LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASARMODUL 9Koefisien Kekentalan Zat Cair

Disusun oleh :Nama : Rifayani FadhilahNPM : 240110130068Kelompok/Shift : 2 / TMIP B1Hari, Tanggal : Rabu, 27 November 2013Pukul : 08.00 10.00 WIBAsisten: Fredy Agil Raynaldo

LABORATORIUM FISIKA DASARJURUSAN TEKNIK DAN MANAJEMEN INDUSTRI PERTANIANFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIANUNIVERSITAS PADJADJARAN2013

BAB IPENDAHULUAN

1.1Latar BelakangDalam kehidupan kita sehari-hari, kita tidak pernah terlepas dari yang namanya fluida atau yang biasa disebut zat cair, zat cair disini bukan hanya yang berbentuk cairan karena gas juga termasuk dalam kategori fluida. Fluida tidak terlepas dari viskositas karena viskositas memuliki peran penting untuk mengetahui jenis dan macam-macam fluida atau secara singkat dapat disebut karakteristik fluida.Mengetahui karakteristik cairan juga sangat penting bagi mahasiswa dan mahasiswi jurusan teknik dan manajemen industri pertanian, karena seperti yang diketahui dunia pertanian tidak terlepas dari fluida, baik itu dalam bentuk cair maupun gas. Beberapa hal seperti irigasi, drainase terutama saluran air bawah tanah, pengeringan hasil panen dan masih banyak lagi kajian teknik dan manajemen industri pertanian yang menuntut sumberdaya manusianya mengerti konsep fluida and viskositas.Pengukuran viskositas dapat dilakukan dengan melihat laju hambatan pada fluida tersebut.

1.2TujuanTujuan dari praktikum koefisien kekentalan zat cair kali ini adalah :1.2.1 Memahami bahwa gaya gesekan yang dialami benda bergerak di dalam fluida berkaitan dengan kekentalan fluida tersebut.1.2.2 Menentukan koefisien kekentalan zat cair dengan menggunakan Hukum Stokes.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1FluidaFluida adalah istilah yang digunakan untuk menyebut segala jenis zat yang dapat mengalir baik dalam bentuk cairan ataupun gas, apapun yang dapat mengalir maka akan disebut fluida. Contoh fluida yang sangat sederhana adalah air untuk cairan dan udara untuk gas.Berdasarkan kerapatannya, fluida dibagi menjadi dua macam yaitu fluida tidak dapat mampat atau yang sering disebut incompressible dan yang dapat mampat atau yang sering disebut compressible. Kerapatan dipengaruhi oleh perubahan temperature dan tekanan, namun hal ini tidak berlaku bagi fluida tidak mampat, biasanya yang sangat terpengaruh oleh perubahan temperature dan tekanan adalah gas, maka gas termasuk golongan dapat mampat.Berdasarkan mekanikanya, fluida terbagi menjadi dua juga, yaitu fluida dinamis atau fluida dalam keadaan gerak dan fluida statis atau dalam keadaan diam.

2.2ViskositasViskositas adalah gaya gesekan internal fluida antara molekul-molekul yang menyusun fluida tersebut atau yang lebih sering kita sebut sebagai kekentalan zat cair. Pada zat cair, gaya kohesi atau tarik menarik antara molekul sejenis lah yang menyebabkan viskositas, sedangkan dalam zat gas, tumbukan antar molekul yang menyebabkan adanya viskositas. Semakin banyak gaya tarik menarik antar molekul maka semakin kental zat cair tersebut dan semakin sulit untuk mengalir.contohnya adalah minyak, madu dan oli. Untuk mengurangi kekentalan zat cair dapat digunakan suhu, karena apabila dipanaskan, maka ikatan antar molekul sejenis akan terputus, sehingga zat cair lebih encer.Viskositas suatu fluida adalah sifat yang menunjukkan besar dan kecilnya tahan dalam fluida terhadap gesekan. Fluida yang mempunyai viskositas rendah, misalnya air mempunyai tahanan dalam terhadap gesekan yang lebih kecil dibandingkan dengan fluida yang mempunyai viskositas yang lebih besar. Untuk mencari vikositas digunakan rumus Dengan F adalah gaya, V adalah kecepatan, A adalah luas penampang dan L adalah jarak.Satuan Sistem Internasional (SI) untuk koofisien viskositas adalah Ns/m2 = Pa.s (pascal sekon). Satuan CGS (centimeter gram sekon) untuk koofisien viskositas adalah dyn.s/cm2 = poise (P). Viskositas juga sering dinyatakan dalam sentipoise (cP). 1 cP = 1/100 P.Viskositas ialah besarnya gaya tiap cm2 yang diperlukan supaya terdapat perbedaan kecepatan sebesar 1 cm tiap detik untuk 2 lapisan zat cair yang parallel dengan jarak 1 cm. Viskositas dapat dihitung dengan rumus Poiseville yaitu dengan R = Jari-jari pipa dialiri cair (cm), T = Waktu alir (detik), P = Tekanan yang menyebabkan zat cair mengalir (dyne/cm2), V = Volume zat cair (liter), L = Panjang pipa (cm) dan = Koefisien Viskositas (centipoise).

2.3Hukum StokesHukum Stokes merupakan dasar viskositas bola jatuh. Viskositas ini terdiri atas tabung berisi cairan dengan cairan yang akan diteliti.Untuk mendapatkan viskositas cairan yang lebih teliti maka diperlukan cairan pembanding. Sebagai bahan pembanding dipakai air. Setelah tabung diisi air lalu bola peluru dilepaskan dari permukaan a sampai dasar b dan waktu dicatat missal t1, kemudian percobaan diganti dengan zat cair x umpamanya diperlukan waktu t2.Terhadap sebuah benda yang bergerak jatuh didalam fluida bekerja tiga macam gaya, yaitu Gaya gravitasi atau gaya berat (W) gaya inilah yang menyebabkan benda bergerak ke bawah dengan suatu percepatan, Gaya apung (buoyant force) atau gaya Archimedes (B) arah gaya ini keatas dan besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda itu, Dan gaya gesek (Frictional force) Fg, arahnya keatas dan besarnya seperti yang dinyatakan oleh persamaan dengan Fg adalah gaya gesek, K adalah konstanta dan V keceptan benda.Benda yang jatuh mempunyai kecepatan yang makin lama makin besar, tetapi dalam medium ada gaya gesek yang makin besar bila kecepatan benda jatuh makin besar. Benda yang bentuknya tidak beraturan dan rumit serta besar akan menghasilkan harga k yang besar. Ilmuan bernama Sir Goerge Stokes pada tahun 1845 menunjukan bahwa gaya hambatan F yang dialami oleh benda bentuk bola yang bergerak relatif terhadap fluida diberikan oleh hubungan .Maka menurut Hukum Stokes, dengan perbandingan dua massa jenis yang berbeda didapat persamaan .

2.4Gaya ArchimedesSebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkannya. Sebuah benda yang tenggelam seluruhnya atau sebagian dalam suatu fluida akan mendapatkan gaya angkat ke atas yang sama besar dengan berat fluida yang dipindahkan. Besarnya gaya ke atas tersebut disebut Gaya Archimedes. Menurut Hukum Archimedes secara matematis gaya Archimedes dapat ditulis melalui persamaan dengan Fa adalah gaya ke atas, V adalah volume benda yang tercelup, adalah massa jenis zat cair dan g adalah percepatan gravitasi.Ada tiga peristiwa yang berkaitan dengan tercelupnya suatu benda kedalam zat cair yang melibatkan gaya bera dan gaya Archimedes.2.4.1TenggelamSebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan tenggelam jika berat benda (w) lebih besar dari gaya ke atas (Fa) atau dapat dinotasikan W > Fa. Volume bagian benda yang tenggelam bergantung dari rapat massa zat cair ().2.4.2MelayangSebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan melayang jika berat benda (w) sama dengan gaya ke atas (Fa) atau benda tersebut tersebut dalam keadaan setimbang atau dapat dinotasikan W = Fa.2.4.3TerapungSebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan terapung jika berat benda (w) lebih kecil dari gaya ke atas (Fa) atau dinotasikan w < Fa.

BAB IIIMETODE PRAKTIKUM

3.1Alat dan BahanBerikut alat dan bahan yang dibutuhkan untuk melakukan praktikum koefisien kekentalan zat cair :3.1.1 Alat1. Tabung, untuk wadah zat cair.2. Mikrometer sekrup, untuk mengukur diameter bola.3. Penggaris, untuk mengukur ketinggian zat cair.4. Dua buah karet, untuk pembatas jarak.5. Stopwatch, untuk menghitung waktu.6. Kalkulator, untuk menghitung.3.1.2 Bahan1. Air sebagai media percobaan.2. Tiga buah bola dengan massa jenis yang berbeda sebagai benda yang diamati.

3.2Prosedur PraktikumProsedur yang harus dilakukan untuk menyelesaikan praktikum koefisien kekentalan zat cair secara bertahap adalah sebagai berikut :1. Menyiapkan alat dan bahan.2. Menghitung volume tiga bola, dari diameter yang telah diketahui.3. Menghitung massa jenis tiga buah bola.4. Memasang dua karet gelang dengan karet pertama berjarak 5 cm dari dasar cairan dan karet kedua berjarak 5 cm dari permukaan cairan.5. Mengukur jarak antar karet gelang.6. Mencelupkan bola pertama ke gelas ukur dan mencatat waktu tempuh bola ketika mencapai karet gelang kedua sampai karet gelang pertama dan mengulangi percobaan sebanyak tiga kali percobaan.7. Melakukan prosedur yang sama pada bola kedua dan ketiga.8. Merubah posisi karet gelang secara bebas.9. Mengukur jarak antar karet gelang.10. Mencelupkan bola pertama, kedua dan ketiga ke gelas ukur dan mencatat waktu tempuh masing-masing bola ketika mencapai karet gelang kedua sampai karet gelang pertama.11. Melakukan prodedur yang sama dengan prosedur no. 9-11 dengan jarak karet gelang yang berbeda.

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN

4.1HasilTabel 1. Massa Jenis BolaDiameter (m)Massa (kg)Massa Jenis (kg/m3)Massa Jenis Rata-rata (kg/m3)

Bola 115,01 x 10-32,8 x 10-31582,8154583,61

Bola 211,25 x 10-31,2 x 10-31621,62

Bola 39,05 x 10-30,6 x 10-31546,39

Massa jenis fluida (air) = 1000 kg/m3 Vbola1

Tabel 2. Hasil Pengamatan PertamaBola 1Bola 2Bola 3

t10,40 s0,50 s0,40 s

t20,40 s0,40 s0,54 s

t30,35 s0,50 s0,51 s

SD0,38 0,2210,47 0,2680,48 0,278

d1 = 13,5 cm (Jarak kedua karet gelang)(r1)2 = 56,325 x 10-6 m(r2)2 = 31,640 x 10-6 m(r3)2 = 20,476 x 10-6 m

Gambar 3. Grafik hubungan antara r2 dengan 1/Regresi :A = 1,697B = 0,016R = 0,972Y= Bx + A = 0,016x + 1,697

Tabel 3. Hasil Pengamatan Bola 1t1t2t3t SD

d2= 10 cm0,41 s0,41 s0,42 s0,41 0,238

d3= 15 cm0,35 s0,41 s0,50 s0,42 0,241

d4= 20 cm0,49 s0,52 s0,51 s0,50 0,292

Gambar 4. Grafik hubungan d untuk bola 1terhadap Regresi :A = 0,31B = 0,9R = 0,91Y = Bx + A = 0,9x + 0,31 Tabel 4. Hasil Pengamatan Pada Bola 2t1t2t3t SD

d2= 10 cm0,44 s0,40 s0,40 s0,41 0,238

d3= 15 cm0,40 s0,52 s0,46 s0,46 0,267

d4= 20 cm0,63 s0,67 s0,58 s0,63 0,361

Gambar 5. Grafik Hubungan d untuk bola 2 terhadap Regresi :A = 0,17B = 2,20R = 0,95Y = Bx + A = 2,2x + 0,17Tabel 5. Hasil Pengamatan Pada Bola 3t1t2t3t SD

d2= 10 cm0,49 s0,50 s0,46 s0,48 0,279

d3= 15 cm0,61 s0,60 s0,58 s0,60 0,344

d4= 20 cm0,70 s0,82 s0,61 s0,71 0,408

Gambar 6. Grafik Hubungan d untuk bola 3 terhadap Regresi :A = 0,25B = 2,3Y = Bx + A = 2,3x + 0,25

Koefisien kekentalan fluida :Cara 1 :

centipoise

Cara 2 : a. Bola 1 :

a. Bola 2 :

a. Bola3:

Nilai cara 1 > Nilai cara 2587212,5 > 5,16

4.2PembahasanPraktikum kali ini dilakukan agar praktikan dapat mengetahui nilai koefisien kekentalan zat cair dengan dua cara, lalu membandingkan hasilnya. Percobaan dilakukan dengan cara Hukum Strokes, yaitu menggunakan bola yang dicelupkan kedalam zat cair.Cara pertama dilakukan dengan kondisi kedua buah karet yang berjarak 13,5cm dengan catatan karet pertama 5 cm dari permukaan dan karet kedua 5 cm dari dasar zat cair, bola yang dimasukkan kedala tabung memiliki massa jenis yang berbeda. Kemudian waktu yang terpakai ketika bola melintasi kedua karet tersebut dicatat. Data yang diperoleh menunjukan bahwa hubungan antara dengan 1/ berbanding lurus dan juga diperoleh besar koefisien kekentalan zat cairnya 5872,125 x 102 centipoise.Prosedur pada cara dua sama seperti cara satu, hanya jarak dari kedua karet tersebut berbeda yaitu 10cm, 15cm, dan 20cm. Percobaan kedua menunjukan hubungan grafik antara jarak karet dengan waktu tempuh yangberbanding lurus. Besar koefisien kekentalan zat cair pada bola 1, bola 2 dan bola 3 berturut-turut adalah 6,42 x 10-1 centipoise, 6,2694 x 10-1 centipoise dan 2,796 x 10-1 centipoise. Apabila nilai tersebut dirata-ratakan maka koefisien kekentalan zat cair dari ketiga bola tersebut adalah 5,16 x 10-1 centipose.Perbedaan yang sangat besar dari koefisien kekentalan zat cair yang didapat melalui cara 1 dan cara 2 terjadi karena kesalahan yang dilakukan praktikan. Praktikan kurang terampil dalam menggunakan stopwatch, kurang teliti dalam mengamati laju bola di dalam air, tidak konsisten dalam proses pencelupan bola dan tidak terampil mengolah data. Sehingga dari percobaan yang dilakukan nilai koefisien kekentalan pada cara 1 > cara 2 > nilai literatur air yaitu 5872,125 x 102 > 5,16 x 10-1 > 1 x 10-3.BAB VPENUTUP

5.1KesimpulanDari percobaan koefisien kekentalan zat cair yang telah dilakukan, maka dapat dibuat dua kesimpulan yang berdasarkan tujuan utama, yaitu :5.1.1Praktikan memahami bahwa gaya gesekan antar molekul atau viskositas yang dialami benda bergerak di dalam fluida berkaitan dengan kekentalan fluida tersebut.5.1.2Hukum Strokes dapat menentukan koefisien kekentalan zat cair apabila praktikan melakukannya dengan tepat.

5.2SaranSaran untuk praktikum koefisien kekentalan zat cair kali ini adalah seharusnya satu set alat digunakan oleh satu kelompok saja, karena jika digunakan oleh dua kelompok, keadaan menjadi tidak kondusif dan banyak praktikan yang tidak melakukan pekerjaan yang bermanfaat.

DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P.W. 1996. Kimia Fisik Jilid II Edisi IV. Jakarta : Erlangga.Bird, Tony. 1987. Kimia Fisik Untuk Universitas. Jakarta : Gramedia.Budianto, Anwar. 2008. Metode Penentuan Koefisien Kekentalan Zat Cair Dengan Menggunakan Regresi Linear Hukum Strokes. Yogyakarta : Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN.Giancoli, Douglas C. 2012. Fisika Jilid I. Jakarta : Erlangga.Wijaya, Hardiyanto D.P.. 2013. Belajar Mengerti dan Memahami Fluida dari Viskositasnya. Terdapat pada : http://edukasi.kompasiana.com/2013/09/26/belajar-mengerti-dan-memahami-fluida-dari-viskositasnya-595298.html diakses pada tanggal 3 Desember 2013 pukul 20.20 WIB.Zaida. 2012. Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Bandung: Fakultas Teknologi Industri Pertanian Universitas Padjadjaran.