laporan praktikum viscositas cahaya mata
LAPORAN PRAKTIKUM
Modul 1. VISCOSITAS
Disusun oleh :
NAMA : MEIKE HARISKA
NIM : 2012 - 77 – 007
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PATIMURA
AMBON
2015
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji dan syukur kehadirat Tuhan yang Maha Kuasa atas
rahmat-Nya sehingga Lapora Praktikum Fisika ini dapat selesai tepat pada waktunya.
Dalam proses pembuatan laporan ini saya tidak mengalami kesulitan-kesulitan
karena pada saat praktikum data di ambil dengan teliti. Dan dengan beberapa referesi dan
serta informasi-informasi yang di cari melalui internet maka laporan ini dapat selesai
dengan baik.
Akhirnya semoga laporan ini bermanfaat bagi para pembaca dan saya agar
mendapat nilai yang memuaskan.
Ambon, 12 Juni 2015
Penulis
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Kekentalan adalah sifat dari suatu zat cair (fluida) disebabkan adanya gesekan
antara molekul-molekul zat cair tersebut. Geekan-gesekan inilah yang menghambat
aliran zat cair. Hukum viskositas Newton menyatakan bahwa untuk laju perubahan
bentuk sudut fluida yang tertentu maka tegangan geser berbanding lurus dengan
viskositan.
Viskositas adalah gesekan interval, gaya viskos melawan gerakan sebagai fluida
relative terhadap yang lain. Viscositas adalah alasan diperlukannya usaha untuk
mendayung perahu melalui air yang tenang, tetapi juga merupakan suatu alasan
mengapa dayung bias bekerja. Efek viskos merupakan hasil yang penting dalam pipa
aliran darah. Pelumasan bagian dalam mesin fluida viskos cenderung melekat pada
permukaan zat yang bersentuhan dengannya.
Suatu zat memiliki kemampuan tertentu sehingga suatu padatan yang dimasukan
kedalamnya mendapat gaya tekanan yang diakibatkan peristiwa gesekan antara
permukaan padatan tersebut dengan zat cair. Bola kecil tertentu mengalami sejumlah
perlambatan hingga mencapai gerak lurus beraturan. Gerakan bola kecil menjelaskan
bahwa adanya suatu kemampuan yang dimiliki suatu zat cair sehingga kecepatan bola
berubah. Mula-mula akan mengalami percepatan yang dikarenakan gaya beratnya
tetapi dengan sifat kekentalan cairan maka besarnya percepatannya akan semakin
berkurang. Hambatan-hambatan dinamakan sebagai kekentalan (viscositas). Untuk
benda homogen yang dicelupkan
kedalam zat cair ada tiga kemungkinan yaitu,
tenggeam, melayang, dan terapung, oleh karena itu percobaan ini dilakukan agar
praktikan dapat mengukur viskositas berbagai jenis zat cair.
B. Tujuan Praktikum
Menentukan koefisien kekentalan zat cair dengan menggunakan hukum stokes..
BAB II
LANDASAN TEORI
Setiap zat cair mempunyai karakteristik yang khas, berbeda satu zat cair dengan zat
cair yang lain. Oli mobil sebagai salah satu contoh zat cair dapat kita lihat lebih kental
daripada minyak kelapa. Apa sebenarnya yang membedakan cairan itu kental atau tidak.
Kekentalan atau viskositas dapat dibayangkan sebagai peristiwa gesekan antara satu
bagian dan bagian yang lain dalam fluida. Dalam fluida yang kental kita perlu gaya untuk
menggeser satu bagian fluida terhadap yang lain. Di dalam aliran kental kita dapat
memandang persoalan tersebut seperti tegangan dan regangan pada benda padat.
Kenyataannya setiap fluida baik gas maupun zat cair mempunyai sifat kekentalan karena
partikel di dalamnya saling menumbuk. Bagaimana kita menyatakan sifat kekentalan
tersebut secara kuantitatif atau dengan angka, sebelum membahas hal itu kita perlu
mengetahui bagaimana cara membedakan zat yang kental dan kurang kental dengan cara
kuantitatif. Salah satu alat yang digunakan untuk mengukur kekentalan suatu zat cair
adalah viskosimeter.
Apabila zat cair tidak kental maka koefesiennya sama dengan nol sedangkan pada
zat cair kental bagian yang menempel dinding mempunyai kecepatan yang sama dengan
dinding. Bagian yang menempel pada dinding luar dalam keadaan diam dan yang
menempel pada dinding dalam akan bergerak bersama dinding tersebut. Lapisan zat cair
antara kedua dinding bergerak dengan kecepatan yang berubah secara linier sampai V.
Aliran ini disebut aliran laminer. Aliran zat cair akan bersifat laminer apabila zat cairnya
kental dan alirannya tidak terlalu cepat.
Pengertian viskositas fluida (zat cair) 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. Viskositas dalam zat
cair, yang berperan adalah gaya kohesi antar partikel zat cair
Viskositas menentukan kemudahan suatu molekul bergerak karena adanya gesekan
antar lapisan material. Karenanya viskositas menunjukkan tingkat ketahanan suatu cairan
untuk mengalir. Semakin besar viskositas maka aliran akan semakin lambat. Besarnya
viskositas dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti temperatur, gaya tarik antar molekul
dan ukuran serta jumlah molekul terlarut. Fluida, baik zat cair maupun zat gas yang
jenisnya berbeda memiliki tingkat kekentalan yang berbeda. Pada zat cair, viskositas
disebabkan karena adanya gaya kohesi (gaya tarik menarik antara molekul sejenis).
Sedangkan dalam zat gas, viskositas disebabkan oleh tumbukan antara molekul. Viskositas
dapat dinyatakan sebagai tahanan aliaran fluida yang merupakan gesekan antara molekul –
molekul cairan satu dengan yang lain. Suatu jenis cairan yang mudah mengalir, dapat
dikatakan memiliki viskositas yang rendah, dan sebaliknya bahan-bahan yang sulit
mengalir dikatakan memiliki viskositas yang tinggi.
Zat cair maupun gas mempunyai viskositas hanya saja zat cair lebih kental (viscous)
daripada gas, dalam merumuskan persamaan-persamaan dasar mengenai aliran yang kental
akan jelas nanti, bahwa masalahnya mirip dengan masalah tegangan dan regangan luncur
di dalam zat padat. Salah satu macam alat untuk mengukur viscositas zat-cair adalah
viscometer.
Cairan yang mudah mengalir, misalnya air atau minyak tanah, tegangan luncur itu
relatif kecil untuk cepat perubahan regangan luncur tertentu, dan viskositasnya juga relatif
kecil, dan begitu pula sebaliknya
Viskositas (kekentalan) dapat dianggap suatu gesekan dibagian dalam suatu fluida.
Karena adanya viskositas ini maka untuk menggerakkan salah satu lapisan fluida diatasnya
lapisan lain haruslah dikerjakan gaya. Karena pengaruh gaya k, lapisan zat cair dapat
bergerak dengan kecepatan v, yang harganya semakin mengecil untuk lapisan dasar
sehingga timbul gradien kecepatan. Baik zat cair maupun gas mempunyai viskositas hanya
saja zat cair lebih kental (viscous) dari pada gas tidak kental (Mobile)
Suatu jenis cairan yang mudah mengalir dapat dikatakan memiliki viskositas yang
rendah, dan sebaliknya bahan – bahan yang sulit mengalir dikatakan memiliki viskositas
yang tinggi. Pada hukum aliran viskositas, Newton menyatakan hubungan antara gaya –
gaya mekanika dari suatu aliran viskos sebagai geseran dalam (viskositas) fluida adalah
konstan sehubungan dengan gesekannya. Hubungan tersebut berlaku untuk fluida
Newtonian, dimana perbandingan antara tegangan geser (s) dengan kecepatan geser (g)
nya konstan. Parameter inilah yang disebut dengan viskositas.
Adapun jenis cairan dibedakan menjadi dua tipe, yaitu cairan newtonian dan non
Newtonian :
1.
Cairan Newtonian
Cairan newtonian adalah cairan yg viskositasnya tidak berubah dengan berubahnya
gaya irisan, ini adalah aliran kental (viscous) sejati. Contohnya : Air, minyak, sirup,
gelatin, dan lain-lain. Shear rate atau gaya pemisah viskositas berbanding lurus dengan
shear stresss secara proporsional dan viskositasnya merupakan slope atau kemiringan
kurva hubungan antara shear rate dan shear stress. Viskositas tidak tergantung shear
rate dalam kisaran aliran laminar (aliran streamline dalam suatu fluida). Cairan
Newtonian ada 2 jenis, yang viskositasnya tinggi disebut “Viscous” dan yang
viskositasnya rendah disebut “Mobile” (Dogra, 2006).
2. Cairan Non-Newtonian
yaitu cairan yang viskositasnya berubah dengan adanya perubahan gaya irisan dan
dipengaruhi kecepatan tidak linear.
Metode Penentuan Kekentalan
Untuk menentukan kekentalan suatu zat cair dapat digunakan dengan cara :
1.
Cara Ostwalt / Kapiler
Viskositas dari cairan yang ditentukan dengan mengukur waktu yang dibutuhkan
bagi cairan tersebut untuk lewat antara 2 tanda ketika mengalir karena gravitasi melalui
viskometer Ostwald. Waktu alir dari cairan yang diuji dibandingkan dengan waktu yang
dibutuhkan bagi suatu zat yang viskositasnya sudah diketahui (biasanya air) untuk lewat
2 tanda tersebut (Lutfy, 2007).
Berdasarkan hukum Heagen Poiseuille.
π P r4 t
η= 8 VL
Hukum poiseuille juga digunakan untuk menentukan distribusi kecepatan dalam
arus laminer melalui pipa slindris dan menentukan jumlah cairan yamg keluar perdetik.
2.
Cara Hopper
Berdasarkan
hukum
Stokes
pada
kecepatan
bola
maksimum,
terjadi
keseimbangan sehingga gaya gesek = gaya berat – gaya archimides. Prinsip kerjanya
adalah menggelindingkan bola ( yang terbuat dari kaca ) melalui tabung gelas yang berisi
zat cair yang diselidiki. Kecepatan jatuhnya bola merupakan fungsi dari harga resiprok
sampel. Berdasarkan hukum stoke yaitu pada saat kecepatan bola maksimum,terjadi
kesetimbangan sehingga gaya gesek sama dengan gaya berat archimedes.
F S=−6 πηrV
Dengan :
FS
:
gaya gesekan zat cair (kg.m.s-2)
η
:
koefisien kekentalan zat cair (N.m-2.s)
r
:
jari-jari bola pejal (m)
V
:
kecepatan gerak benda dalam zat cair (ms-1)
Gambar 1. Skema Peralatan
Mempelajari gerak bola yang jatuh ke dalam fluida kental, walaupun ketika itu
hanya untuk mengetahui bahwa gaya kekentalan pada sebuah bola tertentu di dalam suatu
fluida tertentu berbandingan dengan kecepatan relatifnya. Bila fluida sempurna yang
viskositasnya nol mengalir melewati sebuah bola, atau apabila sebuah bola bergerak dalam
suatu fluida yang diam, gari-garis arusnya akan berbentuk suatu pola yang simetris
sempurna di sekeliling bola itu. Tekanan terhadap sembarang titik permukaan bola yang
menghadap arah alir datang tepat sama dengan tekanan terhadap titik lawan. Titik tersebut
pada permukaan bola menghadap kearah aliran, dan gaya resultan terhadap bola itu nol.
Sehingga benda bergerak lurus beraturan dan besar kecepatan pada keadaan iru dapat
dinyatakan dengan :
V=
2 r 2 g (ρ−ρ 0)
9η
dengan :
g
:
percepatan gravitasi (ms-2) ; gunakan g = 9,87 (ms-2)
ρ
:
massa jenis bola pejal (kg.m-3)
ρ0
:
massa jenis zat cair (kg.m-3)
Bila selama bergerak lurus beraturan, bola memerlukan waktu selama t untuk bergerak
sejauh y, maka persamaan diatas dapat diubah menjadi :
t=
9 ηy
2 g r (ρ−ρ0 )
2
BAB III
METODOLOGI PRAKTIKUM
A. Alat dan Bahan
Tabung Stokes ( tinggi 80cm)
1 buah
Mistar 100cm
1 buah
Mikrimeter sekrup
1 buah
Penjepit kelereng
1 buah
Kelereng (dengan jari-jari yang berbeda)
4 buah
Stop Watch
1 buah
Aerometer
1 buah
Thermometer
1 buah
Minyak goreng
Air
B. Langkah-langkah kerja
Percobaan 1. Menentukan harga viscositas berdasarkan grafik t = f (y)
a. Ukur dan catat suhu zat cair dengan mengunakan thermometer
b. Ukurlah dan catat massa jenis zat cair menggunakan aerometer
c. Pilihlah salah salah satu kelereng dan ukur diameternya dengan menggunakan
mikrometer sekrup pada sisi yang berlainan sebanyak 3 kali pengulangan.
d. Ulangi langkah yang sama pada kelereng yang akan dipakai . Beri nomor pada
masing-masing kelereng
e. Timbang massa kelereng yang akan digunakan (cukup satu kali pengukuran)
f. Masukan kelereng kedalam tabung stokes yang berisi minyak, amati gerak kelereng
hingga diangap bergerak luru beraturan.
g. Ukur jarak yang akan diamati (y) dengan memberikan tanda pada tabung stokes
h. Ambil kelereng yang telah dimasukan, tiriskan, lalu masukan kembali ke dalam
tabung stokes, amati dan catat waktu yang ditempuh kelereng selama bergerak lurus
sepanjang y.
i. Berdasarkan data yang diperoleh, tentukan harga massa jenis bola pejal dan ratarata jari-jari bola pejal.
j. Dengan informasi yang anda peroleh prediksikan besar kecepatan gerak benda
dalam fluida, prediksi ini akan membantu anda untuk mendapatkan data yang
berkualitas.
k. Lakukan langkah g-h untuk 3 kali percobaan dengan jarak y yang berbeda-beda
dengan cara mengubah kedudukan posisi gelang kedua. Jarak gelang pertama dan
kedua minimal 20cm.
Percobaan 2. Menentuka harga viscositas zat cair berdasarkan grafik fungi t = f (1/r2)
a. Pilh 4 buak kelereng dengan massa jenis yang sama atau terbuat dari bahan yang
sama dan jari-jari yang berbeda.\
b. Ukur masaa ( 1 x pengukuran ) dan jari-jari ( 3 x pengukuran ) masing-masing bola
c. Berdasarkan data perolehan percobaan 1, prediksikan jarak antar dua gelang
pembatas pada tabung stokes, gunakan jarak ini untuk eksperimen pada percobaan 2.
d. Kemudian ukur waktu yang diperlukan masing-masing kelereng untuk menempuh
jarak antara kedua gelang pembatas yang sudah dutentukan itu ( jarak tetap) untuk
setiap bola yang dijatuhkan.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
a.
Tabel data pengamatan
Tabel 1 . untuk y1 = 21 cm
b.
Pembahasan
Fluida, baik zat cair maupun zat gas yang jenisnya berbeda memiliki tingkat
kekentalan yang berbeda. Viskositas alias kekentalan sebenarnya merupakan gaya gesekan
antara molekul-molekul yang menyusun suatu fluida. Jadi molekul-molekul yang
membentuk suatu fluida saling gesek-menggesek ketika fluida fluida tersebut mengalir.
Pada zat cair, viskositas disebabkan karena adanya gaya kohesi (gaya tarik menarik antara
molekul sejenis). Sedangkan dalam zat gas, viskositas disebabkan oleh tumbukan antara
molekul (Bird, 1993).
Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir, contohnya air. Sebaliknya, fluida
yang lebih kental biasanya lebih sulit mengalir, contohnya minyak goreng, oli, madu, dan
lain-lain. Hal ini bias dibuktikan dengan menuangkan air dan minyak goreng diatas lanyai
yang permukaannya miring. Pasti hasilnya air lebih cepat mengalir dari pada minyak
goreng atau oli. Tingkat kekentalan suatu fluida juga bergantung pada suhu. Semakin
tinggi suhu zat cair, semakin kurang kental zat cair tersebut. Misalnya ketika ibu
menggoreng ikan di dapur, minyak goreng yang awalnya kental, berubah menjadi lebih
cair ketika dipanaskan. Sebaliknya, semakin tinggi suhu suatu zat gas, semakin kental zat
gas tersebut.
Perlu diketahui bahwa viskositas atau kekentalan hanya ada pada fluida rill (rill = nyata).
Fluida rill / nyata adalah fluida yang kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari, seperti air
sirup, oli, asap knalpot, dan lainnya. Fluida rill berbeda dengan fluida ideal. Fluida ideal
sebenarnya tidak ada dalam kehidupan sehari-hari. Fluida ideal hanya model yang
digunakan untuk membantu kita dalam menganalisis aliran fluida (fluida ideal ini yang
kita pakai dalam pokok bahasan fluida dinamis) (Bird, 1993).
Satuan sistem internasional (SI) untuk koifisien viskositas adalah Ns/m2 = Pa.S (pascal
sekon). Satuan CGS (centimeter gram sekon) untuk SI koifisien viskositas adalah
dyn.s/cm2 = poise (p). Viskositas juga sering dinyatakan dalam sentipolse (cp). 1 cp =
1/1000 p. satuan poise digunakan untuk mengenang seorang Ilmuwan Prancis, almarhum
Jean Louis Marie Poiseuille. 1 poise = 1 dyn. s/cm2 = 10-1 N.s/m2
Fluida adalah gugusan molukel yang jarak pisahnya besar, dan kecil untuk zat cair. Jarak
antar molukelnya itu besar jika dibandingkan dengan garis tengah molukel itu. Molekulmolekul itu tidak terikat pada suatu kisi, melainkan saling bergerak bebas terhadap satu
sama lain. Jadi kecepatan fluida atau massanya kecapatan volume tidak mempunyai makna
yang tepat sebab jumlah molekul yang menempati volume tertentu terus menerus berubah
(While, 1988).
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan dan teori yang diketahui, disimpulkan
bahwa viskositas sangat mempengaruhi kecepatan benda untuk mewati suatu fluida,
semakin kental fluida tersebut, semakin lama waktu yang dibutuhkan benda untuk
melewatinya.
B. Saran
Pada praktikum kali ini bahan acuan yang digunakan jangan hanya berupa minyak
kelapa
dan air tanpa ada bahan perbandingan lainnya ( seperti oli, dll)
sehingga kami tidak bias melihat contoh dari perbedaan viskositas pada zat cair secara
lansung, maka dari itu diharapkan untuk praktium selanjutnya hal tersebut diatas bisa
diperhatikan.
DAFTAR PUSTAKA
D . Young, Hugh. 2009. Fisika Universitas. Erlangga. Jakarta.
Ginting, Tjurmin. 2011. Penuntun Praktikum Kimia Dasar. LDB UNSRI. Indralaya.
Kanginan, Marthen. 2006. Fisika. Erlangga. Jakarta.
Lutfy, Stokes. 2007. Fisika Dasar I. Erlangga. Jakarta.
Martoharsono, Soemanto. 2006. Biokimia I. Universitas Gajah Mada. Yogyakarta.
Sarojo, Ganijanti Aby. 2006. Seri Fisika Dasar Mekanika. Salemba Teknika. Jakarta.
Halliday & Resnick, 1978, Fisika, Edisi ketiga, Jilid 1( Terjemahan Pantur Silaban Ph,D),
hal 46, Erlangga, Jakarta
LAMPIRAN
Modul 1. VISCOSITAS
Disusun oleh :
NAMA : MEIKE HARISKA
NIM : 2012 - 77 – 007
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PATIMURA
AMBON
2015
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji dan syukur kehadirat Tuhan yang Maha Kuasa atas
rahmat-Nya sehingga Lapora Praktikum Fisika ini dapat selesai tepat pada waktunya.
Dalam proses pembuatan laporan ini saya tidak mengalami kesulitan-kesulitan
karena pada saat praktikum data di ambil dengan teliti. Dan dengan beberapa referesi dan
serta informasi-informasi yang di cari melalui internet maka laporan ini dapat selesai
dengan baik.
Akhirnya semoga laporan ini bermanfaat bagi para pembaca dan saya agar
mendapat nilai yang memuaskan.
Ambon, 12 Juni 2015
Penulis
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Kekentalan adalah sifat dari suatu zat cair (fluida) disebabkan adanya gesekan
antara molekul-molekul zat cair tersebut. Geekan-gesekan inilah yang menghambat
aliran zat cair. Hukum viskositas Newton menyatakan bahwa untuk laju perubahan
bentuk sudut fluida yang tertentu maka tegangan geser berbanding lurus dengan
viskositan.
Viskositas adalah gesekan interval, gaya viskos melawan gerakan sebagai fluida
relative terhadap yang lain. Viscositas adalah alasan diperlukannya usaha untuk
mendayung perahu melalui air yang tenang, tetapi juga merupakan suatu alasan
mengapa dayung bias bekerja. Efek viskos merupakan hasil yang penting dalam pipa
aliran darah. Pelumasan bagian dalam mesin fluida viskos cenderung melekat pada
permukaan zat yang bersentuhan dengannya.
Suatu zat memiliki kemampuan tertentu sehingga suatu padatan yang dimasukan
kedalamnya mendapat gaya tekanan yang diakibatkan peristiwa gesekan antara
permukaan padatan tersebut dengan zat cair. Bola kecil tertentu mengalami sejumlah
perlambatan hingga mencapai gerak lurus beraturan. Gerakan bola kecil menjelaskan
bahwa adanya suatu kemampuan yang dimiliki suatu zat cair sehingga kecepatan bola
berubah. Mula-mula akan mengalami percepatan yang dikarenakan gaya beratnya
tetapi dengan sifat kekentalan cairan maka besarnya percepatannya akan semakin
berkurang. Hambatan-hambatan dinamakan sebagai kekentalan (viscositas). Untuk
benda homogen yang dicelupkan
kedalam zat cair ada tiga kemungkinan yaitu,
tenggeam, melayang, dan terapung, oleh karena itu percobaan ini dilakukan agar
praktikan dapat mengukur viskositas berbagai jenis zat cair.
B. Tujuan Praktikum
Menentukan koefisien kekentalan zat cair dengan menggunakan hukum stokes..
BAB II
LANDASAN TEORI
Setiap zat cair mempunyai karakteristik yang khas, berbeda satu zat cair dengan zat
cair yang lain. Oli mobil sebagai salah satu contoh zat cair dapat kita lihat lebih kental
daripada minyak kelapa. Apa sebenarnya yang membedakan cairan itu kental atau tidak.
Kekentalan atau viskositas dapat dibayangkan sebagai peristiwa gesekan antara satu
bagian dan bagian yang lain dalam fluida. Dalam fluida yang kental kita perlu gaya untuk
menggeser satu bagian fluida terhadap yang lain. Di dalam aliran kental kita dapat
memandang persoalan tersebut seperti tegangan dan regangan pada benda padat.
Kenyataannya setiap fluida baik gas maupun zat cair mempunyai sifat kekentalan karena
partikel di dalamnya saling menumbuk. Bagaimana kita menyatakan sifat kekentalan
tersebut secara kuantitatif atau dengan angka, sebelum membahas hal itu kita perlu
mengetahui bagaimana cara membedakan zat yang kental dan kurang kental dengan cara
kuantitatif. Salah satu alat yang digunakan untuk mengukur kekentalan suatu zat cair
adalah viskosimeter.
Apabila zat cair tidak kental maka koefesiennya sama dengan nol sedangkan pada
zat cair kental bagian yang menempel dinding mempunyai kecepatan yang sama dengan
dinding. Bagian yang menempel pada dinding luar dalam keadaan diam dan yang
menempel pada dinding dalam akan bergerak bersama dinding tersebut. Lapisan zat cair
antara kedua dinding bergerak dengan kecepatan yang berubah secara linier sampai V.
Aliran ini disebut aliran laminer. Aliran zat cair akan bersifat laminer apabila zat cairnya
kental dan alirannya tidak terlalu cepat.
Pengertian viskositas fluida (zat cair) 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. Viskositas dalam zat
cair, yang berperan adalah gaya kohesi antar partikel zat cair
Viskositas menentukan kemudahan suatu molekul bergerak karena adanya gesekan
antar lapisan material. Karenanya viskositas menunjukkan tingkat ketahanan suatu cairan
untuk mengalir. Semakin besar viskositas maka aliran akan semakin lambat. Besarnya
viskositas dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti temperatur, gaya tarik antar molekul
dan ukuran serta jumlah molekul terlarut. Fluida, baik zat cair maupun zat gas yang
jenisnya berbeda memiliki tingkat kekentalan yang berbeda. Pada zat cair, viskositas
disebabkan karena adanya gaya kohesi (gaya tarik menarik antara molekul sejenis).
Sedangkan dalam zat gas, viskositas disebabkan oleh tumbukan antara molekul. Viskositas
dapat dinyatakan sebagai tahanan aliaran fluida yang merupakan gesekan antara molekul –
molekul cairan satu dengan yang lain. Suatu jenis cairan yang mudah mengalir, dapat
dikatakan memiliki viskositas yang rendah, dan sebaliknya bahan-bahan yang sulit
mengalir dikatakan memiliki viskositas yang tinggi.
Zat cair maupun gas mempunyai viskositas hanya saja zat cair lebih kental (viscous)
daripada gas, dalam merumuskan persamaan-persamaan dasar mengenai aliran yang kental
akan jelas nanti, bahwa masalahnya mirip dengan masalah tegangan dan regangan luncur
di dalam zat padat. Salah satu macam alat untuk mengukur viscositas zat-cair adalah
viscometer.
Cairan yang mudah mengalir, misalnya air atau minyak tanah, tegangan luncur itu
relatif kecil untuk cepat perubahan regangan luncur tertentu, dan viskositasnya juga relatif
kecil, dan begitu pula sebaliknya
Viskositas (kekentalan) dapat dianggap suatu gesekan dibagian dalam suatu fluida.
Karena adanya viskositas ini maka untuk menggerakkan salah satu lapisan fluida diatasnya
lapisan lain haruslah dikerjakan gaya. Karena pengaruh gaya k, lapisan zat cair dapat
bergerak dengan kecepatan v, yang harganya semakin mengecil untuk lapisan dasar
sehingga timbul gradien kecepatan. Baik zat cair maupun gas mempunyai viskositas hanya
saja zat cair lebih kental (viscous) dari pada gas tidak kental (Mobile)
Suatu jenis cairan yang mudah mengalir dapat dikatakan memiliki viskositas yang
rendah, dan sebaliknya bahan – bahan yang sulit mengalir dikatakan memiliki viskositas
yang tinggi. Pada hukum aliran viskositas, Newton menyatakan hubungan antara gaya –
gaya mekanika dari suatu aliran viskos sebagai geseran dalam (viskositas) fluida adalah
konstan sehubungan dengan gesekannya. Hubungan tersebut berlaku untuk fluida
Newtonian, dimana perbandingan antara tegangan geser (s) dengan kecepatan geser (g)
nya konstan. Parameter inilah yang disebut dengan viskositas.
Adapun jenis cairan dibedakan menjadi dua tipe, yaitu cairan newtonian dan non
Newtonian :
1.
Cairan Newtonian
Cairan newtonian adalah cairan yg viskositasnya tidak berubah dengan berubahnya
gaya irisan, ini adalah aliran kental (viscous) sejati. Contohnya : Air, minyak, sirup,
gelatin, dan lain-lain. Shear rate atau gaya pemisah viskositas berbanding lurus dengan
shear stresss secara proporsional dan viskositasnya merupakan slope atau kemiringan
kurva hubungan antara shear rate dan shear stress. Viskositas tidak tergantung shear
rate dalam kisaran aliran laminar (aliran streamline dalam suatu fluida). Cairan
Newtonian ada 2 jenis, yang viskositasnya tinggi disebut “Viscous” dan yang
viskositasnya rendah disebut “Mobile” (Dogra, 2006).
2. Cairan Non-Newtonian
yaitu cairan yang viskositasnya berubah dengan adanya perubahan gaya irisan dan
dipengaruhi kecepatan tidak linear.
Metode Penentuan Kekentalan
Untuk menentukan kekentalan suatu zat cair dapat digunakan dengan cara :
1.
Cara Ostwalt / Kapiler
Viskositas dari cairan yang ditentukan dengan mengukur waktu yang dibutuhkan
bagi cairan tersebut untuk lewat antara 2 tanda ketika mengalir karena gravitasi melalui
viskometer Ostwald. Waktu alir dari cairan yang diuji dibandingkan dengan waktu yang
dibutuhkan bagi suatu zat yang viskositasnya sudah diketahui (biasanya air) untuk lewat
2 tanda tersebut (Lutfy, 2007).
Berdasarkan hukum Heagen Poiseuille.
π P r4 t
η= 8 VL
Hukum poiseuille juga digunakan untuk menentukan distribusi kecepatan dalam
arus laminer melalui pipa slindris dan menentukan jumlah cairan yamg keluar perdetik.
2.
Cara Hopper
Berdasarkan
hukum
Stokes
pada
kecepatan
bola
maksimum,
terjadi
keseimbangan sehingga gaya gesek = gaya berat – gaya archimides. Prinsip kerjanya
adalah menggelindingkan bola ( yang terbuat dari kaca ) melalui tabung gelas yang berisi
zat cair yang diselidiki. Kecepatan jatuhnya bola merupakan fungsi dari harga resiprok
sampel. Berdasarkan hukum stoke yaitu pada saat kecepatan bola maksimum,terjadi
kesetimbangan sehingga gaya gesek sama dengan gaya berat archimedes.
F S=−6 πηrV
Dengan :
FS
:
gaya gesekan zat cair (kg.m.s-2)
η
:
koefisien kekentalan zat cair (N.m-2.s)
r
:
jari-jari bola pejal (m)
V
:
kecepatan gerak benda dalam zat cair (ms-1)
Gambar 1. Skema Peralatan
Mempelajari gerak bola yang jatuh ke dalam fluida kental, walaupun ketika itu
hanya untuk mengetahui bahwa gaya kekentalan pada sebuah bola tertentu di dalam suatu
fluida tertentu berbandingan dengan kecepatan relatifnya. Bila fluida sempurna yang
viskositasnya nol mengalir melewati sebuah bola, atau apabila sebuah bola bergerak dalam
suatu fluida yang diam, gari-garis arusnya akan berbentuk suatu pola yang simetris
sempurna di sekeliling bola itu. Tekanan terhadap sembarang titik permukaan bola yang
menghadap arah alir datang tepat sama dengan tekanan terhadap titik lawan. Titik tersebut
pada permukaan bola menghadap kearah aliran, dan gaya resultan terhadap bola itu nol.
Sehingga benda bergerak lurus beraturan dan besar kecepatan pada keadaan iru dapat
dinyatakan dengan :
V=
2 r 2 g (ρ−ρ 0)
9η
dengan :
g
:
percepatan gravitasi (ms-2) ; gunakan g = 9,87 (ms-2)
ρ
:
massa jenis bola pejal (kg.m-3)
ρ0
:
massa jenis zat cair (kg.m-3)
Bila selama bergerak lurus beraturan, bola memerlukan waktu selama t untuk bergerak
sejauh y, maka persamaan diatas dapat diubah menjadi :
t=
9 ηy
2 g r (ρ−ρ0 )
2
BAB III
METODOLOGI PRAKTIKUM
A. Alat dan Bahan
Tabung Stokes ( tinggi 80cm)
1 buah
Mistar 100cm
1 buah
Mikrimeter sekrup
1 buah
Penjepit kelereng
1 buah
Kelereng (dengan jari-jari yang berbeda)
4 buah
Stop Watch
1 buah
Aerometer
1 buah
Thermometer
1 buah
Minyak goreng
Air
B. Langkah-langkah kerja
Percobaan 1. Menentukan harga viscositas berdasarkan grafik t = f (y)
a. Ukur dan catat suhu zat cair dengan mengunakan thermometer
b. Ukurlah dan catat massa jenis zat cair menggunakan aerometer
c. Pilihlah salah salah satu kelereng dan ukur diameternya dengan menggunakan
mikrometer sekrup pada sisi yang berlainan sebanyak 3 kali pengulangan.
d. Ulangi langkah yang sama pada kelereng yang akan dipakai . Beri nomor pada
masing-masing kelereng
e. Timbang massa kelereng yang akan digunakan (cukup satu kali pengukuran)
f. Masukan kelereng kedalam tabung stokes yang berisi minyak, amati gerak kelereng
hingga diangap bergerak luru beraturan.
g. Ukur jarak yang akan diamati (y) dengan memberikan tanda pada tabung stokes
h. Ambil kelereng yang telah dimasukan, tiriskan, lalu masukan kembali ke dalam
tabung stokes, amati dan catat waktu yang ditempuh kelereng selama bergerak lurus
sepanjang y.
i. Berdasarkan data yang diperoleh, tentukan harga massa jenis bola pejal dan ratarata jari-jari bola pejal.
j. Dengan informasi yang anda peroleh prediksikan besar kecepatan gerak benda
dalam fluida, prediksi ini akan membantu anda untuk mendapatkan data yang
berkualitas.
k. Lakukan langkah g-h untuk 3 kali percobaan dengan jarak y yang berbeda-beda
dengan cara mengubah kedudukan posisi gelang kedua. Jarak gelang pertama dan
kedua minimal 20cm.
Percobaan 2. Menentuka harga viscositas zat cair berdasarkan grafik fungi t = f (1/r2)
a. Pilh 4 buak kelereng dengan massa jenis yang sama atau terbuat dari bahan yang
sama dan jari-jari yang berbeda.\
b. Ukur masaa ( 1 x pengukuran ) dan jari-jari ( 3 x pengukuran ) masing-masing bola
c. Berdasarkan data perolehan percobaan 1, prediksikan jarak antar dua gelang
pembatas pada tabung stokes, gunakan jarak ini untuk eksperimen pada percobaan 2.
d. Kemudian ukur waktu yang diperlukan masing-masing kelereng untuk menempuh
jarak antara kedua gelang pembatas yang sudah dutentukan itu ( jarak tetap) untuk
setiap bola yang dijatuhkan.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
a.
Tabel data pengamatan
Tabel 1 . untuk y1 = 21 cm
b.
Pembahasan
Fluida, baik zat cair maupun zat gas yang jenisnya berbeda memiliki tingkat
kekentalan yang berbeda. Viskositas alias kekentalan sebenarnya merupakan gaya gesekan
antara molekul-molekul yang menyusun suatu fluida. Jadi molekul-molekul yang
membentuk suatu fluida saling gesek-menggesek ketika fluida fluida tersebut mengalir.
Pada zat cair, viskositas disebabkan karena adanya gaya kohesi (gaya tarik menarik antara
molekul sejenis). Sedangkan dalam zat gas, viskositas disebabkan oleh tumbukan antara
molekul (Bird, 1993).
Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir, contohnya air. Sebaliknya, fluida
yang lebih kental biasanya lebih sulit mengalir, contohnya minyak goreng, oli, madu, dan
lain-lain. Hal ini bias dibuktikan dengan menuangkan air dan minyak goreng diatas lanyai
yang permukaannya miring. Pasti hasilnya air lebih cepat mengalir dari pada minyak
goreng atau oli. Tingkat kekentalan suatu fluida juga bergantung pada suhu. Semakin
tinggi suhu zat cair, semakin kurang kental zat cair tersebut. Misalnya ketika ibu
menggoreng ikan di dapur, minyak goreng yang awalnya kental, berubah menjadi lebih
cair ketika dipanaskan. Sebaliknya, semakin tinggi suhu suatu zat gas, semakin kental zat
gas tersebut.
Perlu diketahui bahwa viskositas atau kekentalan hanya ada pada fluida rill (rill = nyata).
Fluida rill / nyata adalah fluida yang kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari, seperti air
sirup, oli, asap knalpot, dan lainnya. Fluida rill berbeda dengan fluida ideal. Fluida ideal
sebenarnya tidak ada dalam kehidupan sehari-hari. Fluida ideal hanya model yang
digunakan untuk membantu kita dalam menganalisis aliran fluida (fluida ideal ini yang
kita pakai dalam pokok bahasan fluida dinamis) (Bird, 1993).
Satuan sistem internasional (SI) untuk koifisien viskositas adalah Ns/m2 = Pa.S (pascal
sekon). Satuan CGS (centimeter gram sekon) untuk SI koifisien viskositas adalah
dyn.s/cm2 = poise (p). Viskositas juga sering dinyatakan dalam sentipolse (cp). 1 cp =
1/1000 p. satuan poise digunakan untuk mengenang seorang Ilmuwan Prancis, almarhum
Jean Louis Marie Poiseuille. 1 poise = 1 dyn. s/cm2 = 10-1 N.s/m2
Fluida adalah gugusan molukel yang jarak pisahnya besar, dan kecil untuk zat cair. Jarak
antar molukelnya itu besar jika dibandingkan dengan garis tengah molukel itu. Molekulmolekul itu tidak terikat pada suatu kisi, melainkan saling bergerak bebas terhadap satu
sama lain. Jadi kecepatan fluida atau massanya kecapatan volume tidak mempunyai makna
yang tepat sebab jumlah molekul yang menempati volume tertentu terus menerus berubah
(While, 1988).
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan dan teori yang diketahui, disimpulkan
bahwa viskositas sangat mempengaruhi kecepatan benda untuk mewati suatu fluida,
semakin kental fluida tersebut, semakin lama waktu yang dibutuhkan benda untuk
melewatinya.
B. Saran
Pada praktikum kali ini bahan acuan yang digunakan jangan hanya berupa minyak
kelapa
dan air tanpa ada bahan perbandingan lainnya ( seperti oli, dll)
sehingga kami tidak bias melihat contoh dari perbedaan viskositas pada zat cair secara
lansung, maka dari itu diharapkan untuk praktium selanjutnya hal tersebut diatas bisa
diperhatikan.
DAFTAR PUSTAKA
D . Young, Hugh. 2009. Fisika Universitas. Erlangga. Jakarta.
Ginting, Tjurmin. 2011. Penuntun Praktikum Kimia Dasar. LDB UNSRI. Indralaya.
Kanginan, Marthen. 2006. Fisika. Erlangga. Jakarta.
Lutfy, Stokes. 2007. Fisika Dasar I. Erlangga. Jakarta.
Martoharsono, Soemanto. 2006. Biokimia I. Universitas Gajah Mada. Yogyakarta.
Sarojo, Ganijanti Aby. 2006. Seri Fisika Dasar Mekanika. Salemba Teknika. Jakarta.
Halliday & Resnick, 1978, Fisika, Edisi ketiga, Jilid 1( Terjemahan Pantur Silaban Ph,D),
hal 46, Erlangga, Jakarta
LAMPIRAN