JUDUL : MODUL H-1(MENENTUKAN KOEFISIEN PERGESERAN ZAT CAIR)(KOEFISIEN VIKOSTIAS ZAT CAIR)

Tujuan Percobaan :Menentukan koefisien pergeseran zat cair (koefisien viskositas zat cair) Teori Dasar :Setiap benda yang bergerak terhadap benda lain akan mengalami gaya gesek. Hal ini juga dialami oleh benda yang bergerak dalam zat cair maupun gas, disebabkan oleh viskositas. Viskositas adalah ukuran atau taraf kekentalan fluida yang memiliki gesekan tertenrtu. Pada zat cair viskositas disebabkan oleh gaya kohesi antar molekul sejenis, sedangkan pada gas viskositas disebabkan oleh adanya tumbukkan antar molekul.Benda yang dijatuhkan pada zat cair tanpa kecepatan awal akan mendapatkan percepatan dengan gaya-gaya yang bekerja F=W-Fa-Fr = m a..............1)Dengan W adalah gaya berat benda, Fa adalah gaya angkat ke atas dan Fr adalah gaya gesek zat cair dengan permukaan benda. Gaya tersebut dinamakan gaya Stokes. Gaya ini berhubungan dengan nilai koefisien viskosits zat cair. Sir George Stokes menunjukkan bahwa suatu boala berjari-jari (r) yang bergerak dengan kecepatan (v) di dalam suatu fluida homogen, akan mengalami gaya gesekan fluida (F) sebesar :F = K v....................2)Dengan K adalah konstanta yang bergantung pada bentuk geometris benda, untuk benda berbentuk bola nilai K = 6r bila di subtitusikan ke persamaan akan diperoleh Hukum Stokes sebagai berikut:Fr = 6 r v..............3)dengan: Fr: gaya stokes(N) : Koef Fluida (Pa S) r : Jari-jari bola(m) v : Kelajuan bola (m/s)Ketika dijatuhkan, bola bergerak dipercepat, tetapi ketika kecepatannya bertambah maka gaya Stokes juga bertambah, sehingga suatu saat akan mencapai keadaan seimbang sehngga bola bergerak dengan kecepatan konstan yang disebut kecepatan terminal. Pada kecepatan terminal ini resultan gaya sama dengan nol, sehingga diperoleh:Dengan:- bola = massa jenis bola(Kg/m3)- cairan = massa jenis Fluida(Kg/m3 )

Alat-alat yang diperlukan :-Jangka sorong-Mikrometer sekrup-Neraca dan Anak Timbangan-Stop Watch-Meteran-Fluida (g;iserin dan oli)-Bola-Karet gelang-Sendok pengambil bola

TUGAS PENDAHULUAN

Pelajarilah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dan kerjakanlah di rumah, sebelum Anda datang ke Laboratorium untuk melaksanakan Praktikum, dan berilah jawaban Anda secara lisan kepada Asisten yang bertugas, sesaat sebelum Anda diizinkan untuk Praktikum.PERHATIANPada saat anda memasuki ruang Praktikum, Anda tidak diizinkan memvbawa buku atau catatan apapun.1. Apakah manfaat yang kita peroleh, bila kita mengetahui koeffisien viskositas sesuatu zat cair? Apakah hubungan antara viskositas suatu zat cair dengan gaya kohesi yang terdapat diantara molekul-molekul zat cair tersebut?Jawab : Banyak manfaat yang kita peroleh bila kita mengetahui koefisien viskositas zat cair, contohnya adalah ketika kita mengetahui koefisien viskositas dari oli yang relative rendah sehingga oli digunakan sebagai pelumas mesin yang merupakan bahan penting bagi kendaraan bermotor untuk merawat mesin dan peralatan kendaraan agar tidak cepat rusak dan mencegah pemborosan. Viskositas sebenarnya disebabkan oleh kohesi yang terdapat diantara molekul-molekul dan pertukaran momentum molekuler di antara lapisan-lapisan fluida dan pada waktu berlangsungnya aliran,.2. Apakah kekentalan suatu zat cair dapat menyatakan tingkat viskositas zat cair tersebut? Mengapa?Jawab : Ya, karena pengertian viskositas fluida (zat cair) itu sendiri adalah gesekan yang ditimbulkan oleh fluida yang bergerak, atau benda padat yang bergerak didalam fluida. Besarnya gesekan ini biasa juga disebut sebagai derajat kekentalan zat cair. Jadi semakin besar viskositas zat cair, maka semakin susah benda padat bergerak didalam zat cair tersebut.3. Berikan contoh zat cair yang perlu kita ketahui koeffisien viskositas bersangkutan!Jawab : Nilai koefisien viskositas zat cair seperti oli SAE 40 sebesar = 0,08 dyne.s.cm2 dan seperti dibawah ini

4. Apakah satuan koeffisien viskositas yang digunakan?Jawab : Adapula viskositas terbagi 2, yaitu :-Viskositas dinamik, dalam sistem SI satunnya Ns/m atau Pa.s (pascal.detik),sedangkan dalam sistem CGS satuannya adalah Poise (P).1 P = 1 gram/cm detik12 P = 1 kg/m detik = 1 Pa.s-Viskositas kinematik, dalam sistem SI satunnya m/s, sedangkan dalam sistem CGS satuannya adalah stokes (St).1 St = 1 cm/s = 1/10000 m/sPerhatikan gambar di bawah ini. Pada bola yang sedang meluncur jatuh di dalam zat cair viskos yang berada dalam keadaan diam ini bekerja 3 (tiga) buah gaya, yaitu : Gaya berat bola : W Gaya Archimedes : B Gaya Perlawanan : RBerapakah besar volume bola ini?Jawab : 4/3 r3

5. Bila massa jenis bola . berapakah besar W?Jawab: jika massa jenis bola = , maka W =massa bola x grafitasi.Persamaan menjadi Vb x x gBila massa jenis zat cair. berapakah besar B?Jawab: jika massa jenis zat cair = , maka B = 6rVmax = 4/3 r3 (bola cair) gApakah sebutan lain gaya Archimedes bagi benda bergerak jatuh?Jawab : Gaya apung atau buoyant force.Bila gaya resultan yang menyebabkan gerak bola kita sebut F, maka berlaku: F= m.aBerapakah harga F dipandang dari gaya-gaya yang bekerja pada bola?Jawab : F=W-B-RBuatlah kesamaan (kesehargaan) antara kedua harga F di atas, dan turunkanlah harga percepatan a.Jawab : F=W-B-R = m.a, maka a = F/m atau a = W-B-R/m6. Apakah harga a ini ajeg (konstan) selama perjalanan bola di dalam zat cair itu? Faktor apakah yang mempengaruhi a ini? Jawab: tidak, ketika dijatuhkan, bola bergerak dipercepat yang mempengaruhi a ini adalah gaya gravitasi. Namun, ketika kecepatannya bertambah, gaya stokes (gaya lambat) juga bertambah.7. Pada saat bola dilepaskan di permukaan zat cair, berapakah kecepatan bola itu?Jawab: Sama seperti gaya berat bola, yaitu W= m bola x gravitasiBerapakah besar gaya perlawanan R pada saat itu?Jawab: berlawanan dengan gaya berat bola yaitu R= 6rVmax = 4/3 r3 (bola cair) gBerapakah percepatan pada saat itu maksimum, ataukah minimum?Jawab: masih minimum8. Apakah harga a dapat mencapai nol?Jawab: ya, dapat.Kalau dapat, bilakah hal itu terjadiJawab: saat bola mencapai keadaan seimbang sehingga bergerak dengan kecepatan konstan yang disebut kecepatan terminal dan percepatan pun menjadi nol. Pada kecepatan terminal, resultan yang bekerja pada bola sama dengan nol.Bila ini terjadi, gerak apakah yang dilakukan bola itu?Jawab: gerak stokes.9. Bagaimanakah kita dapat mengetahui bahwa tidak ada percepatan pada bola itu?Jawab: saat kecepatannya konstan10. Dampak apakah yang timbul, bila bola dilepaskan tidak tepat di permukaan zat cair, melainkan ada suatu jarak kecil yang ditempuh bola di atas permukaan zat cair itu?Jawab: terjadi tambahan gaya yaitu gaya dari energi potensial, m x g x h11. Turunkanlah rumus untuk menentukan koeffisien viskositas zat cair. tuliskan rumus lengkap dengan memasukan faktor kesalahan.Jawab:Berdasarkan hokum stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi keseimbangan sehingga : gaya gesek = gaya berat, gaya Archimedes :6rVmax = 4/3 r3 (bola cair) g = { 2/g r3 (bola cair) g } / VmaxVmax = h / tDimana :t = waktu jatuh bola pada ketinggian h

Dengan faktor kesalahan := + + ) = massa jenis bola (g/cm3) = massa jenis zat (gliserin/oli) (g/cm3)g = percepatan gravitasi (cm/dt)t = waktu tempuh bola (dt)r = jari-jari bola (cm)Y = jarak tempuh bola (cm)

12. Sebutkan alat-alat Anda butuhkan untuk percobaan ini.Jawab :Peralatan Viscometer, Bola, Hidrometer, jangka sorong, termometer, makrometer sekrup, Neraca dan anak timbangan, Oli, glyserin, Stopwatch, Tali ukur/mistar.

TUGAS PRAKTIKUM (120 MENIT)

Tugas ini Anda laksanakan setelah Tugas Pendahuluan Anda selesai dan dinilai baik, dan Anda diizinkan oleh Asisten yang bertugas untuk melaksanakan Tugas Praktikum ini.1. Siapkanlah alat-alat anda berupa pensil, bolpoint, tip-x, set segitiga, busur derajat, jangka, kertas mlimeter, kertas bergaris folio dan kalkulator.2. Isilah bon pinjaman alat sesuai dengan alat-alat yang dibutuhkan untuk praktikum ini.3. Isilah lembar pengamatan dengan : Data akademis anda Data keadaan ruang praktikum Tanggal percobaan Nama sisten pembimbing4. Lakukanlah percobaan, dan catat semua hasil pengamatan pada kertas pengamatan dalam kotak-kotak yang tersedia.5. Ukurlah diameter setiap bola yang akan digunakan.6. Timbanglah massa setiap bola.7. Catatlah massa jenis zat cair yang akan digunakan, atau timbanglah gelas ukur kosong, kemudian timbanglah gelas ukur yang telah diisi dengan zat cair yang akan digunakan, dan catatlah volume zat cair itu.8. Tentukanlah batas bawah kira-kira 5 cm dari dasar tabung, dan berilah tanda dengan cincin kawat.9. Berilah juga cincin kawat pada batas atas, dan cobalah mulai dengan menjatuhkan salah satu bola; lakukanlah ini dengan bermacam-macam jarak dengan menggeser letak cincin kawat batas atas sedikit demi sedikit ke bawah (kira-kira setiap 3cm), dan catatlah waktu jatuh bersangkutan.Ingat : bola harus dijatuhkan di tengah-tengah tabung, mengapa?10. Buatlah perhitungan singkat, agar Anda dapat menentukan daerah gerak lurus beraturan sepanjang mungkin, kemudian ukurlah waktu jatuh untuk jarak itu beberapa kali sesuai instruksi.11. Lakukan hal serupa di atas untuk kedua buah bola yang lain.12. Ulangi percobaan pada poin 9, 10, 11 dengan menggunakan zat cair yang lain.Catatan : lakukanlah percobaan pada salah satu zat cair hingga tuntaas, dan baru kemudian mencoba zat cair yang lain; mulailah dengan zat cair yang bermassa jenis paling besar dan jangan lupa membersihkan semua bola sebelum melakukan percobaan berikut.13. Kembalikanlah semua alat yang Anda pinjam kepada petugas14. Periksalah hasil pengamatan Anda kepada asisten yang bertugas.

TUGAS AKHIR (60 MENIT)

1. Bila hasil pengamatan anda disetujui oleh asisten yang bertugas, selesaikan perhitungan anda.Ambilah harga percepatan gravitasi g untuk Jakarta 9.78133 m/det.2. Berapakah koeffisien viskositas glyserine yang Anda peroleh dari percobaan?Berapakah koeffisien glyserine menurut pustaka?Bandingkan dan berilah usulan Anda!3. Berapakah koeffisien viskositas minya pelumas yang Anda peroleh dari percobaan?Berapakah koeffisien viskositas minya pelumas menurut pustaka?Bandingkan dan berilah usulan Anda!4. Berapakah koeffisien viskositas minya paraffin yang Anda peroleh dari percobaan?Berapakah koeffisien viskositas minya paraffin menurut pustaka?Bandingkan dan berilah usulan Anda!5. Perlukan perhitungan Anda memasukan faktor koreksi? Mengapa?6. Buktikanlah bahwa Tr bagi semua bola tatap sama (untuk jarak d yang sama)7. Selesai.

LEMBAR PENGAMATAN

10,13Massa BolaBola 1 Bola 2 Jari-jari bolaBola 1 Bola 2r1 r2III10,17II10,18I11,3210,22IIIII10,1310,50IDiameter bolaBola 1 Bola 2d1 d2

15,5515,6kanankiri1,201,15kanankiri5,66III5,09II5,09I5,25I5,11III5,07II

Jarak tempuh bolaDalam glyserine Dalam Oli

I28,3III28,5II29II32I31,8III31,51,61III1,42II1,49I2,48III2,74II2,38I1,89III1,63II1,59I3,67III3,91II4,09I

Waktu jauh bola dalam glyserineBola 1 Bola 2

Waktu jatuh bola dalam oliBola 1 Bola 2

Tugas Akhir H-1

1. Diameter bola: Bola 1: d1 = = 1,028 + = = 0,014 Bola 2: d2 = = 1,056 + = = 0,051 2. Jari-jari bola: Bola 1: r1 = = 0,514 + Bola 2: r2 = = 0,528 + = = 0,026

3. Massa bola: Bola 1: m1 = = 1,18 g + g Bola 2: m1 = = 15,58 g + = = 0,025 g

4. Jarak tempuh bola: Dalam glyserin: Y = = 31,77 + = = 0,18 Dalam Oli: Y = = + = = 0,27 5. Waktu jatuh bola dalam glyserin: Bola 1: t1 = = dt + = = 0,15 dt Bola 2: t2 = = dt + = = 0,12 dt

6. Waktu jatuh bola dalam oli: Bola 1:t1 = = dt + = = 0,14 dt Bola 2: t2 = = dt + = = 0,7 dt7. Massa jenis bola: Bola 1 = = = = =2,07 gr/cm3

= = = = =25,13 = b2 b2= (25,13 3,52) gr/cm3

8. Massa jenis cairan:-Glyserin: = (1,26 0,01) g/cm3-Oli: = (0,86 0,01) g/cm3

RUMUS YANG DIGUNAKAN= + + ) = massa jenis bola (g/cm3) = massa jenis zat (gliserin/oli) (g/cm3)g = percepatan gravitasi (cm/dt)t = waktu tempuh bola (dt)r = jari-jari bola (cm)Y = jarak tempuh bola (cm)

Bola 1Koefisien gliserin= + + )= = (0,057 0,06) dyne dt cm-2

Koefisien oli= + + )= = (0,06) dyne dt cm-2Bola 2Koefisien gliserin= + + )= = (0,7 0,22) dyne dt cm-2Koefisien oli= + + )= =(0,88 dyne dt cm-2

KesimpulanDan percobaan yang kami lakukan, dapat ditarik kesimpulan bahwa viskositas zat cair berpengaruh dengan massa beban yang masuk dicairan tersebut. Semakin besar massa beban, maka kecepatan beban dan nilai koefisien viskositas zat cair tersebut semakin besar. Viskositas zat cair memiliki gaya penghalang bagi benda yang masuk , gaya tersebut dinamakan gaya Stokes. Banyak data yang kami peroleh dari percobaan, berbeda dengan data yang ada di pustaka. Dikarenakan pada percobaan terjadi beberapa kesalahan diantaranya, seperti cairan yang digunakan tidak jernih, sehingga tidak dapat melihat benda pada saat masuk di cairan dengan jelas dan pada penghentian waktu pada stopwatch, terjadi penghentian yang kurang tepat pada percobaan.