Prosiding Seminar Nasional Sains 2012 “Re-Orientasi Pembelajaran Sains”

146

Pemanfaatan Sensor Induksi Untuk Menentukan Tingkat Kekentalan Cairan Dengan Menggunakan Adobe Audition 1.5

M. Barkah Salim dan Moh. Toifur

Program Pasca Sarjana Pendidikan Fisika Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta Jl. Pramuka 47 Sidikan Umbulharjo Yogyakarta 55161

Telp. 08170179186 E-mile : barkah_salim@yahoo.com

Abstract

Viscosity measurements have been performed on the liquid that are in water, cooking oil, and oil by using a sensor coil which is connected to the computer and the program Adobe Audition 1.5 as a translator signal from the sensor coil. This study aim of the research to determine the precisivity of the reading time, and the value of the viscosity of each liquid. The method of experiment is the time can be measured quite precision on the short distance with 0,001 of second. The results of this study was found that the measurement of time is very effective, because coil is very sensitive to magnetic fields. The viscosity of each fluid is (1,0232 + 0,3414) cpoise for water, (1,4740 + 0,4296) cpoise for cooking oil, and (4,8201 + 1,3236) cpoise for oil. Key words: Determination of the viscosity of liquids, falling ball method

Intisari

Telah dilakukan pengukuran viscositas pada zat cair yaitu pada air, minyak goreng, dan oli dengan memanfaatkan sensor koil yang dihubungkan dengan perangkat komputer dan program adobe audition 1.5 sebagai penerjemah sinyal dari sensor koil. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui tingkat kecermatan pembacaan waktu, dan menentukan nilai viskositas dari cairan. Metode pengukuran yang digunakan pada penelitian ini adalah dengan menggunakan bola jatuh. Hasil dari penelitian ini adalah waktu dapat terukur sangat teliti, kerena kumparan sangat senditif terhadap medan magnet. kekentalan masing-masing cairan yaitu : (1,0232 + 0,3414) cpoise untuk air, (1,4740 + 0,4296)cpoise untuk minyak goreng, dan (4,8201 + 1,3236) cpoise untuk oli.

Kata kunci : Penentuan viscositas zat cair, metode bola jatuh

I. Pendahuluan

Viskositas atau kekentalan sebenarnya merupakan gaya gesekan antara molekul-molekul yang menyusun suatu fluida (Lohat, 2009). Beberapa model pengukuran Viskositas dan secara garis besar dapat digolongkan sebagai berikut (Raharjo, 2009) :

1. Falling ball viscometer, mendapatkan nilai viskositas dengan cara mengukur waktu yang dibutuhkan oleh suatu bola jatuh melalui sample pada jarak tertentu.

2. Cup-type Viscometer, mendapatkan nilai viskositas dengan mengukur waktu yang diperlukan oleh suatu sample untuk mengalir pada suatu celah sempit (orifice).

Prosiding Seminar Nasional Sains 2012 “Re-Orientasi Pembelajaran Sains”

147

3. Vibro Viscometer, mendapatkan nilai viskositas dengan cara mengendalikan amplitudo sebuah pelat sensor yang dicelupkan ke dalam sample dan mengukur arus listrik yang diperlukan untuk menggerakkan sensor tersebut.

4. Capillary Tube Viscometer, mendapatkan nilai viskositas dengan cara membiarkan sample mengalir di dalam sebuah pipa kapiler dan mengukur beda tekanan di kedua ujung kapiler tersebut.

5. Rotational Viscometer, mendapatkan nilai viskositas dengan mengukur gaya puntir sebuah rotor silinder (spindle) yang dicelupkan ke dalam sample. Di antara metoda-metoda tersebut, metoda bola jatuh merupakan metoda yang sering digunakan karena kesederhanaannya. Akan tetapi, metode pengukuran menggunakan bola jatuh memiliki beberapa kelemahan antara lain (Suciyati, 2009) yaitu kesalahan dalam pengamatan gerak bola akibat tidak lurus pandangan (kesalahan paralak), kelelahan atau kerusakan mata pengamat, ketidakakuratan dalam mengukur waktu tempuh bola jatuh karena tidak serempaknya pengamatan bola dan pengamatan pencatatan waktu.

Sehingga data yang didapatkan kurang akurat, mengakibatkan hasil tidak mencapai yang diinginkan meskipun sudah mendapatkan data yang cukup baik. Oleh karena itu perlu dikembangkan suatu penelitian untuk meminimalisir kelemahan tersebut.

Penelitian ini diusulkan sebagai penyempurnaan dan pengembangan cara pengukuran viskositas metode bola jatuh dengan meminimalisir kelemahan yang ada didalamnya, terutama dalam pencatatan waktu, sehingga diperoleh data viskositas yang akurat. Penelitian viscositas menggunakan sensor caoil sudah dilakukan oleh Sri Wahyu Suciati dan Arif Sutarto (2009) menggunakan sensor koil. Perbedaan pada penelitian ini dengan sebelumnya adalah media yang digunakan dalam pengambilan data. Apabila penelitian sebelumnya menggunakan rangkaian pencacah waktu dan interface antar muka, percobaan yang di lakukan sekarang adalah dengan memanfaatkan program adobe audition 1.5.

II. Landasan Teori

Sebuah benda bila digerakkan pada permukaan zat padat yang kasar maka

benda tersebut akan mengalami gaya gesekan. Analog dengan hal itu, maka sebuah benda yang bergerak dalam zat cair yang kental akan mengalami gaya gesekan yang disebabkan oleh kekentalan zat cair tersebut. Dalam hal ini gaya gesekan pada benda yang bergerak dalam zat cair kental dapat kita ketahui melalui besar kecepatan benda. Menurut hukum Stokes, gaya gesekan yang dialami oleh sebuah bola pejal yang bergerak dalam zat cair yang kental adalah : dengan :

rVFs 6 (1) Selain gaya gesekan zat cair, masih ada dua gaya yang bekerja pada benda

yaitu gaya berat dan gaya ke atas, persamaan gaya-gaya yang bekerja pada benda tersebut dapat dinyatakan dengan :

sA FFWF (2)

Prosiding Seminar Nasional Sains 2012 “Re-Orientasi Pembelajaran Sains”

148

Bila bola pejal telah mencapai kecepatan tetap, maka resultan ketiga gaya tersebut akan sama dengan nol, sehingga benda bergerak lurus beraturan. Besar kecepatannnya pada keadaan itu dapat dinyatakan dengan

9

2 2fbgr

v

(3)

Bila selama bergerak lurus beraturan, bola memerlukan waktu selama t untuk bergerak sejauh y, maka persamaan (5.3) di atas dapat diubah menjadi

fbgrLt

22

9 (4)

III. Tujuan

Tujuan dari percobaan ini adalah 1. Mengetahui tingkat efektifitas dalam pencatatan waktu tempuh bola magnet dengan

memanfaatkan sensor koil yang di hubingkan keperangkat computer dan diterjemahkan menggunakan program adobe audition 1.5.

2. Menentukan nilai viskositas air, minyak goreng, dan oli.

IV. Alat dan Bahan

1. Alat a. Kawat kumparan b. Jepit buaya c. Kabel d. Zat cair (air, minyak goreng (bimoli), oli mesran (SAE 20W-50)) e. Tabung f. Bola magnet g. Software adobe audition 1.5 h. Laptop/ komputer 2. Bahan a. Solder

Merupakan alat yang digunakan untuk melumerkan timah. b. Komputer /laptop

Alat yang dipakai untuk mengolah data menurut prosedur yang telah dirumuskan. Kata computer semula dipergunakan untuk menggambarkan orang yang perkerjaannya melakukan perhitungan aritmatika, dengan atau tanpa alat bantu, tetapi arti kata ini kemudian dipindahkan kepada mesin itu sendiri. Asal mulanya, pengolahan informasi hampir eksklusif berhubungan dengan masalah aritmatika, tetapi komputer modern dipakai untuk banyak tugas yang tidak berhubungan dengan matematika.

c. Adobe Audition 1.5 Adobe audition adalah untuk mengubah suara yang sangat baik dan rekaman. Dirancang untuk profesional audio dan video di studio, fasilitas siaran, dan pasca-fasilitas produksi, Adobe Audition memberikan audio lanjutan pencampuran, mengedit, menguasai, dan efek-kemampuan pemrosesan. Campur hingga 128 trek, mengedit file audio individu, membuat loop, dan menggunakan lebih dari 45 DSP (digital signal processing) efek. Adobe Audition adalah studio rekaman multitrack

Prosiding Seminar Nasional Sains 2012 “Re-Orientasi Pembelajaran Sains”

149

lengkap yang menawarkan alur kerja yang fleksibel ditambah dengan kemudahan penggunaan yang luar biasa. Apakah Anda memproduksi musik, siaran radio, atau audio untuk video, alat-alat yang tepat dalam Adobe Audition memberi Anda kekuatan untuk membuat kaya, bernuansa audio kualitas tertinggi (user guide, 2003).

V. Metode Pengambilan Data

A

B

Gambar 1. Diagram blok perancangan alat

Pada percobaan ini, mula-mula mengukur massa jenis bola dan cairan. Setelah itu rangkai alat seperti pada Gambar 1. Setelah itu, bola magnet dijatuhkan kedalam tabung. Ketika bola magnet bergerak melewati kumparan pada A dan B maka akan timbul arus pada kawat. Arus tersebut akan di baca oleh sound card yang ada pada computer/ laptop. Karena prinsip kerja sound card ialah mendeteksi daya yang masuk dan keluar lalu di terjemahkan dalam bentuk gelombang dengan satuan decibel (dB) (Freeman, 2005, 31). pembacaan menggunakan software yang berhubungan dengan pembacaan sinyal suara salah satunya yaitu adobe audition 1.5. Ketika bola magnet melawati kumparan pertama dan kumparan kedua, maka pada pembacaan pada software akan terbentuk gelombang pertama dan kedua terhadap waktu (t). Sehingga kecepatan bola dapat diketahui yaitu pada persamaan (3) dan nilai viscositas yaitu

L

gtr fb

92 2

(5)

Perhatikan Gambar 2 di bawah ini. Gambar tersebut merukan tampilan dari program adobe audition 1.5. gambar ini diambil pada saat percobaan awal. Gelombang yang terbentuk pada gelombang 1 dan gelombang 2, merupakan hasil dari bola magnet melewati kumparan awal dan akhir seperti di perlihatkan pada Gambar 1.

Prosiding Seminar Nasional Sains 2012 “Re-Orientasi Pembelajaran Sains”

150

Gambar 2. Tampilan adobe audition 1.5

Untuk pembacaan waktu, waktu diambil pada saat bola melewati kumparan awal dan akhir yaitu pada saat puncak awal pada Gelombang 1, dan puncak awal pada Gelombang 2, perhatikan Gambar 3. Pada kolom waktu terdapat tiga bagian pembacaan yaitu begin (awal), end (akhir), dan length (panjang). Maksud dari awal adalah yaitu pada saat pointer diletakkan pada puncak awal pada Gelombang 1, akhir adalah pada saat pointer diletakkan pada puncak awal Gelombang 2, dan panjang adalah waktu yang diperoleh dari peletakan pointer awal sampai akhir. Dan ini lah yang diambil sebagai waktu tempuh bola. Jendela waktu menunjukkan waktu dalam format numerik. Dalam bentuk tampilan standar mm:dd:ddd (menit: detik: perseribu detik). Perhatikan Gambar 4. Gambar tersebut diambil dari bantuan (help) pada adobe audition 1.5.

Gambar 3. Bagian yang berwarna putih merupakan batas waktu dari puncak ke puncak pada kelombang

Gelombang 1 Gelombang 2

Jendela waktu

pointer

Waktu

Prosiding Seminar Nasional Sains 2012 “Re-Orientasi Pembelajaran Sains”

151

Gambar 4. Tampilan waktu 27:03:09,11 merupakan (menit: detik: sperseribu detik)

Untuk percepatan gravitasi, pengambilan data dilakukan di laboratorium fisika dasar kampus 3 UAD dengan menggunakan metode bandul matematis.

VI. Hasil

Dari pengambilan data yang dilakukan, didapatkan data r = 0.0068 m, L = 0.01

m, g = 9.5257 m/s2, waktu tempuh bola magnet pada masing-masing cairan yaitu pada Tabel 1, dan massa jenis untuk maising-masing cairan yaitu pada Tabel 2.

Tabel 1. Waktu tempuh bola pada masing-masing cairan

No Bahan

Waktu (s)

Ralat (s)

1 air

0,00023 0,00001

2 minyak goreng bimoli

0,00032 0,00001

3 oli (SAE 20W-50) 0,00105 0,00001

Prosiding Seminar Nasional Sains 2012 “Re-Orientasi Pembelajaran Sains”

152

Tabel 2. Massa jenis untuk masing-masing cairan

No

Masa jenis

Nilai Satuan

Ralat Satuan

1 Massa jenis bola

5455,0000

kg/m3

1515.6054

kg/m3

2 Massa jenis air

983,9600

kg/m3

6.5644 kg/m3

3 Massa jenis minyak goreng bimoli

879,6000

kg/m3

5.8693 kg/m3

4 Massa jenis oli (SAE 20W-50)

836,5289

kg/m3

5.8852 kg/m3

Dengan memasukkan data-data tersebut kepersamaan (5), maka didapatkan hasil seperti ditampilkan pada Tabel 3.

Tabel 3. Data hasil eksperimen

No

Bahan

massa

jenis

Waktu

(s)

η (N.s/m2

)

η (poise)

η (cpoise)

Ralat (cpoise)

1 air 983.9600

0.0002

0.0010

0.0102

1.0232

0.3414

2 minyak goreng bimoli

879.6000

0.0003

0.0015

0.0147

1.4740

0.4296

3 oli (SAE 20W-50)

836.5289

0.0011

0.0048

0.0482

4.8201

1.3236

Gradik 1 merupakan paparan dari nilai kekentalan pada masing-masing cairan. Grafik 1. Kekentalan zat cair

Prosiding Seminar Nasional Sains 2012 “Re-Orientasi Pembelajaran Sains”

153

VII. Pembahasan

Dari analisis yang telah dilakukan, didapatkan bahwa nilai dari viskositas air

yaitu (0,0010 + 0,0003) Ns/m2, minyak goreng bimoli yaitu (0,0015 + 0,0004 ) Ns/m2, dan oli yaitu (0,0048 + 0,0013) Ns/m2. Ababila dalam satuan poise secara berturut-turut untuk air, minyak goreng, dan oli yaitu (0,0102 + 0.0034) poise, (0,0147 + 0,0043) poise, dan (0,0482 + 0,0132) poise. Apabila ditinjau dari buku fisika universitas (Freedman, 2002) nilai untuk viscositas pada air yaitu 1.79 sentipoise pada suhu 0oC dan 0.28 sentipoise pada suhu 100oC. sedangkan untuk oli plumas, umumnya dari 1 sampai 10 poise.

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, viscositas pada air yaitu 1.0232 sentipoise. Nilai ini mendekati keadaan yang di harapkan yaitu karena masih berada pada range antara 1.79oC - 0.28oC. sehingga data yang didapatkan cukup memuaskan.

Pada oli nilai kekentalannya yaitu 0.0482 poise. Nilai ini lebih besar dari teori. Halini disebabkan beberapa hal yaitu oli dibuat menyesuaikan dengan suhu dilingkungan. Oli pada percobaan ini memiliki tingatan SAE 20W-50 berarti 20W(winter) menunjukkan pada suhu dingin bekerja pada kekentalan 20 dan pada suhu terpanas bekerja pada kekentalan 50.

Pada minyak goreng, dari hasil penelitian yang telah dilakukan oleh Sutiah dan kawan-kawan, mendapatkan hasil seperti ditunjukkan pada Table 2 (Sutiah, 2008). Sedangkan dari hasil penelitian yang didapatkan, nilai viskositas minyak goreng yaitu 0.0147 poise atau 0.0015x10-3 Ns/m2.

Table 4. Nilai viskositas minyak goreng

0.0000

0.0050

air minyak goreng bimoli

oli (SAE 20W-50)

Viscositas (η) (N.s/m2)

Prosiding Seminar Nasional Sains 2012 “Re-Orientasi Pembelajaran Sains”

154

Akan tetapi, dari hasil yang didapatkan memiliki nilai yang tidak terlalu jauh berbeda dengan nilai yang diharapkan karena ada kelemahan pada alat yang digunakan. Dapat dikatakan percoabaan ini cukup berhasil. Ada beberapa keuntungan dalam penggunaan adobe audition 1.5 ini antara lain yaitu :

1. Program yang digunakan mudah didapatkan. 2. Dapat menggunakan berbagai macam komputer selama komputer tersebut ada

perangkat keras dan lunak pada soundnya.

VIII. Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan, mendapatkan hasil bahwa : 1. Pencatatan waktu yang dihasilkan lebih akurat dan lebih terperinci, dengan ralat

seper seribu detik. Dengan jarak yang cukup dekat, pencatatan waktu bias diperoleh. 2. Besarnya nilai viskositas air yaitu (1,0232 + 0,3414) cpoise, untuk minyak goreng yaitu

(1,4740 + 0,4296) cpoise, dan untuk oli yaitu (4,8201 + 1,3236) cpoise. Pengukuran viskositas yang dihasilkan cukup memuaskan. Tetapi ada kekurangan pada pengukuran ini. Kekurangan ini dikarenakan terjadinya tubulensi akibat kurang besarnya tabung atau kurang kecilnya bola magnet yang digunakan.

IX. Daftar Pustaka

Freedman, Roger A dan D. Young. 2002. Fisika Universitas Edisi 10 jilid 1. Jakarta : Erlangga.

Freeman, Roger. L. 2005. Fundamentals of Telecommunications, 2nd Edition. Unites States of America : IEEE PRESS.

Lohat, Alexander San. 2009. VISCOSITAS. Yogyakarta: Gudang Ilmu Fisika Gratis. http://www.gurumuda.com/viskositas.

Raharjo, Mugi. 2009. Tehnik Pengukuran Viskositas. http://duniaanalitika.wordpress.com/2009/12/16/tehnik-penngukuran-viskositas/

Suciyati, Sri Wahyu dan Arif Sutarno. 2009. Pemanfaatan Sensor Koil Sebagai Detektor Pencatat Waktu pada Viscosimeter Metode Bola Jatuh Berbasis Komputer. Lampung: Unila .

Sutiah, K. Sofjan Firdaus, Wahyu Setia Budi. 2008. Studi Pengukuran Minyak Goreng dengan Parameter Viskositas dan Indeks Bias. Semarang : Laboratorium Optoelektronik dan Leser, Fisika FMIPA UNDIP. ISSN : 1410 – 9662.

User Guide. 2003. Adobe Audition 1.5. Amerika : Adobe Systems Incorporated.