koefisien kekentalan zat cair

KOEFISIEN KEKENTALAN ZAT CAIR

Nurfaida , Dedi riwanto, Nurtang, Zam’ah

PENDIDIKAN FISIKA UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR 2014

Abstrak

Telah dilakukan praktikum yang berjudul “Koefisien Kekentalan Zat Cair” dengan tujuan memahami bahwa gaya gesekan yang dialami benda yang bergerak dalam Fluida berkaitan dengan kekentalan fluida tersebut dan menentukan koefisien kekentalan zat cair dengan menggunakan Hukum Stokes . koefisien kekentalan zat cair yang sering disebut dengan koefisien viskositas adalah ukuran kekentalan zat cair. Bila sebuah benda bergerak dengan kelajuan tertentu dalam fluida kental, maka benda tersebut akan dihambat geraknya oleh gaya gesekan fluida pada benda tersebut . Pada prakrikum ini dilakukan tiga kegiatan, kegiatan 1 untuk bola 1, kegiatan 2 untuk bola 2, dan kegiatan 3 untuk bola 3. Dari hasil praktikum, diperoleh bahwa gaya gesekan yang dialami benda yang bergerak dalam zat cair berhubungan dengan kekentalan zat cair tersebut, dimana kekentalan fluida akan membuat gerak benda dalam fluida terhambat oleh gaya gesek fluida. Koefisien kekentalan zat cair dapat dihitung menggunakan hukum Stokes, pada praktikum ini diperoleh koefisien kekentalan zat cair yang berbeda untuk setiap bola padahal zat cair yang digunakan sama hal ini karena beberapa kesalahan dalam praktikum dan kesalahan alat praktikum.

Kata kunci: gaya gesekan, hukum stokes, kekentalan zat cair,

RUMUSAN MASALAH

1. Bagaimana hubungan antara kekentalan zat cair dengan gaya gesekan yang

dialami oleh benda yang bergerak dalam zat cair tersebut?

2. Berapa nilai koefisien kekentalan zat cair dengan menggunakan Hukum

Stokes?

TUJUAN

1. Memahami bahwa gaya gesekan yang dialami benda yang bergerak dalam

Fluida berkaitan dengan kekentalan fluida tersebut.

2. Menentukan koefisien kekentalan zat cair dengan menggunakan Hukum

Stokes

METODOLOGI EKSPERIMEN

Teori Singkat

Koefisien kekentalan fluida yang dilambangkan dengan η didefinisikan sebagai

perbandingan dari tegangan geser terhadap laju perubahan regangan geser.

η= tegangan geserlaju perubahanregangan geser

atau,

F=ηAdvdy

Setiap benda yang bergerak pada permukaan padat yang kasar akan mengalami

gaya gesekan. Analog dengan hal itu, maka benda yang bergerak dalam zat cair

yang kental akan mengalami gaya gesekan yang disebabkan oleh kekentalan zat

cair itu. Bedanya adalah gaya gesekan pada benda yang bergerak dalam zat cair

kental bergantung pada kecepatan benda. Menurut hukum Stokes, gaya gesekan

yang dialami oleh sebuah bola pejal yang bergerak dalam zat cair yang kental

adalah :

FS=−6 π η r V

Dengan, FS= Gaya gesekan zat cair (kg.m.s-2)

η = koefesian kekentalan zat cair (N.m-2.s atau kg.m-1.s-1

r = jari-jari bola pejal (m)

V = kecepatan gerak benda dalam zat cair

Hokum stokes dalam penerapannya memerlukan beberapa syarat sebagai berikut :

1. Ruang tempat fluida tidak terbatas (ukurannya jauh lebih besar

dibandingkan ukuran bola)

2. Tidak terjadi aliran turbulensi di dalam fluida

3. Kecepatan v tidak besar

Selain gaya gesekan zat cair, kita juga sudah mengenal gaya berat dan gaya

Archimedes. Dengan demikian, maka pada sebuah bola pejal yang bergerak dalam

zat cair yang kental (Gambar 6.1) akan mengalami ketiga gaya tersebut atau :

∑ F=W +FA+F S

FA FS y

W

Gambar 6.1 : Gaya Stokes

Bila selama bergerak lurus beraturan bola memerlukan waktu selama t untuk

bergerak sejauh y, maka persamaan di atas dapat diubah menjadi :

t= 9 η y

2gr2 ( ρ−ρ0 ) atauy=

2gr2 (ρ−ρ0)9η

dimana y adalah jarak yang ditempuh bola mulai saat bergerak dengan kecepatan

konstan hingga berhenti, dan t adalah waktu yang ditempuhnya (Herman, dkk,

2014).

Fluida yang riil memiliki gesekan internal yang besarnya tertentu disebut

viskositas. Pada zat cair, viskositas terutama disebabkan oleh gaya kohesi antara

molekul (Giancolli, 1998).

Istilah viskositas umumnya digunakan dalam menjelaskan aliran fluida untuk

menandakan derajat gesekan internal pada fluida. Gesekan internal, atau gaya

viskos, berkaitan dengan hambatan yang dialami oleh dua lapisan fluida yang

bersebelahan untuk bergerak relatf satu terhadap yang lain. (Serway, 2009).

Bila bola pejal telah mencapai

kecepatan tetap, maka resultan gaya

tersebut akan sama dengan nol, sehingga

benda bergerak lurus beraturan. Besar

kecepatannya pada keadaan itu adalah:

V=2r2 g ( ρ−ρ0)9η

Dengan, g = percepatan gravitasi (m.s-2)

ρ = massa jenis bola pejal (kg.m-3).

ρ0 = massa jenis zat cair (kg.m-3).

Alat danBahan

1. Alat

a. Tabung Stokes 1 buah

b. Mistar plastik 1 buah

c. Jangka sorong 1 buah

d. Neraca Ohauss 1 buah

e. Stopwatch 1 buah

f. Aerometer Baume 1 buah

g. Sendok saringan 1 buah

2. Bahan

a. Zat cair gliserin dan oli.

b. Lap/tissu

c. Bola pejal (bahan yang sama dengan jari berbeda-beda)

Identifikasi Variabel

Kegiatan 1

1. Variabel manipulasi : Jarak tempuh, x (cm)

2. Variabel respon : Waktu tempuh, t (s)

3. Variabel kontrol : Massa jenis gliserin, ρ (g/cm3) ; massa bola

1, m (g) ; diameter bola 1, d (mm)

Kegiatan 2





Kegiatan 3





Definisi Operasional Variabel

Kegiatan 1

1. Variabel manipulasi adalah variabel yang nilainya berubah-ubah. Pada

kegiatan ini yaitu jarak tempuh.

Jarak tempuh adalah panjang dari karet gelang pertama hingga karet

gelang kedua diukur dengan mistar yang akan menjadi panjang lintasan

yang akan ditempuh oleh bola 1 dengan satuan cm.

2. Variabel respon adalah variabel yang menanggapi perubahan variabel

manipulasi dengan kata lain jika nilai variabel manipulasi berubah, maka

nilai variabel respon juga berubah. Pada kegiatan ini yaitu waktu tempuh.

Waktu tempuh adalah waktu yang dibutuhkan bola 1 untuk menempuh

jarak dari karet gelang pertama hingga karet gelang kedua diukur dengan

stopwatch dengan satuan sekon.

3. Variabel kontrol adalah variabel yang nilainya tetap. Pada kegiatan ini

yaitu Massa jenis gliserin, massa bola 1, dan diameter bola 1.

a. Massa jenis gliserin adalah rapat massa gliserin yang diukur dengan

aerometer baume dengan satuan g/cm3.

b. Massa bola 1 adalah jumlah partikel bola 1 yang diukur dengan neraca

ohaus 311 g dengan satuan gram.

c. Diameter bola 1 adalah garis tengah bola 1 yang melalui titik pusat

bola itu diukur dengan jangka sorong dengan satuan mm.

Kegiatan 2


















c. Diameter bola 2 adalah garis tengah bola 2 yang melalui titik pusat

bola itu diukur dengan jangka sorong dengan satuan mm.

Kegiatan 3


















c. Diameter bola 3 adalah garis tengah bola 3 yang melalui titik pusat bola

itu dengan satuan mm.

Prosedur Kerja

Sebelum melakukan pengukuran dan mengambil data, maka kita

memastikan bahwa alat-alat yang digunakan dalam keadaan baik dan sudah

lengkap. Setelah itu melakukan kegiatan sebagai berikut :

a. Mengukur diameter masing-masing bola dengan menggunakan jangka

sorong, dan menimbang dengan Neraca Ohauss 311 gram.

b. Menyiapkan tabung gelas dan menempatkan sendok saringan pada

tabung, kemudian mengisi tabung fluida (gliserin/oli) hingga hampir

penuh.

c. Mengukur massa jenis gliserin dengan Aerometer Baume. Melilitkan

karet gelang pertama sekitar 10 cm di bawah permukaan gliserin/oli.

Kemudian karet kedua yang dapat diatur-atur di atas dasar tabung.

d. Mengtur karet kedua sehingga jaraknya dengan karet kedua adalah 20

cm.

e. Mengambil satu bola, dan Menempatkan bola tepat di atas permukaan

gliserin/oli (gunakan pinset), kemudian melepaskannya. Selanjutnya

mengukur waktu yang ditempuh bola pejal dari gelang pertama ke

gelang kedua.

f. Mencatat hasil pengamatan pada tabel pengamatan yang telah tersedia.

Kemudian mengulangi kegiatan e sampai g untuk jarak kedua karet

gelang 30 cm, 40 cm, 50 cm, 60 cm, dan 70 cm.

g. Mengulangi kegiatan dengan menggunakan bola yang lain.

HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA

Hasil pengamatan

Bola 1

Massa jenis Gliserin = |1,235±0,005| g/cm3

Massa bola 1 = |21,000±0,005| g

Diameter bola 1 = |25,45±0,05| mm

Tabel 1. Hubungan Jarak dan Waktu tempuh untuk bola 1

No Jarak tempuh

(cm)

Waktu tempuh

(s)

1 | 20,00 ± 0,05 | 1. | 0,3 ± 0,1 |

2. | 0,4 ± 0,1 |

3. | 0,4 ± 0,1 |

2 | 30,00 ± 0,05 | 1. | 0,7 ± 0,1 |

2. | 0,6 ± 0,1 |

3. | 0,6 ± 0,1 |

3 | 40,00 ± 0,05 | 1. | 0,8 ± 0,1 |

2. | 0,8 ± 0,1 |

3. | 0,9 ± 0,1 |

4 | 50,00 ± 0,05 | 1. | 1,0 ± 0,1 |

2. | 1,1 ± 0,1 |

3. | 1,1 ± 0,1 |

5 | 60,00 ± 0,05 | 1. | 1,2 ± 0,1 |

2. | 1,2 ± 0,1 |

3. | 1,2 ± 0,1 |

6 | 70,00 ± 0,05 | 1. | 1,3 ± 0,1 |

2. | 1,4 ± 0,1 |

3. | 1,3 ± 0,1 |

Bola 2


Massa bola 2 = |5,840±0,005| g



No Jarak tempuh

(cm)

Waktu tempuh

(s)

1 | 20,00 ± 0,05 | 1. | 0,5 ± 0,1 |

2. | 0,6 ± 0,1 |

3. | 0,5 ± 0,1 |

2 | 30,00 ± 0,05 | 1. | 0,9 ± 0,1 |

2. | 0,9 ± 0,1 |

3. | 0,8 ± 0,1 |

3 | 40,00 ± 0,05 | 1. | 1,1 ± 0,1 |

2. | 1,1 ± 0,1 |

3. | 1,1 ± 0,1 |

4 | 50,00 ± 0,05 | 1. | 1,3 ± 0,1 |

2. | 1,4 ± 0,1 |

3. | 1,3 ± 0,1 |

5 | 60,00 ± 0,05 | 1. | 1,5 ± 0,1 |

2. | 1,5 ± 0,1 |

3. | 1,5 ± 0,1 |

6 | 70,00 ± 0,05 | 1. | 1,8 ± 0,1 |

2. | 1,7 ± 0,1 |

3. | 1,9 ± 0,1 |

Bola 3


Massa bola 3 = |2,32±0,005| g



No Jarak tempuh

(cm)

Waktu tempuh

(s)

1 | 20,00 ± 0,05 | 1. | 0,6 ± 0,1 |

2. | 0,5 ± 0,1 |

3. | 0,6 ± 0,1 |

2 | 30,00 ± 0,05 | 1. | 1,0 ± 0,1 |

2. | 1,0 ± 0,1 |

3. | 0,9 ± 0,1 |

3 | 40,00 ± 0,05 | 1. | 1,3 ± 0,1 |

2. | 1,2 ± 0,1 |

3. | 1,2 ± 0,1 |

4 | 50,00 ± 0,05 | 1. | 1,4 ± 0,1 |

2. | 1,5 ± 0,1 |

3. | 1,4 ± 0,1 |

5 | 60,00 ± 0,05 | 1. | 1,6 ± 0,1 |

2. | 1,7 ± 0,1 |

3. | 1,6 ± 0,1 |

6 | 70,00 ± 0,05 | 1. | 1,9 ± 0,1 |

2. | 1,9 ± 0,1 |

3. | 2,0 ± 0,1 |

Analisis data

Bola 1

A. Waktu tempuh

1. Untuk jarak tempuh | 20,00 ± 0,05 | cm

t1 = | 0,3 ± 0,1 | s

t2 = | 0,4 ± 0,1 | s

t3 = | 0,4 ± 0,1 | s

t=t1+t 2+ t3

3=0,3+0,4+0,4

3=1,1

3=0,3667 s

𝛿1= |t 1−t| = |0,3-0,3667| = 0,0667 s𝛿2= |t 2−t| = |0,4-0,3667| = 0,0333 s𝛿3= |t 3−t| = |0,4-0,3667| = 0,0333 s𝛥t= 𝛿maks= 0,0667 s

KR=∆ tt

×100 %=0,06670,3667

×100 %=18,1892 %2 AB

DK = 100%-KR = 100%-18,1892 % = 81,8108%

Jadi, hasil pengukurannya yaitu

t=|0,37 ± 0,07|s


t1 = | 0,7 ± 0,1 | s

t2 = | 0,6 ± 0,1 | s

t3 = | 0,6 ± 0,1 | s

t=t1+t 2+ t3

3=0,7+0,6+0,6

3=1,9

3=0,6333 s


KR=∆ tt

×100 %=0,06670,6333

×100 %=10,5321 %2 AB

DK = 100%-KR = 100%-10,5321 % = 89,4679%


t=|0,63 ± 0,07|s


t1 = | 0,8 ± 0,1 | s

t2 = | 0,8 ± 0,1 | s

t3 = | 0,9 ± 0,1 | s

t=t1+t 2+ t3

3=0,8+0,8+0,9

3=2,5

3=0,8333 s


KR=∆ tt

×100 %=0,06670,833

×100 %=8,0043 % 2 AB

DK = 100%-KR = 100%-8,0043 % = 91,9957%


t=|0,83 ± 0,07|s


t1 = | 1,0 ± 0,1 | s

t2 = | 1,1 ± 0,1 | s

t3 = | 1,1 ± 0,1 | s

t=t1+t 2+ t3

3=1,0+1,1+1,1

3=3,2

3=1,0667 s


KR=∆ tt

×100 %=0,06671,0667

×100 %=6,2529 % 2 AB

DK = 100%-KR = 100%-6,2529 % = 93,7471%


t=|1,1 ± 0 , 07|s


t1 = | 1,2 ± 0,1 | s

t2 = | 1,2 ± 0,1 | s

t3 = | 1,2 ± 0,1 | s𝛥t= 0,1 (kembali ke Nst alat)

KR=∆ tt

×100 %=0,11,2

× 100 %=8,3333 %2 AB

DK = 100%-KR = 100%-8,3333 % = 91,6667%


t=|1,2 ± 0,1|s


t1 = | 1,3 ± 0,1 | s

t2 = | 1,4 ± 0,1 | s

t3 = | 1,3 ± 0,1 | s

t=t1+t 2+ t3

3=1,3+1,4+1,3

3= 4

3=1,3333 s


KR=∆ tt

×100 %=0,06671,3333

×100 %=5,0026 % 3 AB

DK = 100%-KR = 100%-5,0026 % = 94,9974%


t=|1,33 ± 0,07|s

0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.50

0.050.1

0.150.2

0.250.3

0.350.4

0.450.5

0.550.6

0.650.7

0.750.8

f(x) = 0.503714710252602 x − 0.00838038632986754R² = 0.975767353003608

waktu (s)

jara

k (m

)

Grafik 1. Hubungan antara jarak tempuh dan waktu tempuh untuk bola 1

B. Kecepatan bola

t 1=|0,63 ± 0,01|s

t 2=|0,83 ± 0,01|s

x1=|0,3 ± 0,005|m

x2=|0,4 ±0,005|m

∆ x=x2−x1=0,4−0,3=0,1 m

∆ t=t 2−t 1=0,83−0,63=0,2 s

y=mx+c

y=mx

m= yx

m= xt

m=v

v=0,503 m /s

v=∆ x∆ t

=0,1 m0,2 s

=0,5 m /s

Rambat ralat ∆ v

v=∆ x∆ t

=∆ x .∆ t−1

dv=| δvδ ∆ x|d ∆ x+| δv

δ ∆ t|d ∆ t

dv=|δ(∆ x .∆ t−1)δ ∆ x |d ∆ x+|δ(∆ x .∆ t−1)

δ ∆ t |d ∆ t

dv=|∆ t−1 .d ∆ x|+|∆ x . ∆ t−2 . d ∆ t|

dvv

=|∆ t−1 d ∆ x∆ x . ∆ t−1 |+|∆ x . ∆ t−2 d ∆ t

∆ x . ∆ t−1 | dvv

=|d ∆ x∆ x |+|d ∆ t

∆ t |

∆ vv

=|∆ ∆ x∆ x |+|∆ ∆ t

∆ t | ∆ v=[|∆ ∆ x

∆ x |+|∆ ∆ t∆ t |] v

∆ v=[|0,010,1 |+|0,02

0,2 |]0,5 m /s

∆ v=(0,1+0,1 )0,5 m / s

∆ v=0,1 m /s

KR=∆ vv

×100 %=0,10,5

× 100 %=20 %2 AB

v=|0,50 ± 0,10|m /s

C. Volume bola

d1=|2,545± 0,005|cm

V=16

π d3

V=16

×227

(2,545 cm)3

V=8,6345 cm3=8,6345 ×10−6 m3

Rambat ralat ∆ V

V=16

π d3

dV =|δVδd |dd

dV =|δ( 16

π d3)

δd |dd

dV =|16

π 3 d2dd|

dVV

=| 16

π 3d2dd

16

π d3 |

∆ VV

=|3 ∆ dd |

∆ V =|3∆ dd |V

∆ V =|3× 0,0052,545 | 8,6345 cm3

∆ V =0,0509 cm3

∆ V =0,0509 ×10−6m3

KR=∆ VV

×100 %=0,0509× 10−6

8,6345 ×10−6 ×100 %=0,5895 % 4 AB

DK = 100%-KR =100%-0,5895 %= 99,4105%

V=|8,634 ± 0,051|10−6 m3

D. Massa jenis bola 1

m1=|21,00 ± 0,005|g

ρ=mV

ρ=21,008,634

=2,4322 g /cm3=2432,2 kg /m3

Rambat ralat ∆ ρ

ρ = m.v -1

dρ=| δρδm|dm+| δρ

δV |dV

dρ=|δ(m. v -1)δm |dm+|δ(m. v -1)

δV |dV

dρ=|V−1 dm|+|m V−2 dV|

dρρ

=|v -1 dmm.v -1 |+|m. v -2 dV

m. v -1 |

dρρ

=|dmm. |+|dV

V | ∆ ρρ

=|∆ mm. |+|∆ V

V | ∆ ρ=[|∆ m

m. |+|∆ VV |] ρ

∆ ρ=[|0,00521,00 |+| 0,051

8,634 |]2,4322 g /cm3

∆ ρ = |0,0002380952+0,0059068798| 2,4322 g /cm3

∆ ρ = 0,0149 g/cm3

KR =∆ ρρ

× 100% =0,01492,4322

×100 %=0,6126 %3 AB

DK = 100%-KR= 100% –0,6126%=99,3874%

ρb = |2,43±0,01 |g/cm3 = |2,43±0,01 |103 kg/m3

E. Koefisien kekentalan zat cair

η=2 r2 g (ρb−ρg)

2 v

η=d2 g(ρb−ρg)

18 v

η=(2,545 ×10−2)2× 9,8 ×(2,43.103−1,235.103)

18 × 0,5N /m2 s

η=75,852439775 ×10−1

9N /m2 s

η1=0,8428 N /m2 s

Rambat ralat 𝛥η

η=d2 g ∆ ρ18 v

= 118

d2 g∆ ρ v−1

dη=| δηδ d|dd+| δη

δ ∆ ρ|d ∆ ρ+| δηδ v|dv

dη=¿

dη=|2 d ∆ ρ v−1 dd|+|d2v−1d ∆ ρ|+|d2 ∆ ρ v−2 dv|

dηη

=|2 d ∆ ρ v−1 ddd2 ∆ ρ v−1 |+|d2 v−1d ∆ ρ

d2 ∆ ρ v−1 |+|d2 ∆ ρ v−2 dvd2 ∆ ρ v−1 |

dηη

=|2 ddd |+|d ∆ ρ

∆ ρ |+|dvv |

∆ ηη

=|2∆ dd |+|∆ (∆ ρ)

∆ ρ |+|∆ vv |

∆ η=[|2 ∆ dd |+|∆ (∆ ρ)

∆ ρ |+|∆ vv |]η

∆ η=[|2 ∆ dd |+| ∆ ρb

ρb− ρg|+| ∆ ρg

ρb−ρg|+|∆ v

v |]η

∆ η=[|2(0,005 × 10−2)2,545× 10−2 |+| 10

1195|+| 51195|+|0,10

0,50|]0,8428 N /m2 s

∆ η=(0,0039292731+0,0083682008+0,0041841004+0,2)0,8428 N /m2 s

∆ η=0,2164815743 × 0,8428 N /m2 s

∆ η=0,1824 N /m2 s

KR =∆ ηη

× 100% =0,18240,8428

× 100 %=21,6421 %2 AB

DK = 100%-KR= 100% –21,6421%=78,3579%

η1 = |0,84±0,18 | N/m2s

Bola 2

A. Waktu tempuh


t1 = | 0,5 ± 0,1 | s

t2 = | 0,6 ± 0,1 | s

t3 = | 0,5 ± 0,1 | s

t=t1+t 2+ t3

3=0,5+0,6+0,5

3=1,6

3=0,5333 s


KR=∆ tt

×100 %=0,06670,5333

×100 %=12,5070 % 2 AB

DK = 100%-KR = 100%-12,5070 % = 87,4930%


t=|0,53 ± 0,07|s


t1 = | 0,9 ± 0,1 | s

t2 = | 0,9 ± 0,1 | s

t3 = | 0,8 ± 0,1 | s

t=t1+t 2+ t3

3=0,9+0,9+0,8

3=2,6

3=0,8667 s


KR=∆ tt

×100 %=0,06670,8667

×100 %=7,6959 %2 AB

DK = 100%-KR = 100%-7,6959 % = 92,3041%


t=|0,87 ± 0,07|s


t1 = | 1,1 ± 0,1 | s

t2 = | 1,1 ± 0,1 | s

t3 = | 1,1 ± 0,1 | s

t=t1+t 2+ t3

3=1,1+1,1+1,1

3=3,3

3=1,1 s

𝛿1= |t 1−t| = |1,1-1,1| = 0 s𝛿2= |t 2−t| = |1,1-1,1| = 0 s𝛿3= |t 3−t| = |1,1-1,1| = 0 s𝛥t= 𝛿maks= 0,1 s (Kembali ke Nst alat)

KR=∆ tt

×100 %=0,11,1

× 100 %=9,0909 %2 AB

DK = 100%-KR = 100%-9,0909 % = 90,9091%


t=|1,1 ± 0,1|s


t1 = | 1,3 ± 0,1 | s

t2 = | 1,4 ± 0,1 | s

t3 = | 1,3 ± 0,1 | s

t=t1+t 2+ t3

3=1,3+1,4+1,3

3= 4

3=1,3333 s


KR=∆ tt

×100 %=0,06671,3333

×100 %=5,0026 % 3 AB

DK = 100%-KR = 100%-5,0026 % = 94,9974 %


t=|1,33 ± 0,07|s


t1 = | 1,5 ± 0,1 | s

t2 = | 1,5 ± 0,1 | s

t3 = | 1,5 ± 0,1 | s

t=t1+t 2+ t3

3=1,5+1,5+1,5

3=4,5

3=1,5 s

𝛿1= |t 1−t| = |1,5-1,5| = 0 s𝛿2= |t 2−t| = |1,5-1,5| = 0 s𝛿3= |t 3−t| = |1,5-1,5| = 0 s𝛥t= 𝛿maks= 0,1 s (Kembali ke Nst alat)

KR=∆ tt

×100 %=0,11,5

× 100 %=6,6667 %2 AB

DK = 100%-KR = 100%-6,6667 % = 93,3333 %


t=|1,5 ± 0,1|s


t1 = | 1,8 ± 0,1 | s

t2 = | 1,7 ± 0,1 | s

t3 = | 1,9 ± 0,1 | s

t=t1+t 2+ t3

3=1,8+1,7+1,9

3=5,4

3=1,8 s

𝛿1= |t 1−t| = |1,8-1,8| = 0 s𝛿2= |t 2−t| = |1,7-1,8| = 0,1 s𝛿3= |t 3−t| = |1,9-1,8| = 0,1 s𝛥t= 𝛿maks= 0,1 s

KR=∆ tt

×100 %=0,11,8

× 100 %=5,5556 %3 AB

DK = 100%-KR = 100%-5,5556 % = 94,4444 %


t=|1,80 ± 0,10|s

0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 20

0.050.1

0.150.2

0.250.3

0.350.4

0.450.5

0.550.6

0.650.7

0.750.8

f(x) = 0.409620685764029 x − 0.0367659149162542R² = 0.99128205954895

Waktu tempuh (s)

Jara

k te

mpu

h (m

)

Grafik 2. Hubungan antara Jarak tempuh dan Waktu tempuh untuk bola 2

B. Kecepatan bola

t 1=|1,33 ± 0,01|s

t 2=|1,80 ± 0,01|s

x1=|0,5 ± 0,005|m

x2=|0,7 ± 0,005|m

∆ x=x2−x1=0,7−0,5=0,2 m

∆ t=t 2−t 1=1,80−1,33=0,47 s

y=mx+c

y=mx

m= yx

m= xt

m=v

v=0,409 m /s

v=∆ x∆ t

= 0,2 m0,47 s

=0,4255 m/ s

Rambat ralat ∆ v

v=∆ x∆ t

=∆ x .∆ t−1


δ ∆ t|d ∆ t

dv=|δ(∆ x .∆ t−1)δ ∆ x |d ∆ x+|δ(∆ x .∆ t−1)

δ ∆ t |d ∆ t

dv=|∆ t−1 .d ∆ x|+|∆ x . ∆ t−2 . d ∆ t|

dvv

=|∆ t−1 d ∆ x∆ x . ∆ t−1 |+|∆ x . ∆ t−2 d ∆ t

∆ x . ∆ t−1 | dvv

=|d ∆ x∆ x |+|d ∆ t

∆ t |

∆ vv

=|∆ ∆ x∆ x |+|∆ ∆ t

∆ t | ∆ v=[|∆ ∆ x

∆ x |+|∆ ∆ t∆ t |] v

∆ v=[|0,010,2 |+|0,02

0,47|]0,4255 m / s

∆ v=(0,05+0,0425531914 ) 0,4255 m /s

∆ v=0,0394 m /s

KR=∆ vv

×100 %=0,03940,4255

×100 %=9,2597 %2 AB

v=|0,42 ± 0,04|m / s

C. Volume bola

d2=|1,510± 0,005|cm

V=16

π d3

V=16

×227

(1,510 cm)3

V=1,8035 cm3=1,8035× 10−6 m3

Rambat ralat ∆ V

V=16

π d3

dV =|δVδd |dd

dV =|δ( 16

π d3)

δd |dd

dV =|16

π 3 d2dd|

dVV

=| 16

π 3d2dd

16

π d3 |

∆ VV

=|3 ∆ dd |

∆ V =|3∆ dd |V

∆ V =|3× 0,0051,510 | 1,8035 cm3

∆ V =0,0179 cm3

∆ V =0,0179 ×10−6m3

KR=∆ VV

×100 %=0,0179× 10−6

1,8035× 10−6 ×100 %=0,9925 %3 AB

DK = 100%-KR =100%-0,9925%= 99,0075%

V=|1,80 ±0,02|10−6 m3

D. Massa jenis bola 2

m2=|5,840 ± 0,005|g

ρ=mV

ρ=5,8401,803

=3,239 g/cm3=3239 kg/m3

Rambat ralat ∆ ρ

ρ = m.v -1


δV |dV

dρ=|δ(m. v -1)δm |dm+|δ(m. v -1)

δV |dV


dρρ

=|v -1 dmm.v -1 |+|m. v -2 dV

m. v -1 |

dρρ

=|dmm. |+|dV

V | ∆ ρρ

=|∆ mm. |+|∆ V

V | ∆ ρ=[|∆ m

m. |+|∆ VV |] ρ

∆ ρ=[|0,0055,840 |+|0,0179

1,8035 |]3,239 g/cm3

∆ ρ = |0,0008561643836+0,0099251455503| 3,239 g/cm3

∆ ρ = 0,0349 g/cm3

KR =∆ ρρ

× 100% =0,03493,239

×100 %=1,0775 %3 AB

DK = 100%-KR= 100% –1,0775%= 98,9225%

ρb = |3,24±0,03|g/cm3 = |3,24±0,03|103 kg/m3


η=2 r2 g (ρb−ρg)

2 v

η=d2 g(ρb−ρg)

18 v

η=(1,510 ×10−2)2× 9,8 ×(3,24.103−1,235.103)

18 × 0,42N /m2 s

η=44,8016849 ×10−1

7,56N /m2 s

η2=0,5926 N /m2 s

Rambat ralat 𝛥η

η=d2 g ∆ ρ18 v

= 118

d2 g∆ ρ v−1



dη=¿


dηη

=|2 d ∆ ρ v−1 ddd2 ∆ ρ v−1 |+|d2 v−1d ∆ ρ

d2 ∆ ρ v−1 |+|d2 ∆ ρ v−2 dvd2 ∆ ρ v−1 |

dηη

=|2 ddd |+|d ∆ ρ

∆ ρ |+|dvv |

∆ ηη

=|2∆ dd |+|∆ (∆ ρ)

∆ ρ |+|∆ vv |

∆ η=[|2 ∆ dd |+|∆ (∆ ρ)

∆ ρ |+|∆ vv |]η

∆ η=[|2 ∆ dd |+| ∆ ρb

ρb− ρg|+| ∆ ρg

ρb−ρg|+|∆ v

v |]η

∆ η=[|2(0,005 × 10−2)1,510× 10−2 |+| 10

2005|+| 52005|+|0,04

0,42|]0,5926 N /m2 s

∆ η=(0,0066225165+0,0049875311+0,0024937655+0,0952380952)0,5926 N /m2 s

∆ η=0,1088531303 × 0,5926 N /m2 s

∆ η=0,0645 N /m2 s

KR =∆ ηη

× 100% =0,06450,5926

×100 %=10,8842 % 2 AB

DK = 100%-KR= 100% –10,8842%= 89,1158%

η2 = |0,59±0,06 | N/m2s

Bola 3

A. Waktu tempuh1. Untuk jarak tempuh| 20,00 ± 0,05 | cm

t1 = | 0,6 ± 0,1 | s

t2 = | 0,5 ± 0,1 | s

t3 = | 0,6 ± 0,1 | s

t=t1+t 2+ t3

3 ¿

0,6+0,5+0,63

¿ 0,5667

𝛿1 = |0,6 - 0,5667| = 0,0333 s

𝛿2 = |0,5 - 0,5667| = 0,0667 s

𝛿3 = |0,6 - 0,5667| = 0,0333 s

𝛥t= 𝛿maks= 0,0667 s

KR = ∆ tt

×100 % = 0,06670,5667

× 100 % = 11,7699 % (2 AB)

DK = 100%-11,7699 % = 88,2301 %


t=|t ± ∆ t|=|0,57 ± 0,07|s

2. Untuk jarak tempuh| 30,00 ± 0,05 | cm

t1 = | 1,0 ± 0,1 | s

t2 = | 1,0 ± 0,1 | s

t3 = | 0,9 ± 0,1 | s

t=t1+t 2+ t3

3 ¿

1,0+1,0+0,93

=¿ 0,9667 s

𝛿1 = |1,0 - 0,9667| = 0,0333 s

𝛿2 = |1,0 - 0,9667| = 0,0333 s

𝛿3 = |0,9 - 0,9667| = 0,0667 s

𝛥t = 𝛿maks= 0,0667 s

KR = ∆ tt

×100 % = 0,06670,9667

× 100 % = 6,8998 % (2 AB)

DK = 100% - 6,8998 % = 93,1002 %


t=|t ± ∆ t|=|0,97 ± 0,07|s


t1 = | 1,3± 0,1 | s

t2 = | 1,3 ± 0,1 | s

t3 = | 1,2 ± 0,1 | s

t=t1+t 2+ t3

3 ¿

1,3+1,3+1,23

¿ 1,2667

𝛿1 = |1,3 - 1,2667| = 0,0333 s

𝛿2 = |1,3 - 1,2667| = 0,0333 s

𝛿3 = |1,2 - 1,2667| = 0,0667 s


KR = ∆ tt

×100 % = 0,06671,2667

× 100 %= 5,2656 % (3 AB)

DK = 100% - 5,2656 %= 94,7344 %


t=|t ± ∆ t|=|1,27 ± 0,07|s


t1 = | 1,4 ± 0,1 | s

t2 = | 1,5 ± 0,1 | s

t3 = | 1,4 ± 0,1 | s

t=t1+t 2+ t3

3 ¿

1,4+1,5+1,43

=¿ 1,4333 s

𝛿1 = |1,4 - 1,4333| = 0,0333 s

𝛿2 = |1,5 - 1,4333| = 0,0667 s

𝛿3 = |1,4 - 1,4333| = 0,0333 s


KR = ∆ tt

×100 % = 0,06671,4333

× 100 %= 4,6536 % (3 AB)

DK = 100% - 4,6536 % = 95,3464 %


t=|t ± ∆ t|=|1,43 ± 0,07|s


t1 = | 1,6 ± 0,1 | s

t2 = | 1,7 ± 0,1 | s

t3 = | 1,6 ± 0,1 | s

t=t1+t 2+ t3

3 ¿

1,6+1,7+1,63

=¿ 1,6333 s

𝛿1 = |1,6 - 1,4333| = 0,1667 s

𝛿2 = |1,7 - 1,4333| = 0,2667 s

𝛿3 = |1,6 - 1,4333| = 0,1667 s


KR = ∆ tt

×100 % = 0,26671,6333

× 100 % = 16,3289 % (2 AB)

DK = 100% - 16,3289 %= 83,6711 %


t=|t ± ∆ t|=|1,6 ± 0,3|s


t1 = | 1,9 ± 0,1 | s

t2 = | 1,9 ± 0,1 | s

t3 = | 2,0 ± 0,1 | s

t=t1+t 2+ t3

3 ¿

1,9+1,9+2,03

=¿1,9333

𝛿1 = |1,9 - 1,9333| = 0,1667 s

𝛿2 = |1,9 - 1,9333| = 0,2667 s

𝛿3 = |2,0 - 1,9333| = 0,1667 s


KR = ∆ tt

×100 %= 0,26671,9333

× 100 % = 13,7951 % (2 AB)

DK = 100% - 13,7951 % = 86,2049 %


t=|t ± ∆ t|=|1,9 ± 0,3|s

0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

f(x) = 0.392245266005411 x − 0.0559963931469802R² = 0.975009661213448

Grafik 3. hubungan antara jarak tempuh dan waktu tempuh untuk bola 3

B. Kecepatan bola

t1 = |1,43 ± 0,05| s

t2 = |1,90 ± 0,05| s

∆t = t2 – t1 = 1,9 – 1,43 = 0,47 s

x1 = |0,5 ± 0,01| m

x2 = |0,7± 0,01| cm

Δx= x2- x1 = 0,7 - 0,5 = 0,2 m

y = mx + c

y = mx

m =yx

m =xt

m = v

v = 0.392 m/s

v = ∆x ∆t

v = 0 ,20,47

= 0,4255 m/s

Rambat ralat ∆ v

v=∆ x∆ t

=∆ x .∆ t−1


δ ∆ t|d ∆ t

dv=|δ(∆ x . ∆ t−1)δ ∆ x |d ∆ x+|δ(∆ x . ∆ t−1)

δ ∆ t |d ∆ t

dv=|∆ t−1 .d ∆ x|+|∆ x . ∆ t−2 . d ∆ t|

dvv

=|∆ t−1 d ∆ x∆ x . ∆ t−1 |+|∆ x . ∆ t−2 d ∆ t

∆ x . ∆ t−1 | dvv

=|d ∆ x∆ x |+|d ∆ t

∆ t |

∆ vv

=|∆ ∆ x∆ x |+|∆ ∆ t

∆ t | ∆ v=[|∆∆x

∆x |+|∆∆t∆t |]v

∆ v=[|0,020,2 |+|0,1

0,47 |]0,4255

∆ v = (0,1+0,2127659574) 0,4255

∆ v = 0,1321 m/s

KR = ∆ vv

x 100 % =0,13210,4255

x100%= 31,0458% 2 AB

v = |0,42 ± 0,13| m/s

C. Volume bola

d3 = |1,2 ± 0,005 | cm

V= 16

πd3

V= 16

x 227

x (1,2cm)3

V= 0,905 cm3= 0,905×10-6 m3

Rambat ralat ∆ V

V=16

π d3

dV =|δVδd |dd

dV =|δ( 16

π d3)

δd |dd

dV =|16

π 3 d2dd|

dVV

=| 16

π 3d2dd

16

π d3 |

∆ VV

=|3 ∆ dd |

∆V=|3∆dd |V

∆V=|3 x 0,0051,2 |0,905cm3

∆V =0,01131cm3= 0,01131× 10-6m3

KR =∆VV

x 100%=0,01131×10−6

0,905× 10 -6x100%= 1,25 % (3AB)

V = |0,905±0,011|10-6m3

DK = 100%-KR=100%-1,25 %=98,75%

V = |0,905 ± 0,01| × 10-6m3

D. Massa jenis Bola 3

m1 = |2,320±0,005 | gram

ρ = mV

ρ =mV

ρ=2,3200,905

=2,564gr/cm3

Rambat ralat ∆ ρ

ρ = m.v -1


δV |dV

dρ=|δ(m. v -1)δm |dm+|δ(m. v -1)

δV |dV


dρρ

=|v -1 dmm.v -1 |+|m. v -2 dV

m. v -1 |

dρρ

=|dmm. |+|dV

V | ∆ ρρ

=|∆ mm. |+|∆ V

V | ∆ρ=[|∆m

m |+|∆VV |]ρ

∆ρ=[|0,0052,320 |+|0,011×10−6

0,905 × 10−6|]2,564

∆ρ= |0,002155 + 0,012155|2,564

∆ρ= 0,0367

KR =∆ρρ

.100%=0,03672,564

.100 %= 1,431 % (3AB)

DK = 100%-KR=100% – 1,431%= 98,569%

ρ = |2,56 ± 0,037|gr/cm3


η = 2 r2g ( ρb -ρg )2V

η = d2 g (ρb- ρg )18V

η = ¿¿

η = 18.754, 848 ×10−4

7,668 N/ m2 s

η1 = 0,24808 N/ m2 s

Rambat ralat 𝛥η

η=d2 g ∆ ρ18 v

= 118

d2 g∆ ρ v−1



dη=¿


dηη

=|2 d ∆ ρ v−1 ddd2 ∆ ρ v−1 |+|d2 v−1d ∆ ρ

d2 ∆ ρ v−1 |+|d2 ∆ ρ v−2 dvd2 ∆ ρ v−1 |

dηη

=|2 ddd |+|d ∆ ρ

∆ ρ |+|dvv |

∆ ηη

=|2∆ dd |+|∆ (∆ ρ)

∆ ρ |+|∆ vv |

∆ η=[|2 ∆ dd |+|∆ (∆ ρ)

∆ ρ |+|∆ vv |]η

∆ η =[|2∆dd |+|∆v

v |+|∆ ρb

ρb-ρg|+|∆ ρg

ρb- ρg|]η

∆ η =[|2(0,00 5 ) x10−2

1,2 x 10−2 |+|0,130,42|+| 37

1329|+| 51329|]0,24808

∆ η =( 0,0083 333333+0,3095238095 +0,0278 404816 +0,0037622272 )0,24 808

∆ η =0,0867 N/ m2 .s

KR =∆ η η

.100%=0,08670,2446

.100 %= 34,9484% (2 AB)

DK = 100% - KR =100% - 34,9484% = 65,0516%

η3 = |0,25 ± 0,09| N/ m2 .s

PEMBAHASAN

Pada praktikum ini menggunakan tiga bola pejal yang masing-masing diukur

dengan jangka sorong. Dari pengukuran diperoleh diameter bola 1 adalah 25,45

mm , diameter bola 2 adalah 15,10 mm, dan diameter bola 3 adalah 12,00 mm.

ketiga bola tersebut masing-masing di hitung waktu tempuhnya dari karet gelang

pertama hingga karet gelang kedua. Pengukuran waktu tersebut merupakan

pengukuran berulang karena diukur selama tiga kali untuk setiap jarak tempuh ,

dengan jarak tempuh 20 cm, 30 cm, 40 cm, 50 cm, 60 cm, dan 70 cm. Hasil

pengukuran waktu dan jarak tempuh itu digunakan untuk mencari kecepatan

setiap bola dengan menggunakan analisis grafik.

Grafik hubungan antara jarak tempuh dan waktu tempuh setiap bola akan

menghasilkan gradien atau kemiringan garis yang sama dengan kecepatan bola.

Kecepatan bola 1 berdasarkan grafik 1 adalah 0,503 m/s sedangkan kecepatan

bola 1 yang dihitung adalah 0,5 m/s. kecepatan bola 2 berdasarkan grafik 2 adalah

0,409 m/s sedangkan kecepatan bola 2 yang dihitung adalah 0,42 m/s. kecepatan

bola 3 berdasarkan grafik adalah 0,392 m/s sedangkan kecepatan bola 2 yang

dihitung adalah 0,42 m/s.

Untuk setiap bola dihitung kecepatan, volume, massa jenis, dan koefisien

kekentalan gliserin . kecepatan diperoleh melalui grafik hubungan jarak tempuh

dengan waktu tempuh yang kemudian dipilih dua titik plot yang paling lurus dan

dihitung kecepatannya. volume bola dihitung agar massa jenis bola dapat dihitung

pula. Kecepatan, diameter, dan massa jenis bola lalu digunakan untuk

menghitung koefisien kekentalan gliserin dengan menggunakan hukum stokes.

Koefisien kekentalan gliserin yang diperoleh untuk bola 1 adalah |0,84±0,18 |

N/m2s. seKoefisien kekentalan gliserin yang diperoleh untuk bola 2 adalah |0,59

±0,06 | N/m2s. Koefisien kekentalan gliserin untuk bola 3 yang diperoleh adalah |

0,25±0,09 | N/m2s.

Koefisien kekentalan zat cair yang dihitung untuk bola 1, bola 2, dan bola 3

seharusnya sama karena zat cair yang digunakan sama. Perbedaan ini disebabkan

karena pada praktikum tidak memenuhi syarat-syarat terpenuhinya hukum stokes.

Syarat ukuran tempat fluida jauh lebih besar dibandingkan ukuran bola tidak

terpenuhi karena tempat fluida tidak terlalu besar dan bola juga mempunyai

diameter yang besar apalagi pada bola 1. Ketidaksesuaian tersebut juga dapat

terjadi karena kurang telitinya pengamat dalam menghitung waktu tempuh karena

bola bergerak terlalu cepat.

SIMPULAN DAN DISKUSI

Gaya gesekan yang dialami benda yang bergerak dalam fluida berkaitan

dengan kekentalan fluida tersebut dimana kekentalan fluida akan membuat gerak

benda dalam fluida terhambat oleh gaya gesek fluida. Kekentalan fluida

ditunjukkan oleh koefisien kekentalan fluida (η) yang dapat ditentukan dengan

menggunakan hukum stokes η = 2 r2g ( ρb -ρg )2V

DAFTAR RUJUKAN

Giancolli, douglas . 1998. Fisika Jilid 1 Edisi kelima (Terjemahan). Jakarta:

Erlangga.

Herman, dkk. 2014. Penuntun Praktikum Fisika Dasar 1. Makassar : Penerbit

UNM .

Serway, Jewett dan Raymond. 2009. Fisika- untuk Sains dan Teknik buku 1 edisi

6 (Terjemahan). Jakarta: Salemba Teknika

koefisien kekentalan zat cair

Documents