadi

interaksi di antara molekul-molekul zat yang melibatkan ikatan hidrogen yang

menyebabkan jarak antar molekul juga semakin kecil.

Percobaan ini menggunakan metode Oswald. Metode Ostwald yang

diukur adalah waktu yang diperlukan oleh sejumlah tertentu cairan untuk

mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan

itu sendiri. Disini juga dapat ditentukan hubungan waktu alir terhadap

viskositas. Semakin lama waktu alir maka viskositas semakin kecil. Jadi dapat

dikatakan bahwa semakin encer suatu zat cair maka waktu alirnya akan

semakin lama.

45

Nilai viskositas yang diperoleh pada suhu yang dingin antara aseton dan

etanol menunjukan bahwa nilai densitas air lebih besar apabila dibandingkan

dengan densitas aseton dan densitas etanol. Hal ini karena, massa air lebih

besar daripada massa etanol dan aseton.Dari hasil perhitungan densitas pada

setiap suhu dan bahan diperoleh nilai yang densitas yang naik turun, terkadang

densitas menunjukan kenaikan harga, namun terkadang pula densitas

menunjukan penurunan harga. Hal ini dikarenakan massa yang diperoleh pada

tiap bahan menunjukan angka yang naik turun.

Viskositas dipengaruhi oleh gaya Van Der Waals. Gaya Van Der Waals

adalah gaya-gaya yang timbul dari polarisasi molekul menjadi dipol. Selain itu

juga dipengaruhi oleh energi ambang, yaitu sejumlah energi minimum yang

diperlukan oleh suatu zat untuk dapat bereaksi hingga terbentuk zat baru..

Waktu yang dihasilkan cairan untuk mengalir bebas pun berbeda-beda. Ini

disebabkan karena proses antara pemanasan dan waktu mengukur viskositas

terlalu jauh. Bisa juga karena tingkat ketelitian yang rendah karena pada

percobaan ini kita menggunakan termometer untuk mengatur suhu. Padahal

agar suhu terjaga dengan baik, seharusnya di gunakan thermostat.

Dari perhitungan yang dilakukan dapat dibuktikan bahwa semakin

banyak waktu yang diperlukan oleh suatu cairan untuk mengalir, maka

viskositas cairan tersebut semakin besar pula. Hsl ini berarti waktu yang

diperlukan oleh suatu cairan untuk mengalir sebanding atau berbanding lurus

dengan viskositasnya.

Dari percobaan diperoleh hasil percobaan yaitu densitas bahan harga

masing-masing viskositas tiap bahan dan grafik hubungan antara 1/T terhadap

Ln η. Dari harga densitas yang diperoleh pada suhu yang dingin antara , dan

menunjukan bahwa nilai densitas air lebih besar apabila dibandingkan dengan

densitas aseton dan larutan sampel lainnya. Hal ini karenakan, massa air lebih

besar daripada massa aseton dan lainnya. Dari hasil perhitungan densitas pada

setiap suhu dan bahan diperoleh nilai yang densitas yang naik turun, terkadang

densitas menunjukan kenaikan harga, namun terkadang pula densitas

menunjukan penurunan harga.

46

Hal ini dikarenakan massa yang diperoleh pada tiap bahan menunjukan

angka yang naik turun. Pada hasil percobaan diperoleh viskositas cairan yang

menunjukan bahwa semakin rendahnya suhu maka viskositas yang diperoleh

akan semakin besar. Hal ini dikarenakan karena molekul semakin merapat

sehingga molekul-molekul pada tiap bahan berkumpul dan menyebabkan

massa memadat karena suhu yang digunakan kecil . Selain itu juga terjadi

interaksi di antara molekul-molekul zat yang melibatkan ikatan hidrogen yang

menyebabkan jarak antar molekul juga semakin kecil.

Dari percobaan diperoleh hubungan densitas dengan suhu, yakni

semakin besar suhu maka densitas yang diperoleh akan semakin mengecil, hal

inidikarenakan massa pada larutan akan berkurang akibat adanya pergerakan

molekul pada larutan yang menyebabkan adanyainteraksi antar molekul

sehinggaterjadi gaya london yang menyebabkan jarak antar molekul semakin

besar. Dari percobaan dapat kita lihat bahwa, Oli memiliki nilai viskositas yang

lebih besar daripada Perasan air daun ubi jalar maupun bensin.

Kesimpulan

Setelah melakukan percobaan viskositas cairan sebagai fungsi suhu di

ketahui bahwa air memiliki densitas yang paling besar apabila dibandingkan

dengan aseton, kloroform, dan toluena. Diketahui juga pengaruh dari suhu

dimana semakin menurunnya suhu maka semakin besar nilai viskositasnya.

Ikatan hidrogen juga menyebabkan jarak antar molekul semakin kecil dan

semakin besar suhu, maka densitas semakin kecil.

3. Perbedaan antara gaya gesekan zat cair dengan gaya gesekan antara zat padat

adalah

Gaya gesek (Ff) dari benda yang bergerak di atas suatu papan

permukaan

Gaya gesek adalah gaya yang berarah melawan gerak benda atau arah

kecenderungan benda akan bergerak. Gaya gesek muncul apabila dua buah

benda bersentuhan. Benda-benda yang dimaksud di sini tidak harus

47

berbentuk padat, melainkan dapat pula berbentuk cair, ataupun gas. Gaya

gesek antara dua buah benda padat misalnya adalah gaya gesek statis dan

kinetis, sedangkan gaya antara benda padat dan cairan serta gas adalah gaya

Stokes.

4. Faktor yang mempengaruhi viskositas zat cair adalah

Suhu

Viskositas berbanding terbalik dengan suhu. Jika suhu naik maka

viskositas akan turun, dan begitu sebaliknya. Hal ini disebabkan karena

adanya gerakan partikel-partikel cairan yang semakin cepat apabila suhu

ditingkatkan dan menurun kekentalannya.

Konsentrasi larutan

Viskositas berbanding lurus dengan konsentrasi larutan. Suatu larutan

dengan konsentrasi tinggi akan memiliki viskositas yang tinggi pula,

karena konsentrasi larutan menyatakan banyaknya partikel zat yang

terlarut tiap satuan volume. Semakin banyak partikel yang terlarut,

gesekan antar partikrl semakin tinggi dan viskositasnya semakin tinggi

pula.

Berat molekul solute

Viskositas berbanding lurus dengan berat molekul solute. Karena

dengan adanya solute yang berat akan menghambat atau member beban

yang berat pada cairan sehingga menaikkan viskositas.

Tekanan

Semakin tinggi tekanan maka semakin besar viskositas suatu

cairan.

GLOSARIUM

48

Berat Jenis adalah berat benda persatuan volume pada temperatur dan tekanan

tertentu, dan berat suatu benda adalah hasil kali antara rapat massa (r) dan

percepatan gravitasi .

Fluida adalah suatu zat yang mempunyai kemampuan berubah secara kontinue

apabila mengalami geseran, atau mempunyai reaksi terhadap tegangan

geser. Sekecil apapun dalam keadaan diam atau dalam keadaan

keseimbangan, fluida tidak mampu menahan gaya geser yang bekerja

padanya, dan oleh sebab itu fluida mudah berubah bentuk tanpa pemisahan

massa.

Fluida Dinamik adalah Fluida Dinamik atau Dinamika Fluida. (Hidrodinamika)

mempelajari Gerak Fluida atau Fluida yang bergerak.

Fluida Statik adalah Fluida yang tidak mengalir Statika Fluida ( Hidrostatika)

mempelajari Fluida yang diam.

Gaya Stokes adalah gaya hambat suatu zat cair yang memiliki kekentalan

masing-masing.

Hukum Archimedes adalah benda yang tercelup ke dalam fluida zat cair, baik

sebagian atau seluruhnya akan mengalami gaya keatas sebesar berat zat

cair yang dipindahkan oleh benda tersebut.

Hukum Pascal adalah Tekanan yang diberikan pada suatu zat cair dalam ruang

tertutup diteruskan sama besar

Hukum Stokes adalah gaya tarikan yang bekerja pada partikel berbentuk bola

dengan bilangan Reynolds yang sangat kecil.

Kecepatan Termal adalah benda yang bergerak dengan kecepatan terbesar yang

tetap.ke segala arah.

Koefisien Viskositas adalah Derajat Kekentalan Suatu Fluida

Rapat massa adalah ukuran konsentrasi massa zat cair dan dinyatakan dalam

bentuk massa persatuan volume

Rapat relatif (s) adalah Perbandingan antara rapat massa suatu zat dan rapat

massa air (rair), atau perbandingan antara berat jenis suatu zat dan berat

jenis air .Karena pengaruh temperatur dan tekanan pada rapat massa zat

cair sangat kecil, maka dapat diabaikan sehingga rapat massa zat cair dapat

dianggap tetap.

49

Tekanan adalah besar gaya yang bekerja pada suatu permukaan dibagi dengan

luas permukaan tersebut.

Viskositas atau kekentalan adalah salah satu sifat cairan yang menentukan

besarnya perlawanan terhadap gaya geser yang terjadi terutama karena

adanya interaksi antara molekul - molekul cairan.

Zat cair Newtonian adalah zat cair yang memiliki tegangan geser (t) sebanding

dengan gradien kecepatan normal terhadap arah aliran. Gradien kecepatan

adalah perbandingan antara perubahan kecepatan dan perubahan jarak

tempuh aliran.

50

DAFTAR PUSTAKA

Alonso, Marcel and Edward J Finn. 1994. Dasar-dasar Fisika. Erlangga. Jakarta

Bird, Tony. 1993. Kimia Fisik Untuk Universitas. Jakarta : PT Gramedia

Dudgale. 1986. Mekanika Fluida Edisi 3. Jakarta : Erlangga

Dunia Chayoy. 2012. Teori Viskositas Benda Jatuh. http://chayoy.blogspot.com

(6 Januari 2013, 13:00)

http://fisikabisa.wordpress.com/2011/02/04/pengertian-fluida/

Kanginan, Marthen, 2007. Fisika SMA Kelas XI.Cimahi : Erlangga

Purwoko, Fendi. 2009. Fisika 2 SMA Kelas XI. Jakarta : Yudistira

Respati, H. 1981. Kimia Dasar Terapan Modern. Jakarta : Erlangga

Streeter, Victol L dan E. Benjamin While. 1996. Mekanika Fluida Edisi Delapan

jilid I. Jakarta : Erlangga

Symon, Keith (1971). Mechanics (edisi ke-Third). Addison-Wesley. ISBN 0-201-

07392-7

"The Online Etymology Dictionary". Etymonline.com. Diakses pada 14

September 2010

Purwaningsih, S.Si,dkk. 2012. Dongkrak Nilai Raport Fisika SMA. Yogyakarta :

Planet Ilmu

While, Frank.M. 1988. Mekanika Fluida edisi ke-2 jilid I. Jakarta : Erlangga

51