I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dalam sebuah aliran fluida pasti mempunyai jenis aliran tertentu. Aliran ini

biasanya dibedakan menjadi aliran laminer dan turbulen, serta transisi. Cara

menentukan jenis aliran pada suatu fluida dapat dilakukan melalui pengamatan, dan

perhitungan.

Dengan pengamatan, apabila aliran tersebut terlihat bergerak teratur dengan

membentuk garis lintasan kontinyu dan tidak saling berpotongan. Sedangkan aliran

tersebut akan turbulen jika alirannya tidak teratur dan agris lintasannya saling

berpotongan. Dengan perhitungan, menggunakan persamaan bilangan Reynold (Re).

B. Tujuan

Tujuan dari praktikum “Bilangan Reynold” adalah untuk menghitung

besarnya bilangan reynold pada suatu aliran dan menentukan jenis aliran tersebut.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Bilangan Reynold pertama kali digunakan oleh ilmuwan Osborne Reynold

(1842-1912). Bilangan Reynold adalah perbandingan antara gaya inersia (Vsp)

terhadap gaya viskositas (μ/L) yang mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya

tersebut dengan suatu kondisi aliran tertentu. Bilangan ini digunakan untuk

mengidentikasikan jenis aliran yang berbeda, misalnya laminar dan turbulen.

Persamaan bilangan Reynold yaitu,

ℜ=V . D . ρμ

Dimana :

Re = bilangan Reynold

V = Kecepatan rata-rata fluida yanga mengalir (m/s)

D = diameter dalam pipa (m)

ρ = massa jenis fluida (kg/m3)

μ = viskositas dinamik fluida (kg/m.s) atau (N. det/ m3)

Viskositas fluida merupakan ukuran ketahanan sebuah fluida terhadap

deformasi atau perubahan bentuk. Viskositas dipengaruhi oleh temperatur, tekanan,

kohesi dan laju perpindahan momentum molekularnya. Viskositas zat cair cenderung

menurun dengan seiring bertambahnya kenaikan temperatur hal ini disebabkan gaya –

gaya kohesi pada zat cair bila dipanaskan akan mengalami penurunan dengan

semakin bertambahnya temperatur pada zat cair yang menyebabkan berturunya

viskositas dari zat cair tersebut.

Dengan bilangan Reynold, aliran fluida dapat dibedakan menjadi tiga jenis

aliran. Jenis-jenis aliran tersebut adalah,

1. Aliran Laminer

Aliran laminer terjadi apabila partikel-partikel zat cair bergerak teratur dengan

membentuk garis lintasan kontinyu dan tidak saling berpotongan. Aliran laminer

terjadi apabila kecepatan aliran rendah, ukuran saluran sangat kecil dan zat cair

mempunyai kekentalan besar. Aliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisan –

lapisan, atau laminer–laminer dengan satu lapisan meluncur secara lancar . Dalam

aliran laminar iniviskositas berfungsi untuk meredam kecendrungan terjadinya

gerakan relatif antara lapisan. Sehingga aliran laminar memenuhi hukum viskositas

Newton yaitu :

Apabila dalam sebuah fluida dalam saluran terbuka mempunyai nilai bilangan

reynold kurang dari 2000 (Re < 2000) maka aliran tersebut termasuk aliran laminer.

Sedangkan dalam saluran tetutup dalam pipa, aliran tersebut merupakan aliran

laminer apabila mempunyai bilangan Reynold kurang dari 500 (Re <500).

2. Aliran turbulen

Pada aliran turbulen , partikel-partikel zat cair bergerak tidak teratur dan garis

lintasannya saling berpotongan. Aliran turbulen terjadi apabila kecepatan aliran besar,

saluran besar dan zat cair mempunyai kekentalan kecil. Aliran di sungai,saluran

irigasi/drainasi dan di laut adalah contor dari aliranturbulen. Aliran dimana

pergerakan dari partikel – partikel fluida sangat tidak menentu karena mengalami

percampuran serta putaran partikel antar lapisan, yang mengakibatkan saling tukar

momentum dari satu bagian fluida kebagian fluida yang lain dalam skala yang besar.

Dalam keadaan aliran turbulen maka turbulensi yang terjadi membangkitkan

tegangan geser yang merata diseluruh fluida sehingga menghasilkan kerugian –

kerugian aliran.

Apabila dalam sebuah fluida dalam saluran terbuka mempunyai nilai bilangan

reynold lebih dari 4000 (Re > 4000) maka aliran tersebut termasuk aliran turbulen.

Sedangkan dalam saluran tetutup dalam pipa, aliran tersebut merupakan aliran

turbulen apabila mempunyai bilangan Reynold lebih dari 1000 (Re > 1000).

3. Aliran transisi

Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran

turbulen.

III. METODELOGI

A. Alat

1. Selang

2. Penggaris

3. Stopwatch

4. Kalkulator

5. Tempat penampungan air

6. Alat penguji

B. Bahan

1. Tinta

2. Air

C. Cara Kerja

1. Pastikan alat penguji terpasang dengan benar.

2. Isilah tabung penguji air (no.2) sampai penuh, juga dipastikan tinta telah

dimasukkan ke dalam tabung (no.1) .

3. Bukalah kran air (no.4) dengan mengaturnya, untuk mengalirkan air dalam

tabung penguji (no.2) katup dibuka (no.3) yang terpasang dibawah tempat

tinta untuk mengalirkan tinta. Katup diatur agar aliran tinta pada saat kran

dibuka penuh dan tidak penuh dapat dibedakan (membentuk benang atau

tidak).

4. Amati aliran tinta dalam pipa. Apakah mementuk benag atau tinta bercampur

dengan air.

5. Tampung aliran air yang keluar dari kran no.4 untuk mengetahui debit (Q) dan

dicatat lama proses penampungan tersebut (t).

6. Percobaan diulang sampai dua kali.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil

P=s=1m

d=3cm=0,03 m

t 1=10 s V 1=760 mL=7,6 ×10−4 m3

t 2=15 s V 2=1570 mL=1,57 × 10−3 m3

A1=14

π d4

A1=14

. 3,14 .0.034

A1=7,065 × 10−4 m2

V 1=V air yang ditampung

A . t

V 1=7,6 ×10−4

7,065 ×10−4.10

V 1=0,108ms

V 2=V air yang ditampung

A . t

V 2=1,57 ×10−3

7,065 ×10−4 .15

V 2=0,148ms

V=V 1+V 2

2=0,108+0,148

2=0,128

ms

ℜ=V . d . ρμ

=0,128 .0,03 .10001,519

=2,528( laminer)

B. Pembahasan

Pada praktikum Bilangan Reynold ini kita akan menentukan jenis aliran yang

terjadi pada fluida. Praktikum dilakukan dengan cara mengamati tinta yang bergerak

bersama dengan fluida menuju ke tempat penampungan air. Ternyata tinta bergerak

secara lurus dan tidak saling bertubrukan. Tinta juga menyebar secara merata pada

air. Hal ini menunjukkan bahwa aliran fuida ini berjenis laminer.

Aliran laminer terjadi apabila partikel-partikel zat cair bergerak teratur

dengan membentuk garis lintasan kontinyu dan tidak saling berpotongan. Aliran

laminer terjadi apabila kecepatan aliran rendah, ukuran saluran sangat kecil dan zat

cair mempunyai kekentalan besar. Aliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisan–

lapisan, atau laminer–laminer dengan satu lapisan meluncur secara lancar . Dalam

aliran laminar iniviskositas berfungsi untuk meredam kecendrungan terjadinya

gerakan relatif antara lapisan.

Selain mengindentifikasi jenis aliran fluida dengan cara mengamati, juga

dilakukan pengukuran menggunakan bilangan Reynold. Untuk itu, diperlukan data-

data input yang akan dimasukkan ke dalam persamaan. Data yang diperlukan adalah

panjang selang (1 m), dan diameter (0,03 m). Data ini digunakan untuk menghitung

luas penampang saluran yang didapatkan adalah 7,065 ×10−4 m3.

Percobaan ini dilakukan dua kali dengan perbedaan waktu masing-masing 10

detik dan 15 detik. Perbedaan waktu ini mempengaruhi volume aliran fluida yang

ditampung pada wadah. Dalam percobaan pertama (10 s) volumenya adalah

7,6 ×10−4 m3. dan pada percobaan kedua (15 s) volumenya adalah 1,57 ×10−3 m3.

Dengan data tersebut, langkah selanjutnya adalah menghitung kecepatan

masing-masing fluida yang bernilai masing-masing adalah 0,108ms

dan 0,148ms

.

Kecepatan fluida ini direratakan dengan menjumlahkan keduanya dan dibagi dua dan

hasilnya adalah 0,128ms

.

Dengan data yang didapatkan tersebut, barulah kita masukkan dalam persamaan

bilangan Reynold. Dan hasil akhir yang didapatkan adalah Re = 2,528. Dan karena

nilai Re < 2000, maka aliran tersebut laminer.

Hasil ini sesuai dengan hasil pengamatan. Hal ini menjukkan bahwa bilangan

Reynold dapat dipakai untik menentukkan jenis aliran dalam sebuah aliran fluida.

Akan tetapi, bilangan Reynold ini juga mempunyai kelemahan. Karena dalam sebuah

dinamika fluida juga dipengaruhi oleh berbagai macam faktor dalam lingkungannya.

Begitu pula dalam percobaan kali ini.

Dalam percobaan ini, kecepatan adalah properti yang paling rentan terhadap

perubahan. Kecepatan fluida dalam percobaan ini dipengaruhi terutama oleh tekanan

air pada wadah air dan tinta belum tercampur. Semakin tinggi tingkat air, maka

tekanan akan semakin besar dan menyebabkan kecepatan semakin tinggi. Sedangkan

rendah, maka tekanan akan semakin rendah dan menyebabkan kecepatan fluida

makin pelan pula.

V. KESIMPULAN

A. Kesimpulan

1. Bilangan Reynold adalah perbandingan antara gaya inersia (Vsp) terhadap

gaya viskositas (μ/L) yang mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya

tersebut dengan suatu kondisi aliran tertentu.

2. Bilangan ini digunakan untuk mengidentikasikan jenis aliran yang berbeda,

misalnya laminar dan turbulen.

3. Aliran dalam praktikum kali ini adalah laminer. Karena tinta bergerak secara

lurus dan tidak saling bertubrukan dan karena nilai bilangan Reynoldnya

kurang dari 2000.

4. Hasil pengamatan sesuai dengan hasil perhitungan. Hal ini membuktikan

bahwa teori bilangan reynold benar adanya.

B. Saran

Pada praktikum selanjutnya hendaknya sarana alat untuk melakukan

percobaan jangan hanya 2, karenya menyebabkan terlalu lamanya tiap-tiap kelompok

menunggu giliran.

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid I (terjemahan). Jakarta : ErlanggaGiancoli, Douglas C. 2010. Fisika Jilid V (terjemahan). Jakarta : ErlanggaHalliday dan Resnick. 1991. Fisika Jilid I (terjemahan). Jakarta : ErlanggaStreeter L, Victor. 1985. Mekanika Fluida. Erlangga: Jakarta.Tim Penyusun. 2009. Modul Praktikum Mekanika Fluida. Purwokerto: UNSOEDTipler, P.A.1998. Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I (terjemahan). Jakarta :

ErlanggaYoung, Hugh D. & Roger A Freedman. 2002. Fisika Universitas (terjemahan).

Jakarta : Erlangga