LAPORAN PRAKTIKUM

FISIKA DASAR I“VISKOSITAS”

OLEH :

JURUSAN FISIKA

I. TUJUAN PERCOBAAN1.2. Memahami adanya gaya gesekan yang dialami benda yang bergerak

dalam fluida3. Memahami perilaku kental fluida

2009UNIVERSITAS NEGERI MANADO

4. Menentukan koefisien kekentalan (viskositas)

II. ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN1. Tabung panjang (gelas ukur 1000ml)2. Fluida kental (oli)3. Bola-bola kecil4. Mikrometer sekrup / jangka sorong5. Sendok saringan untuk mengambil bola6. Stopwatch7. Aerometer (densimeter)

III. TEORI SINGKAT Viskositas ada pada zat cair maupun gas dan pada intinya merupakan gaya gesekan antara lapisan-lapisan yang bersisian pada fluida pada waktu lapisan-lapisan tersebut bergerak satu melewati lainnya. Dengan adanya viskositas, kecepatan lapisan-lapisan fluida tidak seluruhnya sama. Lapisan fluida yang terdekat dengan dinding pipa bahkan sama sekali tidak bergerak (v=0), sedangkan lapisan fluida pada pusat aliran memiliki kecepatan terbesar. Pada zat cair, viskositas disebabkan akibat adanya gaya-gaya kohesi antar molekul. Tingkat kekentalan suatu fluida dinyatakan oleh koefisien viskositas fluida. Secara matematis, koefisien viskositas bisa dinyatakan dengan persamaan. Fluida juga sangat dipengaruhi oleh gaya adhesi dan kohesi. Kohesi adalah gaya tarik menarik antara molekul sejenis, sedangkan adhesi adalah gaya tarik menarik antara molekul yang tak sejenis. Gaya adhesi bekerja antara dinding dan lapisan fluida (molekul fluida dan molekul dinding saling tarik menarik). Sedangkan gaya kohesi bekerja di antara selaput fluida (molekul fluida saling tarik menarik).Karena bagian fluida yang berada di sebelah atas menarik temannya yang berada di sebelah untuk bergeser, sebaliknya bagian fluida yang ada di sebelah bawah menahan temannya yang ada di sebelah atas, maka laju fluida tersebut bervariasi.

Perubahan kecepatan lapisan fluida (v) dibagi jarak terjadinya perubahan ( l )=v / l . v /ldikenal dengan julukan gradien kecepatan. Pelat yang berada di sebelah atas bisa bergerak karena ada gaya tarik (F). Untuk fluida tertentu, besarnya Gaya tarik yang dibutuhkan berbanding lurus dengan luas fluida yang nempel dengan pelat (A), laju fluida (v) dan berbanding terbalik dengan jarak l . Tingkat kekentalan suatu fluida dinyatakan oleh koefisien viskositas fluida. Secara matematis, koefisien viskositas bisa dinyatakan dengan persamaan. Fluida juga sangat dipengeruhi oleh gaya adhesi dan kohesi. Kohesi adalah gaya tarik menarik antara molekul sejenis, sedangkan adhesi adalah gaya tarik menarik antara molekul yang tak sejenis. Gaya adhesi bekerja antara dinding dan lapisan fluida (molekul fluida dan molekul dinding saling tarik menarik). Karena bagian fluida yang berada di sebelah atas menarik temannya yang berada di sebelah untuk bergeser, sebaliknya bagian fluida yang ada di sebelah bawah menahan temannya yang ada di sebelah atas, maka laju fluida tersebut bervariasi. Bagian fluida yang berada di sebelah atas bergerak dengan laju (v) yang lebih besar,

sedangkan yang lain yang berada di sebelah bawah bergerak dengan v yang lebih kecil, demikian seterusnya.

Perubahan kecepatan lapisan fluida (v) dibagi jarak terjadinya perubahan ( l )=v / l . v /ldikenal dengan julukan gradien kecepatan. Pelat yang berada di sebelah atas bisa bergerak karena ada gaya tarik (F). Untuk fluida tertentu, besarnya Gaya tarik yang dibutuhkan berbanding lurus dengan luas fluida yang nempel dengan pelat (A), laju fluida (v) dan berbanding terbalik dengan jarak Dalam fluida ternyata gaya yang dibutuhkan (F), sebanding dengan luas fluida yang bersentuhan dengan setiap lempeng (A), dan dengan laju (v) dan berbanding terbalik dengan jarak antar lempeng (l). Besar gaya F yang diperlukan untuk menggerakan suatu lapisan fluida dengan kelajuan tetap v untuk luas penampang keping A adalah

F=ηAvl

Dengan viskositas didefinisikan sebagai perbandingan regangan geser (F /A)

dengan laju perubahan regangan geser (v /l).Dengan kata lain dapat dikatakan bahwa :Makin besar luas keping (penampang) yang bersentuhan dengan fluida, makin besar gaya F yang diperlukan sehingga gaya sebanding dengan luas sentuh (F≈ A). Untuk luas sentuh A tertentu, kelajuan v lebih besar memerlukan gaya F yang lebih besar, sehingga gaya sebanding dengan kelajuan (F≈ v).Viskositas dalam aliran fluida kental sama saja dengan gesekan pada gerak benda padat. Untuk fluida ideal, viskositas η=0 sehingga kita selalu menganggap bahwa benda yang bergerak dalam fluida ideal tidak mengalami gesekan yang disebabkan fluida. Akan tetapi, bila benda tersebut bergerak dengan kelajuan tertentu dalam fluida kental, maka benda tersebut akan dihambat geraknya oleh gaya gesekan fluida benda tersebut. Besar gaya gesekan fluida telah dirumuskan:

F=η Av=A ηv=k ηvKoefisien k tergantung pada bentuk geometris benda. Untuk benda yang bentuk geometrisnya berupa bola dengan jari-jari (r), maka dari perhitungan laboraturium ditunjukan bahwa

k=6 π rmaka

F=−6 π ηr vPersamaan itulah yang hingga kini dikenal dengan Hukum Stokes.Dengan menggunakan hukum stokes, maka kecepatan bola pun dapat diketahui melalui persamaan (rumus) :

v=2r2 g(ρ – ρ0)

9ηPersamaan di atas dapat diubah, menjadi:

η=2 r2g (ρ – ρ0)

9vPenurunan persamaan di atas, akan menjadi:

η=2 r2g (ρ – ρ0)

9v

η=2 r2g (ρ – ρ0)9(s /t )

η=2 r2g (ρ – ρ0)

9 st

η={2 r2g (ρ– ρ0)1

:9 st }; s = d = jarak

η=2 t r 2g(ρ – ρ0)

9 d

9ηd=2 t r 2g( ρ– ρ0)

2 t r2g ( ρ– ρ0 )=9ηd

t r 2= 9ηd2 g (ρ – ρ0)

; r = jari-jari tabung, d = jarak

Satuan Sistem Internasional (SI) untuk koefisien viskositas adalah

Ns/m2=Pa . s (pascal sekon). Satuan CGS (centimeter gram sekon) untuk koefisien

viskositas adalah dyn . s/cm2=poise(P). Viskositas juga sering dinyatakan dalam

sentipoise (cP) .1cP=1/100 P.

IV. LANGKAH-LANGKAH PERCOBAAN1. Ukurlah diameter bola dengan jangka sorong / mikrometer sekrup2. Timbanglah massa bola dengan neraca3. Ukur diameter dalam tabung beberapa kali4. Ukur massa jenis fluida dengan aerometer5. Dengan gelang karet beri batas jatuh pada tabung

6. Ukur jarak jatuh bola mulai dari batas atas gelang karet bagian atas sampai batas bawah

7. Ulangi langkah 5 dan 6 untuk jarak berbeda.

V. DATA HASIL PENGAMATAN

JARAK WAKTU (sec)t=

∑ t

nt1 t2 t3

S1 = 30cm = 0,3m 6,18 6,64 6,63 15,3S2 = 25cm = 0,25m 5,40 5,63 5,64 12.9S3 = 20cm = 0,2m 4,58 4,36 4,97 10,5

Dengan;dbola = 34,5 mm=0,0345 mdtabung =5,6 cm=0,056 mmbola =6,7 gr=0,0067kgfiuida =0,87 gr/cm3

VI. PENGOLAHAN DATA

ρ fluida=0,87kg

m3

ρbola=mv= 0,006743

(3,14 )¿¿

dbola = 23,10mm = 0,0231mmbola = 6,7gr = 0,067kgdtabung = 5,6 cm=0,056 mRtabung = 0,0028 mRbola = 0,0172 m

1. Hitung dari grafik tR2 dan d

t R2= 9 πd9g (ρbola−ρ fluida)

;η=koefisien kekentalan ,d= jarak

a. Pada jarak jatuh 0,3m

(6,48 ) (0,0028 )= (9 ) (η ) (0,3 )2 .3,14 . (837500−0,87 )

0,018144=(η ) (2,7 )

(6,28 ) (837499,13 )(η )2,7=(0,0018144 ) (525494,53 )

η=9542,82662,7

=3534,3 Pa. s

b. Pada jarak jatuh 0,25m

(12,9 ) (0,0028 )= (9 ) (η ) (0,25 )2 .3,14 . (837500−0,87 )

1,554=(η )2,25

(6,28 ) (3507,763 )(η ) (2,25 )=(1,554 ) (22028,75 )

η=34232,682,25

=15214,52 Pa . s

c. Pada jarak jatuh 0,2m

(10,5 ) (0,0028 )= (9 ) (η ) (0,2 )2 .3,14 . (837500−0,87 )

0,0294=(η )1,8

(6,28 ) (837499,13 )(η )1,8= (0,0294 ) (5259494,53 )

η=154629,131,8

=85905,07Pa . s

2. η=2 r2g (ρ – ρ0)

9va. Pada jarak 0,24m

η=2(0,0155)29,8(3607,85– 0,087)

9( 0,315,3

)

η=4,7089(3507,763)

0,1764=16,5170,1764

=93,633 Pa . s

b. Pada jarak 0,25m

η=2(0,0155)29,8(3607,85– 0,087)

9( 0,2512,9

)

η=¿¿c. Pada jarak 0,2 m

η=2(0,0155)29,8(3607,85– 0,087)

9( 0,210,5

)

η=¿¿

Perbedaan antara nilai koefisien viskositas ηpada nomor 1 dan 2 adalah pada nilainya. Namun, persamaannya adalah ketika jaraknya semakin bertambah maka nilai koefisien viskositasnya akan semakin kecil.

VII. KESIMPULANSetelah kami melakukan percobaan, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan:

Kekentalan zat cair (viskositas) mengakibatkan terjadinya perubahan laju atau kecepatan bola.Semakin besar nilai koefisien kekentalan zat cair semakin lambat kecepatan benda yang dimasukan kedalamnya.Luas penampang mempengaruhi besar koefisien zat cair.Waktu yang diperlukan benda untuk mencapai titik tertentu tergantung dari berat massa zat tersebut.