LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR
“Kofisien Kekentalan Zat Cair”
Disusun Oleh : 1. Pungky Umi Sa`diyah 0661 12 070
2. Vina Ramdiani 0661 12 072
3. Upit Novitasari 0661 12 073
Tanggal Praktikum : “8 November 2012”
Asisten Dosen : 1. Trirakhma, M.Si
2. Rissa Ratimanjani, S.Si
3. Noorlela Marcheta
Laboraturium Fisika
Program Studi Farmasi
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Pakuan
Bogor
2012
Kata Pengantar
Assalamualaikum Wr. Wb
Puji syukur atas kehadirat Allah swt, dimana dengan rahmat dan
pertolongan-Nya, kami dapat menyelesaikan laporan praktikum ini. Shalawat
serta salam tak lupa kami curahkan kepada junjungan Nabi Besar Muhammad
saw, beserta keluarganya, para sahabatnya dan pengikutnya hingga akhir zaman.
Dengan adanya laporan praktikum ini kami telah melaksanakan praktikum
fisika dasar tentang “
Tak lupa kami ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Trirakhma, M.Si, selaku dosen pembimbing
2. Rissa Ratimanjani, S.Si, selaku asisten pembimbing dalam praktikum
3. Noorlela Marcheta, selaku asisten pembimbing dala praktikum
yang telah memberikan bimbingan selama berlangsungnya praktikum dan selama
penyusunan laporn ini, hingga laporan ini dapat diselesaikan dengan baik.
Kami menyadari dalam penyusunan laporan ini masih banyak terdapat
kekurngan dari kami selaku penyusun. Untuk itu kami menghatapkan kritik dan
saran yang membangun dari para pembaca.
Wassalamualaikum Wr. Wb
Bogor, November 2012
Penyusun
i
Daftar Isi
Kata Pengantar i
Daftar Isi ii
BAB I Pendahuluan 1
I.1. Tujuan Percobaan 1
I.2. Dasar Teori 1
I.2.1. Fluida 1
I.2.2. Viskositas 2
I.2.3. Hukum Stokes 2
BAB II Alat dan Bahan 6
II.1. Alat dan Bahan 6
II.1.1. Alat 6
II.1.2. Bahan 7
BAB III Metode Percobaan 8
BAB IV Data Pengamatan dan Perhitungan9
BAB V Pembahasan 15
BAB VI Kesimpulan16
ii
BAB I
Pendahuluan
I.1. Tujuan Percobaan
1. Menghitung gerak benda dalam fluida
2. Menghitung kekentalan zat cair
I.2. Dasar Teori
I.2.1. Fluida
Fluida adalah zat yang berubah bentuk secara terus menerus bila
terkena tegangan geser suatu fluida adalah suatu zat yang mengembang
hingga memenuhi bejana. Fluida selalu mengalir bila dikenai bekas
pengubah zat cair, fluida diartikan dengan mempunyai volume tertentu
tapi bentuk tertentu itu mengalir menyesuaikan dengan bentuk wadah. Zat
cair mempunyai volume tertentu (Streeter, 1996).
Dalam fluida ternyata gaya yang dibutuhkan (F), sebaliknya dengan
luas fluida yang bersentuhan dengan setiap lempeng (A), dan dengan laju
(V) untuk luas penampang keping A adalah F.ZAV (Ghozian, 2008).
Salah satu sifat fluida adalah kental (viscous) di mana zat cair
memiliki koefisien kekentalan yang berbeda-beda, misalnya kekentalan
minyak goreng berbeda dengan kekentalan oli.
1
I.1.2. Viskositas
Viskositas atau kekentalan suatu cairan adalah salah satu sifat cairan
yang menentukan besarnya perlawanan terhadap gaya geser. Viskositas
terjadi terutama karena adanya interaksi antara molekul-molekul caiarn
(Erizal, 2010).
Viskositas merupakan ukuran gesekan dibagian dalam suatu fluida.
Fluida sebenarnya terdiri atas beberapa lapisan, karena adanya viskositas
diperlukan gaya untuk meluncurkan suatu lapisan fluida lainnya (Linda,
2008).
I.1.3. Hukum Stokes
Viskositas (kekentalan) berasal dari perkataan Viscous (Soedojo,
1986). Suatu bahan apabila dipanaskan sebelum menjadi cair terlebih dulu
menjadi viscous yaitu menjadi lunak dan dapat mengalir pelan-pelan.
Viskositas dapat dianggap sebagai gerakan di bagian dalam
(internal) suatu fluida (Sears & Zemansky, 1982).
Jika sebuah benda berbentuk bola dijatuhkan ke dalam fluida kental,
misalnya kelereng dijatuhkan ke dalam kolam renang yang airnya cukup
dalam, nampak mula-mula kelereng bergerak dipercepat. Tetapi beberapa
saat setelah menempuh jarak cukup jauh, nampak kelereng bergerak
dengan kecepatan konstan (bergerak lurus beraturan). Ini berarti bahwa di
samping gaya berat dan gaya apung zat cair masih ada gaya lain yang
bekerja pada kelereng tersebut. Gaya ketiga ini adalah gaya gesekan yang
disebabkan oleh kekentalan fluida.
Khusus untuk benda berbentuk bola, gaya gesekan fluida secara
empiris dirumuskan sebagai Persamaan (1) (Sears, 1984).
2
Fs = 6πηrv ………………………………………………………...(1)
Keterangan : η = koefisien kekentalan
r = jari-jari bola kelereng
v = kecepatan relatif bola terhadap fluida.
Persamaan (1) pertama kali dijabarkan oleh Sir George Stokes tahun
1845, sehingga disebut Hukum Stokes.
Dalam pemakaian eksperimen harus diperhitungkan beberapa syarat
antara lain:
1. Ruang tempat fluida jauh lebih luas dibanding ukuran bola.
2. Tidak terjadi aliran turbulen dalam fluida.
3. Kecepatan v tidak terlalu besar sehingga aliran fluida masih
bersifat laminer.
Sebuah bola padat memiliki rapat massa ρb dan
berjari-jari r dijatuhkan tanpa kecepatan awal ke dalam
fluida kental memiliki rapat massa ρf, di mana ρb > ρf.
Telah diketahui bahwa bola mula-mula mendapat
percepatan gravitasi, namun beberapa saat setelah
bergerak cukup jauh bola akan bergerak dengan kecepatan
konstan. Kecepatan yang tetap ini disebut kecepatan akhir
vT atau kecepatan terminal yaitu pada saat gaya berat bola
sama dengan gaya apung ditambah gaya gesekan fluida.
Gambar 1 menunjukkan sistem gaya yang bekerja pada
bola kelereng yakni FA = gaya Archimedes, FS =
gaya Stokes, dan W = mg = gaya berat kelereng.
3
Gaya yang Bekerja Pada Saat Bola
Dengan Kecepatan Tetap
Jika saat kecepatan terminal telah tercapai, pada Gambar 1 berlaku
prinsip Newton tentang GLB (gerak lurus beraturan), yaitu Persamaan (2).
FA + FS = W………………………………………………...…..….(2)
Jika ρb menyatakan rapat massa bola, ρf menyatakan rapat massa
fluida, dan Vb menyatakan volume bola, serta g gravitasi bumi, maka
berlaku Persamaan (3) dan (4).
W = ρb.Vb.g ………………………………………………….....…(3)
FA = ρf .Vb.g ………………………………………………………(4)
Rapat massa bola ρb dan rapat massa fluida ρf dapat diukur dengan
menggunakan Persamaan (5) dan (6).
ρb=massa bolavolume bola
…………………………………………………(5)
ρf= (mgu +mp ) -mgu Vp
……………………………………………..
(6)
dengan mgu menyatakan massa gelas ukur, mf massa fluida, Vf volume
fluida.
Dengan mensubstitusikan Persamaan (3) dan (4) ke dalam
Persamaan (2) maka diperoleh Persamaan (7).
FS = Vbg (ρb - ρf) …………………………………………………..(7)
Dengan mensubstitusikan Persamaan (1) ke dalam Persamaan (7)
diperoleh Persamaan (8).
4
Vt=2r g (ρb - ρf)9η
……………………………………………….....
(8)
Jarak d yang ditempuh bola setelah bergerak dengan kecepatan
terminal dalam waktu tempuhnya t maka Persamaan (8) menjadi
Persamaan (9).
dt
= 2r g (ρb- ρf)9η
1t
= 2r g (ρb- ρf)9dη
t = 9dη2r g (ρb- ρf)
Atau t = k d………………………………………………………...(9)
Dengan nilai k = 9η2r g (ρb- ρf)
…………………………….......(10)
atau dalam grafik hubungan (d-t), nilai k merupakan kemiringan grafik
(slope). Dengan mengukur kecepatan akhir bola yang radius dan rapat
massa telah diketahui, maka viskositas fluida dapat ditentukan. Untuk
memperoleh nilai viskositas fluida, Persamaan (10) diubah dalam bentuk
Persamaan (11).
k = k 2r g (ρb- ρf)
9 ……………………………………………..(11)
Satuan viskositas fluida dalam sistem cgs adalah dyne det cm-2, yang
biasa disebut dengan istilah poise di mana 1 poise sama dengan 1 dyne det
cm-2. Viskositas dipengaruhi oleh perubahan suhu. Apabila suhu naik
maka viskositas menjadi turun atau sebaliknya.
5
BAB II
Alat dan Bahan
II.1. Alat dan Bahan
II.1.1. Alat
Jangka sorong dan mistar
Mikrometer skrup
Neraca Teknis
Aerometer
Aerometer Termometer Stopwatch
6
Sendok Saringan untuk benang
mengambil bola-bola dar dasar tabung
II.1.2. Bahan
Bola-bola kecil dari zat padat Tabung berisi zat cair (oli)
7
BAB III
Metode Percobaan
1. Suhu ruangan diukur sebelum percobaan.
2. Diukur rapat massa jenis dengan aerometer.
3. Diukur suhu zat cair dengan termometer.
4. Massa tiap-tiap bola ditimbang dengan neraca teknis.
5. Benang pertama diatur 5 cm dari permukaan fluida dan benang ke dua
jaraknya 10 cm dari benang pertama.
6. Sendok saringan dimasukkan sampai dasar tabung dan tunggu beberapa saat
sampai zat cair diam.
7. Waktu yang diperlukan bola daribenang 1 ke benang 2 dihitung menggunakan
stopwatch.
8. Hasil percobaan dicatat dalam tabel pengamatan.
9. Langkah 5-8 dilakukan kembali untuk jarak 15 cm dan 20 cm.
10. Suhu ruangan setelah percobaan dicatat.
8
BAB IV
Data Pengamatan dan Perhitungan
Keadaan ruangan P (cm)Hg T (oC) C (%)
Sebelum percobaan 755(mm)Hg=75,5(cm)Hg 27 oC 66%
Sesudah percobaan 757=75,5 cm (Hg) 28 oC 63%
ρ fluida = 0,881 gr/cm3 T fluida = 3,05 oC gravitasi = 980 cm/s2
No Bola m (gr) D (cm) r (cm) Vb (cm3) ρb (gr/cm3)
1 Kecil 0,16 0,528 0,264 0,076 2,105
2 Sedang 0,25 0,568 0,284 0,092 2,717
3 Besar 0,7 1,002 0,501 0,523 1,338
1). Bola Kecil
No S (cm) t (s) v (cm/s) η
1 104,23 2,364 7,893
4,9 2,040 9,146
2 155,99 2,504 7,452
6,12 2,451 7,613
3 207,98 2,506 7,446
7,84 2,551 7,314
x 7,811
9
2). Bola Sedang
No S (cm) t (s) v (cm/s) η
1 102,90 3,448 9,277
2,75 3,636 8,797
2 154,20 3,571 8,957
4,32 3,472 9,213
3 205,39 3,711 8,727
5,38 3,717 8,713
X 8,947
3). Bola Besar
No S (cm) t (s) v (cm/s) η
1 102,26 4,424 5,646
2,72 3,676 6,795
2 153,54 4,237 5,895
3,47 4,323 5,778
3 204,52 4,425 5,645
4,54 4,405 5,671
X 5,905
10
Volume = 43
. π . r3
1) Bola kecil
= 43
.3,14 . 0,2643 : 0,076 cm3
2) Bola sedang
= 43
.3,14 . 0,2843 : 0,092 cm3
3) Bola Besar
= 43
.3,14 . 0,5013 : 0,523 cm3
p6 :mv
1) Bola kecil
0,160,076
: 2,105 cm3
2) Bola sedang
0,250,092
: 2,717 cm3
3) Bola Besar
0,70,523
: 1,338 cm3
Bola Kecil
v :st
10 cm : I :10
4,23: 2,364 cm/s
II :104,9
: 2,040 cm/s
15 cm : I :15
5,99: 2,504 cm/s
II :15
6,12: 2,451 cm/s
20 cm : I :20
7,98: 2,506 cm/s
II :20
7,84: 2,551 cm/s
11
η :2. r2 . g¿¿
10 cm : I :2.0,2642 .980 (2,105−0,881)
9.2,364
: 7,893 N.s/m2
II :2.0,0702 .980(2,105−0,881)
9. 2,040
: 9,146 N.s/m2
15 cm : I :2.0,2642 .980 (2,105−0,881)
9.2,504
: 7,345 N.s/m2
II :2.6,9702 .980(1,224 )
9.(2,504)
: 7,45 N.s/m2
20 cm : I :
2.(0,264)2 .980(2,105−0,881)9.(2,506)
: 7,446 N.s/m2
II :
2.(0,264)2 . 980(2,105−0,881)9.(2,551)
: 7,314 N.s/m2
X :
7,893+9,146+7,452+7,613+7,446+7,3146
: 7,811 N.s/m2
Bola Sedang
v :st
10 cm : I :102,9
: 3,448 cm/s
II :10
2,75: 3,636 cm/s
15 cm : I :15
4,20: 3,571 cm/s
12
II :15
4,32: 3,472 cm/s
20 cm : I :20
5,39: 3,711 cm/s
II :20
5,38: 3,717 cm/s
η :2. r2 . g¿¿
10 cm : I :
2.(0,284)2 . 980(2,717−0,881)9.(3,448)
: 9,277 N.s/m2
II :
2.(0,284)2 .980(2,717−0,881)9.(3,363)
: 8,797 N.s/m2
15 cm : I :
2.(0,284)2 .980(2,717−0,881)9.(3,571)
: 8,957 N.s/m2
II :
2.(0,284)2 .980(2,717−0,881)9.(3,472)
: 7,451 N.s/m2
20 cm : I :
2.(0,284)2 . 980(2,717−0,881)9.(3,711)
: 8,727 N.s/m2
II :
2.(0,284)2 .980(2,717−0,881)9.(3,717)
: 8,713 N.s/m2
x :
9,277+8,797+8,957+9,213+8,727+8,7136
: 8,947 N.s/m2
13
Bola Besar
v :st
10 cm : I :10
2,26: 4,424 cm/s
II :10
2,72: 3,676 cm/s
15 cm : I :15
3,54: 4,237 cm/s
II :15
3,47: 4,323 cm/s
20 cm : I :20
4,52: 4,425 cm/s
II :20
4,54: 4,405 cm/s
η :2. r2 . g¿¿
10 cm : I :
2.(0,501)2 .980(1,338−0,881)9. 4,424
: 5,646 N.s/m2
II :
2.(0,501)2 .980(1,338−0,881)9.3,676
: 6,795 N.s/m2
15 cm : I :
2.(0,501)2 .980(1,338−0,881)9. 4237
: 5,895 N.s/m2
II :
2.(0,501)2 .980(1,338−0,881)9. 4,323
: 5,778 N.s/m2
20 cm : I :
2.(0,501)2 .980(1,338−0,881)9.(4,425)
: 5,645 N.s/m2
II :
2.(0,501)2 .980(1,338−0,881)9.(4,405)
: 5,671 N.s/m2
14
BAB V
Pembahasan
Langkah pertama yang kami lakukan dalam praktikum kali ini adalah
mengukur suhu ruangan dan mengukur massa jenis oli dengan menggunakan
aerometer serta mengukur suhu oli dengan menggunaka termometer. Setelah itu
percobaan dilanjutkan dengan mengukur massa bola-bola yang digunakan dengan
menggunakan neraca teknis. Dari penimbanagan dengan neraca teknis didapatkan
massa bola besar adalah 0,7 gram, massa bola sedang adalah 0,25 gram dan massa
bola keci adalah 0,16 gram.
Selanjutnya tabung berisi oli diatur jaraknya dengan memberikan benang
sebagai penanda, jarak yang pertama yaitu 5 cm dari permukaan oli (benang pertama)
dan jarak ke dua disesuaikan dengan percobaan yang akan dilakukan (benang ke dua).
Jarak 5 cm dari permukaan oli (benang pertama) dimaksudkan agar bila bola
dimasukkan ke dalam zat cair tanpa kecepatan awal bola tersebut akan begerak ke
bawah mula-mula dengan percepatan sehingga kecepatannya bertambah. Dengan
bertambahnya kecepatan maka gaya gesek fluida akan membesar, sehingga suatu saat
bola akan bergerak dengan kecepatan tetap. ketika bola sudah sampai pada benang
pertama, bola sudah memiliki kecepatan yang konstan.
Setelah itu satu-persatu bola (kecil, sedang dan besar) dijatukan pada oli.,
kemudian diamati waktu yang diperlukan bola selama melintasi benang pertama
sampai benang ke dua dengan menggunakan stopwatch. Setelah ketiga bola
dijatuhkan maka ambil kembali bola dengan menggunakan saringan dengan perlahan-
lahan untuk menghidari terjadinya turbulensi di dalam oli, yang nantinya akan
mempengauhi hasil yang didapatkan.
15
BAB VI
Kesimpulan
Dalam koefisien kekentalan zat cair berlaku hukum stokes, hukum
Archimedes (gaya apung), dan gaya berat (W).
Pada bejana harus diberikan jarak awal minimal 5 cm, agar ketika bola
melintasi jarak dari benang satu ke benang dua kecepatannya menjadi
konstan.
Semakin besar massa bola maka waktu yang di perlukan untuk melintasi
lintasan dan koefisien kekentalan zat cair semakin kecil, sebaliknya
kecepatannya semakin besar.
Pada saat mengambil sendok saringan harus perlahan-lahan untuk
menghindari terjadinya turbulensi.
Dalam melakukan percobaan harus teliti dan berhati-hati agar memperkecil
kemungkinan terjadinya kesalahan.
16
DAFTAR PUSTAKA
Budianto, Anwar. 2008. <http://www.elib.pdii.lipi.go.id/katalogindex.phpsearch
katalogdownloadDatabyId2741331978-0176_2008_157166.pdf>. Metode
Penentuan Koefisien Kekentaln Zat Cair dengan Menggunakan Regresi Linear
Hukum Stokes. Diakses pada 21 November 2012.
Fatkhurrohman, David. 2011. <http://www.blog.ub.ac.id/davidfatkhurrohman/files
/2011/11/l/laporan-fisika-dasar_viskositas-zat-cair.pdf>. Laporan Fisika Dasar
Viskositas Zat Cair 2. Diakses pada 21 November 2012.
Maulida, Rizky Hardiatul dan Rani, Erika. 2010. <http://www.ejournal.uin-
malang.ac.id/index.php.NEUTRINOarticledownload1624.pdf>. Analisis
Karakteristik Pengaruh Suhu dan Kontaminan Terhadap Viskositas
Oliterhadap Ratory Viscometer. Diakses pada 21 November 2012.
17