penentuan koefisien viskositas minyak kelapa sawit...

i

PENENTUAN KOEFISIEN VISKOSITAS MINYAK KELAPA SAWIT

MENGGUNAKAN ANALISIS VIDEO OSILASI PENDULUM DENGAN SOFTWARE

TRACKER

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan

Program Studi Pendidikan Fisika

Oleh:

Margareta Agnes Ayu Kristanti

NIM : 141424013

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2018

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

iv

HALAMAN PERSEMBAHAN

Skripsi ini saya persembahkan kepada

Kedua orang tua

Kakak

Partner’s in Crime

Keluarga besar Prodi Pendidikan Fisika

“Non Mea Sed Tua Voluntas”


v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis ini

tidak memuat karya atau bagian karya oran lain, kecuali yang telah disebutkan dalam

kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, 12 Juli 2018

Penulis



vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIK

Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:

Nama : Margareta Agnes Ayu Kristanti

NIM : 141424013

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Univesitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul

“PENENTUAN KOEFISIEN VISKOSITAS MINYAK KELAPA SAWIT

MENGGUNAKAN ANALISIS VIDEO OSILASI PENDULUM DENGAN

SOFTWARE TRACKER”

Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan

kepada Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam

bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan

secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk

kepentingan akademis tanpa meminta izin dari saya maupun memberikan royalti

kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal : 12 Juli 2018

Yang menyatakan,



vii

ABSTRAK

PENENTUAN KOEFISIEN VISKOSITAS MINYAK KELAPA SAWIT

MENGGUNAKAN ANALISIS VIDEO OSILASI PENDULUM DENGAN

SOFTWARE TRACKER


Universitas Sanata Dharma

2018

Telah dilakukan penelitian mengenai redaman pada osilasi pendulum di dalam

minyak kelapa sawit untuk mendapatkan koefisien viskositas (η) minyak. Proses

redaman osilasi direkam menggunakan kamera digital. Hasil rekaman dianalisa

dengan menggunakan software Tracker. Titik-titik data pada grafik perubahan posisi

terhadap waktu kemudian difit menggunakan persamaan ( ).

Kemudian konstanta b disubtitusikan ke dalam persamaan hukum Stokes sehingga

didapatkan koefisien viskositas (η) minyak kelapa sawit. Koefisien viskositas rerata

( ̅) untuk masing-masing merek minyak kelapa sawit A, B, C, D , E secara berurutan

adalah (21,23 ± 0,20) × 10-2

Pa.s, (21,84 ± 0,15) × 10-2

Pa.s, (25,57 ± 0,10) × 10-2

Pa.s, (20,86 ± 0,09) × 10-2

Pa.s, (22,18 ± 0,11) × 10-2

Pa.s.

Kata kunci : osilasi teredam, viskositas, minyak kelapa sawit.


viii

ABSTRACT

DETERMINING THE PALM OIL’S COEFFICIENT OF VISCOSITY USING

PENDULUM OSCILLATIONS VIDEO ANALYSIS WITH

TRACKER SOFTWARE


Universitas Sanata Dharma

2018

A reasearch about damping of pendulum oscillations in palm oil to obtain

viscosity coefficient (η) of oil has already done. The process of damping oscillations

is recorded using a digital camera. The result of recording was analyzed using

Tracker software. The points of data in graph of change position with time was be

fitting by equation ( ). Then the constant b is substituted into

the Stokes law equation so that the viscosity coefficient (η) of palm oil is obtained.

The average viscosity coefficient ( ̅) for each brand of palm oil A, B, C, D, E are

respectively (21,23 ± 0,20) × 10-2

Pa.s, (21,84 ± 0,15) × 10-2

Pa.s, (25,57 ± 0,10) ×

10-2

Pa.s, (20,86 ± 0,09) × 10-2

Pa.s, (22,18 ± 0,11) × 10-2

Pa.s.

Keywords : damped oscillation, viscosity, palm oil.


ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yesus Kristus atas segala

berkat, kasih serta karunia-Nya yang begitu besar, sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi dengan judul “PENENTUAN KOEFISIEN VISKOSITAS

MINYAK KELAPA SAWIT MENGGUNAKAN ANALISIS VIDEO OSILASI

PENDULUM DENGAN SOFTWARE TRACKER”. Skripsi ini disusun sebagai salah

satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan Fisika pada Program Studi

Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu

penulis berupa waktu, saran dan dorongan yang penulis butuhkan untuk

menyelesaikan skripsi ini. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan

terimakasih kepada:

1. Bapak Albertus Hariwangsa Panuluh M.Sc, selaku dosen pembimbing yang

telah banyak memberikan bimbingan, motivasi dan arahan.

2. Bapak Ngadiono, selaku petugas Laboratorium Fisika Universitas Sanata

Dharma yang telah membantu mempersiapkan peralatan penelitian.

3. Bapak Dr. Ign. Edi Santosa, M.S., selaku Ketua Program Studi Pendidikan

Fisika.

4. Bapak Dr. Yohanes Harsoyo,S.Pd.,M.si selaku Dekan Fakultas Keguruan dan

Ilmu Pendidikan.

5. Bapak Dr. Ign. Edi Santosa, M.S. dan Drs. Domi Severinus, M.Si. selaku

dosen penguji.


x

6. Dosen-dosen Program Studi Pendidikan Fisika.

7. Kedua orang tua dan kakak yang telah mendoakan dan memberikan semangat.

8. Teman-teman angkatan 2014 yang telah membantu dan memberikan

semangat.

Penulis menyadari bahwa skipsi ini belum sempurna. Untuk itu, kritik dan saran

yang membangun akan penulis terima dengan senang hati. Penulis berharap skripsi

ini dapat bermanfaat bagi pembaca.

Yogyakarta, 12 Juli 2018

Penulis



xi

xi

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ...................................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ........................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................................... iii

HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................................... i

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ....................................................................... v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI....................................... vi

ABSTRAK .................................................................................................................. vii

ABSTRACT ............................................................................................................... viii

KATA PENGANTAR ................................................................................................. ix

DAFTAR ISI ................................................................................................................ xi

DAFTAR TABEL ...................................................................................................... xiv

DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. xv

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang ..................................................................................................... 1

B. Rumusan Masalah ................................................................................................ 3

C. Batasan Masalah .................................................................................................. 4

D. Tujuan Penelitian ................................................................................................. 4


xii

E. Manfaat Penelitian ............................................................................................... 5

F. Sistematika Penulisan ........................................................................................... 5

BAB II KAJIAN PUSTAKA

A. Pendulum Sederhana ........................................................................................... 6

B. Gerak Harmonik Teredam ................................................................................... 7

1. Osilasi Teredam Lebih ........................................................................................ 10

2. Osilasi Teredam Kritis ........................................................................................ 10

3. Osilasi Teredam Kurang ..................................................................................... 11

C. Redaman Pendulum dalam Air ................................................................................. 11

D. Viskositas ........................................................................................................... 13

1. Hukum Stokes..................................................................................................... 14

2. Landau Lifshitz ................................................................................................... 15

3. Landau Lifshitz dengan Koreksi Dinding ................................................................ 16

F. Minyak................................................................................................................ 16

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

A. Susunan Alat ...................................................................................................... 18

B. Penentuan Nilai Massa Jenis Cairan ........................................................................ 19

C. Penentuan Koefisien Viskositas .............................................................................. 19


xiii

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Penelitian .................................................................................................. 24

1. Pengukuran Massa Jenis Minyak ..................................................................... 24

2. Pengukuran Koefisien Viskositas Minyak Kelapa Sawit Menggunakan

Bantuan Video .............................................................................................. 26

3. Perhitungan Ralat Koefisien Viskositas Minyak Kelapa Sawit..................... 29

B. Pembahasan........................................................................................................ 30

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan ........................................................................................................ 36

B. Saran .................................................................................................................. 36

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. 37

LAMPIRAN ................................................................................................................ 39


xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Nilai massa terhadap volume pada minyak kelapa sawit merek A ............ 25

Tabel 4.2. Massa jenis minyak merek A, B , C , D , dan E......................................... 26

Tabel 4.3. Koefisien viskositas (η) pada minyak merek A, B , C , D , dan E ............. 28

Tabel 4.4. Ralat pengukuran koefisien viskositas minyak kelapa sawit pada

minyak merek A ........................................................................................ 29

Tabel 4.5. Nilai koefisien viskositas rerata ̅ .............................................................. 30


xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Diagram gaya pendulum sederhana ......................................................... 6

Gambar 2.2. Diagram osilator harmonik teredam ......................................................... 8

Gambar 2.3. Grafik osilasi teredam lebih ................................................................... 10

Gambar 2.4. Grafik osilasi teredam kritis ................................................................... 10

Gambar 2.5. Grafik osilasi teredam kurang ................................................................ 11

Gambar 2.6. Diagram gaya pendulum di dalam air .................................................... 12

Gambar 3.1. (kiri) Susunan alat yang digunakan untuk menentukkan koefisein

viskositas minyak menggunakan pendulum dengan analisis video.

(kanan) Foto set alat ............................................................................... 18

Gambar 3.2. Tampilan awal software Tracker sebelum hasil rekaman

dimasukkan ............................................................................................ 20

Gambar 3.3. Tampilan software Tracker saat diberi tanda “Point Mass” .................. 21

Gambar 3.4. Tampilan grafik pada saat diklik kanan dan pilih “Analyze” ................. 22

Gambar 3.5. Tampilan “Fit Builder” dengan persamaan

“A*exp(-t*B)*cos(C*t-D)” .................................................................... 22

Gambar 3.6. Tampilan “Data Tool” saat persamaan sudah ditulis dan grafik telah

difitkan. .................................................................................................. 23

Gambar 4.1. Grafik hubungan massa terhadap volume pada minyak A ..................... 25

Gambar 4.2. Grafik posisi fungsi waktu pada minyak merek A percobaan ke 1 ........ 27

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara koefisien viskositas terhadap massa jenis ........ 34


1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Setiap benda memiliki sifat masing-masing. Kayu yang keras, air maupun oksigen

memiliki sifat sendiri. Dalam fisika terdapat tiga keadaan umum atau fase dari materi

adalah padat, cair, gas. Benda padat mempertahankan bentuk dan ukuran yang tetap,

bahkan bila suatu gaya yang diberikan pada suatu benda padat benda tersebut tidak

langsung berubah bentuk atau volumenya. Benda cair tidak mempertahankan bentuk

seperti benda padat, namun perubahan volume yang cukup signifikan terjadi jika

diberikan gaya yang besar. Gas tidak memiliki bentuk maupun volume yang tetap,

gas akan menyebar dan memenuhi tempatnya. Karena zat cair dan gas tidak

mempertahankan bentuk yang tetap, keduanya memiliki kemampuan untuk mengalir,

dengan demikian keduanya disebut dengan fluida (Giancoli, 2014) .

Dalam fluida yang bergerak atau hidrodinamika, fluida memiliki gesekan internal

yang besarnya tertentu yang disebut dengan viskositas. Fluida yang berbeda memiliki

besar viskositas yang berbeda. Zat cair pada umumnya jauh lebih kental dari pada

gas. Viskositas yang berbeda dapat dinyatakan secara kuantitatif oleh koefisien

viskositas (η) (Giancoli, 2014). Viskositas merupakan hambatan dari fluida itu untuk

mengalir. Semakin besar nilai koefisien viskositasnya maka semakin besar gaya

hambat fluida tersebut untuk mengalir.


2

Dalam praktikum biasanya untuk menghitung viskositas menggunakan bola yang

dijatuhkan kedalam tabung yang berisi suatu cairan yang ingin diketahui

viskositasnya. Bola yang jatuh dengan waktu tertentu menggunakan hukum Stokes

untuk gerak lurus beraturan dapat diketahui nilai viskositasnya. Anwar Budianto

(2008) menentukkan koefisien viskositas zat cair menggunakan regresi linear hukum

Stokes, data diperoleh dengan metode bola jatuh. Selain itu Felisia dan Edi (2017)

menggunakan bantuan sensor gaya untuk dapat menentukan viskositas. Cara yang

lain dengan pegas berosilasi dalam cairan dengan perhitungan teoritis Landau-

Lifshitz (Oktova dan Sirtumiati:2013). Beberapa eksperimen yang dilakukan dengan

bola bergetar misalnya penelitian Gupta dan Sharma (1986) untuk menentukan

koefisien viskositas udara, Raden Oktova dan Diana Nirva (2013) untuk menentukan

koefisien viskositas air, Raden Oktova dan Sirtumiati (2013) menentukan koefisien

viskositas udara, Leme dan Oliveira (2017) untuk menentukan koefisien viskositas

ethanol dengan pendulum.

Banyak benda bergetar atau berosilasi, seperti benda di ujung pegas, garpu tala,

senar gitar dan piano dan lain sebagainya. Pada gerak osilasi yang sebenarnya, energi

mekanik terdisipiasi karena adanya suatu gaya gesekan. Bila dibiarkan saja osilasi

akan berhenti (Tippler, 1998). Pada benda yang berosilasi dalam cairan, osilasi akan

berkurang atau teredam. Laju kehilangan energi dapat bervariasi tergantung dengan

ukuran benda didalam cairan atau tergantung dengan viskositas cairan (Tippler,

1998).


3

Viskositas minyak kelapa sawit bisa diketahui dengan menggunakan ayunan

pendulum yang direkam dan di analisis menggunakan tracker. Leme dan Oliveira

(2017) serta Raden Oktova dan Sirtumiati (2013) menggunakan ayunan pendulum

dengan simpangan kecil untuk mengukur viskositas suatu zat yang direkam dan

dianalisis dengan software Tracker. Tracker sendiri adalah perangkat lunak aplikasi

Java oleh Open Source Physics Project yang dapat menganalisis video.

Pada penelitian ini akan dicari koefisien viskositas dari beberapa minyak kelapa

sawit dengan pendulum sederhana yang dianalisis tracker untuk mengetahui minyak

kelapa sawit mana yang lebih bagus dilihat dari viskositasnya. Untuk minyak kelapa

sawit nilai viskositas dari minyak yang kecil akan lebih baik, karena minyak tersebut

tidak akan menempel di atas permukaan bahan makanan yang akan di goreng

(Yusibani dkk, 2017).

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah yang telah dipaparkan di atas, maka

permasalahan yang dikaji adalah:

1. Bagaimana cara menunjukkan redaman pada osilasi pendulum di dalam

minyak kelapa sawit ?

2. Bagaimana menentukan koefisien viskositas minyak kelapa sawit

menggunakan video osilasi pendulum dengan analisis software Tracker?


4

C. Batasan Masalah

Dari latar belakang penelitian ini, terdapat beberapa masalah yang terkait dengan

koefisien viskositas minyak kelapa sawit. Pada penelitian ini masalah di batasi:

1. Minyak yang diukur koefisien viskositasnya adalah minyak A, B, C, D dan E

pada suhu ruangan yaitu 28° C.

2. Ruang tempat fluida adalah tabung, tidak terjadi turbulensi dan kecepatan bola

tidak besar sehingga alirannya linier.

3. Menggunakan persamaan Stokes untuk menentukan koefisien viskositas.

D. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk:

1. Menunjukkan viskositas cairan menggunakan osilasi pendulum di dalam

minyak kelapa sawit.

2. Menentukan koefisien viskositas minyak kelapa sawit menggunakan video

osilasi pendulum dengan analisis software Tracker.

E. Manfaat Penelitian

1. Bagi peneliti

a. Mengetahui bagaimana menentukan koefisien viskositas zat cair

menggunakan analisis video.

b. Mengembangkan kemampuan menganalisis rekaman video dengan

software Tracker.


5

2. Bagi pembaca

a. Mengetahui bagaimana menentukan koefisien viskositas zat cair

menggunakan analisis video.

b. Menggunakan software Tracker sebagai media pembelajaran siswa SMA

untuk mempelajari osilasi pendulum.

F. Sistematika Penulisan

1. BAB I Pendahuluan

Bab I menguraikan latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan

masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian.

2. BAB II Dasar Teori

Bab II berisi teori-teori mengenai pendulum sederhana, gerak harmonik

teredam, redaman pendulum dalam air, viskositas, hukum Stokes, dan

minyak.

3. BAB III Metode Ekperimen

Bab III menguraikan mengenai alat, metode penelitian, dan cara menganalisis

data.

4. BAB IV Hasil dan Pembahasan

Bab IV berisi hasil pengolahan data dan pembahasan dari hasil eksperimen

yang diperoleh.

5. BAB V Penutup

Bab V berisi kesimpulan dan saran.


6

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

A. Pendulum Sederhana

Pendulum sederhana terdiri dari objek kecil (bandul pendulum) yang

digantungkan di ujung sebuah kabel ringan. Diasumsikan bahwa kabel tidak

merenggang dan massanya dapat diabaikan relatif terhadap bandul tersebut

(Giancoli, 2014).

Gambar 2.1. Diagram gaya pendulum sederhana (sumber: Giancoli, 2014)

Terlihat pada gambar 2.1. perpindahan dari pendulum sepanjang busur diberikan

oleh s = l θ, dimana θ adalah sudut dalam radian yang dibuat oleh kabel terhadap

vertikal dan l adalah panjang kabel. Gaya pemulih adalah gaya total pada bandul,

yang sama dengan komponen berat (mg) yang menyinggung busur:


7

(2.1)

Dimana g adalah percepatan gravitasi. Tanda minus disini berarti gayanya

berlawanan arah dengan perpindahan sudut θ. Karena F sebanding dengan sinus dari

θ dan tidak dengan θ itu sendiri, geraknya tidaktidak termasuk gerak harmoik

sederhana. Namun bila θ kecil, maka sin θ adalah hampir sama dengan θ ketika

sudutnya ditentukan dalam radian.

(2.2)

Dengan mensubstitusi s = l θ, atau θ = s / l, maka didapatkan

(2.3)

B. Gerak Harmonik Teredam

Amplitudo dari pegas yang berosilasi atau pendulum yang berayun di dunia nyata

perlahan-lahan berkurang seiring waktu sampai osilasinya berhenti. Redaman pada

umumnya disebabkan oleh hambatan udara dan gesekan internal didalam sistem yang

berosilasi. Bila redaman kuat maka gerakannya tidak menyerupai gerak harmonik

sederhana (Giancoli, 2014).


8

Gambar 2.2. Diagram osilator harmonik teredam

Gambar 2.2. merupakan diagram osilator harmonik teredam.Tanda x adalah titik

seimbang, dan gaya pemuih adalah –kx dan gaya penghambat adalah –cv. Persamaan

geraknya adalah (Fowless dan Georgel):

(2.4)

Persamaan diferensial dari (2.4) adalah:

(2.5)

Sebagai gerak redaman, persamaan (2.5) dibagi m, sehingga ditulis:

(2.6)

Kemudian mensubtitusikan faktor redaman, yaitu:

(2.7)

dan = k/m ke dalam persamaan (2.6), sehingga didapatkan persamaan:


9

(2.8)

Kemudian ditulis menjadi D. Sehingga didapatkan persamaan (2.9):

[ ] (2.9)

Untuk penulisan sederhana persamaan (2.9) yaitu dengan operasi faktor, menjadi:

( √ ) ( √

) (2.10)

Solusi umum dari persamaan (2.10) yaitu:

( ) ( )

( ) (2.11)

dimana,

√

(2.12)

Tiga kasus umum dari sistem redaman yaitu yang pertama ditunjukkan pada

gambar 2.5. merupakan situasi osilasi teredam kurang (underdamped), dimana sistem

membuat beberapa osilasi sebelum mencapai posisi setimbang. Gambar 2.4.

merupakan osilasi teredaman kritis (critical damping) dalam redaman ini perpindahan

mencapai nol dalam waktu singkat. Gambar 2.3. menggambarkan situasi osilasi

teredam lebih (overdamped), ketika redamannya begitu besar sehingga tidak ada

osilasi dan sistemnya membutuhkan waktu yang lama untuk mencapai ke keadaan

diam (Giancoli, 2014).


10

1. Osilasi Teredam Lebih

Osilasi akan teredam lebih bila q > 0. Dari persamaan (2.11) konstanta A1 dan A2

ditentukan oleh kondisi awalnya. Gerak sistem perlahan kembali kekeadaan seimbang

seperti pada gambar 2.3.

Gambar 2.3. Grafik osilasi teredam lebih

2. Osilasi Teredam Kritis

Osilasi ini akan terjadi bila q = 0. Pada osilasi teredam kritis, sistem akan dengan

cepat kembali kekeadaan setimbangnya. Sistem ini terlihat pada gambar 2.4.

Gambar 2.4. Grafik osilasi teredam kritis


11

3. Osilasi Teredam Kurang

Osilasi ini akan terjadi bila . Faktor q dalam persamaan (2.12) adalah

bilangan imajiner. Kemudian q dirubah menjadi ω, sehingga persamaan (2.12) ditulis

menjadi:

√ √

(2.13)

Dimana ω0 dan ω adalah frekuensi sudut awal dan frekuensi sudut pada waktu

tertentu. Pada osilasi ini, sistem akan mengalami beberapa osilasi sebelum kembali

kekeadaan seimbang seperti terlihat pada gambar 2.5.

Gambar 2.5. Grafik osilasi teredam kurang

Solusi untuk osilasi teredam kurang adalah :

( ) (2.14)

C. Redaman Pendulum dalam Air

Sebuah pendulum yang disimpangkan dengan simpangan kecil didalam air akan

mengalami gerak harmonik teredam. Amplitudo dari pendulum akan perlahan-lahan


12

berkurang seiring dengan waktu. Leme dan Oliveira (2017) menjelaskan redaman

pendulum dalam air seperti gambar 2.6.

Gambar 2.6. Diagram gaya pendulum di dalam air (sumber: Leme dan Oliveira, 2017)

Dengan gaya yang bekerja sebagai berikut: tegangan tali (T), gaya gesek fluida

(FD), gaya berat (Fg), massa (m), dan gaya angkat keatas (B). Sesuai dengan hukum II

Newton dan Hukum Archimedes, persamaannya dapat ditulis:

(2.15)

(2.16)

Dimana g adalah percepatan gravitasi, ρf adalah masa jenis fluida, dan m adalah

massa dari bola, serta d adalah diameter bola. Volume (V) bola dapat ditulis dengan

persamaan:

(2.17)


13

Bola akan berhenti berosilasi karena ada gaya yang bekerja berlawanan yang

disebabkan viskositas dari zat cair. Bila gaya yang menyebabkan simpangan searah t

ditulis menggunakan hukum II Newton, ƩF = ma:

(2.18)

Dimana a dapat ditulis dalam persamaan diferensial tingkat 2, untuk simpangan kecil

θ ≈ sin θ =

, sehingga a dapat ditulis dengan hubungan θ menjadi

(

)

(2.19)

dengan L adalah panjang tali

Mensubtitusikan persamaan (2.15) dan (2.16) ke persamaan (2.19)

(

) (

)

(2.20)

Posisi bola digambarkan sebagai s yang berarti panjang busur. Karena s = θL, untuk

sudut yang kecil s ≈ x dan x ≈ θL. Sehingga persamaan (2.20) dapat dituliskan

(

)

(2.21)

D. Viskositas

Karena cairan dan gas tidak dapat mempertahankan bentuk tetap, maka benda

yang memiliki kemampuan untuk mengalir disebut sebagai fluida. Fluida dibedakan

menjadi dua yatu fluida statis dan fluida dinamik. Viskositas merupakan fluida

dinamik. Viskositas merupakan hambatan gerakan internal fluida baik cairan maupun


14

gas yang besarnya tertentu. Gesekan antara lapisan-lapisan yang bersisihan pada

fluida pada waktu lapisan-lapisan tersebut bergerak satu melewati yang lainnya.

Menurut Leme dan Oliveira (2017) ada tiga cara untuk menentukan koefisien

viskositas zat cair. Cara pertama adalah dengan menggunakan persamaan hukum

Stokes, yang kedua menggunakan teori Landau-Lifshitz, dan yang ketiga

menggunakan teori Landau-Lifshitz dengan koreksi dinding.

1. Hukum Stokes

Untuk osilasi dengan amplitudo kecil, redaman diperhitungkan sebanding dengan

kecepatan massa benda yang bergerak di dalam fluida. Hukum Stokes berlaku bila

aliran yang terjadi merupakan aliran laminar, atau alirannya tidak saling menggangu.

Untuk aliran-aliran pipa aliran diasumsikan laminar jika Re ˂2000 (Potter, Merle C.

dan David C. Wiggert, 2008).

Gaya redaman fluida ditulis dalam hukum stokes sebagai berikut:

(2.22)

Digunakan hukum Stokes untuk pemodelan sistem berosilasi, sebagai pendekatan

pertama, dan kemudian dihasilkan persamaan yang digunakan untuk mendapatkan

hukum Stokes sebagai berikut jika mengganti persamaan (2.22) dalam persamaan

(2.21), dan membagi semua dengan m, maka didapatkan:

(

)

(

)

(2.23)


15

Persamaan umum diferensial dari persamaan (2.23) adalah:

(2.24)

Dimana ω0 frekuensi sudut awal dari osilasi harmonik dan b adalah osilasi redaman.

Dapat ditulis sebagai:

(2.25)

(2.26)

2. Landau Lifshitz

Lev Landau dan Evgeny Lifshitz mengemukakan teori dimana suatu massa di

dalam wadah dengan dimensi tak terbatass dengan amplitudo kecil dibandingkan

diameter objek. Gaya yang terjadi adalah:

(

)

(

)

(2.27)

adalah kedalaman penetrasi yang dirumuskan sebagai berikut:

√

(2.28)

Kemudian mensubtitusikan persamaan (2.27) ke dalam persamaan (2.21). Dengan

osilasi yang terjadi adalah osilasi teredam kurang yaitu solusi dari persamaan (2.14)

maka didapatkan konstanta redaman b sebesar:


16

(

)

(

)

(2.29)

3. Landau Lifshitz dengan Koreksi Dinding

Dalam keadaan osilasi berada ditempat yang terbatas, maka ada koreksi dinding

yaitu (

) yang kemudian dimasukkan ke dalam persamaan (2.27)

* (

)

(

)

+ (

)

(2.30)

dengan D adalah diameter wadah silinder, dan nilai konstanta b sebesar:

(

) ( )

(

) ( )

(2.31)

Dalam penelitian ini digunakan persamaan hukum Stokes untuk mendapatkan

koefisien viskositas fluida minyak. Minyak merupakan medium dengan viskositas

yang rendah sehingga solusi persamaan yang digunakan adalah persamaan (2.14).

E. Minyak

Minyak pada umumnya dibagi menjadi dua, yaitu minyak yang dapat dikonsumsi

dan minyak yang tidak dapat dikonsumsi. Minyak yang tidak dapat dikonsumsi antara

lain minyak jarak, minyak biji karet. minyak castor dan sebagainya, sedangkan

minyak yang dapat dikonsumsi antara lain minyak kedelai, minyak kelapa sawit dan

minyak rapeseed. Komposisi dari minyak yang dapat dikonsumsi dan tidak dapat

dikonsumsi pada umumnya hampir sama. Namun yang membedakan, adalah minyak


17

yang tidak dapat dikonsumsi mengandung racun yang berbahaya untuk tubuh

manusia (Gui, 2008).

Minyak kelapa sawit adalah minyak yang paling banyak dikonsumsi di Indonesia.

Minyak kelapa sawit biasanya diproduksi dengan berbagai metode pemurnian

sehingga hasil akhirnya akan memiliki nilai mutu yang berbeda. Parameter kualitas

minyak, meliputi sifat fisik dan sifat kimia. Sifat fisik meliputi warna, bau, kelarutan,

titik didih, viskositas, indeks bias dan lain-lain (Sutiah, 2008). Untuk minyak kelapa

sawit viskositas yang kecil yang lebih baik karena minyak tersebut tidak mudah

menempel diatas permukaan makanan yang akan digoreng (Yusibani dkk, 2017).

Minyak kelapa sawit termasuk lemak yang tidak jenuh karena merupakan bahan

pangan nabati. Namun sekalipun merupakan bahan pangan nabati yang tidak

memiliki asam lemak trans, bila mengalami deep frying akan menyebabkan

perubahan asam lemak tidak jenuh bentuk cis berubah menjadi trans (dapat

meningkatkan kolesterol jahat dan menurunkan kolesterol baik) (Sartika, 2008).

Penelitian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa masyarakat Indonesia

mengkonsumsi asupan lemak total sebesar 26,52% dan asam lemak jenuh sebesar

15,54% dari energi total, dengan kontribusi tertinggi berasal dari makanan gorengan

sekitar 70%. Padahal WHO menganjurkan bahwa konsumsi lemak untuk orang

dewasa minimum 20% dari energi total (sekitar 60 gram/hari) (Sartika, 2008).


18

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

Penelitian ini bertujuan untuk menentukan koefisien viskositas zat cair

menggunakan osilasi pendulum. Secara umum penelitian ini dibagi kedalam 3

tahapan, yaitu: tahapan pertama menyiapkan alat-alat yang akan digunakan, tahap

yang kedua menentukkan massa jenis minyak kelapa sawit yang akan digunakan,

tahap yang ketiga adalah menentukkan koefisien viskositas minyak kelapa sawit.

A. Susunan Alat

Dalam penelitian mengukur koefisien viskositas dibutuhkan beberapa alat. Alat-alat

tersebut ditunjukkan seperti pada gambar 3.1.

Gambar 3.1. (kiri) Susunan alat yang digunakan untuk menentukkan koefisein viskositas minyak

menggunakan pendulum dengan analisis video.(kanan) Foto set alat.

1. Wadah berbentuk tabung

Wadah digunakan sebagai tempat untuk menampung minyak kelapa sawit


19

2. Pendulum

Pendulum yang digunakan adalah bola pejal yang terbuat dari besi.

3. Statif dan klem

Digunakan untuk menggantung pendulum.

4. Penggaris

Digunakan sebagai skala untuk menyimpangkan.

5. Kamera

Kamera yang digunakan adalah canon EOS M10

B. Penentuan Nilai Massa Jenis Cairan

Cairan yang digunakan dalam penelitian ini adalah minyak kelapa sawit A, merek

B , C , D dan E. Volume dan massa dari minyak diukur, sehingga dapat ditentukan

massa jenisnya dengan menggunakan grafik dan mengikuti persamaan berikut:

C. Penentuan Koefisien Viskositas

Pendulum di dalam wadah yang berisi minyak kelapa sawit digetarkan dan

direkam menggunakan kamera untuk mendapatkan data posisi fungsi waktu.

Langkah-langkah yang dilakukan untuk merekam pendulum di dalam zat cair.

1. Untuk menentukkan koefisien minyak sawit merek A, wadah diisi minyak

kelapa sawit merek A sebanyak 1,1 liter.

2. Rangkai alat seperti pada gambar 3.1.


20

3. Pasang penggaris penanda pada wadah sebagai skala ketika menganalisis

video dan sebagai skala untuk simpangan pendulum.

4. Simpangkan pendulum sebesar 2 cm dan rekam gerakkannya menggunakan

kamera hingga pendulum berhenti bergerak.

5. Lakukan langkah 4 sebanyak 5 kali.

6. Langkah 1-5 di ulangi untuk menentukkan koefisien minyak kelapa sawit

merek yang lain.

7. Hasil rekaman video dimasukkan ke dalam program software Tracker untuk

dianalisis. Caranya pilih menu “video” kemudian pilih “insert”, seperti pada

gambar 3.2.

Gambar 3.2 Tampilan awal software Tracker sebelum hasil rekaman dimasukkan


21

8. Untuk menampilkan sumbu koordinat, klik ikon kemudian posisikan

sumbu koordinat pada keadaan pendulum yang seimbang. Sedangkan untuk

menentukan skala pilih ikon dan atur skala sesuai dengan eksperimen.

9. Kemudian pilih ikon “Create” dan klik “Point Mass”. Untuk menentukan

objek yang akan dianalisis tekan tombol CTRL+Shift dan klik objek

(pendulum) secara bersamaan sehingga akan muncul lingkaran dan kotak

merah yang kemudian diatur ukurannya, seperti pada gambar berikut 3.3.

Gambar 3.3. Tampilan software Tracker saat diberi tanda “Point Mass”

10. Setelah “Point Mass” telah diatur klik tombol “Search” maka gerakan

pendulum akan tampil dalam grafik posisi terhadap waktu.

11. Kemudian klik kanan pada grafik dan pilih “Analyze” maka akan tampil

“Data Tool”. Pada jendela “Data Tool” pilih “Analyze” seperti pada gambar

3.4. dan klik “Curve Fits”.


22

Gambar 3.4. Tampilan grafik pada saat diklik kanan dan pilih “Analyze”

12. Tulis persamaan yang akan digunakan dengan cara klik “Fit Builder” maka

akan tampil jendela “Fit Builder” seperti pada gambar 3.5. Buat parameter A,

B, C dan D dengan cara menge klik “Add”. Setelah selesai pada “Functions”

tulis persamaan yang akan digunakan yaitu “A*exp(-t*B)*cos(C*t-D)” lalu

tekan tombol “Close”.

Gambar 3.5. Tampilan “Fit Builder” dengan persamaan “A*exp(-t*B)*cos(C*t-D)”


23

13. Atur Parameters supaya curve fit sesuai dengan grafik dari eksperimen.

Gambar 3.6. Tampilan “Data Tool” saat persamaan sudah ditulis dan grafik telah difitkan.


24

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk menunjukkan redaman pada osilasi pendulum di

dalam minyak kelapa sawit dan menentukan koefisien viskositas minyak kelapa sawit

menggunakan video osilasi pendulum. Pendulum yang digunakan terbuat dari besi

dengan diameter (28,090 ± 0,004) mm, massa (96,54 ± 0,02) gram dan tali yang

digunakan untuk menggantung adalah tali pancing dari nilon dengan panjang 155 cm,

diameter (0,804 ± 0,004) mm, massa (1,40 ± 0,03) gram. Pendulum dimasukkan ke

dalam wadah yang berbentuk tabung yang berdiameter (13,22 ± 0,18) cm, berisi

minyak kelapa sawit 1,1 liter dalam suhu ruangan 28°C. Berikut tahapan-tahapan

yang dilakukan pada saat penelitian:

1. Pengukuran Massa Jenis Minyak

Minyak dengan volume 0,0001 m3 ditimbang. Kemudian minyak dengan volume

0,0002 m3, 0,0003 m

3, 0,0004 m

3 dan 0,0005 m

3 juga ditimbang massanya. Setelah

diketahui massa dari setiap volumenya dibuat grafik seperti dibawah, sehingga dari

gradiennya didapatkan massa jenis dari setiap minyak.

a. Minyak kelapa sawit merek A

Minyak kelapa sawit ditimbang massanya. Berikut adalah tabel massa terhadap

volume minyak kelapa sawit merek A.


25

Tabel 4.1. Nilai massa terhadap volume pada minyak kelapa sawit merek A

No. V (m3) m (kg)

1 0,0001 0,0888

2 0,0002 0,1742

3 0,0003 0,26

4 0,0004 0,3449

5 0,0005 0,4181

Dari tabel 4.1. kemudian dicari nilai massa jenisnya menggunakan grafik sebagai

berikut:

Gambar 4.1. Grafik hubungan massa terhadap volume pada minyak A

Dari grafik tersebut didapatkan nilai massa jenis minyak A sebesar 829,3 ± 14,3

kg/m3. Dengan cara yang sama, dicari pula massa jenis minyak mereak B, C, D, dan

E. Sehingga didapatkan massa jenis minyak A, B, C, D, dan E yang ditunjukan pada

tabel 4.2. sebagai berikut:


26

Tabel 4.2. Massa jenis minyak merek A, B , C , D , dan E

No Merek

Minyak Massa Jenis (kg/m

3)

1 A 829,3 ± 14,3

2 B 843,3 ± 8,2

3 C 844,2 ± 8,0

4 D 810,6 ± 13,9

5 E 841,0 ± 9,1

Dari data yang didapat diketaui massa jenis minyak C paling besar yaitu 844,2 ±

8,0 kg/m3. Yang kedua adalah minyak B dengan massa jenis 843,3 ± 8,2 kg/m

3,

selanjutnya minyak E sebesar 841,0 ± 9,1 kg/m3, minyak A yaitu 829,3 ± 14,3

kg/m3

dan massa jenis paling kecil adalah minyak D yaitu 810,6 ± 13,9 kg/m3.

Pengukuran massa jenis ini dilakukan untuk mengidentifikasi minyak.

2. Pengukuran Koefisien Viskositas Minyak Kelapa Sawit Menggunakan

Bantuan Video

Sistem osilasi ini terdiri dari bandul yang terbuat dari besi dengan diameter

(28,090 ± 0,004) mm. Bandul ini digantungkan dengan panjang tali 155 cm. Sebagai

wadah cairan digunakan adalah wadah tabung, ketinggian permukaan minyak

(8,70 ± 0,37) cm.

Proses osilasi direkam menggunakan kamera digital. Kamera digital yang

digunakan yaitu kamera Canon EOS M10. Penelitian ini mengguanakan Canon EOS

M10 karena kualitas rekaman yang dihasilkan baik dan hasil rekamannya bisa diolah

menggunakan software Tracker. Hasil rekaman video yang dianalisa dengan cara


27

memberi tanda “Point Mass” pada bandul dan mengatur agar Tracker menganalisa

video dengan mengikuti pergerakan bandul. Hasil yang didapat dari analisis tersebut

adalah sebuah tabel waktu terhadap posisi x serta y, dan didapatkan pula posisi bandul

secara horizontal (x) terhadap waktu. Setelah itu grafik tesebut difitkan menggunakan

persamaan: x = A exp (-Bt) cos(Ct-D). Dari persamaan tersebut akan didapatkan

konstanta B. Konstanta B sama dengan

dari persamaan (2.15).Kemudian dapat

diperoleh nilai koefisien viskositas (η) yaitu

m merupakan massa bandul, dan d merupakan diameter bandul. Dengan

mensubtitusikan nilai B dari hasil fitting data, maka diperoleh koefisien viskositas (η)

Pengambilan data dilakukan sebanyak 5 kali untuk masing-masing minyak.

Berikut hasil analisa koefisien viskositas pada sistem osilasi minyak merek A

Gambar 4.2. Grafik posisi fungsi waktu pada minyak merek A percobaan ke 1

Titik-titik merah pada gambar 4.2. merupakan posisi bandul terhadap waktu.

Titik-titik ini saling berdekatan karena itu terlihat seperti garis. Grafik pada gambar


28

4.2. terlihat bahwa terjadi penurunan amplitudo secara eksponensial, dan disebut

sebagai osilasi teredam. Amplitudo dari bandul perlahan-lahan berkurang seiring

waktu dan akhirnya osilasinya berhenti. Penurunan amplitudo ini disebabkan karena

adanya redaman yang menghambat gerak bandul saat berosilasi. Redaman yang

terjadi pada percobaan ini karena adanya gesekan internal pada minyak atau yang

disebut dengan viskositas. Besar konstanta viskositas dapat diketahui dengan

melakukan fitting data ke dalam percobaan: x = A exp (-Bt) cos (Ct-D). Konstanta B

sama dengan

, kemudian konstanta B disubtitusikan sehingga diperoleh nilai

koefisien viskositas (η) dari persamaan

. Sehingga diperoleh nilai koefisien

viskositas η = 0,2069 Pa.s

Selanjutnya pengambilan data dilakukan diulangi sebanyak 5 dengan cara yang

sama. Kemudian hasilnya di rata-rata sehingga didapatkan koefisien viskositas

minyak A.Untuk menentukan koefisien viskositas pada minyak merek B, C, D dan E

menggunakan cara yang sama. Grafik posisi fungsi waktu ditunjukkan pada lampiran

1. Nilai koefisien viskositas rerata ( ̅) pada minyak merek A, B, C , D , dan E

ditunjukkan pada tabel 4.3.:

Tabel 4.3. Koefisien viskositas (η) pada minyak merek A, B , C , D , dan E

Merek η (Pa.s) ̅ (Pa.s)

A

0,2069

0,2123

0,2139

0,2083

0,2167

0,2158

B 0,2132 0,2184


29

0,2226

0,2184

0,2193

0,2183

C

0,2234

0,2557

0,2232

0,2267

0,2286

0,2267

D

0,2053

0,2086

0,2115

0,2087

0,2085

0,2092

E

0,2257

0,2218

0,2207

0,2217

0,2188

0,2221

3. Perhitungan Ralat Koefisien Viskositas Minyak Kelapa Sawit

Ralat koefisien viskositas Minyak kelapa sawit ditunjukkan pada tabel 4.4.

sebagai berikut:

Tabel 4.4. Ralat pengukuran koefisien viskositas minyak kelapa sawit pada minyak merek A

No η (Pa.s) ̅ (Pa.s) ̅ ( ̅) Standar

Deviasi

1 0,2069

0,2123

-0,0053

7,93 x 10-5

2,0 x10-3

2 0,2139 0,0016

3 0,2083 -0,0040

4 0,2167 0,0043

5 0,2158 0,0034


30

Perhitungan ralat koefisien viskositas minyak kelapa sawit pada minyak merek A:

√ ( ̅)

( ) √

( )

Nilai koefisien viskositas minyak kelapa sawit merek A adalah sebesar (21,23 ±

0,20) × 10-2

Pa.s

Untuk mengetahui ralat koefisien minyak kelapa sawit merek B, C, D, E

dilakukan dengan cara yang sama. Nilai koefisien viskositas pada minyak kelapa

sawit merek A, B, C, D, E ditampilkan pada tabel 4.5. berikut

Tabel 4.5. Nilai koefisien viskositas rerata ̅

Merek Minyak ̅ (10-2

) (Pa.s)

A 21,23 ± 0,20

B 21,84 ± 0,15

C 25,57 ± 0,10

D 20,86 ± 0,09

E 22,18 ± 0,11

B. Pembahasan

Penelitian ini mengenai osilasi teredam pada bandul matematis dalam zat cair.

Osilasi teredam pada bandul metematis dalam zat cair ini disebabkan oleh adanya

viskositas. Sistem osilasi ini terdiri dari bola besi yang digantungkan dengan sebuah

tali. Tali yang digunakan adalah senar pancing karena ringan sehingga massanya

dapat diabaikan dan tidak menyerap air.

Bandul yang diikat dengan tali dimasukkan kedalam zat cair, yang dalam

penelitian ini merupakan minyak kelapa sawit. Bandul disimpangkan sebesar 2 cm,

sehingga amplitudo yang terbentuk kecil. Karena dengan simpangan 2 cm dan


31

panjang tali 155 cm dapat diketahui sudut simpangan sebesar ± 0,74°. Dengan

simpangan kecil maka sin θ ≈ θ, sehingga gaya pemulih dapat dianggap sebanding

dengan negatif simpangan dan gerak osilasi tersebut termasuk gerak harmonik

sederhana, hal ini seperti yang tertulis pada bab II. Bandul pendulum berosilasi

sepanjang busur lingkaran dengan amplitudo yang sama di kedua sisi titik

seimbangnya. Dan saat melewati titik seimbangnya, bandul memiliki percepatan

maksimum. Gaya total pada bandul, yang sama dengan komponen berat (mg) yang

menyinggung busur disebut sebagai gaya pemulih. Gaya pemulih inilah yang

menyebabkan bandul tetap berosilasi. Gaya pemulih bertanda minus yang berarti

gayanya berlawanan arah terhadap perpindahan sudut. Namun pada kenyataannya,

seiring berjalannya waktu osilasi bandul akan melemah dan berhenti ke posisi

seimbang. Kejadian teredamnya osilasi ini membuat gaya pemulih tidak sebanding

dengan negatif simpangan, dan gerak yang terjadi bukan lagi gerak harmonik

sederhana melainkan gerak osilasi teredam. Hal ini dikarenakan adanya gaya hambat

yang menghambat atau meredam gerak osilasi bandul sehingga bandul kembali

keposisi seimbang. Gaya hambat ini berupa viskositas yang disebabkan oleh gaya

kohesif, atau gaya tarik menarik antar molekul minyak.

Wadah yang digunakan untuk tempat minyak pada awalnya adalah gelas beker

yang tersedia di laboratorium. Namun karena diameter gelas tidak memungkinkan

untuk bandul berosilasi dengan baik dan hasil video sulit dianalisis maka gelas beker

diganti. Selanjutnya wadah menggunakan aquarium kecil yang berbentuk balok


32

supaya hasil video yang didapatkan bagus. Namun setelah dianalisis ternyata

menghasilkan nilai yang lebih besar dari yang menggunakan gelas beker. Kemudian

wadah yang ditetapkan berbentuk tabung sesuai dengan jurnal acuan yang ditulis

Leme dan Oliveira (2017). Pemilihan wadah berbentuk tabung ini karena bentuk

dinding dari segala sisi tabung sama. Oleh karena itu wadah yang digunakan adalah

toples bening berbetuk tabung. Pemilihan toples bening ini karena memiliki diameter

yang cukup besar, tembus pandang dan harga yang terjangkau.

Tali yang digunakan untuk menggantungkan pada awalnya adalah kawat tipis

dengan diameter ±28 mm. Namun penggunaan kawat ini memiliki kendala yaitu

kawat yang panjang biasanya melengkung dan mudah bengkok sehingga sulit untuk

kembali lurus. Selanjutnya tali yang digunakan adalah benang kasur, namun benang

yang dicelupkan akan menyerap minyak. Karena itu, pada akhirnya tali yang

digunakan adalah tali senar pancing. Tali senar pancing memiliki massa yang kecil

dibandingkan dengan bandul. Sehingga massa tali dapat diabaikan, selain itu

bentuknya yang agak kaku dan tidak menyerap zat cair. Tali yang digunakan panjang

karena semakin panjang tali maka semakin besar perioda bandul berosilasi.

Cara pengambilan data yang digunakan adalah dengan menggunakan video. Cara

penggunaan video dilakukan dengan merekam proses osilasi pendulum dalam minyak

menggunakan kamera digital. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam merekam

video gerak osilasi pendulum dalam minyak. Saat melakukan perekaman, usahakan

posisi kamera digital dalam keadaan kokoh dan menghadap lurus dengan objek.


33

Kamera yang bergoyang dapat mempengaruhi rekaman video. Agar kamera tidak

bergoyang maka mengunakan penyangga seperti tripod atau yang lain. Dalam

penelitian ini, tali yang diguanakan panjang maka pendulum digantungkan ditempat

yang tinggi yaitu menggunakan statif diatas mejadan pengambilan data dilakukan di

kaki meja atau beberapa cm diatas lantai. Saat pengambilan data kamera diletakkan di

atas buku dan menggunakan pengunci kamera dengan tripod. Kaki tripod tidak

digunakan karena terlalu tinggi dan menyebabkan kamera dan objek tidak sejajar.

Selain itu mengatur zoom saat merekam video sangat penting diperhatikan.

Usahakan saat mengatur zoom disesuaikan dengan fokus objek agar video dapat

dianalisa dengan mudah. Pencahayaan juga merupakan salah faktor penting saat

merekam video. Bila cahaya terlalu terang hasil video akan terlalu putih dan apabila

cahaya terlalu gelap, maka video akan sulit dianalisis karena bandul dalam minyak

tidak terlihat dengan baik. Hal ini terjadi pada saat pengambilan data dari minyak C

karena warna minyak kuning tua tidak seperti lain yang berwarna kuning muda

sehingga saat video dianalisis bandul tidak terlihat dengan jelas.

Hasil rekaman video kemudian dianalisa menggunakan software Tracker dengan

memberikan tanda “Point Mass” pada bola besi yang diberi penanda tali merah.

Secara otomatis Tracker akan menganalisis gerak pendulum dan data yang disajikan

merupakan grafik dan tabel. Tabel yang terlihat adalah posisi x terhadap waktu dan

grafiknya posisi x terhadap waktu. Dapat dilihat dari gambar 4.2 menunjukan grafik

dimana amplitudo bandul semakin lama semakin mengecil, amplitudo bandul


34

menurun secara eksponensial karena mengalami redaman atau gaya hambat atau

dalam penenlitian ini adalah viskositas. Redaman yang terjadi adalah underdumped,

bandul mengalami beberapa osilasi sebelum benar-benar berhenti seperti pada

gambar 4.2. Hal ini terjadi karena hambatan yang diterima bandul kecil sehingga.

Hasil titik-titik data dari grafi posisi x terhadap waktu kemudian difitkan kedalam

persamaan x= A exp (-Bt) cos (Ct-D) dari persamaan tersebut akan didapatkan

konstanta B. Konstanta B sama dengan

, kemudian konstanta B disubtitusikan

sehingga diperoleh nilai koefisien viskositas (η) dari persamaan

.

Kemudian masing-masing koefisien viskositas minyak dirata-rata. Setelah

mendapatkan nilai koefisien viskositas minyak rerata ( ̅) untuk setiap minyak,

kemudian peneliti membuat grafik hubungan koefisien viskositas ( ̅) terhadap massa

jenis minyak.

Gambar 4.3. Grafik hubungan antara koefisien viskositas terhadap massa jenis

0.2

0.205

0.21

0.215

0.22

0.225

0.23

805 810 815 820 825 830 835 840 845 850

Ko

efi

sie

n V

isko

sita

s (P

a.s)

Massa Jenis (kg/m3)


35

Dari gambar 4.3 dan tabel 4.5 dapat dilihat bahwa koefisien viskositas minyak

kelapa sawit tidak berbeda jauh. Nilai koefisien viskositas minyak paling kecil

(20,86 ± 0,09) × 10-2

Pa.s dan paling besar (25,57 ± 0,10) × 10-2

Pa.s. Urutan

koefisien viskositas minyak dari yang terkecil sampai yang terbesar adalah minyak

D, A, B, E, C dengan nilai secara berurutan (20,86 ± 0,09) × 10-2

Pa.s, (21,23 ± 0,20)

× 10-2

Pa.s, (21,84 ± 0,15) × 10-2

Pa.s, (22,18 ± 0,11) × 10-2

Pa.s, (25,57 ± 0,10) ×10-2

Pa.s. Pada penelitian ini tidak dapat disimpulkan semakin besar massa jenis minyak

maka semakin besar koefisien viskositas minyak, hal ini disebabkan karena

pengukuran koefisien viskositas dengan merek yang berbeda. Dimana pada masing-

masing minyak terdapat kandungan atau campuran berbeda yang dapat

mempengaruhi koefisien viskositanya.

Dari penelitian ini viskositas atau kekentalan merupakan gaya hambat atau gaya

redam untuk bandul berosilasi. Dengan demikian dapat ditentukkan nilai koefisien

viskositas dengan merekam video sistem bandul berosilasi dalam zat cair kemudian

dianalisa menggunakan software Tracker. Selain itu dengan software Tracker dapat

pula dilihat bagaimana grafik redaman bandul. Hal ini dapat dimanfaatkan sebagai

pembelajaran fisika siswa dalam materi viskositas, osilasi teredam, pendulum

sederhana. Software Tracker dapat diunduh dengan mudah oleh setiap siswa karena

merupakan program yang tidak berbayar dan ukuran program yang kecil sehingga

tidak berat untuk dijalankan di laptop.


36

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang telah diperoleh dapat disimpulkan:

1. Dengan menggunakan bantuan video yang dianalisis menggunakan tracker

dapat menunjukkan redaman pendulum di dalam minyak kelapa sawit dalam

bentuk grafik. Dimana dalam grafik ditunjukkan osilasi yang terjadi

merupakan osilasi teredam kurang (underdamped), yang berarti dalam sistem

terjadi beberapa osilasi sebelum kembali kekeadaan seimbang.

2. Urutan koefisien viskositas minyak dari yang terkecil sampai yang terbesar

adalah minyak D, A, B, E, C dengan nilai secara berurutan (20,86 ± 0,09) ×

10-2

Pa.s, (21,23 ± 0,20) × 10-2

Pa.s, (21,84 ± 0,15) × 10-2

Pa.s, (22,18 ± 0,11)

× 10-2

Pa.s, (25,57 ± 0,10) × 10-2

Pa.s

B. Saran

Bagi pembaca yang berminat untuk melakukan penelitian lebih lanjut, penulis

menyarankan untuk:

1. Menentukan koefisien viskositas minyak kelapa sawit yang sudah digunakan

beberapa kali.

2. Menentukan koefisien viskositas minyak kelapa sawit dengan variasi suhu.


37

DAFTAR PUSTAKA

Budianto, Anwar. 2008. Metode Penentuan Koefisien Kekentalan Zat Cair dengan

Menggunakan Regresi Linear Hukum Stokes. Seminar Nasional IV. pp 157-

166.

Fowless, Grant R., dan Georgeli Cassiday. 2005. Analytical Mechanics. Edisi ke -7.

USA:Thomson Learning.

Giancoli, Douglas C.2014. Fisika Prinsip dan Aplikasi. Jilid ke-1. Edisi ke-7.

Diterjemahkan oleh Irzam. Jakarta: Erlangga.

Gui, MM K.T. Lee dan S. Bhatia. 2008. Feasibility of Edible oil vs Non-Edible Oil vs

Waste Edible Oil as Biodisel Feedstock. Energy 33.

Gupta, V.K., Gauri Shanker dan N.K. Sharma. 1986. Experiment on Fluid Drag

Viscosity with an Ossillating Sphere. American Journal of Physics 55. pp 619-

622.

Leme, Jose Costa dan Agostinho Oliveira. 2017. Pendulum Underwater An Approach

for Quantifying Viscosity. American Journal of Physics 55. pp 555-557.

Oktova, R. dan Diana N. 2013. Penentuan Koefisien Viskositas Air Menggunakan

Metode Getaran Pegas dengan Koreksi Kedalaman Penetrasi dan Koreksi

Efek Dinding. Berkala Fisika Indonesia Volume 5 Nomor 1. pp 25-34.

Oktova, Raden dan Sirtumiati. 2013. Pemanfaatan Tracker dalam Eksperimen

Ayunan Bandul Teredam untuk Penentuan Koefisien Viskositas Udara dengan


38

Hukum Landau-Lifshitz. Berkala Fisika Indonesia Volume 5 Nomor 2. pp 43-

59.

Potter, Merle C. dan David C. Wiggert. 2008. Scaum’s Outline Mekanika Fluida.

Diterjemakam oleh Thombi Layukallo. Jakarta:Erlangga

Ratriyanti, Felisia Arum dan Ign Edi Santosa. 2017. Pengukuran Viskositas dengan

Bantuan Sensor Gaya. Prosiding Pertemuan Ilmiah XXXI HFI Jateng & DIY.

pp 101-104.

Sartika, Ratu Ayu Dewi. Pengaruh Asam Lemak Jenuh, Tidak Jenuh dan Asam

Lemak Trans Terhadap Kesehatan. pp 154-160.

Sutiah,. K. Sifian Firdaus dan Wahyu Setia Budi.2018. Studi Kualitas Minyak

Goreng dengan Parameter Viskositas Dan Indeks Bias. Berkala Fisika Vol.

11 No 2. pp 53-58.

Tippler, Paul A. 1998.Fisika untuk Sains dan Teknik.Jilid ke-1. Diterjemahkan oleh

Lea Prasetio dan Rahmad W. Adi. Jakarta: Erlangga.

Yusibani, Elin, dkk. 2017. Pengukuran Viskositas Beberapa Produk Minyak Goreng

Kelapa Sawit Setelah Pemanasan. Jurnal teknologi dan Industri Pertanian

Indonesia.


39

LAMPIRAN


40

LAMPIRAN I

Massa jenis minyak kelapa sawit merek A, B, C, D, dan E.

a. Minyak kelapa sawit merek A

Minyak kelapa sawit ditimbang massanya. Berikut adalah tabel massa

terhadap volume minyak kelapa sawit merek A.

Tabel 2. Nilai massa terhadap volume pada minyak kelapa sawit merek A

No. V (m3) m (kg)

1 0,0001 0,0888

2 0,0002 0,1742

3 0,0003 0,26

4 0,0004 0,3449

5 0,0005 0,4181

Dari tabel 1. kemudian dicari nilai massa jenisnya menggunakan

grafik sebagai berikut

Gambar 2. Grafik hubungan massa terhadap volume pada minyak A

Dari grafik tersebut didapatkan niali massa jenis minyak A sebesar

829,3 ± 14,34 kg/m3.


41

b. Minyak kelapa sawit merek B


terhadap volume minyak kelapa sawit merek B.

Tabel 3. Nilai massa terhadap volume pada minyak kelapa sawit merek B

No V (m3) m (kg)

1 0,0001 0,0881

2 0,0002 0,1753

3 0,0003 0,2604

4 0,0004 0,3454

5 0,0005 0,4247



Gambar 4.3. Grafik hubungan massa terhadap volume pada minyak B

Dari grafik tersebut didapatkan nilai massa jenis minyak B sebesar

843,3 ± 8,201 kg/m3.


42

c. Minyak kelapa sawit merek C


terhadap volume minyak kelapa sawit merek C.

Tabel 4. Nilai massa terhadap volume pada minyak kelapa sawit merek C

No V (m3) m (kg)

1 0,0001 0,0924

2 0,0002 0,1758

3 0,0003 0,259

4 0,0004 0,3488

5 0,0005 0,428



Gambar 4. Grafik hubungan massa terhadap volume pada minyak C

Dari grafik tersebut didapatkan nilai massa jenis minyak C sebesar

844,2 ± 8,016 kg/m3.


43

d. Minyak kelapa sawit merek D


terhadap volume minyak kelapa sait merek D.

Tabel 4. Nilai massa terhadap volume pada minyak kelapa sawit merek D

No V (m3) m (kg)

1 0.0001 0.087

2 0.0002 0.1744

3 0.0003 0.2564

4 0.0004 0.337

5 0.0005 0.411



Gambar 4. Grafik hubungan massa terhadap volume pada minyak D

Dari grafik tersebut didapatkan nilai massa jenis minyak D sebesar

8,10 ± 13,92 kg/m3.


44

e. Minyak kelapa sawit merek E


terhadap volume minyak kelapa sawit merek E.

Tabel 5. Nilai massa terhadap volume pada minyak kelapa sawit merek E

No V (m3) m (kg)

1 0,0001 0,0889

2 0,0002 0,1758

3 0,0003 0,2596

4 0,0004 0,3464

5 0,0005 0,4241



Gambar 4.5. Grafik hubungan massa terhadap volume pada minyak E

Dari grafik tersebut didapatkan nilai massa jenis minyak E sebesar

841,0 ± 9,178 kg/m3.


45

LAMPIRAN II

Gambar 1.Grafik posisi fungsi waktu pada minyak merek A

Tabel 2.Hasil dari kurva fitting data percobaan minyak A

No A B C D

1 0.02039 0.2836 2.076 6.743

2 0.02502 0.2932 2.077 6.481

3 0.02409 0.2854 2.079 6.119

4 0.02491 0.297 2.083 6.467

5 0.02354 0.2957 2.071 6.72

Rata-rata koefisien viskositas

Percobaan Pertama

Percobaan Kedua

Percobaan Ketiga

Percobaan Keempat

Percobaan Kelima


46

Gambar 2.Grafik posisi fungsi waktu pada minyak merek B

Tabel 2. Hasil dari kurva fitting data eksperimen minyak B

No A B C D

1 0.02438 0.2941 2.078 6.173

2 0.03042 0.3071 2.024 7.505

3 0.01987 0.3013 2.07 6.77

4 0.02275 0.3025 2.076 6.394

5 0.02202 0.3012 2.063 5.854


Percobaan Pertama

Percobaan Kedua

Percobaan Ketiga

Percobaan Keempat

Percobaan Kelima


47

Gambar 3.Grafik posisi fungsi waktu pada minyak merek C

Tabel 3. Hasil dari kurva fitting data eksperimen minyak C

No A B C D

1 0.02085 0.3062 2.098 6.317

2 0.02242 0.3059 2.084 6.262

3 0.0255 0.3107 2.06 6.18

4 0.02589 0.3133 2.085 6.172

5 0.02606 0.3107 2.06 6.262


Percobaan Pertama

Percobaan Kedua

Percobaan Ketiga

Percobaan Keempat

Percobaan Kelima


48

Gambar 4.Grafik posisi fungsi waktu pada minyak merek D

Tabel 4. Hasil dari kurva fitting data eksperimen minyak D

No A B C D

1 0.01515 0.2814 2.085 6.214

2 0.02573 0.2898 2.086 6.217

3 0.02169 0.286 2.085 6.465

4 0.02657 0.2857 2.073 6.56

5 0.02004 0.2867 2.08 6.419


Percobaan Pertama

Percobaan Kedua

Percobaan Ketiga

Percobaan Keempat

Percobaan Kelima


49

Gambar 5.Grafik posisi fungsi waktu pada minyak merek E

Tabel 5.Hasil dari kurva fitting data eksperimen minyak E

No A B C D

1 0.02642 0.3093 2.085 6.2

2 0.01932 0.3024 2.074 6.117

3 0.01954 0.3038 2.073 5.656

4 0.01929 0.2999 2.075 6.218

5 0.01938 0.3044 2.099 5.23


Percobaan Pertama

Percobaan Kedua

Percobaan Ketiga

Percobaan Keempat

Percobaan Kelima


50

LAMPIRAN III

Contoh perhitungan koefisien massa jenis minyak merek A percobaan 1. Nilai

konstanta B yang didapatkan dapat dilihat pada tabel 1 di lampiran II adalah sebesar

0,2836. Kemudian untuk mendapatkan koefisien viskositasnya dengan memasukkan

nilai B kepersamaan 2.25. dimana B sama dengan b.


51

LAMPIRAN IV

Perhitungan ralat data koefisien viskositas minyak kelapa sawit merek A, B,

C, D, E

Tabel 11. Ralat pengukuran koefisien viskositas minyak kelapa sawit pada minyak merek A


Deviasi

1 0,2069

0,2123

-0,0053

7,93 x 10-5

2,0 x10-3

2 0,2139 0,0016

3 0,2083 -0,0040

4 0,2167 0,0043

5 0,2158 0,0034

Perhitungan ralat koefisien viskositas minyak kelapa sawit pada minyak

merek A:

√ ( ̅)

( ) √

( )

Nilai koefisien viskositas minyak kelapa sawit merek A adalah sebesar

(212,3 ± 2,0) × 10-3

Pa.s.

Tabel 12. Hasil dari kurva fitting data percobaan minyak B


Deviasi

1 0,2132

0,2184

-0,0051

4,56 x 10-5

1,5 x10-3

2 0,2226 0,0042

3 0,21844 0,00004

4 0,2193 0,00091

5 0,21832 0,00002


merek B:


52

√ ( ̅)

( ) √

( )

Nilai koefisien viskositas minyak kelapa sawit merek B adalah sebesar

(218,4± 1,5) × 10-3

Pa.s.

Tabel 13. Hasil dari kurva fitting data percobaan minyak C


Deviasi

1 0,2234

0,2257

-0,0023

2,18 x 10-5

1,0 x10-3

2 0,2232 -0,0025

3 0,2267 0,0009

4 0,2286 0,0028

5 0,2267 0,0009


merek C:

√ ( ̅)

( ) √

( )

Nilai koefisien viskositas minyak kelapa sawit merek C adalah sebesar

(255,7± 1,0) × 10-3

Pa.s.

Tabel 14. Hasil dari kurva fitting data percobaan minyak D


Deviasi

1 0,2053

0,2086

-0,0032

1,92 x 10-5

0,9 x10-3

2 0,2115 0,0028

3 0,2087 0,00005

4 0,2085 -0,0001

5 0,2092 0,0005


merek D:


53

√ ( ̅)

( ) √

( )

Nilai koefisien viskositas minyak kelapa sawit merek D adalah sebesar (208,6

± 0,9) × 10-3

Pa.s.

Tabel 15. Hasil dari kurva fitting data percobaan minyak E


Deviasi

1 0,2257

0,2218

0,0038

1,26 x 10-5

1,1 x10-3

2 0,2207 -0,0011

3 0,2217 -0,0001

4 0,2188 -0,0029

5 0,2221 0,0003


merek E:

√ ( ̅)

( ) √

( )

Nilai koefisien viskositas minyak kelapa sawit merek E adalah sebesar

(221,8 ± 1,1) × 10-3

Pa.s.


penentuan koefisien viskositas minyak kelapa sawit...

Documents