Jurnal Visko sitas Zat Cair

PENGUKURAN KOEFISIEN VISKOSITAS GLISERIN
DENGAN VISKOMETER
Oleh :
Alif Syaiful Adam
(14030184048)
Anik Lutfiyah
(14030184052)
ABSTRAK
Eksperimen tentang pengukuran koefisien viskositas gliserin dengan viskometer bertujuan untuk menganalisa
hubungan jarak, massa dan diameter bola terhadap waktu. Dilakukan dengan cara mengukur massa bola, massa jenis
gliserin, diameter bol, diameter dalam tabung dan fungsi zat cair dalam tabung. Selanjutnya mengukur jarak dan
menjatuhkan bola ke dalam zat cair. Setelah itu diukur waktu bola hingga mencapai dasar. Nila koefisien viskositas
bola I sebesar (0,700±0,021) N.s/m2 dan bola II sebesar (0.290±0,021) N.s/m 2. Nilai ini tidak sesuai dengan teori
karena kesalahan paralaks dan juga pada kodisi lingkungan yang berfluktuasi. Dari percobaan dapat disebut pula
bahwa semakin besar jarak yang diberikan maka semakin besar waktu yang dibutuhkan untuk sampai di dasar
tabung, dan sebaliknya semakin besar massa dan diameter bola maka semakin kecil waktu yang dibutuhkan untuk
sampai di dasar tabung.

I.

PENDAHULUAN

Kekentalan adalah sifat dari suatu
zat cair (fuida) disebabkan adanya
gesekan antara molekul-molekul zat
cair dengan kohesi pada zat cair
tersebut. Gesekan-gesekan inilah yang
menghambat aliran zat cair. Suatu zat
memiliki kemampuan tertentu sehingga
suatu padatan yang dimasukkan ke
dalamnya mendapat gaya tekanan yang
diakibatkan peristiwa gesekan antara
permukaan padatan tersebut dengan zat
cair.
Sebagai
contoh,
apabila
dimasukkan bola kecil ke dalam zat
cair, terlihat batu tersebut mula-mula
turun dengan cepat kemudian melambat
hingga akhirnya sampai di dasar zat
cair. Oleh karena itu, percobaan ini

dilakukan agar dapat mengetahui
viskositas dari zat cair.
Adapun tujuan dai percobaan ini
adalah untuk menganalisa hubungan
antara jarak terhadap waktu, massa
terhdap waktu dan diameter bola
terhadap waktu. Adapun rumusan
masalah dari percobaan ini adalah
“Bagaimana hubungan antara jarak

terhadap waktu?” ; “Bagaimana
hubungan antara massa terhadap
waktu?” dan “Bagaimana hubungan
antara diameter terhadap waktu?”
II. DASAR TEORI
Viskositas gerak fluida adalah
analogi dari gesekan di dalam gerak
benda
padat.
Viskositas

memperkenalkan gaya-gaya tangensial
di antara lapisan-lapisan fluida di dalam
gerak relative dan mengakibatkan
disipasi tenaga mekanis.
Istilah
viskositas
umumnya
digunakan dalam menjelaskan aliran
fluida untuk menandakan derajat
gesekan internal pada fluida. Gesekan
internal atau gaya viskos berkaitan
dengan hambatan yang dialami oleh
dua lapisan fluida yang bersebelahan
untuk bergerak relative satu terhadap
yang lain. Viskositas menyebabkan
sebagian energi kinetic dari fluida
berubah
menjadi
energy
internal.mekanisme ini mirip dengan

benda yang meluncur pada permukaan

horizontal kasar yang kehilangan energi
kinetiknya.
Viskositas juga dapat diartikan
sebagai ukuran kekentalan fluida yang
menyatakan besar kecilnya gesekan di
dalam fluida. Semakin besar viskositas
zat cair, maka semakin sulit fluida
untuk mengalir dan semaikin sulit suatu
benda bergerak dalam fluida tersebut.
Viskositas ada pada zat cair maupun
gas, dan pada intinya merupakan gaya
gesekan antara lapisan-lapisan yang
bersisian pada fluida saat lapisanlapisan tersebut bergerak satu melewati
yang lainnya. Pada zat cair, viskositas
dihasilkan oleh gaya kohesi antar
molekul. Pada gas, viskositas muncul
dari tumbukan antar molekul.
Pada tahun 1845 sir George

Stokes menunjukkan bahwa suatu bola
berjari-jari (r) yang bergerak dengan
kecepatan (v) di dalam suatu fluida
homogeni, akan mengalami gaya
gesekan fluida (F) sebesar :
F=kηv ………………..(1)
Dengan k adalah konstanta yang
bergantung pada bentuk geometris
benda. Untuk benda berbentuk bola
nilai k = 6 π r, bila disubtitusikan ke
persamaan (1) diperoleh persamaan
hokum stikes sebagai berikut:

yang kuat viskositas zat cair seperti
minyak sepeda motor, misalnya,
menurun dengan cepat terhadap
naiknya temperature.
Tabel 1

Koefisien viskositas untuk berbagai

fluida

Fluida
Air
Darah utuh
Plasma darah
Ethyl Alkohol
Oli mesin
(SAE 10)
Gleserin
Udara
Hidrogen
Uap air

Tempe
-ratur
(°C)
0
20
100

37
37
20
30
20
30
20
0
100

Koefisien
Viskositas
(N.s/m2)
1,8 x 10-3
1,0 x 10-3
0,3 x 10-3
4 x 10-3
1,5 x 10-3
1,2 x 10-3
200 x 10-3

1500 x 10-3
629 x 10-3
0,0018 x 10-3
0,009 x 10-3
1,8 x 10-3

1 Pa.s= 10
Pa= 1000 cP

Benda yang akan dijatuhkan pada
zat cair tanpa kecepatan awal akan
mendapatkan percepatan dengan gayagaya yang bekerja :

Fs=6 π rv …………………(2)
Dengan : Fs= gaya gesekan Stokes (N)
η = koefisien viskositas fluida
r =jari-jari bola (m)
v =kelajuan bola (m/s)
Viskositas sering dinyatakan
dalam sentipoise (Cp), yang besarnya

seperseratus
poise.
Tabel
2.1
menujukkan koefisien viskositas untuk
berbagai fluida. Temperature juga
dicantumkan, karena mempunyai efek

Gambar 1

Gaya yang bekerja pada saat bola
di dalam air

Σ F=W −F A−F R =m . a………..(3)
dengan W adalah gaya berat benda, FA
gaya angkat ke atas dan Fr adalah gaya
gesek zat cair.
Semakin besar kecepatan, gaya
gesek akan makin membesar, sehingga

suatu saat akan terjadi keseimbangan
dinamis(benda
bergerak
tanpa
kecepatan):
F r=W −F A ………………………(4)
Dengan memasukkan harga gaya-gaya,
diperoleh:
Fr=Fr
6 πηvr=W −F A
2. r 2 . g ( ρbola −ρcairan )
……..(5)
η=
9v
Untuk Ketelitian diperlukan
factor koreksi :
r
r
'
'

v=v 1+2,4 R 1+3,3 L =k . v ….(6)

(

)(

)

Dengan : v=¿ kecepatan yang telah
dikoreksi (m/s)
'
v =¿ kecepatan berdasarkan
pengamatan (m/s)
r =¿ Jari-jari bola (m)
R=¿Jari-jari dalam tabung (m)
L=¿ Panjang zat cair dalam
tabung (m)

III. METODE EKSPERIMEN
1. Alat dan Bahan
a. Peralatan viskometer
b. Bola baja
c. Hidrometer
d. Jangka sorong
e. Micrometer skrup
f. Neraca
g. Stopwatch
h. Gliserin
2. Gambar rancangan percobaan

Gambar 2

Desain percobaan

3. Variabel-variabel percobaan
Variable manipulasi 1 = massa
(m)
Definisi
operasional
variable
manipulasi : massa bola yang
digunakan semakin lama, semakin
besar, yang ditimbang dahulu
dengan
neraca
digital
yang
dilakukan 2 kali manipulasi massa
yaitu 0,0057 kg dan 0,001 kg.
Variabel manipulasi 2 = diameter
(d)
Definisi
operasional
variabel
manipulasi : diameter bola yang
digunakan semakin lama, semakin
besar,
diukur
menggunakan
micrometer skrup yang dilakukan 2
kali manipulasi diameter yaitu
0,0111 m dan 0,00634 m.
Variable manipulasi 3 = jarak (s)
Definisi
operasional
variabel
manipulasi : jarak pada tabung
viskositas yang digunakan semakin
lama, semakin besar, yang diukur
menggunakan penggaris dari titik
acuan bawah, dilakukan 5 kali
manipulasi jarak yaitu 0,2 m ; 0,3 m
; 0,4 m ; 0,5 m ; 0,6 m ; 0,7 m dan
0,8 m
Variabel respon = waktu (t)

Defini operasional variable respon :
besarnya waktu yang dibutuhkan
bola ketika dijatuhkan hingga
mencapai dasar tabung viskositas.
Variabel control = jari-jari dalam
tabung (R), panjang zat cair
dalam tabung (L) dan suhu
ruangan (T)
Definisi
operasional
variable
control:
1. Panjang jari-jari bagian dalam
tabung viscometer dan diukur
dengan Jangka sorong. Panjang
dikontrol sebesar 1,29x10-2 m.
2. Ketinggian zat cair pengisi
tabung viscometer dan diukur
dengan
penggaris.
Panjang
dikontrol sebesar 0,9 m.
3. Suhu ruangan dikontrol dengan
asumsi bahwa nilai suhu sebesar
30°C.
4. Langkah-langkah Percobaan
Mengukur
massa
bola
menggunakan neraca, mengukur
massa jenis gliserin dengan
hidrometer, mengukur diameter
bola dengan mikrometer skrup,
mengukur diameter dalam tabung
menggunakan jangka sorong lalu
mengukur panjang zat cair dalam
tabung. Selanjutnya mengukur jarak
pada tabung viscometer dan
menandainya.
Setelah
itu
menjatuhkan bola ke dalam zat cair
dan mengamati apabila bola telah
melewati tanda maka dengan cepat
menekan
tombol
stopwatch.
Penekanan tombol stopwatch untuk
mengakhiri pengukuran waktu
apabila benda telah mencapai dasar
tabung. Kemudian waktu yang
diperoleh dicatat dan mengulangi
percobaan ini selama tiga kali
dengan menggunakan dua massa
yang berbeda dan pada tujuh jarak
yang berbeda.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan
eksperimen
tentang
pengukuran koefisien viskositas gliserin
dengan viskometer diperoleh data
sebagai berikut:
Percobaan Bola 1
Tabel 2. Data Hasil Percobaan Bola 1
No. s (m)
t (s)
ɳ (N.s/m2)
1.
0,2
0,67
0,726
2.
0,3
1,00
0,726
3.
0,4
1,20
0,654
4.
0,5
1,80
0,784
5.
0,6
2,00
0,726
6.
0,7
2,20
0,685
7.
0,8
2,40
0,654
2
Dengan g=9,8 m/s :m=0,0057 kg;
r=0,00555 m; R=0,0129 m; ρcairan=1220
kg/m3; l=0,9 m
Percobaan Bola 2
Tabel 3. Data Hasil Percobaan Bola 2
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

s (m)
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0.8

t (s)
0,67
1,00
1,33
1,80
2,00
2,20
2.40

ɳ (N.s/m2)
0,284
0,284
0,284
0,307
0,284
0,268
0,256

Dengan g=9,8 m/s2; m=0,001 kg;
r=0,00317 m; R=0,0129 m; ρcairan=1220
kg/m3; l=0,9 m
Untuk percobaan 1 dan 2, dimana
untuk menentukan nilai koefisien
viskositas gliserin dengan melakukan
manipulasi terhadap jarak tempuh bola
(h). Kemudian untuk mendapatkan nilai
koefisien viskositas gliserin (ɳ) dengan
2. r 2 . g ( ρbola −ρcairan )
persamaan η=
dan
6v
menentukan nilai cepat rambat bola
baja pada zat cair ( v) dengan persamaan
r
r
v=v ' 1+2,4 R 1+3,3 L =k . v ' .
Dari substitusi nilai-nilai yang
didapat
pada
percobaan
dalam

(

)(

)

persamaan di atas, didapat nilai ɳ ratarata dari tiga kali percobaan dengan
jarak tempuh bola (h) yang berbeda
sebanyak tujuh kali pada bola 1 yaitu
sebesar 0,7 N.s/m2 dengan taraf
ketelitian sebesar 97,86% dan pada bola
2 yaitu sebesar 0,29 N.s/m2 dengan taraf
ketelitian sebesar 97,9%. Jika dari data
yang didapat, dibuat grafik antar jarak
ketinggian yang berpengaruh terhadap
waktu tempuh (dengan manipulasi jarak
dan massa) maka akan diperoleh grafik
sebagai berikut:

Dari grafik tersebut di atas dapat
kita analisa nilai koefisien viskositas
gliserin yaitu sebesar 0.69 N.s/m2.
Nilai η ini diperoleh dari analitik
grafik, yaitu dengan persamaan :
m.2 r 2 g( ρb−ρc )
η=
r
r
9 1+2,4 R (1+3,3 L )
Dimana, persamaan grafik yang
diperoleh dari grafik
Bola I
y = 3.249x+0,1095
R2 = 0,9728
Bola II
y=2,954x+0,1524
R2=0,9776
Nilai yang dihitung berdasarkan
analisis grafik tersebut 0.69 N.s/m2
berbeda sedikit dengan perhitungan
analisis rumus pada bola I sebesar
0,7N.s/m2 karena ketidakteraturan data
sehingga tidak banyak titik yang

(

)

terlewati oleh garis. Namun apabila
nilai pada perhitungan analisis grafik
dibulatkan agara didapatkan satu
angka di belakang koma, maka nilai
kedua perhitungan dengan cara yang
berbeda ini memiliki nilai yang sama.
Nilai yang dibandingkan pada
kedua analisis perhitungan hanya
dilakukan pada bola 1 karena nilai η
bola 2 berbeda jauh dengan teori.
Dari percobaan yang telah
dilakukan,
diperoleh
koefisien
viskositas zat yang memiliki nilai
berbeda pada setiap massa yang
berbeda pula. Massa bola 1 yang
bernilai lebih besar memiliki nilai
koefisien viskositas dan bola 2. Nilai
ini berbeda karena dipengaruhi oleh
jari-jari yang akan berpengaruh pada
perhitungan massa jenis bola tersebut.
Massa jenis bola nantinya digunakan
dalam perhitungan nilai koefisien
viskositasnya. Akan tetapi, kedua nilai
ini berbeda dengan teori. Percobaan
yang dilakukan pada suhu 30°C,
dimana pada suhu tersebut besar nilai
koefisien viskositas yang terdapat
dalam teori sebesar 0,629 N.s/m2. Hal
ini karena banyak kemungkinan
kesalahan
yang
terjadi
saat
percobaaan. Kesalahan tersebut pada
saat penekanan tombol stopwatch dan
pembacaan skalanya kurang akurat.
Pada
saat
bola
dijatuhkan,
memungkinkan terdapat kecepatan
awal saat memasukkan bola pada zat
cair
karena
dilakukan
tanpa
menggunakan holding magnet. Selain
itu, tekanan udara pada sekitar tidak
dikontrol karena pada teori nilai
tekanan semakin besar maka nilai
koefisien
viskositasnya
kecil.
Kesalahan lain yang memungkinan
karena kesalahan pengukuran massa
jenis gliserin yang tidak sesuai dengan
teori sehingga nilai viskositasnya

berbeda. Nilai massa jenis gliserin
pada teori seharusnya 1260 kg/m3.
Mesikpun demikian tetap tampak
adanya hubungan yang konsisten yaitu
untuk jarak tempuh bola yang semakin
besar maka waktu tempuhnya juga
semakin besar. Begitu pula untuk
variasi diameter dan massa bola logam
juga tampak adanya hubungan yaitu
untuk diameterdan massa bola logam
yang semakin besar maka waktu
tempuhnya semakin kecil.
V. KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan
analisis
data
dan
pembahasan di atas, dapat diambil
kesimpulan bahwa :
1. Semakin besar jarak yang diberikan
maka waktu yang dibutuhkan juga
semakin besar .
2. Semakin besar massa bola maka
waktu yang dibutuhkan semakin
kecil.
3. Semakin besar diameter bola maka
waktu yang dibutuhkan semakin
kecil.
Adapun
yakni:

saran

dari

penulis

1. Menggunakan penanda permanen
untuk menentukan jarak yang harus
ditempuh bola sebagai besaran yang
dimanipulasi.
2. Eksperimen dilakukan dengan sabar
dan hati-hati sehingga diperoleh
hasil yang sangant teliti, terutama
dalam membaca skala (stopwatch).
3. Mengontrol ketinggian zat cair
secara berkala karena pada saat
pengangkatan bola dari viscometer
zat cair akan terbawa secara tidak
sengaja.
4. Menghitung suhu ruangan secara
tepat karena viskositas zat cair
berubah seiring berubahnya suhu
lingkungan dan mencari nilai
koefisien gliserin sesuai suhu ruang
saat melakukan percobaan.
VI. DAFTAR PUSTAKA
Jewett, Serway. 2009. Fisika untuk
Sains dan Teknik Buku I Edisi 6.
Jakarta: Salemba Teknika.
Mulyaningsih, Sri dkk. 2007. Fisika
dasar I, Seri I: Mekanika.
Surabaya: Unesa University Press.
Resnick, Halliday. 1987. Fisika, Jilid 1
Edisi Ketiga. Jakarta : Erlangga.