VISKOSITAS Perancangan Viskometer Digital Berbasis Arduino Uno Untuk Mengukur Viskositas Cairan Dan Smartphone Android Sebagai Display

BAB 2 LANDASAN TEORI

2.1 VISKOSITAS

Viskositas merupakan derajat kekentalan sebuah fluida. Viskositas juga dapat dikatakan sebagai gesekan internal yang terjadi pada fluida. Viskositas memberikan gaya perlawanan terhadap sebuah objek yang berada didalam fluida sehingga mengakibatkan interaksi antara objek dan fluida berupa gesekan. Satuan dari viskositas sebuah cairan dinyatakan dalam Poise. Dampak dari viskositas memiliki peran penting untuk perilaku fluida dalam sebuah ruang. Dampak viskositas berpengaruh dalam aliran darah didalam tubuh, pelumas dari bagian-bagian mesin, aliran fluida dalam pipa berongga dan lain-lain. Minyak pelumas mesin harus mengalir secara merata dalam kondisi mesin yang dingin maupun panas, karena itu pelumas dirancang memiliki variasi perubahan temperatur sekecil mungkin terhadap perubahan viskositas. Viskositas darah didalam tubuh akan mempengaruhi distribusi sari-sari makanan yang keseluruh tubuh. Young, 2008 Beberapa metode dapat digunakan dalam penentuan viskositas sebuah cairan. Metode yang paling umum digunakan dalam laboraturium adalah penentuan viskositas dengan metode bola jatuh. Jika sebuah benda berbentuk bola dijatuhkan kedalam fluida kental, misalnya kelereng dijatuhkan dalam kolam renang yang airnya cukup dalam, nampak pada awalnya kelereng bergerak dipercepat. Namun, setelah beberapa saat setelah menempuh jarak tertentu kelereng bergerak dengan kecepatan konstan bergerak lurus beraturan. Kedaan ini disebabkan karena adanya gaya gesekan yang disebabkan oleh kekentalan fluida. Anwar, 2008 Universitas Sumatera Utara Untuk benda berbentuk bola jatuh didalam cairan yang memiliki jari-jari R, bergerak dengan kecepatan konstan v relatif terhadap cairan dan � menyatakan koefisien kekentalan cairan maka gaya gesekan fluida F s secara empiris dirumuskan persamaan sebagai : � = ��� …………1 dan persamaan 1 disebut sebagai Hukum Stokes. Dengan memilih sumbu vertikal keatas sebagai sumbu positif, maka pada saat kecepatan terminal berlaku : ∑ � = ……..2 Jumlah gaya yang meliputi sumbu vertikal keatas tersebut adalah gaya keatas , gaya gesekan fluida � dan gaya berat , sehingga persamaan 2 menjadi : + � = � + ��� = � � � � + ��� = � � �� = � � − � = 9 � 2 � − � � ……3 dengan : � = koefisien kekentalan fluida Pa s � = percepatan gravitasi ms 2 � = jari-jari bola m = massa jenis bola kgm 3 = massa jenis fluida kgm 3 � = kecepatan terminal ms Ada beberapa hal yang harus diperhitungkan pemakaian Hukum Stokes dalam eksperimen, yaitu ruang tempat fluida harus jauh lebih luas daripada ukuran Universitas Sumatera Utara bola, tidak terjadi aliran turbulen didalam cairan dan kecepatan v tidak terlalu besar sehingga aliran fluida masih bersifat laminer. Gambar 2.1 Gaya – gaya yang terjadi pada keadaan bola jatuh didalam cairan Untuk memperkecil kesalahan perhitungan dalam viskositas metode bola jatuh, Faxen menjabarkan solusi persamaan Oseen yang menghasilkan persamaan: � = � � [ − , � + , 9 � − ,9 � 5 ] ….4 Dengan � viskositas akhir, � � viskositas yang dihasilkan dari eksperimen, � diameter bola dan diameter dalam tabung. Persamaan ini berlaku untuk bilangan Reynold 1 dan rasio diameter � yang kecil yaitu sekitar � ,9 . Bilangan Reynold � � dalam metode bola jatuh dapat ditentukan dengan persamaan : � � = .�. � � .....5 Dengan massa jenis cairan, � kecepatan bola relatif terhadap cairan dan � diameter bola.

2.2 ARDUINO