laporan fisika koefisien kekentalan zat cair

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

KOEFFISIEN KEKENTALAN ZAT CAIR

Disusun oleh :

Cindy Natalia Leunupun 15010016

Mega Sukma Mentari 15013152

Nuranisa 15010088

Rifzal Nirwan H. 15013160

Septyani Dwi Febrianti 15010111

Yuni Susilowati 15010141

PROGRAM STUDI S1 FARMASI

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI DAN INDUSTRI FARMASI

DESEMBER 2015

i

KATA PENGANTAR

Puji syukur atas kehadirat Allah SWT dengan rahmat-Nya, kami dapat

menyelesaikan laporan praktikum ini. Penulisan laporan ini adalah salah satu

tugas mata kuliah Praktikum Fisika Dasar. Dengan adanya laporan praktikum ini

kami telah melaksanakan praktikum fisika dasar tentang “Koefisien Kekentalan

Zat Cair”.

Tak lupa kami mengucapkan terima kasih kepada Bapak Rakhmad

Rhamdani Alwie, S.Si. yang telah memberikan bimbingan selama berlangsungnya

praktikum dan selama penyusunan laporan ini, hingga laporan ini dapat

diselesaikan dengan baik. Kami menyadari dalam penyusunan laporan ini masih

banyak terdapat kekurangan dari kami selaku penyusun. Untuk itu kami

mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk meningkatkan

kesempurnaan dalam penulisan laporan ini.

Bogor, 08 Desember 2015

Penulis

ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ........................................................................................i

DAFTAR ISI .......................................................................................................ii

BAB I PENDAHULUAN ...............................................................................1

1.1 Tujuan Praktikum ..............................................................................1

1.2 Dasar Teori .......................................................................................1

BAB II ALAT DAN BAHAN .........................................................................5

2.1 Alat... .................................................................................................5

2.2 Bahan ................................................................................................5

BAB III METODE KERJA .............................................................................6

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ..........................................................7

4.1 Hasil. .................................................................................................7

4.2 Pembahasan .......................................................................................11

BAB V KESIMPULAN ....................................................................................12

DAFTAR RUJUKAN .........................................................................................13

1

BAB 1

1.1 TUJUAN PRAKTIKUM

Tujuan dilakukan praktikum koefisien kekentalan zat cair, yaitu :

1) Memahami bahwa benda yang bergerak di dalam fluida zat cair akan

mendapatkan gesekan yang disebabkan oleh kekentalan fluida tersebut.

2) Mempelajari dan menentukan koefisien kekentalan zat cair.

1.2 DASAR TEORI

1.2.1 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.

1.2.2 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).

2

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.

Sebuah benda yang bergerak dalam fluida akan mendapat gaya gesekan fs .

Jika bendanya berbentuk bola padat maka besarnya gaya stokes yang terjadi

adalah sebagai berikut :

Fst = 6 π η r v

Dimana : Fst = gaya gesekan stokes

η = koefisien kekentalan fluida

r = jari-jari bola

v = kecepatan relatif bola terhadap fluida

.

Gambar 1.1 Hukum Stokes

3

Pertama kali rumus ini dijabarkan oleh Sir George Stokes tahun 1845,

sehingga disebut Hukum Stokes. Dalam praktikum ini 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.

Bola yang dijatuhkan dalam fluida akan mengalami gaya berat sebesar :

W = 4

3 𝜋 𝑟3𝜌 𝑔

Keterangan : W = gaya berat

𝜋 = massa jenis bola yang bergerak

g = percepatan gravitasi

Bola juga akan mengalami gaya Archimedes sebesar FA yakni :

FA = 4

3 𝜋 𝑟3𝜌0 𝑔

Keterangan : FA = gaya Archimedes

𝜌0 = massa jenis zat cair


Dengan menganalisa gaya – gaya yang bekerja pada bola yang bergerak dalam zat

cair maka kecepatan bola dalam fluida dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan,

sebagai berikut :

𝑣 = 2 𝑟2 𝑔 (𝜌−𝜌0)

9 𝜂

Jika kecepatan 𝑣 = 𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘

𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 =

𝑑

𝑡 maka persamaan diatas dapat ditulis :

𝑑

𝑡=

2 𝑟2 𝑔 (𝜌−𝜌0)

9 𝜂

𝑡 𝑟2

𝑡=

9 𝜂

2 𝑔 (𝜌−𝜌0)

4

Keterangan : t = waktu yang diperlukan bola jatuh sejajar d

d = jarak yang ditempuh bola selama bergerak dengan

kecepatan konstan

𝜌 = massa jenis bola

𝜌0 = massa jenis zat cair

𝜂 = koefisien kekentalan fluida


r = jari-jari bola

jika dibuat grafik antara t 𝑟2terhadap d maka akan diperoleh koefisien arah 𝑡𝑔 𝜃,

maka persamaan tersebut dapat ditulis :

𝑡𝑔 𝜃 = 9 𝜂

2 𝑔 (𝜌−𝜌0)

Sehingga koefisien kekentalan adalah : 𝜂 = 2

9 𝑔 (𝜌 − 𝜌0) 𝑡𝑔 𝜃

Satuan viskositas fluida dalam sistem cgs adalah dyne det cm-2

, yang biasa

disebut dengan istilah poise di mana 1 poise sama dengan 1 dyne det cm-2

.

Viskositas dipengaruhi oleh perubahan suhu. Apabila suhu naik maka viskositas

menjadi turun atau sebaliknya.

5

BAB II

Alat dan Bahan

2.1 Alat

Adapun alat yang digunakan untuk praktikum, sebagai berikut :

1) Fluida oli

2) Tabung tempat zat cair beserta saringan pengambilan bola dari dasar tabung

3) Stopwatch

4) Jangka sorong

5) Mistar

6) Micrometer sekrup

7) Timbangan analitik

2.2 Bahan

Adapun bahan uji yang digunakan untuk praktikum, sebagai berikut :

1) Bola kaca

2) Bola besi

6

BAB III

Metode Kerja

3.1 Metode Kerja Koefisien Kekentalan Zat Cair

1. Ditimbang gelas ukur kosong, kemudian ditimbang gelas ukur setelah berisi

zat cair (oli)

2. Dicatat volume zat cair (langkah 1-2 digunakan untuk menghitung massa jenis

zat cair 𝜌o)

3. Diukur diameter bola dengan micrometer skrup kemudian ditimbang massa

bola dengan neraca teknis (untuk menghitung massa jenis zat cair 𝜌o)

4. Dibuat tanda sebanyak dua garis pada tabung sejauh 5 cm, 15 cm, 20 cm dan

25 cm (menggunakan karet dilingkarkan pada tabung)

5. Dimasukkan sendok saringan ke dalam tabung dan tunggu sampai zat cair

diam serta tidak bergelembung (untuk mengambil bola dari dasar tabung)

6. Dijatuhkan bola ke dalam zat cair dan catat waktu t saat bola melalui jarak d

diatas.

7. Dilakukan pengulangan pengamatan sebanyak 3 kali untuk memperoleh data

dan ketelitian yang baik

7

BAB IV

Hasil dan Pembahasan

4.1 Hasil

4.1.1 Bola Kaca

Tabel 4.1 Data Pengamatan Massa Jenis Bola Kaca

Percobaan Diameter

(d)

Jari-jari

(r)

Massa

(m)

Volume

(V)

Massa Jenis

(𝜌)

1 0,327 cm 0,1635 cm 0,18 g 0,0183 cm3 9,8360

𝑔𝑐𝑚3⁄

2 0,321 cm 0,1605 cm 0,18 g 0,0173 cm3 10,4046

𝑔𝑐𝑚3⁄

x 0,324 cm 0,1620 cm 0,18 g 0.0178 cm3 10,1203

𝑔𝑐𝑚3⁄

1. Perhitungan Volume

a. V bola ke-1 = 4

3 𝑥 𝜋 𝑥 𝑟3

= 4

3 𝑥 3,14 𝑥 0,16353

= 0,0183 cm3

b. V bola ke-2 = 4


= 4

3 𝑥 3,14 𝑥 0,00413

= 0,0173 cm3

2. Perhitungan Massa Jenis

a. 𝜌 bola ke-1 = 𝑚

𝑣 =

0,18 𝑔

0,0183 𝑐𝑚3

= 9,8360 𝑔

𝑐𝑚3⁄

b. 𝜌 bola ke-2 = 𝑚

𝑣 =

0,18 𝑔

0,0173 𝑐𝑚3

= 10,4046 𝑔

𝑐𝑚3⁄

8

Tabel 4.2 Data Pengamatan Koefisien Kekentalan

Percobaan Jarak

(s)

Waktu

(t)

Kecepatan

(V)

Kekentalan

(𝜂)

1 15 cm 1,49 detik 10,0671 𝑐𝑚𝑠⁄ 5,2459 dyne det cm

-2

2 20 cm 1,99 detik 10,0503𝑐𝑚𝑠⁄ 5,2547 dyne det cm

-2

3 25 cm 2,63 detik 9,5057𝑐𝑚𝑠⁄ 5,5558 dyne det cm

-2

3. Perhitungan Kecepatan

a. V bola ke-1 = 𝑠

𝑡 =

15 𝑐𝑚

1,49 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

= 10,0671 𝑐𝑚𝑠⁄

b. V bola ke-2 = 𝑠

𝑡 =

20 𝑐𝑚


= 10,0671 𝑐𝑚𝑠⁄

c. V bola ke-3 = 𝑠

𝑡 =

15 𝑐𝑚


= 9,5057𝑐𝑚𝑠⁄

4. Perhitungan Kekentalan

a. 𝜂 bola ke-1 = 2 𝑥 𝑟2𝑥 𝑔

9 𝑥 𝑉 𝑥 (𝜌𝑏𝑜𝑙𝑎 − 𝜌𝑜𝑙𝑖)

= 2 𝑥 0,1622𝑥 980

9 𝑥 10,0671 𝑥 (10,1203 − 0,88)

= 0,5677 x 9,2403

= 5,2459 dyne det cm-2

b. 𝜂 bola ke-2 = 2 𝑥 𝑟2𝑥 𝑔


= 2 𝑥 0,1622𝑥 980

9 𝑥 10,0503 𝑥 (10,1203 − 0,88)

= 0,5688 x 9,2403


c. 𝜂 bola ke-3 = 2 𝑥 𝑟2𝑥 𝑔


= 2 𝑥 0,1622𝑥 980

9 𝑥 9,5057 𝑥 (10,1203 − 0,88)

= 0,60126 x 9,2403


9

4.1.2 Bola Besi

Tabel 4.3 Data Pengamatan Massa Jenis Bola Besi

Percobaan Diameter

(d)

Jari-jari

(r)

Massa

(m)

Volume

(V)

Massa Jenis

(𝜌)

1 0,153 cm 0,0765 cm 0,13 g 0,0019 cm3 68,4211

𝑔𝑐𝑚3⁄

2 0,153 cm 0,0765 cm 0,13 g 0,0019 cm3 68,4211

𝑔𝑐𝑚3⁄

x 0,153 cm 0,0765 cm 0,13 g 0,0019 cm3 68,4211

𝑔𝑐𝑚3⁄

1. Perhitungan Volume

a. V bola ke-1 = 4


= 4

3 𝑥 3,14 𝑥 0,07653

= 0,0019 cm3

b. V bola ke-2 = 4


= 4

3 𝑥 3,14 𝑥 0,07653

= 0,0019 cm3

2. Perhitungan Massa Jenis

a. 𝜌 bola ke-1 = 𝑚

𝑣

= 0,13 𝑔

0,0019 𝑐𝑚3

= 68,4211 𝑔

𝑐𝑚3⁄

b. 𝜌 bola ke-2 = 𝑚

𝑣

= 0,13 𝑔

0,0019 𝑐𝑚3

= 68,4211 𝑔

𝑐𝑚3⁄

10

Tabel 4.2 Data Pengamatan Koefisien Kekentalan

Percobaan Jarak

(s)

Waktu

(t)

Kecepatan

(V)

Kekentalan

(𝜂)


-2


-2


-2

3. Perhitungan Kecepatan

a. V bola ke-1 = 𝑠

𝑡 =

15 𝑐𝑚


= 22,0588 𝑐𝑚𝑠⁄

b. V bola ke-2 = 𝑠

𝑡 =

20 𝑐𝑚


= 22,9885 𝑐𝑚𝑠⁄

c. V bola ke-1 = 𝑠

𝑡 =

15 𝑐𝑚


= 21,7391 𝑐𝑚𝑠⁄

4. Perhitungan Kekentalan

a. 𝜂 bola ke-1 = 2 𝑥 𝑟2𝑥 𝑔


= 2 𝑥 0,0765 2𝑥 980

9 𝑥 22,0588 𝑥 (68,4211 − 0,88)


b. 𝜂 bola ke-2 = 2 𝑥 𝑟2𝑥 𝑔


= 2 𝑥 0,0765 2𝑥 980

9 𝑥 22,9885 𝑥 (68,4211 − 0,88)


c. 𝜂 bola ke-3 = 2 𝑥 𝑟2𝑥 𝑔


= 2 𝑥 0,0765 2𝑥 980

9 𝑥 21,7391 𝑥 (68,4211 − 0,88)


11

4.2 Pembahasan

Koefisien kekentalan zat cair merupakan gesekan yang ditimbulkan oleh

fluida yang bergerak atau benda padat yang bergerak di dalam fluida. Pada

kelereng kaca didapatkan massa jenis sebesar 9,8360 𝑔

𝑐𝑚3⁄ dan 10,4046

𝑔𝑐𝑚3⁄ dengan rata-rata 10,1203

𝑔𝑐𝑚3⁄

. Didapatkan nilai koefisien kekentalan

zat cair sebesar 5,2459 poise, 5,2547 poise dan 5,5558 poise. Hasil ini tidak sesuai

literature yang menunjukkan bahwa rentang nilai koefisien kekentalan zat cair

pada oli sebesar 2-4 poise. Hal ini dipengaruhi karena terjadinya turbulensi

(gelembung udara) yang ditimbulkan saat pengambilan penyaring untuk

mengambil bola, sehingga bola tidak hanya bergesekan dengan molekul oli tapi

dengan molekul udara. Kesalahan nilai ini juga disebabkan karena perhitungan

waktu yang kurang tepat dalam pengamatan.

Pada bola besi diperoleh masa jenis sebesar 68,421 𝑔

𝑐𝑚3⁄ dan

68,421𝑔

𝑐𝑚3⁄ dengan rata-rata 68,421 𝑔

𝑐𝑚3⁄ . Didapatkan nilai koefisien

kekentalan zat cair sebesar 3,8515 poise, 3,6957 poise dan 3,9081 poise. Hasil ini

sesuai dengan literature dengan nilai koefisien kekentalan zat cair pada oli sebesar

2-4 poise dan dapat disimpulkan bahwa percobaan dengan bola besi dapat

dikatakan berhasil.

12

BAB V

KESIMPULAN

Kesimpulan dalam praktikum ini yaitu perbedaan jarak lintasan tidak

mempengaruhi koefisien kekentalan zat cair dan turbulensi (gelembung udara)

menyebabkan bola tidak hanya bergesekan dengan molekul zat cair tapi

bergesekan dengan molekul udara sehingga nilai koefisien kekentalan zat cair

tinggi.

13

DAFTAR RUJUKAN

Sa’diyah, Pungky Umi. 2012. Kofisien Kekentalan Zat Cair. Bogor : Universitas

Pakuan

FW Sears & Zemansky. 1971. Fisika Untuk Universitas Mekanika, Panas dan

Bunyi. Penerbit Bina Cipta

Halliday & Resnick. 1978. Fisika Jilid 1 Edisi ke 3. Penerbit Erlangga

laporan fisika koefisien kekentalan zat cair

Documents