1 HUKUM STOKES Maksud dan tujuan -Memahami bahwa benda yang bergerak didalam fluida akan mendapatkangaya gesekan yang disebabkan oleh kekentalan fluida. -Menentukan koefisien kekentalan (viskositas) dari suatu zat cair dengan menggunakn hukum stokes. Dasar Teori Setiapbendayangbergerakdalamsuatufluida(zatcairataugas)akanmendapatkangaya gesekanyangdisebabkanolehkekentalangayafluidatersebut.gayagesekaninisebanding dangan kecepatan relative benda terhadap fluida. F = konstanta V.k Khususuntukbendayangberbentukboladanbergerakdidalamfluidayangtetapsifat sifatnya, dan gaya gesekan yang didalam benda dirumuskan sebagai berikut: Dimana: : Koefisien kekentalan dari fluida.r: Jari jari bola. V: Kecepatan relatif bola terhadap fluida. (-) : Tanda negative menunjukan arah gaya F berlawanan dengan arah jarum jam. Rumus diatas dikenal dengan Hukum Stokes, syarat syaratberlakunya Hukum Stokes yaitu: -Ruang tempat fluida terbatas. -Tidak adanya turbelensi didalm fluida. -Kecepatan v tidak besar, sehingga aliran masih linear. Jikasebuahbendaberbentukbola,dilepaspadapermukaanzatcairbolatersebutakan mendapatkanpercepatan.denganbertambahbesarnyakecepatanbola,makagayastokesyang bekerja padanya juga bertambah besar sehingga akhirnnya bola akan bergerak dengan kecepatan tetap,yaitu setelah terjadi keseimbangan antara gaya gaya berat, Archimedes dan stokes pada bola tersebut. 2 Apabila bola bergerak dengan kecepatan tetap, maka persamaan yang berlaku: atau Dimana: V: Kecepatan tetap bola. pb: Densitas bola. pf: Densitas fluida. g: Percepatan Gravitasi. t: Waktu yang diperlukan bola untuk mencapai jarak d. d: Jarak jatuh yang ditempuh bola. Prosedur Percobaan -Ukur diameter tiap tiap bola sebanyak lima kali, dan timbang. -Catattempraturezatcairsebelumdansesudahpercobaandenganalathydrometer/ thermometer. -Tempatkangelangkawat(karetgelang)melingkarditabungkirakira5Cmdibawah permukaan zat cair dan 5 Cm dari dasar tabung. -Ukur jarak jatuh d. ( jarak diantara kedua kawat ). masukan sendok saringan kedalam tabung, tunggu zat cair seimbang. -Ukur waktu jatuh t untuk tiap tiap bola sebanyak lima kali. -Hitunglah dengan persamaan 3 untuk masing masing bola. -Hitunglah F dengan persamaan 2 untuk masing masing bola. -Berilah penjelasan mengenai hasil yang didapat. -Apa maksud pengukuran temperature zat cair sebelum dan sesudah percobaan . Peralatan Percobaan -Tabung besar. 3 -Bola bakelit -Mistar pengukur -Thermometer. -Stop watch -Mikrometer sekrup. -Timbangan. -Saringan ( berbentuk sendok ). PERHITUNGAN -Gerak Jatuh Bebas h (Ketinggian) n-1DiametermassaWaktu DiametermassaWaktu 18,542,80,60,920,10,03 210,3130,570,870,10,00 310,1930,50,920,10,07 48,362,90,60,900,10,03 58,892,80,60,370,10,03 n=5

1.Massa ( )1,24% 2,9 100%2,90,0362,9 100%xDx KR0,036 2,9 D x KN0,03650,085dD0,0850,4ndid2,9514,5nxix = =||.|

\| = = == = == === == 2.Waktu x xi x xi x xi 28 , 46 = xi 5 , 14 = xi 87 , 2 = xi98 , 3 = di4 , 0 = di 16 , 0 = di4 ( )2,63% 0,57 100%0,570,0150,57 100%xDx KR0,025 57 , 0 D x KN0,01550,0325dD0,032516 0,ndid0,5752,87nxix = =||.|

\| = = == = == === == 3. Diameter ( )3,78% 9,26 100%9,260,359,26 100%xDx KR0,35 26 , 9 D x KN0,3550,795dD0,79598 , 3ndid9,26546,28nxix = =||.|

\| = = == = == === == 5 n-1DiametermassaWaktu DiametermassaWaktu 16,71 0,70,70,40,020,1 25,920,750,80,390,030 36,25 0,70,80,060,020 46,750,750,90,440,030,1 55,92 0,70,80,390,020 n=5

1.Massa ( )1,53% 72 , 0 100%0,720,0110,72 100%xDx KR0,011 0,72 D x KN0,01150,0245dD0,024512 0,ndid0,7253,6nxix = =||.|

\| = = == = == === == 2.Diameter ( )2,38% 31 , 6 100%6,310,156,31 100%xDx KR0,15 6,31 D x KN0,1550,3365dD336 0,568 , 1ndid6,31531,55nxix = =||.|

\| = = == = == === == x xi x xi x xi 56 , 31 = xi 6 , 3 = xi 4 = xi68 , 1 = di12 , 0 = di 2 , 0 = di6 3.Waktu ( )2,5% 8 , 0 100%0,80,020,8 100%xDx KR0,02 8 0, D x KN0,00250,045dD0,0452 0,ndid0,854nxix = =||.|

\| = = == = == === == n-1DiametermassaWaktu DiametermassaWaktu 16,920,12,90,650,010,26 26,250,12,40,020,010,24 36,420,053,20,150,040,56 46,880,12,50,61 0,01 0,4 54,880,12,21,39 0,01 0,4 n=5

1.Massa ( )7,77% 09 , 0 100%0,090,00709 0, 100%xDx KR0,007 09 0, D x KN0,00750,0165dD0,016508 0,ndid0,0950,45nxix = =||.|

\| = = == = == === == x xi x xi x xi 35 , 31 = xi 45 , 0 = xi 2 , 13 = xi82 , 2 = di 08 , 0 = di86 , 1 = di7 2.Diameter ( )0,64% 27 , 6 100%6,270,046,27 100%xDx KR0,04 27 , 6 D x KN0,0450,095dD0,09528 , 2ndid6,27533,35nxix = =||.|

\| = = == = == === == 3.Waktu ( )6,44% 64 , 2 100%2,640,172,64 100%xDx KR0,17 64 , 2 D x KN0,1750,3725dD0,372586 , 1ndid2,64513,2nxix = =||.|

\| = = == = == === == PERHITUNGAN Volume Masing-masing Bola

=

[

]

=

[

]

=

[

]

2.Massa Jenis Bola 8

3.Viscositaq

( ) ()

()

()()

q

( ) ()

()

()()

q

( ) ()

()

()()

4.Kecepatan 9

( ) q

()

()

( ) q

()

( )

( ) q

()

( )

5.Gaya Gesek q q 10 q 11 Tugas Akhir:1.Viskositasyaitusebuahukuranpenolakansebuahfluidaterhadapperubahanbentukdibawah tekanan shear, biasanya diterima sebagai kekentalan atau penolakan terhadap penuangan. Viskositas kecil untuk zat cair yang mudah mengalir, seperti: Minyak tanah. Viskositas besar untuk moloas dan gliserin. Hukumpoisuille,yaitudebitsuatubendacairyangmempunyaikekentalanlewatpipa,berbanding langsung dengan selisih tekanan diujung dan pangkal pipa, berbanding lurus dengan radius pipa berpangkat empat serta berbanding terbalik dengan kekentalan zat cair. Hukum Stokes berbunyi JIka zat cair mempunyai kekentalan mengalir melalui bola secarastream line atau bila bola bergerak didalam zat cair yang diam,maka bekerjalah gaya gesekan terhadap bola itu. Turbulensi adalah gerakan yang terjadi ketika masuknya benda pada fluida. Aliran turbulensi adalah aliranyang bergerak kesegalah arh dalam satu pusaran. 3 . untuk mengetahui apakah gesekan pada fluida yang disebabkan oleh batu kerikil yang di jatuhkan akan mempengarui suhu 12 Pembahasan Koefisienviskositassetiapbatukerikilberbeda,karnaadanyaperbedaandiametersehingga mengakibatkanmassajenissetiapbatupunberbeda.gayagesekanpadasetiapbendadidalamfluida dipengaruhi oleh koefisien viskositas dari setiap benda dan diameter batu tersebut. Jikasebuahbendapadatberbentukbatudilepaspadapermukaanzatcairtersebutakan mendapatkanpercepatan.denganbertambahbesarnyapercepatanbatu,makagayastokesyangbekerja padanyajugabertambahbesarsehinggaakhirnayabatuakanbergerakdenagnkecepatantetap,yaitu setelah tejadi keseimbangan antara gaya gaya berat, achimedes dan stokes pada batu tersebut. Dalam percobaan Hukum Stokes, obyek yang paling baik adalah batu kerikil, karena bentuknya yang tidak rata, sehingga gesekan fluida yang diterimaoleh batu kerikil lebih maksimal, jika dibandingkan dengan lempengan yang hanya duasisi mendapatkan gesekan.hanya batu kerikil memiliki massa jenis yang besarDalam praktek kali ini yaitu setiap benda yang bergerak dalam suatu fluida sksn mendapat gaya yang di sebabkan oleh kekentalan fluida tersebut Adapun factor-faktor yang mempengarui dalam kelancaran praktek kali ini: -Ketelitian analis dalam melakukan praktikum pembacaan menggunakan timbangan -Alat yang digunakan harus memenui standarPadapraktikumkaliinibisakitasimpulkanbahwakecepatanbatukerikilbatukrikildipengaruioleh besarnyamassadandiametersemakinbesarmassanyasemakincepatdansemakinbesardiameter semakin lambat hal ini di karenakan oleh gaya gesek pada larutan gliserin Kesimpulan 1.Faktor faktor yang mempengaruhi viskositas: -Fluida yang digunakan -Luas penampang -Obyek yang digunakan.2.Temperature sedikit banyak ikut mempengaruhi kekentalan dari fluida. 3.Bolabekelityangbergerakpadasuatufluidaakanmendapatkangayagesekanakibatdariadanya viskositas, dan besarnya gaya tersebut berbanding lurus dengan koefisien viskositas. 13 4.Fluida adalah cairan zat yang mempunyai kekentalan. 5.Faktor faktor yang dapat mempengaruhi besarnya kesalahan dalam percobaan ini: a.Ketelitian mahasiswa dalam mengukurdiameter bola, massa bola, jarak jatuh bola dan waktu jatuh bola. b.Adanyaturbulensi pada saat bola dimasukan kedalam tabung. 14 MODUL III ANGKA MUAI PANJANGLOGAM 15 ANGKA MUAI PANJANG LOGAM Maksud dan tujuan Untuk menentukan angka muai panjang logam atau koefisien muai panjang dari sebuah logam. Dasar Teori Apabila batang logam kita panaskan, maka akan memuai atau menjadi lebih panjang, dan batang logamakanmenyusutpanjangnyajikadidinginkan.besarnyapemuaianyangdialamilogamtergantung pada bahan logam dan besarnya temperature pemanasan. Totelahditentukandaritemperatureruangansebelumpraktikum,sedangkanTdidapatdariT persamaan: Tum = Temperature maksimum uap yang keluar. T Td= Temperature air mendidih. Untukmenentukanangkamuaipanjanglogamataukoefisienmuaipanjang()dapatdilakukan dengan jalan mengukur pertambahan panjang/ pemuaian logam L pada pertambahan suatu temperature T ditentukan dari persamaan: T : Temperature akhir logam. T = T - ToTo : Temperature awal logam. Untukmenentukanpertambahanpanjang(angkamuaipanjang)logamLdilakukandengan mengukur perubahan penunjukan jarum pada skala S. Hubungan antara L dan S ini dinyatakan dengan persamaan: L = Untuk mencari koefisienmuai panjang dengan menggunakan persamaan: = koefisien muai panjang. =T = Pertambahan suhu. L = Perubahan panjang. Lo= Panjang logam awal. 16 Peralatan 1.Pipa logam tembaga dan alumunium. 2.Statif lengkap dengan roda berjarum. 3.Ketel uap. 4.Kompor listrik. 5.Selang. 6.Thermometer. 7.Beban tambahan. Prosedur percobaan: 1.Pasanglah pipa logam yang akan ditentukan angka muainya pada statif dan jepit secukupnya (jangan terlalu keras). 2.Ukurlahpanjangpipadarijepitansampaititiktumpunyapadarodaberjarum,usahakanroda berjarum dapat bergerak tanpa slip, bila perlu beri beban tambahan. 3.isi ketel pemanas dengan air, hubungkan lubang uap dan pipa dengan selang. 4.Catat temperature ruangan sebelum percobaan. 5.Didihkan air dan tunggu sampai uap mulai keluar dari pipa, catat temperaturenya (Tum). perhatikan jangan sampai aliran uap terhambat. 6.Catat temperature saat air mendidih (air mulai menetes keluar dari pipa). 7.Catat temperature tertinggi yang diperoleh, perhatikan apakah ada slip yang terjadi antara pipa dengan roda jarum. 8.Matikan kompor dan cabut selang dari ketel pemanas. 9.Tunggu sampai temperature pipa kembali pada kedudukan sebelum pipa dipanaskan. 10.Ulangi percobaan ini dengan pipa yang lain. Data Hasil Percobaan dan Perhitungan 1.Tembaga Panjang Pipa (cm) To(0C)R (cm) Tum (0C) S (cm)Td(0C) ( ) CT0or (cm) 45 47 50 30 32 32 22,7 22,7 22,7 94 95 93 1,1 0,6 0,7 96 95 94 89 89 89 0,956 0,956 0,956 17 6,37% 100%10 16,810 16,8 10 15,73100%RefRef DataKesalahan %10 15,732748,50,05365 5 40,046T LoLcm 0,04622,71,1 0,956Rs rLC 95296 952Td TumTC 65 C 30 94 To T TI PIPA66 60 6101010= = = = =======+=+== = = C 52,02% 100%10 16,810 16,8 10 8,06100%RefRef DataKesalahan %10 8,0666 7 40,025T LoLcm 25 0,022,70,6 0,956Rs rLC 95295 952Td TumTC 66 C 32 98 To T TII PIPA66 60 6101010= = = =======+=+== = = C 52,73% 100%10 16,810 16,8 10 7,94100%RefRef DataKesalahan %10 7,9463 500,025T LoLcm 0,02522,70,6 0,956Rs rLC 95295 952Td TumTC 63 C 32 95 To T TIII PIPA66 60 6101010= = = =======+=+== = = C 2.Alumunium Panjang Pipa (cm) To(0C)R (cm) Tum (0C) S (cm)Td(0C) ( ) CT0or (cm) 45 47 50 31 30 30 22,7 22,7 22,7 96 94 95 0,3 0,3 0,4 98 97 96 99 99 98 0,956 0,956 0,956 18 82,18% 100%10 23,810 23,8 10 4,24100%RefRef DataKesalahan %10 4,2466 450,0126T LoLcm 0,012622,70,3 0,956Rs rLC 97298 6 92Td TumTC 66 C 31 97 To T TI PIPA66 60 6101010= = = =======+=+== = = C 82,82% 100%10 23,810 23,8 10 09 , 4100%RefRef DataKesalahan %10 09 , 465,5 470,0126T LoLcm 0,012622,70,3 0,956Rs rLC 95,5297 942Td TumTC 65,5 C 30 95,5 To T TII PIPA66 60 6101010= = = =======+=+== = = C 78,45% 100%10 23,810 23,8 10 7,94100%RefRef DataKesalahan %10 5,1365,5 500,0168T LoLcm 0,016822,70,4 0,956Rs rLC 95,5296 952Td TumTC 65,5 C 30 95,5 To T TIII PIPA66 60 6101010= = = =======+=+== = = C 19 Tugas Akhir 1.Hukum Hooke:bilapadasebuahpegasbekerjasebuahgaya,makapegastersebautakanbertambahpanjangsebandingdenganbesarnyagayayangmempengaruhipegas tersebut 2.Modulus Young:Adalahsifat elastisitaszatdalamarahpanjangyangnilainyatidaktergantung pada ukuran benda, tetapi tergantung pada jenis benda. Modulus Bulk:Adalah bilangan yang menggambarkan perubahan volume benda yangelastis dan dipengaruhi pula oleh besarnya tekanan. Modulus Ketegaran :Adalahbilanganyangmenggambarkanperubahanbentukbendayangelastis tetapi tidak mengubah volume benda. 3.a)Teori muai yang merupakan perkalian panjang dengan panjang dikali panjang atau pangjang pangkat tiga b)koefisien muai panjang didefinisikan sebagai bilangan yang menyatakan pertambahan panjang tiapsatuan panjang benda jika suhunya naik 1 4.Fase Eutentik:Fase diamana logam mempunyai titik leleh lebih rendah dari pada tiap-tiap tambahanyaFase Nitrizing:proses pengeratan permukaan disini digunakan bahan dan suhu pemanasan yang berlainan,logamdipanaskansampai510didalamlingkungangas,ammonia selamabeberapawaktu,nitrogendiserapolehlogamakanmembentuknutrida yang keras dan tersebar merata pada permukan logam Fase Karbonizing:suatuprosespenggerakandimanabajadipanaskandiatassuhukritisdidalam lingkungangasdanterjadipenyerapankarbon,dapatdigunakangasammonia atau gas yang kaya akan karbon 20 Pembahasan Suatu logam apabila dipanaskan maka akan mengalami pemuaian atau menjadi lebih panjang dari panjangsemula.halinidisebabkankarenapadasaatterjadipemuaianjarakantaramolekulatauatom bertambah. akan tetapi massa logam yang mengalami pemuaian tidak berubah atau tetap. Padapemuaian,jenislogamdapatmempengaruhibasarnyaperubahanpanjangpadalogam, karenasetiaplogammempunyaikoefisienangkamuaipanjangyangberbeda.misalnyakoefisienangka muai pada aluminium Padasaatpemuaian,terjadipenambahanpanjangdalaminidisebabkankarenaruanghampa antara molekul atau atom bertambah. Temperaturejugamempengaruhiperubahanpanjangpadalogam.semakintinggisuhunyamaka semakin besar perubahan panjang, karena jarak antara partikel partikel terus mengalami penambahan. Panjangawalsuatulogammempengaruhiperubahanpanjangataupemuaian.semakinpanjang semakinbesarpulapemuaianyangdihasilakan.halinikarenasemakinpanjangbendasemakinbanyak partikel yang ada, sehingga semakin besar ruang hampanya.dan jika kita panaskan batang logamMaka akan memuai atau menjadi lebih panjang dan batang logam akan menyusut kembali apabila logam didinginkan besarnya pemuaian yang dialami logam tergantung pada bahan logam dan besarnya suhu Faktorfaktoryangmempengaruhipemuaian:Jenislogam,Panjangawallogam,dan temperature saat pemanasan terjadi. Aplikasi pemuaian pada kehidupan sehari hari yaitu pemuaian pada rel kereta api, kabel listrik, dan lain lain. Factor-faktor yang mempengarui dalam menentukan angka muai panjang /koefisien muai panjang dari suatu logam ; 1.ketepatan dalam pemasangan alat 2.ketepatan dalam pembacaan suhu 3.ketepatan dimana menenukan titik suhu saat air dan uap keluar 4.ketelitian saat penghitungan hasil praktikum. 21 Kesimpulan 1.Dalam percobaan angka muai panjang ,jenis logam yang lebih cepat memuai yaitu Alumunium 2.Percobaan ini di maksudkan agar kita dapat menentukan koefisien muai panjang dari logam 3.Aplikasi dari percobaan ; a)pemasangan rel kreta dibuat renggangb)pemasangan kabel listrik dibuat kendur 4 .kendala kandala dalam praktikum a)pemasangan alat yang tidak tepat akan mempengarui hasil b)slst ysng digunakan sudah ada yang rusak/sudak tidak presisi c)tidak tepat dalam menentukan Tum,Ta,dan Td karena uap sangat tipis