BAB IVVISKOSITAS4.1Tujuan1. Mengetahui besar viskositas pada air.2. Mengetahui cara menghitung viskositas pada miyak mentah.3. Mengetahui cara menghitung massa jenis dari sebuah benda atau fluida.4. Mengetahui cara menghitung massa jenis sebuah cairan.5. Mengetahui perhitungan data terbaik pada percobaan viskositas.4.2 Dasar TeoriViskositas adalah ukuran kekentalan suatu fluida yang menunjukkan besar kecilnya gesekan internal fluida. Viskositas fluida berhubungan dengan gaya gesek antarlapisan fluida ketika satu lapisan bergerak melewati lapisan yang lain. Pada zat cair, viskositas disebabkan terutama oleh gaya kohesi antar molekul, sedangkan pada gas, viskositas muncul karena tumbukan antarmolekul. Setiap fluida memiliki besar viskositas yang berbeda yang dinyatakan dengan . Viskositas dapat dengan mudah dipahami dengan meninjau satu lapisan tipis fluida yang ditempatkan di antara dua lempeng logam yang rata. Satu lempeng bergerak (lempeng atas) dan lempeng yang lain diam (lempeng bawah). Fluida yang bersentuhan dengan lempeng ditahan oleh gaya adhesi antara molekul fluida dan molekul lempeng. Dengan demikian, lapisan fluida yang bersentuhan dengan lempeng yang bergerak akan ikut bergerak, sedangkan lapisan fluida yang bersentuhan dengan lempeng diam akan tetap diam.Lapisan fluida yang bergerak mempunyai kelajuan sama dengan kelajuan lempeng yang bergerak, yaitu sebesar v. lapisan fluida yang diam akan menahan lapisan fluida di atasnya karena adanya gaya kohesi. Lapisan yang ditahan itu menahan lapisan di atasnya lagi dan seterusnya sehingga kelajuan setiap lapisan fluida bervariasi dari nol sampai v. Untuk menggerakkan lempeng diperlukan gaya. Untuk membuktikannya, dapat dicoba dengan menggerakan sebuah potongan kaca di atas tumpahan sirup. Semakin kental fluida, semakin besar gaya yang diperlukan untuk mendorong. Gejala viskositas juga dapat diamati ketika menjatuhkan sebutir kelereng ke dalam gelas kaca yang berisi minyak goreng, maka kelereng tersebut akan mengalami perlambatan dalam geraknya. Ini terlihat ketika kelereng jatuh lebih lambat saat berada di dalam minyak goreng dibandingkan saat masih di udara (sebelum masuk minyak goreng). Perlambatan yang terjadi itu karena adanya gesekan di dalam fluida. Ketika kelereng dijatuhkan ke dalam minyak goreng, kelereng mengalami kecepatan yang suatu saat paling besar dan tetap untuk selang waktu tertentu. Kecepatan itu disebut kecepatan batas. Saat kelereng di dalam minyak goreng, kelereng mengalami tiga gaya, yaitu gaya berat, gaya ke atas fluida, dan gaya gesekan fluida. Viskositas banyak digunakan dalam dunia teknik, terutama dalam sistem pelumasan. Minyak pelumas mesin mencantumkan spesifikasi yang menyatakan ukuran kekentalan pelumas dalam kemasan tersebut.Untuk inputan sistem digunakan dua buah detektor logam sebagai sensor logam pada tabung uji cairanJika sebuah benda atau bola bergerak melalui cairan lain, maka pada bola bekerja gaya penghalang yang menurut hokum Stokes, yaitu : ....Persamaan 5.1Keteragan: R= Gaya penghalang (N) = Koefisien kekentalan zat cair (Pa.s) v= Kecepatan relatif bola dalam zat cair (m/s) r= Jari-jari bola (m)Hukum Stokes di atas berlaku bila : Fluida tidak bertolak (tidak terjadi turbulensi). Luas penampang tabung tempat fluida cukup besar dibanding ukuran bola.Jika bola bergerak jatuh secara vertikal, maka pada bola tersebut bekerja gaya penghalang R, bekerja gaya berat bola sendiri sebesar :

.........Persamaan 5.2Untuk gaya pemegang :

.........Persamaan 5.3Keterangan:= Massa jenis bola (kg/m3)= Massa jenis air (kg/m3)r = Jari-jari bola (m)

Koefisien kekentalan zat cair (viskositas) adalah gesekan yang ditimbulkan oleh fluida yang bergerak atau benda padat yang bergerak di dalam fluida. Viskositas dalam zat cair yang berperan adalah gaya kohesi antar partikel zat cair.

........Persamaan 5.4Makin kental suatu cairan, makin besar gaya yang dibutuhkan untuk membuatnya mengalir pada kecepatan tertentu. Maka bisa diteorikan bahwa viskositas itu adalah sifat kekentalan suatu fluida. Dan terdapat beberapa faktor yang mempengaruhinya seperti suhu dan massa jenis benda itu sendiri.

4.3Alat dan Bahan4.3.1Alat Cawan petri. Gegep Besi. Gelas Ukur. Jangka Sorong. Mistar. Neraca Digital. Stopwatch.

4.3.2 Bahan Air. Kelereng. Minyak Mentah (crude oil).4.4Prosedur Percobaan1. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan.2. Mengukur dan mencatat diameter kelereng 1, 2 dan 3 dengan menggunakan jangka sorong.3. Mengukur dan massa kelereng 1, 2 dan 3 dengan menggunakan neraca digital.4. Memasukkan air kedalam gelas ukur.5. Mengukur dan mencatat volume air.6. Mengukur dan mencatat ketinggian air.7. Mengukur dan mencatat massa air.8. Menjatuhkan kelereng kedalam gelas ukur berisi air.9. Mencatat waktu yang dibutuhkan kelereng untuk mencapai dasar gelas ukur.10. Mengulangi langkah 8 sampai 9 dengan menggunakan kelereng nomor 2 dan 311. Mengulangi langkah 4 sampai 9 dengan mengganti media air dengan crude oil.12. Merapihkan alat dan bahan yang telah digunakan4.5Hasil PengamatanTabel 4.1Hasil Pengamatan Percobaan Viskositas AirPercobaanKelerengAirt (s)

D (m)r (m)mb (kg)Vw (kg)h(m)Mw (kg)

10,0168x10-35,4x10-35x10-40,2580,50,43

20,0157,5x10-35,2x10-35x10-40,2580,50,47

30,0240,01218,9x10-35x10-40,2580,50,35

Tabel 4.2Hasil Pengamatan Percobaan Viskositas MinyakPercobaanKelerengMinyakt (s)

D (m)r (m)mb (kg)Vo (m3)h (m)Mo (kg)

10,0168,5x10-35,4x10-35x10-40,2890,4320,53

20,0157,5x10-35,2 x10-35x10-40,2890,4320,53

30,0240,01218,9 x10-35x10-40,2890,4321,00

4.6Pengolahan Data4.6.1Percobaan Viskositas Air1. Percobaan Pertama Diketahui:D = 0,016 mr = 8x10-3 mg= 9,81 m/s2mb= 5,4x10-3 kgVw= 5x10-4 m3Mw= 0,5 kgh= 0,258 mt= 0,43 sDitanya :Vb= ...?b= ?w= ?v= ?= ?2= ?Jawab :Vb= = x 3,14 (8x10-3)3= 2,144 x10-6 m3 = = = 2518,657 kg/m3= = = 1000 kg/m3

V= = = 0,6 m/s= (- )= (2518,657 1000)= 0,117 Pa.s2= (0,117)2 = 0,014 Pa2.s2

2. Percobaan KeduaDiketahui:D = 0,015 mr = 7,5 x10-3 mg= 9,81 m/s2mb= 5,2 x10-3 kgVw= 5x10-4 m3Mw= 0,5 kgh= 0,258 mt= 0,47 sDitanya:Vb = ...?b = ?w = ?V = ? = ?2 = ?Jawab :Vb= = x 3,14 (7,5 x 10-3)3= 1,766 x10-6 m3 = = = 2944,507 kg/m3 = = = 1000 kg/m3V= = = 0,549 m/s

= (- )= (2944,507 1000)= 0,120 Pa.s2= (0,120)2 = 0,014 Pa2.s23. Percobaan KetigaDiketahui :D= 0,024 mr = 0,012 mg= 9,81 m/s2mb= 18,9x10-3 kgVw= 5x10-4 m3Mw= 0,5 kgH= 0,258 mt= 0,35 s

Ditanya:Vb = ...?b = ?w = ?V = ? = ?2 = ?Jawab :Vb= = x 3,14 (0,012)3 = 7,233 x10-6 m3 = = = 2616,641 kg/m3 = = = 1000 kg/m3V = = = 0,737 m/s= (- )= (2616,641 1000)= 0,343 Pa.s2 = (0,343)2 = 0,118 Pa2.s2

4. Data Terbaik = + + = 0,117 + 0,120 + 0,343= 0,58 Pa.s

= + + = 0,014 + 0,014 + 0,343= 0,146 Pa2.s2

= = = 0,193 Pa.s = = = 0,193 Pa.s

= 0,193 0,075= 0,118 Pa.s

+= 0,193 + 0,075= 0,258 Pa.s

Jadi, data terbaik untuk koefisien kekentalan air berkisar antara 0,118 Pa.s sampai dengan 0,258 Pa.s.

Tabel 4.3 Hasil Pengolahan Data Percobaan Viskositas AirPercobaanKelereng

D (m)r (m)mb (kg)vb(m3)b (kg/cm3)mw(kg)

10,0168x10-35,4x10-35x10-42518,6570,5

20,0157,5x10-35,2x10-35x10-42944,5070,5

30,0240,01218,9x10-35x10-42616,6410,5

Air

v(m3)w (kg/cm3)h (m)t (s)v (m/s) (Pa.s)2(Pa2.s2)

2,144x10-610000,2580,430,60,1170,014

1,766x10-610000,2580,470,5490,1200,014

7,233x10-610000,2580,350,7370.3430,118

0,580,193

0,193

Grafik 4.1 Viskositas Air Terhadap Kecepatan

4.6.2 Percobaan Viskositas Minyak1. Percobaan PertamaDiketahui:D= 0,016 mr = 8x10-3 mg= 9,81 m/s2mb= 5,4x10-3 Kg Vo = 5x10-4 m3Mo= 0,432 kgh= 0,289 mt= 0,53 sDitanya:Vb= ?b= ?o= ?v= ?= ?2= ?

Jawab:Vb= 3 = (8x10-3)3= 2,144x10-6 m3b= = = 2518,657 kg/m3= = = 846 kg/m3v= = = 0,545 m/s= (- )= (2518,657-846)= 0,117 Pa.s2= (0,117)2 = 0,014 Pa2.s 22. Percobaan Kedua Diketahui:D= 0,015 mr = 7,5x10-3 mg= 9,81 m/s2mb= 5,2x10-3 Kg Vo = 5x10-4 m3Mo= 0,432 kgh= 0,289 mt= 0,53 s

Ditanya:Vb= ?b= ?o= ?v= ?= ?2= ?Jawab:Vb= 3 = (7,5x10-3)3= 1,766x10-6 m3b= = = 2944,507 kg/m3= = = 846 kg/m3v= = = 0,545 m/s= (- )= (2944,507-846)= 0,146 Pa.s

2= (0,146)2 = 0,021 Pa2.s 23. Percobaan KetigaDiketahui:D= 0,024 mr = 0,012 mg= 9,81 m/s2mb= 18,9x10-3 Kg Vo = 5x10-4 m3Mo= 0,423 kgh= 0,289 mt= 1,00 sDitanya:Vb= ?b= ?o= ?v= ?= ?2= ?Jawab:Vb= 3 = (0,012)3= 7,233x10-6 m3b= = = 2616,641 kg/m3= = = 846 kg/m3

v= = = 0,289 m/s= (- )= (2616,641-846)= 0,147 Pa.s2= (0,147)2 = 0,021 Pa2.s 2

4. Data Terbaik = + + = 0,112 + 0,146 + 0,147= 0,41 Pa.s = + + = 0,014 + 0,021 + 0,021= 0,056 Pa2.s2 = = = 2,50 Pa.s= = = 0,244 Pa.s= 0,137 0,244= -0,107 Pa.s

+= 0,137 + 0,244= 0,381 Pa.s

Jadi, data terbaik untuk koefisien kekentalan minyak berkisar antara -0107 Pa.s sampai dengan 0,381 Pa.s.Tabel 4.4 Hasil Pengolahan Data Percobaan Viskositas MinyakPercobaanKelereng

D (m)r (m)mb (kg)vb(m3)b (kg/cm3)Mo(kg)

10,0168x10-35,4x10-35x10-42518,6570,5

20,0157,5x10-35,2x10-35x10-42944,5070,5

30,0240,01218,9x10-35x10-42616,6410,5

Minyak

v(m3)o (kg/cm3)h (m)t (s)v (m/s) (Pa.s)2(Pa2.s2)

2,144x10-68460,2890,530,5450,1170,014

1,766x10-68460,2890,530,5450,1460,021

7,233x10-68460,2891,000,2890.1470,021

0,410,056

0,137

Grafik 4.2 Viskositas Minyak Terhadap Kecepatan4.7 Analisa Data4.7.1 Analisa PercobaanDari percobaan mengenai viskositas, praktikan diharapkan mengetahui besar viskositas air, mengetahui cara menghitung besar viskositas minyak, mengetahui massa jenis fluida, menghitung massa jenis suatu cairan, mengetahui perhitungan data terbaik pada percobaan viskositas.Viskositas adalah ukuran kekentalan suatu fluida yang menunjukkan besar kecilnya gesekan internal fluida. Viskositas fluida berhubungan dengan gaya gesek antarlapisan fluida ketika satu lapisan bergerak melewati lapisan yang lain. Pada zat cair, viskositas disebabkan terutama oleh gaya kohesi antar molekul, sedangkan pada gas, viskositas muncul karena tumbukan antarmolekul. Setiap fluida memiliki besar viskositas yang berbeda yang dinyatakan dengan . Viskositas dapat dengan mudah dipahami dengan meninjau satu lapisan tipis fluida yang ditempatkan di antara dua lempeng logam yang rata. Satu lempeng bergerak (lempeng atas) dan lempeng yang lain diam (lempeng bawah). Fluida yang bersentuhan dengan lempeng ditahan oleh gaya adhesi antara molekul fluida dan molekul lempeng. Dengan demikian, lapisan fluida yang bersentuhan dengan lempeng yang bergerak akan ikut bergerak, sedangkan lapisan fluida yang bersentuhan dengan lempeng diam akan tetap diam.Alat dan bahan yang digunakan selama praktikum antara lain cawan petri, gegep besi, gelas ukur, jangka sorong, mistar, neraca digital, stopwatch, air, kelereng, minyak mentah (crude oil).Dari percobaan mengenai viskositas didapat hasil pengamatan: diameter kelereng yang digunakan 0,016 m, 0,015 m, dan 0,024 m. Dengan massa 5,4x10-3, 5,2x10-3, 18,9x10-3 kg.Dan mempunyai media yang digunakan baik itu air maupun minyak sebesar 5x10-4 m dengan ketinggian air maupun minyak sebesar o,289 m. Massa air yang digunakan 0,5 kg sedangkan massa minyak 0,423 kg. Pada saat percobaan, waktu yang digunakan kelereng untuk sampai kedasar berbeda beda. Berkisar antara 0,35 sampai 1,00 sekon.Dari pengolahan data yang telah dilakukan, diketahui bahwa data terbaik dari koefisien kekentalan air antara 0,118 pa.s sampai 0,258 pa.s . Sedangkan untuk koefisien kekentalan minyak berkisar antara 0,170 pa.s sampai 0,381 pa.s. Jika digambarkan melalui grafik, koefisien kekentalan air mengalami penurunan dari titik 0,120 menuju ketitik 0,117 dan kembali naik ke titik 0,343 pa.s. Jika pada kekentalan minyak, grafik menunjukkan penurunan dari titik 0,147 menuju ketitik 0,117 pa.s.4.7.2 Analisa KesalahanDalam percobaan mengenai viskositas, terdapat beberapa kesalahan, yaitu diantaranya : Stopwatch tidak berfungsi dengan baik. Ketika hendak menjatuhkan kelereng tidak sesuai dengan perhitungan. Peralatan yang digunakan kurang memadai. 4.8 KesimpulanDalam percobaan viskositas dapat diambil kesimpulan, yaitu :1. Viskositas adalah pengukuran dari ketahanan fluida yang diubah baik dengan tekanan maupun tegangan.2. Viskositas juga memiliki arti kekentalan atau ketebalan fluida.3. Viskositas banyak digunakan dalam dunia teknik. Terutama dalam system pelumasan.4. Alat yang digunakan selama percobaan viskositas meliputi cawan petri, gegep besi, gelas ukur, jangka sorong, mistar, neraca digital, stopwatch.5. Bahan yang digunakan selama praktikum meliputi air, kelereng, minyak mentah (crude oil)6. Dari percobaan didapat data terbaik untuk koefisien kekentalan air berkisar antara 0,118 pa.s sampai 0,258 pa.s.7. Sedangkan untuk koefisien kekentalan minyak berkisar antara -0,170 sampai 0,381 pa.s.8. Jika digambarkan melalui grafik koefisien kekentalan air mengalami penurunan dari 0,120 menuju 0,117 dan naik kembali ke titik 0,343.9. Jika pada koefisien kekentalan minyak, grafik menunjukan penurunan dari titik 0,147 menuju titik 0,117 pa.s.Laporan Resmi Praktikum Fisika Dasar I 57

Laporan Resmi Praktikum Fisika Dasar I68