PENGUKURAN NILAI VISKOSITAS GLISERIN DENGAN...

i

PENGUKURAN NILAI VISKOSITAS GLISERIN DENGAN

BERBAGAI KONSENTRASI MENGGUNAKAN ANALISIS

VIDEO PADA LOGGER PRO

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoeh Gelar Sarjana Pendidikan

Program Studi Pendidikan Fisika

Oleh :

Felisia Arum Ratriyantari

NIM : 131424017

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU

PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2018

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii


iii


iv

HALAMAN PERSEMBAHAN

Dipersembahkan untuk kedua orangtuaku,

Yohanes Jaka Haryanta and Theresia Sulistyorini

dan Adikku terkasih,

Marcelino Nugrahanto Aryo Wiwoho

Teman-teman seperjuangan Pendidikan Fisika angkatan 2013


v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis ini tidak

memuat karya atau bagian karya orang lain kecuali yang telah disebutkan dalam

kutipan dan daftar pustaka sebagaimana layaknya karya ilmiah.


vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : Felisia Arum Ratriyantari

NIM : 131424017

Demi pengembangan imu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :




Dengan demikian saya memberikan kepada perpustakaan hak untuk menyimpan,

mengalihkn dalam bentuk media lain, megolahnya dalam bentuk pangkalan data,

mendistribusikannya secara terbatas dan mempublikasikannya di internet atau

media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya

maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya

sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal : ___________


vii

ABSTRAK




Telah dibuat model viskometer kapiler untuk pengukuran nilai viskositas

dengan menggunakan dua tabung yang dihubungkan oleh pipa kapiler. Laju aliran

zat cair melalui pipa kapiler diamati pada perubahan ketinggian zat cair dalam

masing-masing tabung. Peristiwa tersebut direkam menggunakan kamera hingga

mencapai ketinggian setimbang. Rekaman perubahan ketinggian permukaan zat

cair terhadap waktu, dianalisis menggunakan fitur video analyzer pada software

Logger Pro. Nilai viskositas ditentukan dari koefisien perubahan ketinggian

permukaan zat cair, dan karakteristik pipa kapiler serta tabung yang telah

ditetapkan. Nilai viskositas gliserin diukur dengan tingkat kosentrasi yang

berbeda-beda. Sifat penambahan konsentrasi terhadap visositas yang terukur,

berbentuk eksponensial.

Kata kunci : viskositas, laju aliran, video analisis Logger Pro, gliserin


viii

ABSTRACT

THE MEASUREMENT COEFFICIENT VISCOSITY OF

GLYSERINE WITH VARIOUS CONCENTRATIONS USING

VIDEO ANALYSIS ON LOGGER PRO

Capillary viscometer model has been developed for measuring coefficient of

viscosity using two tubes that connected by a capillary pipe. The flow rate of the

liquid through the capillary pipe is observed by the differences height of the liquid

in the both tubes. This event is recorded using a camera until reaches the

equilibrium height. Data recording the difference height of the liquid to time is

analyzed by video analysis on Logger Pro. Coefficient viscosity is determined

from the coefficient of difference height of the liquid, the characteristic of

capillary pipe and tube that used. Coefficient viscosity of glyserine is measured by

the various consentration. The properties of the increasment concentrate by the

value of viscosity are exponentially.

Key words : viscosity, flow rate, analysis video on Logger Pro, glycerine


ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang telah melimpahkan

berkat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang

berjudul PENGUKURAN NILAI VISKOSITAS GLISERIN DENGAN

BERBAGAI KONSENTRASI MENGGUNAKAN ANALISIS VIDEO

LOGGER PRO ini dengan baik. Penelitian dan karya tulis ini merupakan salah

satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana dari Program Studi Pendidikan Fisika

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Penyusunan skripsi ini merupakan suatu hasil usaha penulis yang tidak

lepas dari peranan dan dukungan oleh beberapa pihak. Oleh karena itu, penulis

mengucapkan terima kasih kepada:

1. Dr. Ignatius Edi Santosa, M.S., selaku kepala Program Studi Pendidikan

Fisika dan dosen pembimbing skripsi yang dengan sangat sabar membimbing

dan mengarahkan penulis selama persiapan penelitian, pelaksanaan

penelitian, hingga saat penyusunan penulisan terkait penelitian tugas akhir.

2. Drs. Tarsisius Sarkim, M.Ed, Ph.D., selaku dosen pembimbing akademik

yang selalu memberi motivasi dan memantau perkembangan akademik

penulis selama menjalani studi di Prodi Pendidika Fisika.

3. Bapak Petrus Ngadiono, selaku laboran di Laboratorium Program Studi

Pendidikan Fisika yang selalu membantu menyediakan fasilitas laboratorium

serta memberi inspirasi mengenai topik eksperiment saat melakukan

penelitian.

4. Seluruh dosen Program Studi Pendidikan Fisika yang telah memberikan

ilmunya kepada penulis selama menjalani studi di Universitas Sanata

Dharma.

5. Orangtuaku tercinta, Yohanes Jaka Haryanta dan Theresia Sulistyorini yang

selau memberi semangat secara moral serta segala fasilitas yang mendukung

penulis selama proses studi hingga menyelesaikan tugas akhir ini.


x

6. Adikku tersayang, Marcelino Nugrahanto Aryo Wiwoho yang selalu

mendukung, menyemangati, serta menghibur penulis dalam menyelesaikan

tugas akhir.

7. Alfonsius Bagus Dwi Heryanto yang selalu memberikan perhatiannya kepada

penulis dan memberi penghiburan selama menyelesaian tugas akhir ini.

8. Yosphine Novita A, Antonius Dian P, Maria Tefa, Antonius Hendi R, dan

Septiana Ganeshi, rekan-rekan sebimbingan yang selalu bersedia diajak

berdiskusi dan berbagi pengalaman ketika menghadapi kesulitan terkait

materi yang digunakan pada tugas akhir ini.

9. Sahabat-sahabatku, Monika Mentari A, Ivonny Yulina, Mariana Stevani P,

Hanni Natalie, Cicilia Kumara yang selalu menyemangati satu sama lain

meskipun jarak yang jauh. Serta Dian Putri H, Maria Astri P, Hana Viviana,

yang selalu memberi penghiburan serta selalu mengingatkan penulis untuk

tetap fokus menjalani studi.

10. Seluruh teman-teman Pendidikan Fisika angkatan 2013 yang telah

berdinamika bersama penulis selama menuntut ilmu di Universitas Sanata

Dharma. Serta seluruh personal yang secara tidak langsung terlibat dalam

kelancaran penulis menyelesaikan tugas akhir.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa skripsi ini masih jauh dari

kesempurnaan, karenanya saran dan kritik yang bersifat membangun dari para

pembaca sangat penulis harapkan untuk menyempurnakan skripsi ini. Semoga

skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membaca.


xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL................................................................................................ i

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ..................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN................................................................................ iii

HALAMAN PERSEMBAHAN............................................................................. iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA.................................................................. v

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBIKASI KARYA ILMIAH KARYA

ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ............................................... vi

ABSTRAK ............................................................................................................ vii

ABSTRACT ............................................................................................................ viii

KATA PENGANTAR............................................................................................ ix

DAFTAR ISI .......................................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ................................................................................................. xiii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiv

DAFTAR GRAFIK ............................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

I.A. Latar Belakang .......................................................................................... 1

I.B. Rumusan masalah...................................................................................... 6

I.C. Batasan Masalah........................................................................................ 6

I.D. Tujuan Penelitian ...................................................................................... 7

I.E. Manfaat Penelitian ..................................................................................... 7

I.F. Sistematika Penulisan ................................................................................ 8

BAB II DASAR TEORI........................................................................................ 10

II.A. Viskositas............................................................................................... 10

II.B. Laju Aliran Zat Cair pada Pipa Silinder ................................................ 10

II.D. Pengenceran Zat Cair ............................................................................ 17

BAB III METODE PENELITIAN........................................................................ 18

III.A. Persiapan Alat dan Bahan..................................................................... 18

III.B. Penyusunan Alat ................................................................................... 19

III.B.1. Pembuatan Viskometer sederhana ..................................................... 19

III.B.2. Setting Alat ........................................................................................ 21


xii

III.C. Prosedur Eksperimen ........................................................................ 21

III.C.1. Pengukuran Diameter Pipa Kapiler dan Tabung Paralon.............. 21

III.C.2. Pengenceran Gliserin dengan Air.................................................. 24

III.C.3. Pengukuran Massa Jenis Gliserin dengan Berbagai Konsentrasi .. 25

III.C.4. Perekaman Data Perubahan Ketinggian Permukaan Gliserin dalam

Tabung dengan Konsentrasi yang berbeda-beda........................... 25

III.D. Analisis Data.................................................................................... 26

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................... 33

IV.A. Hasil ................................................................................................. 33

IV.A.1. Pengukuran Karakteristik Zat Cair yang digunakan ..................... 33

IV.A.2. Pengukuran Karakteristik Pipa Kapiler dan Tabung..................... 37

IV.A.3. Pengukuran Koefisien Perubahan Ketinggian Permukaan Zat Cair

dalam Tabung............................................................................... 39

IV.A.4. Perhitungan nilai viskositas gliserin .............................................. 41

IV.B. Pembahasan ...................................................................................... 45

IV.B.1. Metode Penelitian dan Set Alat..................................................... 45

IV.B.2. Teknik Pengambilan Data ............................................................ 48

IV.B.3. Analisis Data Menggunakan Video Analisis Logger Pro ............ 51

IV.B.4. Hasil Analisis Data ....................................................................... 54

BAB V. PENUTUP .......................................................................................... 59

V.A. Kesimpulan ........................................................................................ 59

V.B. Saran.................................................................................................. 59

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 61

LAMPIRAN...................................................................................................... 62


xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Perubahan massa gliserin terhadap penambahan volume .................... 36

Tabel 4.2. Pengukuran massa jenis gliserin terhadap konsentrasi yang digunakan

pada suhu ruangan 27 C ....................................................................... 38

Tabel 4.3. Hasil pengukuran diameter, jari-jari, dan panjang terhadap pipa kapiler

dan tabung paralon yang digunakan ..................................................... 40

Tabel 4.4. Hasil pengukuran nilai koefisien perubahan ketinggian permukaan zat

cair (α) terhadap konsentrasi gliserin yang digunakan ......................... 42

Tabel 4.5. Hasil pengukuran koefisien viskositas gliserin terhadap persentase

konsentrasi yang digunakan...................................................................45


xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Aliran zat cair yang melalui suatu pipa memiliki tekan pada tiap

ujungnya............................................................................................10

Gambar 2.2. Keadaan awal zat cair dalam satu tabung..........................................11

Gambar 2.3. Zat cair berpindah dari tabung 1 ke tabung 2 karna perubahan

tekanan ..............................................................................................13

Gambar 3.1. Perlengkapan pembuatan viscometer ................................................19

Gambar 3.2. Skematis viskometer yang digunakan ...............................................20

Gambar 3.3 Viskometer yang digunakan ...............................................................21

Gambar 3.4. Setting alat eksperimen .....................................................................21

Gambar 3.5. Fitur Photo Analysis pada menu insert..............................................22

Gambar 3.6. Tampilan Photo Analyzer dan tombol set scale warna merah ..........23

Gambar 3.7. Kotak dialog pada set scale untuk mengatur skala ............................24

Gambar 3.8. Fitur Video analysis ada pada menu insert........................................27

Gambar 3.9. Pemilihan file video yang akan dianalisis .........................................28

Gambar 3.10. Tampilan video analisis dan kotak dialog pengatur skala ...............29

Gambar 3.11. Tombol set origin dan tampilannya.................................................30

Gambar 3.12. Fungsi tombol add point untuk membubuhkan titik data ................31

Gambar 3.13. Kotak dialog New Calculated Column............................................32

Gambar 3.14. Tombol Curve fit .............................................................................33

Gambar 4.1. Pengukuran diameter pipa kapiler oleh photo analyzer ................... 39

Gambar 4.2. Pengukuran diameter tabung oleh photo analyzer ........................... 39

Gambar 4.3. Hasil fiting data pada grafik rekaman data gliserin berkonsentrasi

100%...................................................................................................................... 41

Gambar 4.4. Tampilan lembar kerja Loger Pro pada analisis gambar .................. 53

Gambar 4.5 a.) Tampilan grafik pada hasil video analysis ................................... 54

Gambar 4.5 b.) Tampilan grafik pada hasil photo analysis................................... 55


xv

DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.1. hubungan perubahan massa terhadap penambahan volume pada

gliserin berkonsentrasi 100% ................................................................................ 37

Grafik 4.2. Selisih ketinggian permukaan gliserin pada tabung terhadap waktu

dengan konsentrasi gliserin 100%......................................................................... 41

Grafik 4.3. Hubungan nilai viskositas gliserin terhadap kosentrasinya ................ 45

Grafik L.1. Selisih ketinggian permukaan gliserin pada tabung terhadap waktu

dengan konsentrasi gliserin 0% ............................................................................. 63


dengan konsentrasi gliserin 20%........................................................................... 64








1

BAB I

Pendahuluan

A. Latar Belakang

Viskositas merupakan gaya gesek antara lapisan-lapisan yang

bersisian pada fluida pada waktu lapisan-lapisan tersebut bergerak satu

melewati yang lainnya. Gesekan dalam fluida, mencegah fluida tersebut

mengalir bebas. Pada zat cair, viskositas disebabkan oleh gaya kohesi

antar molekul [Giancoli, 2001]. Koefisien viskositas ( ) suatu fluida

diukur dengan menggunakan alat ukur yang disebut viskometer. Ada

beberapa model viskometer yang sering digunakan, yaitu : model bola

jatuh, rotasi, dan kapiler. Sedangkan untuk metodenya lebih beragam,

mulai dari yang mudah digunakan hingga yang rumit.

Pada praktikum mekanika di Laboratorium Fisika Universitas Sanata

Dharma Yogyakarta, pengukuran koefisien viskositas diamati dari efek

benda yang dijatuhkan ke dalam zat cair. Sebuah bola yang dijatuhkan ke

dalam oli pada tabung kaca berdiameter ±10 cm dengan tinggi ±80 cm,

dicari kecepatan terminalnya. Kecepatan tersebut ditentukan dengan

mengukur jarak dan waktu yang diperlukan benda selama bergerak

konstan dalam zat cair. Berdasarkan hukum Stokes, koefisien viskositas

ditentukan dari kecepatan terminal benda dalam zat cair. Tetapi pada

praktikum tersebut, waktu mulai terjadinya kecepatan terminal susah untuk

diamati karena teknisnya masih dilakukan secara manual. Sehingga hasil


2

pengukuran viskositas dengan metode ini rentan mengalami error yang

besar.

Penelitian lain melakukan pengukuran kecepatan terminal dengan

merekam proses jatuhnya bola menggunakan kamera. Video rekaman

tersebut selanjutnya dianalisis menggunakan aplikasi analisis video

Tracker. Metode ini cukup baik untuk mengatasi ketidaktelitian

pengamatan pada praktikum pengukuran viskositas zat cair. Jenis metode

bola jatuh seperti ini masih memiliki kemungkinan error di mana bola

mengalami rotasi dan lintasannya tidak selalu lurus [Marliani, Sri,

Maryam, Muhamad 2015].

Metode yang lain ditinjau berdasarkan pengamatan secara langsung

pada aliran zat cair yang mengalir melalui pipa kapiler. Nilai koefisien

viskositas dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan Poiseuille -

Hagen. Model eksperimen pengukuran viskositas zat cair dengan

menggunakan pipa kapiler sering disebut model viskometer kapiler.

Penelitian pengukuran viskositas zat cair dilakukan dengan

menggunakan dua tabung yang diameternya berbeda, dihubungkan dengan

satu pipa kapiler pada bagian bawah tabung. Perubahan massa zat cair

yang mengalir dari satu tabung ke satu tabung lainnya direkam secara

kontinyu hingga dicapai kesetimbangan massa. Hasil pengamatan berupa

rekaman data hubungan perubahan massa terhadap waktu yang diperlukan

menuju setimbang, yang ditampilkan secara otomatis dalam bentuk grafik.

Nilai viskositas ditentukan dari fitting grafik perubahan massa zat cair


3

pada masing-masing tabung terhadap waktu yang digunakan menuju

kesetimbangan massa. Zat cair yang digunakan pada percobaan ini yaitu

air, karbon tetraklorida, dan etanol [Rosenberge, Iwan, Alexander, dan

Wei-qing, 1992].

Eksperimen ini dapat dilakukan di Laboratorium Fisika Universitas

Sanata Dharma dengan menggunakan sensor gaya untuk merekam

perubahan massa pada kedua tabung. Pengukuran dapat dilakukan

bergantian setiap kelompok praktikum, karena set alat yang digunakan

khusus dan terbatas. Durasi waktu yang digunakan tergantung jenis zat

cair yang diukur.

Penelitian lain menggunakan dua tabung yang dihubungkan oleh pipa

kapiler pada bagian bawah tabung. Salah satu tabung dibuat kedap udara

dan diberi sensor tekanan yang dihubungkan ke perangkat komputer.

Sedangkan tabung yang satunya sebagai wadah sampel zat cair yang diuji.

Kecepatan aliraan zat cair yang biasanya digunakan untuk menentukan

nilai koefisien viskositas zat cair tersebut, digantikan oleh perubahan

tekanan tiap satu satuan waktu. Data perubahan tekanan direkam selama

zat cair mengalir dari wadah sampel ke wadah kedap udara hingga

berhenti mengalir. Rekaman data tercatat secara otomatis dalam bentuk

grafik hubungan perubahan tekanan pada tabung kedap udara terhadap

waktu pengukuran. Zat cair yang digunakan pada eksperimen ini yaitu

gliserin berkonsentrasi 50% yang merupakan hasil campuran dengan air

[Massalha dan Digilov, 2015].


4

Penelitian lain melakukan eksperimen pengukuran koefisien viskositas

zat cair menggunakan satu tabung yang dihubungkan dengan pipa kapiler

pada bagian bawah tabung. Perbedaan tekanan pada ketinggian tabung

menyebabkan zat cair dalam tabung mengalir melalui pipa kapiler. Zat cair

yang mengalir dari pipa kapiler ditampung oleh wadah yang digantungkan

pada sensor gaya. Pengukuran viskositas ditentukan oleh penambahan

berat secara kontinyu oleh zat cair yang ditampung pada wadah tersebut

terhadap waktu yang diperlukan oleh zat cair berpindah seluruhnya ke

wadah. Pengukuran tersebut direkam dan diolah dengan software Logger

Pro, sehingga didapatkan grafik kenaikan berat wadah secara

eksponensial. Dengan karakteristik pipa kapiler dan zat cair yang

digunakan, maka nilai viskositas dapat ditentukan dari persamaan grafik

tersebut. Pada eksperimen ini zat cair yang digunakan adalah campuran

gliserin dan air dengan berbagai konsentrasi [Arum dan Edi, 2017].

Penelitian lain menggunakan metode aliran zat cair pada pipa sebagai

model peluruhan bahan radioaktif. Penelitian ini dilakukan tanpa

menggunakan sensor khusus. Peluruhan bahan radioaktif ditunjukkan oleh

peluruhan air dalam tabung. Karena tabung tidak transparan, ketinggian air

dalam tabung diamati dengan bantuan selang bening yang dihubungkan

pada dasar tabung dan diposisikan sejajar dengan tabung. Peluruhan air

dalam tabung diamati dengan direkam menggunkan kamera. Hasil

rekaman dianalisis dengan menggunakan video analysis pada software


5

Logger Pro. Hal ini cukup mengatasi bagi peneliti yang memiliki

keterbatasan alat, seperti ketiadaan sensor [Novita, 2017].

Selain itu penelitian yang lainnya juga mengadakan eksperiment

dengan menggunakan dua tabung yang dihubungkan oleh pipa kapiler dan

manometer sebagai pengkontrol tekanan. Tujuan eksperimen yang

dilakukan adalah untuk sarana pembelajaran agar murid dapat memahami

konsep. Pipa kapiler divariasi untuk mengetahui variabel yang

mempengaruhi aliran zat cair. Dari eksperimen yang digunakan,

didapatkan hubungan perubahan tekanan terhadap panjang pipa kapiler

yang berbeda-beda. Selain itu diketahui pula hubungan kecepatan aliran

zat cair dengan nilai viskositas zat cair yang berbeda-beda. Pada

eksperimen ini, variabel ∆P, R, L, dan η yang mempengaruhi laju aliran

zat cair telah diketahui nilainya [Dolz et al, 2006].

Dari eksperimen yang telah dijabarkan di atas, pengukuran viskositas

zat cair yang dilakukan menggunakan pipa kapiler. Dengan meninjau dan

mempertimbangkan beberapa eksperimen tersebut, maka akan dilakukan

penelitian pengukuran viskositas zat cair dengan model peluruhan

ketinggian zat cair dalam tabung. Pengukuran viskositas zat cair akan

diamati dengan melihat laju aliran zat cair pada pipa kapiler. Set alat yang

akan digunakan berupa dua tabung paralon yang bagian bawahnya

dihubungkan dengan pipa kapiler. Selang bening dihubungkan pada

masing-masing sisi paralon agar ketinggian permukaan zat cair dalam

tabung dapat dilihat secara langsung. Pepindahan zat cair dari satu tabung


6

ke satu tabung yang lain melalui pipa kapiler akan diamati menggunakan

rekaman video. Perubahan ketinggian zat cair setiap satu satuan waktu,

akan dianalisis dengan menggunakan fitur video analyzer pada software

Logger Pro untuk mendapatkan nilai viskositas zat cairnya.

Metode ini dipilih karena bahan alat yang mudah ditemui, dan bisa

digunakan di manapun. Gliserin akan digunakan sebagai bahan uji dengan

variasi konsentrasi. Penelitian ini lebih menekanan proses mendapatkan

suatu nilai koefisien viskositas dengan metode ini. Diharapkan dapat

memberi sumbangan sebagai alternatif media pembelajaran, terutama

dalam praktikum pengukuran viskositas zat cair di SMA.

B. Rumusan Masalah

1. Bagaimana cara mengukur viskositas zat cair menggunakan

viskometer kapiler dengan metode perekaman serta analisis video

menggunaan software logger pro?

2. Bagaimana pengaruh perbedaan konsentrasi zat cair yang

digunakan terhadap nilai viskositas yang dihasilkan?

C. Batasan Masalah

1. Jenis zat cair yang digunakan dalam penelitian ini adalah gliserin

dengan konsentrasi yang berbeda-beda. Dilakukan pada suhu

ruangan 27 .


7

2. Video dianalisis menggunakan video analysis pada software

Logger Pro.

3. Format file video yang digunakan yaitu *.mov dengan frame rate

minimal 25 fps (frame per second).

4. Titik-titik data yang digunakan membentuk lintasan grafik

eksponensial menurun.

D. Tujuan Penelitian

1. Mengukur koefisien viskositas gliserin dengan konsentrasi yang

berbeda-beda menggunakan video analysis Logger Pro.

2. Menunjukan pengaruh perbedaan konsentrasi zat cair yang

digunakan terhadap nilai viskositas yang dihasilkan.

E. Manfaat Penelitian

I. Bagi Peneliti

1. Menambah kreativitas bereksperimen dalam menentukan metode

lain dengan satu nilai tujuan yang sama.

2. Mengetahui kegunaan rekaman video untuk memperoleh data

penelitian secara digital dan lebih presisi.

3. Menambah kemampuan dalam mengoperasikan software Logger Pro

menggunakan fitur photo analysis dan video analysis untuk

menganalisis data dalam bentuk, grafik, gambar, maupun video.


8

II. Bagi Pembaca

1. Mengetahui lebih banyak metode pengukuran nilai viskositas suatu

zat cair.

2. Mengetahui cara mengubah data rekaman video menjadi bentuk

grafik posisi suatu benda terhadap waktu.

3. Mengetahui cara menganalisis gambar maupun video menggunakan

software Logger Pro.

III. Bagi Pembelajaran Fisika

1. Memberikan referensi metode alternatif pengukuran viskositas zat

cair.

2. Sebagai salah satu model praktikum pengukuran viskositas zat cair

yang dapat diterapkan ditingkatan Sekolah Menengah Atas.

F. Sistematika

1. BAB I Pendahuluan

BAB I ini menguraikan mengenai latar belakang masalah, rumusan

masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian,

dan sistematika penulisan.

2. BAB II Dasar Teori

BAB II menujukkan teori-teori yang digunakan pada penelitian ini.

Dalam penelitian ini, teori yang mendukung yaitu : Viskositas,

Hukum Poiseuille-Hagen, Hukum Hidrostatistika, Teknik

Pengenceran.


9

3. BAB III Metodologi Penelitian

BAB III ini menginformasikan mengenai alat dan bahan yang

digunakan selama penelitian. Selain itu juga menjelaskan mengenai

prosedur penelitian dan bagaimana cara menganalisa data yang

telah didapatkan.

4. BAB IV Hasil dan Analisa

BAB IV menyajikan seluruh data yang telah didapat serta

membahas hasil analisa data berdasarkan teori yang digunakan.

5. BAB V Penutup

BAB V berisi kesimpulan dan saran untuk perkembangan

penelitian selanjutnya.


10

2r

BAB II

Dasar Teori

A. Viskositas

Viskositas merupakan gaya gesekan antara lapisan-lapisan yang bersisian

pada fluida saat lapisan-lapisan tersebut bergerak satu melewati yang lainnya.

Pada zat cair, penyebab utama viskositas karena adanya gaya kohesi antar

molekul. Setiap zat cair memiliki nilai viskositas yang berbeda-beda.

Konsentrasi dan temperatur suatu zat cair juga mempengaruhi besarnya

viskositas. Semakin kental zat cair, viskositas juga semakin besar. Besarnya

viskositas atau disebut juga koefisien viskositas disimbolkan dengan . Satuan

SI untuk adalah N.s/m2 = Pa.s [Giancoli, 2001]

B. Laju Aliran Zat Cair pada Pipa Kapiler

Laju aliran zat cair yang mengalir melalui satu pipa kapiler bergantung

pada perbedaan tekanan disetiap ujung pipa ( P), panjang pipa yang dilalui zat

cair (L), jari-jari pipa yang dilalui zat cair (r), dan koefisien viskositas zat cair

tersebut ( ). Selisih tekanan pada titik A dan tekanan pada titik B ditunjukkan

gambar 2.1.

Gambar 2.1. Aliran zat cair yang melalui suatu pipa yang memiliki tekan pada tiap ujungnya

B A Aliran zat cair

L


11

Laju aliran zat cair (Q) dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan

Poiseuille, yaitu :

( )

(2.1)

dengan perbedaan tekanan dituliskan sebagai berikut :

∆P = PA – PB (2.2)

Dua tabung dengan diameter dan tinggi yang sama, dihubungkan oleh pipa

kapiler pada bagian bawah tabung. Pada masing-masing tabung, bagian alasnya

tertutup dan bagian atas dibiarkan terbuka. Ketika tabung 1 diisi zat cair, zat

cair tersebut tidak langsung cepat berpindah menuju ke tabung 2. Zat cair

memenuhi tabung 1 sesaat sebelum mengalir ke tabung 2. Peristiwa ini

diilustrasikan pada gambar 2.2.

Gambar 2.2. Keadaan awal zat cair dalam satu tabung

∆h0

2R

2r A

L

pipa kapiler

tabung

R1=R2

1 2

P0

B

P0


12

Tekanan pada titik A (PA), pada ujung pipa kapiler dalam tabung 1 yang

berisi zat cair dengan kedalaman ∆h0 dari permukaan zat cair, sama dengan

tekanan hidrostatik ditambah tekanan atmosfer (P0). Besarnya tekanan zat cair

pada titik A dapat dihitung mengikuti persamaan hidrostatik sebagai berikut :

(2.3)

dengan ρ merupakan massa jenis zat cair, dan ∆h0 adalah kedalaman zat cair

yang diukur dari permukaan zat cair hingga ujung pipa dalam tabung atau

merupakan ketinggian awal zat cair pada tabung 1.

Sedangkan tekanan pada titik B, pada ujung pipa kapiler dalam tabung 2,

sama dengan tekanan atmosfer (P0), dapat dituliskan pada persamaan berikut :

(2.4)

Zat cair dapat mengalir dari tabung 1 ke tabung 2 disebabkan adanya

perbedaan tekanan pada kedua ujung pipa kapiler di titik A dan titik B yang

ditunjukkan pada gambar 2.3. Di mana perbedaan tekanan tersebut sama

dengan perbedaan tekanan hidrosatik pada kedua tabung, ditunjukkan pada

persamaan berikut :

(2.5)

dengan ∆h merupakan selisih ketinggian permukaan zat cair pada tabung 1 dan

tabung 2 setiap waktu.


13

Gambar 2.3. Zat cair berpindah dari tabung 1 ke tabung 2 karna perubahan tekanan

Gambar 2.3 di atas, ∆h0 merupakan selisih ketinggian permukaan zat cair

di kedua tabung pada keadaan awal. Penurunan ketinggian zat cair pada

tabung 1 (∆h1) besarnya sama dengan kenaikan zat cair pada tabung 2 (∆h2).

Keadaan ∆h pada gambar 2.3 ditunjukkan oleh selisih ketinggian permukaan

zat cair di kedua tabung pada keadaan awal dikurangi jumlah dari penurunan

ketinggian permukaaan zat cair pada tabung 1 dan tabung 2. Ketinggian

permukaan zat cair pada tabung 1 dan tabung 2 berubah secara kontinyu tiap

satu satuan waktu. Sehingga ∆h pada persamaan 2.5 secara kontinyu dapat

dituliskan sebagai berikut :

( ) (2.6)

∆h0

2r A

tabung

pipa kapiler

L 2 1

B

∆h

∆h1

∆h2=∆h1


14

Jika persamaan 2.6. disubstitusikan ke persamaan 2.5., maka perbedaan

tekanan berdasarkan selisih perubahan ketinggian pada kedua tabung, dapat

dituliskan sebagai berikut :

( ) (2.7)

Perbedaan tekanan pada titik A dan titik B menyebabkan zat cair dalam

tabung 1 mengalir menuju tabung 2 melalui pipa kapiler. Laju aliran zat cair

(Q) pada kedua tabung sama dengan laju aliran zat cair yang melalui pipa

kapiler. Penurunan volume zat cair pada tabung 1 sama dengan kenaikan

volume zat cair pada tabung 2. Sehingga laju aliran zat cair pada masing-

masing tabung adalah sama. Laju perubahan ketinggian zat cair pada kedua

tabung ditentukan berdasarkan perubahan volume tiap satu satuan waktu,

seperti pada persamaan 2.8. :

(2.8)

Karena kedua tabung memiliki diameter dan panjang yang sama, sehingga

laju aliran zat cair pada kedua tabung dapat dituliskan pada persamaan 2.9. :

( )

(2.9)

dengan A adalah luas penampang tabung. Sedangkan ∆h1 adalah perubahan

ketinggian permukaan zat cair dalam tabung 1.

Dalam proses perpindahan zat cair dari tabung 1 ke tabung 2 yang melalui

pipa kapiler, dapat dinyatakan oleh persamaan Poiseuille pada persamaan 2.1.

Persamaan 2.1. juga dapat dituliskan sebagai berikut :

(2.10)


15

Karena perbedaan tekanan pada tabung 1 dan tabung 2 sama dengan

perbedaan tekanan pada kedua ujung pipa kapiler, maka dari itu persamaan 2.7.

dan persamaan 2.9. disubstitusikan ke persamaan 2.10. sehingga bentuk

persamaan tersebut menjadi :

( )

* ( )

+ (2.11)

Pada persamaan (2.11), dijadikan satu konstanta yaitu ∆h.

Kemudian ∆h diturunkan terhadap , sehingga didapatkan nilai d(∆h1)

sebagai berikut:

(2.12)

( )

( )

( )

(2.13)

Proses perpindahan zat cair dari tabung 1 ke tabung 2 diamati dari

ketinggian permukaan zat cair pada kedua tabung. Pengamatan perubahan

ketinggian zat cair dalam tabung bertujuan untuk menentukan besarnya nilai

viskositas. Dari persamaan (2.12) dan (2.13) disubtitusikan ke persamaan

(2.11) dituliskan sebagai berikut :

(

) (2.14)

dengan

(2.15)

Dari persamaan (2.14), perubahan ketinggian permukaan zat cair antara kedua

tabung dapat dituliskan sebagai berikut :

(2.16)


16

persamaan 2.16. juga bisa ditulis

(2.17)

dengan

(2.18)

Proses perubahan ketinggian zat cair dari ketinggian awal hingga

mencapai ketinggian setimbang dapat dikalkulasi dengan menggunakan

intergeral terbatas. Dengan mengintegralkan setiap ruas pada persamaan (2.17),

maka didapatkan persamaan berikut:

∫

∫

(2.19)

hasil dari pengoperasian persamaan (2.19) ditunjukkan oleh persamaan berikut

:

( ) (2.20)

Berdasarkan sifat logaritma asli, persamaan 2.20. dapat diubah menjadi,

(2.21)

Ketika menganalisis posisi ketinggian terhadap waktu, peristiwa

penurunan ketinggian air dalam tabung membentuk grafik eksponensial.

Sehingga persamaan (2.21) dapat diubah kebentuk persamaan eksponensial

sebagai berikut :

( ) (2.22)

atau dapat dituliskan sebagai berikut :

( ) (2.23)

Dengan h0 adalah ketinggian awal zat cair dalam tabung.


17

Titik-titik data pada grafik analisis, difit dengan persamaan grafik yang

sebentuk dengan persamaan (2.23). Dari persamaan grafik yang dihasilkan dari

fiting data, diketahui nilai α yang merupakan koefisien perubahan ketinggian

pada persamaan (2.23). Koefisien viskositas dapat ditentukan dengan

memasukan nilai α ke persamaan (2.18) dengan koefisien lain yang telah

ditentukan nilainya.

C. Pengenceran Zat Cair

Pengenceran pada dasarnya hanya menambahkan zat pelarut pada zat yang

ingin diencerkan (zat terlarut). Sehingga jumlah mol zat terlarut sebelum

pengenceran sama dengan jumlah mol zat terlarut sesudah pengenceran. Zat

terlarut dapat berupa padatan maupun cairan, bahkan juga bisa dalam bentuk

gas. Begitu pula zat pelarut. Umumnya zat pelarut dalam bentuk cairan. Air,

Alkohol, Etanol, umumnya digunakan sebagai bahan pelarut.

Secara perhitungan, konsentrasi suatu larutan dapat ditentukan dengan

menggunakan persamaan berikut :

(2.24)

di mana C1 = persentase konsentrasi zat cair sebelum diencerkan

V1 = volume zat cair yang akan diencerkan

C2 = persentase konsentrasi zat cair yang telah diencerkan

V2 = volume zat cair yang telah diencerkan


18

BAB III

Metode Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui nilai viskositas suatu zat cair dengan

menggunakan viskometer sederhana. Tahap-tahap yang perlu dilakukan untuk

mencapai tujuan yang diinginkan yaitu : persiapan alat dan bahan yang digunakan,

penyusunan alat untuk eksperimen, pengambilan data, dan menganalisis data yang

diperoleh.

A. Persiapan Alat dan Bahan

Sebelum memulai pengambilan data, peralatan yang digunakan pada

eksperimen ini disediakan terlebih dahulu. Alat-alat yang digunakan, yaitu: 2

pipa paralon diameter 1 inch, tutup paralon untuk diameter 1 inch, pipa

kapiler, lem tembak, lem paralon, selang waterpass, PTFE seal tape, papan

kayu, siku-siku penyangga, kertas asturo warna polos, klem, midline, gelas

ukur 250 ml, gelas ukur 50 ml, neraca ohaus, kamera, tripod, dan zat cair

yang digunakan (Gliserin dan air). Gambar 3.1. adalah sebagian peralatan

yang digunakan.


19

Gambar 3.1. Perlengkapan pembuatan viskometer

B. Penyusunan Alat

1. Pembuatan viskometer sederhana

Pertama-tama, masing-masing pipa paralon yang digunakan diberi

alas menggunakan tutup paralon yang sesuai ukurannya. Lalu diberi lem

pada persambungan paralon agar tidak terjadi kebocoran. Kemudian, sisi

samping kanan dan kiri tabung bagian alas paralon diberi lubang sebesar

diameter selang dan diameter pipa kapiler. Lubang untuk diameter selang

dan pipa kapiler harus segaris. Begitu pula untuk tabung paralon yang

lain, dengan letak lubang pada ketinggian yang sama. Kemudian, selang

dipasang pada bagian paralon yang telah dilubangi sesuai ukurannya.

Persambungan anatara selang dan paralon dilem untuk menghindari

kebocoran. Selanjutnya, PTFE seal tape dililitkan secukupnya pada tiap

ujung pipa kapiler. Hal ini dilakukan agar persambungan pipa kapiler dan

pipa paralon tersambung rapat. Kemudian, pipa kapiler dihubungkan ke

tabung paralon pada lubang yang sesuai, yang telah disediakan. Bagian

persambungan antara pipa paralon dan pipa kapiler lapisi lem tembak agar

tidak terjadi kebocoran pada persambungan pipa.

Setelah viskometer sederhana tersebut jadi, untuk mempertahankan

keadaannya agar tetap baik pada setiap bagian persambungan, maka diberi

alas atau tatakan agar viskometer dapat digunakan dengan tegak.

Viskometer sederhana diletakan diatas papan sebagai background dengan


20

warna yang agak terang. Kemudian direkatkan menggunakan klem agar

tidak berubah posisi. Setelah diberi tatakan background, diberi pula kaki-

kaki agar dapat diletakan tegak. Skematis viskometer sederhana dan

bentuk nyatanya, ditunjukan oleh gambar 3.2. dan gambar 3.3.

Gambar 3.2. Skematis viskometer yang digunakan

Gambar 3.3. Viskometer yang digunakan

selang bening

tabung

pipa kapiler


21

2. Setting Alat

Posisi Viskometer dan kamera diatur segaris lurus. Viskometer

diletakan ada meja yang datar dan tidak bergoyang. Dan kamera

menggunakan tripod untuk mencakup ketinggian yang diperlukan. Set alat

ditunjukan oleh gambar 3.4.

Gambar 3.4. Setting alat eksperimen

C. Prosedur Eksperimen

1. Pengukuran Diameter Pipa Kapiler dan Diameter Tabung Paralon

Pengukuran diameter pipa kapiler dan tabung paralon menggunakan

fitur photo analyzer pada software Logger Pro. Di mana pipa kapiler yang

akan diukur diberi air di dalamnya. Kemudian diletakkan sejajar dengan

penggaris untuk difoto. Keduanya harus diletakan pada alas yang sama.

Hasil foto tadi yang akan dianalisis. Begitu pula untuk pengukuran

diameter tabung paralon, penampang tabung dan penggaris harus sejajar

dalam satu bidang. Caranya sebagai berikut :


22

a. Pada tampilan jendela software Logger Pro dipilih menu Insert pada

menu bar. Kemudian pilih menu picture, lalu diklik picture with photo

analysis. Gambar 3.5. dapat memperjelas letak dan option menu yang

harus dipilih.

Gambar 3.5. Fitur Photo Analysis ada pada menu insert

b. Dipilih foto yang akan dianalisis dari folder penyimpanannya.

Kemudian diklik open.

c. Foto yang dipilih akan tampil pada lembar kerja pada jendela Logger

Pro dengan fitur analyzer seperti pada gambar 3.6. Pada fitur analyzer

dipilih icon set scale, yang ditunjukan oleh lingkaran warna merah pada

gambar 3.6., untuk menentukan skala pengukuran.


23

Gambar 3.6. Tampilan Photo Analyzer dan tombol set scale yang dilingkari

warna merah

d. Pointer didrag sepanjang benda yang telah diketahui panjang aslinya.

Kemudian akan muncul kotak dialog seperti pada gambar 3.7. Hasil

drag pointer berupa garis hijau, seperti yang dilingkari hijau pada

gambar 10. Nilai panjang sesungguhnya diisikan pada kolom distance

dan satuannya disesuaikan pada kolom units. Kemudian diklik OK

Gambar 3.7. Kotak dialog pada set scale untuk mengatur skala


24

e. Diklik tombol Photo distance, yang terletak dibawah tombol set scale.

Kemudian didrag sepanjang diameter bagian dalam pipa kapiler. Nilai

diameter pipa kapiler akan tertampil secara otomatis.

f. Langkah 1.a. sampai dengan 1.e diulangi lagi hingga tiga kali

pengulangan. Kemudian nilai yang tercatat dirata-rata.

g. Langkah 1.a sampai dengan 1.f diulangi dengan file foto yang berbeda,

yaitu foto penampang tabung paralon dan penggaris.

2. Pengenceran Gliserin dengan Air

a. Perlu dilakukan perhitungan pengenceran terlebih dahulu dengan

menggunakan rumus molaritas (konsentrasi) sebagai berikut :

di mana C1 adalah persentase konsentrasi zat cair yang tinggi (lebih

pekat), V1 adalah volume zat cair yang diperlukan untuk diencerkan, C2

adalah persentase konsentrasi zat cair yang diinginkan (setelah

diencerkan), V2 adalah volume yang diinginkan.

b. Gliserin yang berkonsentrasi lebih tinggi (C1) dimasukan ke gelas ukur

dengan volume sebesar V1 yang diperoleh dari perhitungan pengeceran.

c. Air sebagai bahan pelarut ditambahkan ke gelas ukur berisi gliserin

yang akan diencerkan tadi, hingga volume campuran mencapai volume

yang diinginkan (V2).

d. Campuran diaduk sampai homogen.


25

3. Pengukuran massa jenis gliserin dengan berbagai konsentrasi

a. Neraca ohaus diset pada kedudukan setimbang pada skala nol.

b. Gelas ukur tak berisi, ukuran 50ml, ditimbang dengan neraca ohaus dan

dicatat sebagai massa wadah.

c. Gliserin yang akan diukur massa jenisnya, dituangkan ke gelas ukur

tadi sebanyak 10ml. Dicatat massa gliserin dan volumenya.

d. Langkah ke-3 diulangi dengan menambahkan 10ml gliserin setiap

penimbangan hingga mencapai volume 50ml.

e. Dibuat grafik hubungan massa terhadap volume dan dicari gradien

grafiknya. Hasil gradien merupakan massa jenis dari gliserin yang

diukur.

4. Perekaman data perubahan ketinggian permukaan gliserin dalam

tabung dengan konsentrasi yang berbeda-beda.

a. Alat dan bahan yang digunakan disiapkan terlebih dahulu.

b. Zat cair yang akan diukur viskositasnya, dicatat nama, konsentrasi,

volume, dan massa jenisnya.

c. Massa jenis zat cair diukur dengan metode penimbangan, yaitu

perubahan massa terhadap perubahan volume. Di mana massa jenisnya

merupakan gradien garis dari data perubahan massa terhadap perubahan

volume.

d. Dicatat pula keadaan ruangan (suhu, kelembapan, cuaca) yang

digunakan untuk pengukuran viskositas zat cair.


26

e. Setting alat seperti pada gambar 3.4.

f. Kamera disetting dalam mode video. Kemudian diklik play dan dengan

segera zat cair yang akan diukur viskositasnya, dituangkan ke salah satu

tabung pada viskometer.

g. Perubahan ketinggian permukaan zat cair dalam tabung viskometer

diamati melalui selang bening. Rekaman video dihentikan ketika

permukaan zat cair pada kedua tabung mencapai ketinggian yang sama.

h. Langkah 4.b. sampai dengan 4.g. diulangi dengan konsentrasi zat cair

yang berbeda-beda.

D. Analisis data

Data pada eksperimen ini berupa video rekaman penurunan dan kenaikan

permukaan cairan gliserin pada dua tabung yang berhubungan. Maka dari itu

diperlukan aplikasi software Logger Pro untuk mengolah data menggunakan

fitur video analisisnya. Hal ini bertujuan untuk mengetahui trend titik-titik

data pada grafik selisih ketinggian permukaan zat cair terhadap waktu yang

diperlukan hingga mencapai keadaan setimbang. Langkah-langkah

pengolahan data video sebagai berikut :

1. Pada tampilan jendela software Logger Pro dipilih menu Insert pada menu

bar. Kemudian pilih menu Movie... Untuk lebih jelasnya bisa dilihat

tampilannya pada gambar 3.8.


27

Gambar 3.8. Fitur Video analysis ada pada menu insert

2. Dipilih video yang akan dianalisis dari folder penyimpanannya. Kemudian

diklik open. Seperti yang ditunjukan pada gambar 3.9.

Gambar 3.9. Pemilihan file video yang akan dianalisis

3. Tampilan video analisis ditunjukan seperti pada gambar 3.10. Icon pada

pojok kanan bawah yang dilingkari warna biru pada gambar 3.10. diklik

untuk menampilkan fitur video analyzer. Kemudian dipilih set scale, pada

kotak warna merah digambar 3.10., untuk menentukan skala pengukuran.

Pointer didrag sepanjang benda yang telah diketahui panjang aslinya. Pada

gambar 3.10. benda yang memiliki ukuran pasti yaitu midline, yang


28

dilingkari warna hijau. Kemudian akan muncul kotak dialog seperti pada

gambar 3.10. yang dikotaki warna kuning.

Gambar 3.10. Tampilan video analisis dan kotak dialog untuk pengaturan skala

Nilai panjang sesungguhnya diisikan pada kolom distance dan satuannya

disesuaikan pada kolom units. Kemudian diklik OK.

4. Untuk mengetahui ketinggian permukaan gliserin dalam tabung, perlu

ditentukan acuan alasnya. Icon Set Origin yang diberi tanda orange pada

gambar 3.11., dipilih untuk menentukan koordinat sumbu x sebagai alas

dan koordinat sumbu y sebagai ketinggiannya. Tampilan sumbu koordinat

berwarna kuning seperti yang ditunjuk anak panah pada gambar 3.11.


29

Gambar 3.11. Tombol set origin dan tampilannya

5. Tombol play, berbentuk segitiga di pojok kiri bawah pada gambar 3.12.,

diklik untuk memutar video. Dilihat bagian selang bening untuk

mengamati pergerakan permukaan cairan gliserin ketika dituang ke salah

satu sisi tabung. Kemudian tombol stop diklik dengan segera saat

mencapai ketinggian maksimal. Tombol stop terletak disebelah tombol

play, icon bentuk kotak warna hitam. Untuk mengetahui tepat mencapai

ketinggian maksimalnya dapat digeser ke frame sebelum atau sesudahnya

menggunakan tombol previous frame atau next frame yang berbentuk dua

segitiga ke arah kanan atau kiri. berada di barisan tombol play dan stop.

Deretan tombol pemutar video ditunjukan oleh gambar 3.12. yang berada

di dalam garis warna kuning.

6. Permukaan gliserin dalam tabung yang terlihat pada selang bening,

ditandai dengan menggunakan icon add point yang dilingkari warna merah

pada gambar 3.12.


30

Gambar 3.12. Fungsi tombol add point untuk membubuhkan titik data

7. Tombol play diklik kembali, diamati penurunan permukaan gliserin dalam

tabung yang dilihat pada selang bening. Diklik tombol stop saat terlihat

sedikit penurunan dari tanda titik pertama. Dipilih tombol add point

kemudian diklik tepat pada permukaan gliserin yang terlihat pada selang

bening untuk menampilkan titik data berikutnya.

8. Langkah ke-7 diulangi hingga ketinggian permukaan zat cair pada kedua

tabung mencapai keadaan setimbang. Setelah proses pemberian tanda akan

tampak titik-titik data mengikuti lintasan zat cair dalam selang bening.

Dari titik-titik data tersebut, akan ditampilkan grafik posisi penurunan

ketinggian zat cair terhadap waktu secara otomatis.

9. Langkah 1-7 diulangi lagi, tetapi yang diamati adalah proses kenaikan

permukaan zat cair pada tabung penampung. Pemberian tanda titik

diletakan pada permukaan zat cair yang mengalami kenaikan seiring

bertambahnya waktu. Dari hasil titik-titik tadi, akan ditampilkan grafik

posisi kenaikan ketinggian zat cair terhadap waktu secara otomatis.


31

10. Kolom data ditambah dengan keterangan selisih posisi penurunan dan

kenaikan permukaan zat cair terhadap sumbu y. Dengan cara diklik Data

pada menu bar dipilih submenu New Calculated Column... Kemudian akan

tampil kotak dialog seperti gambar 3.13. Pada kotak dialog seperti gambar

3.13, ditulis judul kolomnya pada kolom Name dan ditulis simbolnya pada

kolom Short Name. Dipilih satuan yang digunakan pada kolom Units.

Persamaan yang digunakan dapat ditulis pada kolom Expression. Nama

kolom yang telah tersedia pada tabel data digunakan untuk penulisan

persamaan pada kolom Expression. Atau dapat dipilih tombol variables

(Columns), dipilih kolom data yang dinginkan. Jika tidak tersedia, dipilih

Choose specific column... kemudian ditandai nama kolom data yang

diinginkan. Simbol operasional perhitungan yang digunakan seperti pada

Ms. Excel “ + - * / “ . Jika persamaan yang digunakan telah ditulis,

selanjutnya diklik Done. Dengan otomatis akan tertampil kolom data baru

berserta angkanya yang telah terkalkulasi secara otomatis.

Gambar 3.13. Kotak dialog New Calculated Column


32

11. Kolom data selisih posisi ketinggian zat cair, dibuat grafik posisi terhadap

waktu. Diklik judul kolom data tersebut, kemudian dipilih menu insert lalu

diklik Graph. Grafik akan tertampil secara otomatis pada lembar kerja.

12. Jika grafik pada langkah ke-11 sudah tertampil, maka titik-titik data difit

dengan persamaan grafik yang sesuai pada persamaan 2.19. Titik-titik data

yang tertampil pada grafik diblock pada daerah data yang diinginkan.

Kemudian diklik menu Analyze, dan dipilih submenu Curve fit. Atau dapat

diklik icon Curve fit secara langsung seperti gambar 3.14. yang ditandai

kotak warna merah. Curve fit dipilih untuk titik-titik data yang bentuk

lintasannya melengkung.

Gambar 3.14. Tombol Curve fit

13. Bentuk persamaan 2.23 yaitu ( ) sama dengan persamaan

grafik hasil fiting yaitu ( ) . Sehingga nilai α yang

dicari sama dengan nilai koefisien C pada keterangan grafik. Kemudian

niai C disubtitusikan dengan α pada persamaan 2.18. Karena nilai r, ρ, g,

L, dan A telah diketahui dari karakteristik pipa kapiler, maka nilai

viskositas η dapat ditentukan. Dengan perhitungan akhir sebagai berikut :


33

BAB IV

Hasil dan Pembahasan

A. Hasil

Dari eksperimen yang telah dilakukan, didapatkan beberapa data

pengukuran diantaranya: karakteristik zat cair yang digunakan,

karakteristik pipa kapiler dan tabung, serta koefisien perubahan ketinggian

permukaan zat cair. Beberapa data tersebut digunakan untuk menentukan

nilai viskositas zat cair. Adapun detailnya sebagai berikut :

1. Pengukuran karakterisitik zat cair yang digunakan.

Pada penelitian ini, bahan zat cair yang digunakan yaitu gliserin

dengan berbagai konsentrasi. Bahan tersebut dipilih karna telah

tersedia di Laboratorium Fisika Universitas Sanata Dharma. Zat cair

yang digunakan dicatat berdasarkan volume, konsentrasi, serta massa

jenisnya. Volume gliserin yang digunakan juga tidak terlalu banyak,

yaitu ± 200 ml. Pengukuran volume menggunakan gelas ukur yang

memiliki kapasitas pengukuran hingga 250ml.

Gliserin diencerkan dengan air dengan berbagai nilai konsentrasi

gliserin yang diinginkan yaitu : gliserin 0% (air), gliserin 20%,

gliserin 40%, gliserin 60%, gliserin 80%, dan gliserin 100%.

Pengenceran gliserin dilakukan secara bertahap dari yang

berkonsentrasi tinggi, atau paling pekat, hingga yang berkonsentrasi

paling rendah. Untuk menentukan konsentrasi pengenceran gliserin,


34

dapat diperhitungkan terlebih dahulu dengan menggunakan persamaan

(2.20). Misal, menentukan gliserin berkonsentrasi 80% dengan

volume 200ml dari gliserin berkonsentrasi 100%. Cara

perhitungannya menggunakan persamaan (2.20) seperti berikut :

Dari perhitungan di atas didapatkan nilai V1 yaitu 160 ml, di

mana V1 merupakan volume gliserin yang berkonsentrasi 100%.

Untuk mendapatkan cairan gliserin berkonsentrasi 80% dengan

volume 200ml, perlu dicampurkan 40ml air pada 160ml gliserin

berkonsentrasi 100%. Begitu pula untuk pengenceran berikutnya,

gliserin berkonsentrasi 60% diperoleh dari pengenceran gliserin

berkonsentrasi 80%. Dengan menggunakan perhitungan persamaan

(2.20), untuk mendapatkan 200ml giserin berkonsentrasi 60%,

diperlukan 150ml gliserin berkonsentrasi 80% ditambah air 50ml.

Pengenceran gliserin selanjutnya dilakukan dengan pola yang sama

hingga didapatkan konsentrasi terendah yaitu gliserin 20%.

Dalam pengukuran massa jenis gliserin, seperti yang dicantumkan

pada metode penelitian, nilainya didapat dari gradien grafik

penambahan massa terhadap volume. Penimbangan massa gliserin

cukup menggunakan sampel gliserin 50ml. Penimbangan massa


35

gliserin dilakukan secara bertahap sesuai volume yang dituangkan

dalam wadah. Penambahan volume dilakukan setiap 10ml. Di mana

dalam penimbangan diukur terlebih dahulu massa wadahnya. Volume

dan massa gliserin yang bernilai nol menunjukan pengkuran massa

wadah. Contoh pengukuran massa jenis gliserin ditunjukkan pada

tabel 4.1 sebagai berikut :

Tabel 4.1. Perubahan massa gliserin terhadap penambahan volume

Zat cair : Gliserin berkonsentrasi 100%

Suhu ruang : 27

Volume

(×10-5 m3)

Massa wadah + gliserin

(×10-3 kg)

Massa gliserin

(×10-3 kg)

0 93 0

10 106 13

20 118,7 25,7

30 131,5 38,5

40 144,1 51,1

50 156,9 63,9

Dari tabel 4.1, dibuat grafik hubungan perubahan massa gliserin

terhadap penambahan volumenya pada software Logger Pro.

Kemudian grafik dianalisis untuk menentukan gradien grafik tersebut.

Contoh grafik hubungan perubahan massa dengan penambahan

volume gliserin berkonsentrasi 100% beserta keterangannya dapat

dilihat pada grafik 4.1 berikut :


36

Grafik 4.1. hubungan perubahan massa terhadap penambahan volume

pada gliserin berkonsentrasi 100%

Hasil analisis gradien grafik 4.1 ditampilkan berupa nilai berserta

ketidakpastiannya. Nilai masa jenis gliserin berkonsentrasi 100%

beserta nilai ketidakpastiannya ditunjukkan pada gambar 4.1 dengan

simbol ‘m(slope)’, yaitu 1272 ± 1,633 kg/m3. Untuk hasil pengukuran

massa jenis gliserin keseluruhan dengan nilai konsentrasi yang

berbeda-beda, disajikan pada tabel 4.2. Hasil pengukuran yang

dicantumkan pada tabel 4.2 telah dibulatkan. Pengukuran dilakukan

pada suhu ruangan 27 C.


37

Tabel 4.2. Pengukuran massa jenis gliserin terhadap konsentrasi yang

digunakan pada suhu ruangan 27 C

No Konsentrasi

gliserin (% )

Massa jenis

( kg/m3 )

1 0 989 ± 6

2 20 1050 ± 5

3 40 1070 ± 3

4 60 1170 ± 1

5 80 1240 ± 8

6 100 1270 ± 2

2. Pengukuran karakteristik pipa kapiler dan tabung

Panjang pipa kapiler dan tabung diukur menggunakan penggaris

karena masih dapat diamati dengan mudah. Pengukuran dilakukan

sebanyak tiga kali kemudian dicari rata-ratanya. Sedangkan untuk

pengukuran diameter pipa kapiler dan tabung paralon, digunakan

photo analyzer pada Logger Pro. Pengukuran menggunakan photo

analyzer dirasa lebih praktis dan mudah dalam menentukan nilai

ralatnya. Data pengukuran panjang serta diameter dari pipa kapiler

dan tabung paralon, dianalisis dengan menggunakan fitur analisis

statistik pada Logger Pro. Data pengukuran diameter pipa kapiler dan

diameter tabung menggunakan photo analyzer ditunjukkan berurutan

oleh gambar 4.1 dan gambar 4.2. Untuk hasil pengukuran panjang


38

serta diameter dari pipa kapiler dan tabung paralon ditunjukkan pada

tabel 4.3.

Gambar 4.1. Pengukuran diameter pipa kapiler oleh photo analyzer

Gambar 4.2. Pengukuran diameter tabung oleh photo analyzer


39

Tabel 4.3. Hasil pengukuran diameter, jari-jari, dan panjang terhadap pipa kapiler dan tabung paralon yang digunakan

Diameter

(× 10-2 cm)

Jari-jari

(× 10-2cm) Panjang (cm)

Pipa

Kapiler

20,03 ± 0,02 10,01 ± 0,01 19,5 ± 0,2

Tabung

Paralon 283,8 ± 2,5 141,9 ± 1,2 34,5

3. Pengukuran koefisien perubahan ketinggian permukaan zat cair

dalam tabung (α)

Koefisien perubahan ketinggian permukaan zat cair pada

penelitian ini, yang dimaksud adalah gabungan dari beberapa

komponen yang mempengaruhi terjadinya perubahan ketinggian

permukaan zat cair dalam tabung, akibat aliran zat cair yang melalui

pipa kapiler. Seperti pada metode analisis data di BAB III, di mana

titik-titik data yang membentuk trend grafik eksponensial, difit dengan

persamaan natural exponent yang sebentuk dengan persamaan 2.19.

sesuai bentuk lintasan titik-titik data tersebut. Grafik yang telah

difiting hasilnya akan tampil pada keterangan grafik yang terletak di

samping grafik, seperti tampilan yang ditunjukkan oleh grafik 4.2.


40

Grafik 4.2. Selisih ketinggian permukaan gliserin pada tabung terhadap waktu

dengan konsentrasi gliserin 100%

Nilai α yang dicari sama dengan nilai koefisien C pada keterangan

grafik, seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.3.

Gambar 4.3. Hasil fiting data pada grafik rekaman data gliserin

berkonsentrasi 100%

Dari hasil fiting grafik rekaman data gliserin berkonsentrasi

100%, didapatkan nilai yaitu 0,0003456 ± 5,795×10-6. Penentuan

nilai α dengan menggunakan analisis grafik pada Logger Pro, berlaku


41

untuk seluruh data setiap konsentrasi gliserin yang digunakan. Nilai α

yang ditentukan dari hasil fiting grafik disajikan pada tabel 4.4.

Tabel 4.4. Hasil pengukuran nilai koefisien perubahan ketinggian permukaan

zat cair (α) terhadap konsentrasi gliserin yang digunakan

No Konsentrasi

(% )

α = C = koef. perubahan

ketinggian permukaan zat cair

(× 10-3)

1 0 20,1 ± 0,3

2 20 14,8 ± 0,2

3 40 8,5 ± 0,1

4 60 4,1 ± 0,1

5 80 1,4 ± 0,1

6 100 0,35 ± 0,01

4. Perhitungan nilai viskositas gliserin

Dalam eksperimen ini, nilai viskositas gliserin ditentukan dengan

menggunakan persamaan 2.14. Di mana sebelumnya nilai α telah

diketahui melalui hasil fiting data dengan persamaan grafik yang sama

dengan persamaan 2.19. Beberapa variabel yang digunakan dalam

perhitungan nilai viskositas memiliki nilai ketidakpastian dalam setiap

pengukurannya. Untuk perhitungan utama dalam menentukan nilai

pokok dari viskositas zat cair yang diuji, mengunakan nilai bulat dari

koefisen pada masing-masing variabel. Sedangkan untuk perhitungan

ketidakpastian, menggunakan ralat relatif. Berikut ditunjukkan contoh


42

perhitungan viskositas zat cair yang diuji beserta perhitungan

ketidakpastiannya:

Data rekaman aliran gliserin berkonsentrasi 100%, digunakan

sebagai contoh perhitungan. Titik-titik data yang ditampilkan pada

grafik 4.2 membentuk suatu pola eksponensial menurun. Diambil

beberapa titik-titik data yang tepat membentuk kurva eksponensial

untuk dianalisis. Grafik 4.2 merupakan grafik yang telah dianalisis.

Setelah dianalisis didapatkan nilai α seperti yang disajikan pada

tabel 4.4. Selanjutnya untuk menentukan koefisien viskositas

digunakan persamaan (2.14), seperti berikut :

dari persamaan di atas konstanta dipindah ruas dengan konstanta α

seperti persamaan di bawah:

nilai r, ρ, g, α, L, R diketahui pada tabel 4.2, 4.3, dan 4.4.

Sebagai contoh perhitungan nilai viskositas gliserin berkonsentrasi

100%.

( )

⁄

⁄

( ) ( ) ( )

( )

⁄

⁄

( ) ( ) ( )

⁄


43

Pa.s

Pa.s = 230,3 mPa.s

Perhitungan ketidakpastian nilai viskositas gliserin yang diukur

Perhitungan ralat menggunakan ralat relatif pada masing-masing

komponen yang digunakan untuk perhitungan nilai viskositas. Selanjutnya

dicari ralat relatif koefisien viskositas tersebut, meggunakan standar

deviasi seperti berikut ini :

√(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

√(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

√( ) ( ) ( ) ( ) ( )

√( ) ( ) ( ) ( ) ( )

√ =

Jadi, koefisien viskositas gliserin berkonsentrasi 100% yang

diukur, yaitu ( ) . Cara perhitungan di atas

digunakan untuk menentukan koefisien viskositas dan nilai

ketidakpastiannya dari semua data rekaman video yang dianalisis.


44

Hasil pengukuran koefisien viskositas dirangkum pada Tabel 4.5. dan

Grafik 4.3.

Tabel 4.5. Hasil pengukuran koefisien viskositas gliserin terhadap persentase

konsentrasi yang digunakan

suhu ruangan : 27 C volume gliserin : 200ml

No Konsentrasi (% ) Viskositas ( mPa.s )

1 0 3,1 ± 0,1

2 20 4,4 ± 0,1

3 40 7,9 ± 0,3

4 60 18,1 ± 0,3

5 80 57 ± 2

6 100 230 ± 3

Grafik 4.3. Hubungan nilai viskositas gliserin terhadap kosentrasinya


45

B. Pembahasan

1. Metode Penelitian dan Set Alat

Pada penelitian ini, pengukuran koefisien viskositas menggunakan

model viskometer kapiler. Seperti pada penelitian sebelumnya, penelitian

ini menerapkan konsep Hukum Poiseuille. Metode penelitian serta set alat

ditentukan berdasarkan latar belakang permasalahan. Beberapa

permasalahan yang ditemui pada penelitian-penelitian yang dipaparkan di

latar belakang, dapat ditanggulangi dengan metode penelitian ini.

Dua tabung yang dihubungkan dengan pipa kapiler pada bagian

bawah tabung, dapat digunakan untuk menentukan koefisien viskositas zat

cair. Pada penelitian sebelumnya dua tabung yang digunakan memiliki

diameter yang berbeda dengan panjang yang sama. Selain itu ada alat

khusus yang digunakan untuk perekaman data, yaitu timbangan yang dapat

merekam perbedaan massa pada kedua tabung secara otomatis. Di mana

data perbedaan massa tabung, yang berisi zat cair, terhadap waktu

digunakan untuk menentukan koefisien viskositas zat cair. Perekaman data

dilakukan hingga dicapai kesetimbangan massa pada kedua tabung yang

berisi zat cair. Jika penelitian tersebut ingin diterapkan pada kelas

praktikum, alat tersebut belum tentu tersedia di semua laboratorium fisika

tingkat universitas maupun sekolah menengah. Maka dari itu penelitian ini

didesign untuk mengatasi permasalahan tersebut. [Rosenberger et al, 1992]


46

Pada penelitian ini, dua tabung yang digunakan memiliki panjang

serta diameter yang sama. Perpindahan zat cair dari satu tabung ke satu

tabung lainnya diamati pada perbedaan ketinggian permukaan zat cair

pada kedua tabung setiap waktu. Jika permukaan zat cair pada kedua

tabung yang mencapai ketinggian setimbang, maka kedua tabung tersebut

juga mengalami kesetimbangan massa. Dengan begitu, penggunaan dua

tabung yang berukuran sama mampu meniadakan penggunaan alat khusus

untuk pengukuran koefisien viskositas zat cair. Di mana alat khusus yang

digunakan di penelitian sebelumnya yaitu timbangan yang dapat merekam

massa setiap waktu secara otomatis.

Pengukuran koefisien viskostitas zat cair dilakukan pada penelitian

lain menggunakan satu tabung yang dihubungkan dengan pipa kapiler

pada bagian bawah tabung. Zat cair yang mengalir dari dalam tabung

melalui pipa kapiler, ditampung pada suatu wadah. Perubahan tekanan

dalam tabung dipengaruhi oleh penurunan berat zat cair dalam tabung,

sehingga zat cair dapat mengalir. Besar tekanan zat cair yang tertampung

diwadah sama dengan tekanan udara sekitar. Sedangkan pada penelitian ini

digunakan dua tabung yang terhubung oleh pipa kapiler. Sehingga tekanan

pada wadah penampung, yang berbentuk tabung, dipengaruhi oleh tekanan

hidrostatik dan tekanan udara sekitar. Oleh karena itu, perbedaan tekanan

hidrostatik pada kedua tabung bisa untuk menentukan perbedaan tekanan

pada kedua ujung pipa kapiler menggunakan persamaan Poiseuille [Arum

dan Edi, 2017].


47

Pada beberapa penelitian yang dilakukan, tabung dan pipa kapiler

digunakan untuk set alat. Meski peralatan dan seting alat yang digunakan

hampir sama, tetapi memiliki sudut pandang pengamatan yang berbeda-

beda. Peralatan khusus, seperti : electrobalance; sensor gaya; sensor

tekanan; dan interface pengolah data, digunakan pada pengambilan data

supaya lebih teliti. Sensor pengamat juga digunakan pada penelitian ini,

yaitu berupa kamera. Kamera digunakan sebagai sensor pengamatan

karena mudah ditemukan dan tidak memerlukan interface pengolah data

[Rosenberger et al, 1992; Arum dan Edi,2017; Massalha dan Digilov,

2015].

Beberapa konsep diterapkan pada set alat yang digunakan di

penelitian ini. Konsep tekanan hidrostatis digunakan untuk mengetahui

keadaan zat cair dalam tabung. Hukum Poiseuille digunakan untuk melihat

laju aliran zat cair yang melalui pipa kapiler. Peristiwa bejana

berhubungan juga terdapat pada setiap tabung yang dihubungkan dengan

selang bening. Karena diameter selang yang digunakan cukup lebar sekitar

0,5cm sehingga zat cair mengalir dengan mudah. Berdasarkan sifat bejana

berhubungan, pada keadaan yang setimbang, ketinggian zat cair disetiap

wadah yang saling berhubungan adalah sama. Maka dari itu selang bening

digunakan untuk indikator ketinggian zat cair dalam tabung, karena tabung

tidak terbuat dari bahan yang tembus pandang, sehingga zat cair dalam

tabung tidak bisa teramati langsung.


48

2. Teknik pengambilan data

Untuk teknik pengambilan data, caranya hampir sama seperti yang

telah dilakukan oleh Yosephine Novita. Pengamatan perubahan ketinggian

permukaan gliserin dalam kedua tabung direkam dengan kamera atau

handycam. Sebelumnya set alat diletakkan pada sebidang papan (dapat

dilihat pada gambar 3.3). Hal ini bertujuan untuk kemudahan dalam

menentukan skala penganalisisan. Selain itu set alat yang ditetapkan

bertujuan agar sambungan antar pipa kapiler dan kedua tabung tidak

mudah goyah ketika zat cair dikeluarkan dari tabung.

Saat perekaman, kamera harus tegak lurus terhadap set alat. Pada

gambar 3.4 juga dapat dilihat bahwa set alat harus ditampilkan utuh dalam

layar kamera agar dalam tampilan video analyzer tidak terpangkas. Dan

yang tepenting adalah zat cair dalam selang bening dapat diamati dengan

jelas pada rekaman video, karena hal ini merupakan indikator utama dalam

proses analisis rekaman.

Pada penelitian ini, zat cair yang digunakan yaitu air dan gliserin. Air

jelas karna mudah didapat dan di sini air dijadikan sebagai pelarut dalam

pengenceran konsentrasi gliserin. Kemudian zat cair yang pekat dipilih

gliserin. Selain ketersediaannya di Laboratorium Fisika Universertas

Sanata Dharma mencukupi, gliserin dipilih karna konsentrasi

kekentalannya dapat diatur. Selain itu gliserin memiliki sifat fisik yang

bening, pekat, dan mudah dibersihkan. Karena gliserin bersifat

higroskopis, sehingga cairan gliserin tidak terlalu banyak meninggalkan


49

sisa pada dinding wadah. Gliserin juga memilihi titik beku yang agak

rendah yaitu 20 sehingga masih cukup aman disimpan dalam suhu

ruang. Artinya cairan gliserin yang menempel pada dinding wadah tidak

mudah mengkristal. Gliserin juga memiliki sifat tak reaktif, sehingga tidak

terjadi reaktifitas jika terkontaminasi dengan udara maupun air.

Pada pengambilan data perlu dipantau keadaan ruangan baik suhu

maupun cuaca. Karena pengukuran yang diinginkan dilakukan pada

keadaan suhu ruang yang sama, tetapi tidak setiap waktu suhu ruang selalu

konstan. Mengingat durasi satu data untuk konsentrasi gliserin yang tinggi

cukup lama, maka dari itu suhu ruangan perlu dikontrol setidaknya agar

tidak jauh dari suhu ruangan yang diinginkan. Perekaman data yang

menggunakan gliserin berkonsentrasi 100%, membutuhkan waktu hampir

3 jam untuk dapat mencapai keadaan setimbang. Sedangkan untuk gliserin

berkonsentrasi 0% hingga 60%, waktu yang diperlukan zat cair berpindah

dari tabung 1 ke tabung 2 tidak terlalu lama.

Pada masa pengambilan data, cuaca lingkungan berubah-ubah.

Terkadang sangat terik dan gerah, kadang pula juga mendung berangin.

Maka dari itu pengambilan data dilakukan pada waktu yang hampir sama.

Jika cuaca lingkungan sedang tidak stabil, maka dicari waktu yang suhu

ruangannya konstan seperti yang diperlukan. Suhu ruang yang digunakan

berkisar 27 . Keadaan ruangan dan keadaan lingkungan luar seperti

cuaca, selalu dicatat. Suhu dan kelembapan ruang diamati menggunakan


50

termostat digital yang terpasang pada dinding ruang laboratorium yang

digunakan.

Handycam dan kamera diperlukan untuk perekaman data. Handycam,

kamera yang dikhususkan untuk merekam video, digunakan untuk

pengamatan dan perekaman data pada zat cair gliserin yang berkonsetrasi

100%. Kualitas HD digunakan dalam proses perekaman untuk resolusi

video yang baik. Penggunaan handycam diperlukan karenakan durasi

perekaman sangat lama, sehingga perlu dihubungkan ke sumber tegangan

agar handycam tetap terus menyala. Sedangkan untuk gliserin

berkonsentrasi 80% hingga 0%, pengambilan data direkam menggunakan

kamera DSLR. Dengan konsentrasi tersebut, kapasitas daya baterai pada

kamera DSLR mampu untuk merekam data selama proses perpindahan zat

cair dalam tabung hingga mencapai kesetimbangannya.

Pengunaan kamera DSLR lebih disarankan karena format filenya

dapat dibaca oleh program analisis video di Logger Pro. Sedangkan untuk

format file handycam, tidak dapat digunakan di program Logger Pro.

Maka dari itu digunakan cara analisis foto untuk data yang direkam

menggunakan handycam.


51

3. Analisis data menggunakan video analisis dan photo analysis pada

Logger Pro

Hampir semua analisis atau data pengukuran diolah menggunakan

software Logger Pro karna dirasa lebih praktis dan mudah. Mulai dari

pengukuran diameter pipa kapiler, diameter tabung, dan yang utama yaitu

menganalisis data rekaman video. Tetapi tidak semua data rekaman yang

dimiliki dalam penelitian ini dapat dianalisis menggunakan video analyzer.

Beberapa rekaman video tidak dapat dianalisis menggunakan video

analyzer, dikarenakan formatnya yang tidak sesuai terhadap aplikasi yang

digunakan dan ketidakutuhan video yang tertampil karena durasi waktu

perekaman yang teralu lama. Maka dari itu digunakan photo analyzer

untuk tiap frame yang ditangkap terhadap waktu dari durasi video tersebut.

Perlu diketahui, jenis format video yang dapat diolah oleh video

analyzer Logger Pro yaitu *.mov ; *.avi ; *.mpeg ; *.wav. Serta propertis

kecepatan frame tiap detiknya minimal 25 fps (frame per seconds). Jika

video yang akan dianalisis tidak mencukupi format tersebut, maka dalam

folder penyimpanan tidak tertampil atau tidak dapat diinput ke lembar

kerja Logger Pro. Contohnya pada pengambilan data dengan zat cair

gliserin berkonsentrasi 100%, digunakan handycam dengan resolusi full

HD dalam perekaman data. Format file data tersebut berupa AVCHD, dan

ketika akan diinsert file tersebut tidak tertampil pada folder penyimpanan.

Kemudian format file AVCHD dikonversi ke format .mov dengan maksud

agar bisa ditampilkan. Meski format file video sudah sesuai, tetapi file


52

video hasil dari konverter tersebut tidak dapat difungsikan. File hasil

konverter tersebut dapat diinput, tetapi visualisasi video pada video

analysis Logger Pro tidak terlihat meskipun audionya terdengar sesuai

durasi waktunya. Karena tidak dapat dianalisis dengan video analysis

Logger Pro, permasalahan ini bisa diatasi dengan menggunakan photo

analyzer.

Data rekamanan video yang dianalisis dengan cara photo analysis

berbeda dengan prosedur analisis data yang dipaparkan pada BAB III poin

D pada analisis data. Cara tersebut lebih lama dari pada menggunakan

video analysis. Sebelum terbentuk grafik seperti pada grafik 4.2, gambar

hasil tangkapan dari data rekaman video pada waktu tertentu dianalisis

satu per satu seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.4.

Gambar 4.4. Tampilan lembar kerja Loger Pro pada analisis gambar

Agar bisa terbentuk titik-titik data seperti pada grafik 4.2, diperlukan

beberapa gambar tangkapan dari video tersebut.


53

Grafik hubungan perubahan ketinggian gliserin dalam tabung terhadap

waktu yang diperlukan untuk mencapai kesetimbangan, memiliki hasil

yang berbeda akan tampilan analisis yang menggunakan video analyzer

dan photo analyzer. Pada hasil analisis menggunakan video analyzer,

penurunan zat cair dapat diamati secara teratur. Karena penentuan set scale

dan set origin yang hanya dilalukan sekali untuk seluruh data. Sedangkan

pada tampilan grafik yang dianalisis menggunakan photo analyzer, titik

datanya tidak teratur. Pengaturan set scale yang berulang mempengaruhi

ketepatan pengukuran. Hal ini tidak masalah selama titik-titik data yang

tertampil pada grafik masih mengikuti trend bentuk dan persamaan grafik

yang digunakan, yaitu grafik eksponensial menurun. Gambar 4.5 a.) dan

b.) menunjukan perbedaan grafik yang dianalisis menggunakan video

analysis dan photo analysis.

Gambar 4.5 a.) Tampilan grafik pada hasil video analysis


54

Gambar 4.5 b.) Tampilan grafik pada hasil photo analysis

4. Hasil analisis data

Dari beberapa penelitian yang telah dipaparkan pada latar belakang,

meski dilakukan dengan metode pengambilan data yang berbeda-beda

tetapi pola analisis data yang digunakan pada dasarnya sama. Beberapa

grafik yang menyatakan hubungan komponen yang mempengaruhi laju

aliran zat cair terhadap waktu, memiliki bentuk grafik eksponensial.

Diantaranya, yaitu : data grafik hubungan perubahan massa terhadap

waktu; grafik hubungan berat zat cair yang ditampung terhadap waktu; dan

grafik hubungan perubahan tekanan terhadap waktu. Dari ketiga penelitian

itu menunjukan bentuk grafik eksponensial meningkat maupun

eksponensial menurun. Maka dari itu, penelitian ini menggunakan analisis

grafik yang serupa untuk pengukuran nilai koefisien viskositas zat cair

[Rosenberger et al, 1992; Arum dan Edi, 2017; Massalha dan Digilov,

2015].

Pada penelitian ini, hasil pengukuran koefisien viskositas gliserin

sesuai pada referensi yang digunakan sebagai acuan. Hasil pengukuran

ditinjau dari beberapa hal yang berpengaruh pada proses pengukuran. Di


55

antaranya, yaitu : jenis zat cair yang digunakan, variabel data yang

ditetapkan dan yang divariasi, suhu lingkungan, serta proses analisis data.

Zat cair yang digunakan pada penelitian ini yaitu gliserin dengan

berbagai konsentrasi. Hasil pengukuran pada suhu ruang 27 menunjukan

bahwa semakin tinggi konsentrasi gliserin yang digunakan, koefisien

viskositas yang didapat juga semakin besar. Titik-titik data pada grafik

koefisien viskositas terhadap konsentrasi gliserin yang digunakan,

menunjukan trend eksponensial meningkat. Hasil pengukuran penelitian

lain yang menggunakan variasi konsentrasi gliserin yang sama, juga

menunjukan trend grafik yang serupa. Hal ini sesuai dengan dasar teori

yang digunakan.

Dilihat dari jenis zat cair yang sama, yaitu gliserin berkonsentrasi

100%, koefisien viskositas pada penelitian ini jauh lebih kecil dari pada

tetapan yang digunakan sebagai acuan. Pada sumber acuan, koefisien

viskositas diukur pada suhu lingkungan 20 sebesar 1500 mPa.s.

Sedangkan penelitian ini dilakukan pada suhu lingkungan 27 nilai

viskositas yang terukur sebesar 230 mPa.s. Beda suhu 7 jelas sangat

mempengaruhi kondisi kekentalan gliserin berkonsentrasi 100%. Karena

semakin tinggi suhu zat cair, maka koefisien viskositasnya semakin kecil.

Sehingga hasil penelitian ini masih dapat digunakan karena suhu

lingkungan yang digunakan pada penelitian ini berbeda dengan suhu

lingkung yang digunakan oleh sumber acuan.


56

Penelitian ini hanya menggunakan satu variasi data, yaitu perbedaan

konsentrasi pada jenis zat cair yang sama. Pipa kapiler yang digunakan

tidak divariasi sebab berpengaruh pada laju aliran zat cair. Karena laju

aliran zat cair yang direkam mempengaruhi hasil analisis data.

Jika pipa kapiler divariasi panjangnya, dengan penggunaan pipa

kapiler yang lebih panjang, maka waktu yang diperlukan dalam

pengambilan data semakin lama. Pengambilan data yang terlalu lama

mempengaruhi kekonstanan suhu ruangan yang digunakan. Maka

pengukuran tidak efektif jika zat cair yang diukur gliserin berkonsentrasi

100%.

Selain itu, untuk mempercepat durasi pengambilan data, diameter pipa

kapiler yang digunakan dapat diperbesar. Jika digunakan untuk

pengukuran gliserin berkonsentrasi 0%, atau air, maka titik-titik data yang

terekam sangatlah sedikit karena waktu perekaman data yang sangat cepat.

Titik-titik data yang sangat sedikit, tidak dapat membentuk trend grafik

eksponensial menurun. Jika trend grafik tidak terpenuhi, maka data tidak

dapat dianalisis.

Dengan menggunakan metode ini, pengukuran gliserin dengan

pengamatan perubahan ketinggian permukaan zat cair dalam tabung yang

direkam video, dapat dilakukan. Hasil pengukuran menggunakan metode

ini juga sebanding dengan hasil pengukuran nilai viskositas gliserin yang

berbantu sensor dalam perekaman datanya. Pengukuran nilai viskositas zat

cair menggunakan analisis video ini juga dipengaruhi oleh human error.


57

Ketepatan dalam membubuhkan titik-titik data pada video yang dianalisis

mempengaruhi bentuk grafik yang berujung ke perhitungan akhir juga.

Pembulatan angka pada data yang digunakan juga mempengaruhi hasil

perhitungan. Sebaiknya digunakan angka penting secukupnya sehingga

tidak terlalu banyak angka dibelakang koma yang nantinya mempengaruhi

hasil perhitungan dan hasil ketidakpastian pengukuran.

Penelitian pengukuran nilai viskositas zat cair menggunakan video

analysis ini efektif pada zat cair yang memiliki nilai di bawah 10 mPa.s.

Pada penelitian ini yaitu dari gliserin berkonsentrasi 0% sampai dengan

60%. Sedangkan untuk data gliserin berkosentrasi di atas 60% dapat

diatasi dengan diolah menggunakan photo analysis pada software yang

sama. Sehingga lebih terampil dalam pengoperasian software Logger Pro

ini.

Jika dibanding dengan pengukuran pada penelitian yang

menggunakan sensor gaya, jumlah cairan gliserin yang digunakan pada

penelitian ini lebih sedikit. Penelitian ini cukup menggunakan 200ml

gliserin 100%, , selanjutnya diencerkan secara bertahap menjadi beberapa

konsentrasi yang digunakan. Sehingga seluruh konsentrasi yang diukur

cukup dengan menggunakan 200ml gliserin 100% saja.

Metode pada penelitian ini lebih digunakan sebagai alternatif

pembelajaran untuk menunjang proses belajar di tingkat SMA. Dan juga

memanfaatkan alat yang mudah ditemukan sebagai alat ukur yang teliti.

Tentunya lebih ekonomis dan aman digunakan karena tidak menggunakan


58

alat elektronik yang membutuhkan perlakuan khusus. Sedangkan untuk

penggunaan kamera hampir semua dapat mengoperasikan dengan baik.

Seperti yang dilakukan oleh Dolz et al dalam mencari hubungan karakter

pada aliran zat cair berdasar


59

BAB V

Penutup

A. Kesimpulan

Penelitian ini dilakukan untuk mencari nilai koefisien viskositas zat

cair, dengan menggunakan aliran zat cair yang mengalami perpindahan

dari suatu wadah ke wadah yang lain melalui pipa kapiler dan

memanfaatkan rekaman videoo sebagai pencatat data.

Dari set alat dan metode penelitian ini, dapat ditunjukan bahwa :

1) Rekaman video proses perpindahan zat cair dari satu wadah ke wadah

lainnya melalui pipa kapiler, dapat digunakan untuk menentukan nilai

viskositas suatu zat cair. Nilai viskositas giserin dengan berbagai

konsentrasi dicantumkan pada tabel 4.5.

2) Pada suhu yang sama, semakin tinggi konsentrasi gliserin yang

diukur, nilai koefisien yang diperoleh semakin besar. Peningkatan

nilai koefisien viskositas gliserin terhadap konsentrasinya dari yang

rendah ke tinggi, tidak berbentuk linear melainkan eksponensial

meningkat.

B. Saran

1) Penelitian ini dapat digunakan sebagai praktikum pengukuran

viskositas zat cair pada tingkatan SMA. Sebagai alternatif pengukuran

yang lebih teliti tanpa harus menggunakan sensor apapun.


60

2) Bisa digunakan bahan apapun untuk pembuatan set alat seperti

penelitian ini. Dengan memilih bahan yang sesuai dengan kriteria

dasar teori yang digunakan. Misalnya pipa kapiler berbahan kaca

diganti dengan bahan plastik. Atau tabung paralon diganti dengan

bahan kaca bening agar tidak perlu menggunakan selang bening. Serta

penggunaan bahan uji zat cair yang tidak pekat.

3) Analisis rekaman data menggunakan video analysis hanya efektif pada

pengukuran koefisien viskositas gliserin yang berkonsentrasi 0%

hingga 60%.


61

DAFTAR PUSTAKA

Arum, Felisia R., dan Ign. Edi Santosa. 2017. Pengukuran Viskositas dengan

Bantuan Sensor Gaya. Yogyakarta : Universitas Sanata Dharma.

F. Rosenberger, J. Iwan, D. Alexander, and W. Q Jina, Gravimetric capillary

method for kinematic viscosity measurements, Rev. Sci. Instrum. 63 (9),

1992, pp. 4196-4199.

Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta : Erlangga.

Dolz, M., M. J. Hernández, J. Delegio, and A. Casanovas. 2006. A laboratory

experiment on inferring Poiseuille’s law for undergraduate students. Eur. J.

Phys. 27, pp. 1083-1089.

Massalha, Taha, and Rafael M Digilov. 2015. Capillary viscometer with a

pressure sensor: a subject for student projects. Eur. J. Phys. 36, 065045

(9pp)

Novita, Yoshepine A. 2017. Peluruhan pada Ketinggian Air di dalam Tabung

sebagai Model Peluruhan Bahan Radiokatif yang Diamati dengan

Menggunakan Rekaman Video. Yogyakarta : Universitas Sanata Dharma.

Marliani, Fitri, Sri Wulandari, Maryam Fauziyah, Muhamad Gina Nugraha. 2015.

Penerapan analisis video tracker dalam pembelajaran fisika SMA untuk

menentukan nilai koefisien viskositas fluida. Prosiding Simposium Nasional

Inovasi dan Pembelajaran Sains (SNIPS). Bandung.


62

LAMPIRAN

1) Air (konsentrasi 0%)



= C = 20,07 ± 0,28

ρ = 989 kg/m3

( )

⁄

⁄

( ) ( ) ( )

( )

⁄

⁄

( ) ( ) ( )

⁄

Pa.s

= 3,087 mPa.s

dengan nilai ketidakpastian sebagai berikut :

√(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

√(

)

(

)

(

)

(

)

(

)


63

√( ) ( ) ( ) ( ) ( )

√( ) ( ) ( ) ( ) ( )

√ = 19,07 × 10-3

2) Gliserin konsentrasi 20%



= C = 0,01482 +- 0,0001581

ρ = 1050 kg/m3

( )

⁄

⁄

( ) ( ) ( )

( )

⁄

⁄

( ) ( ) ( )


64

⁄

Pa.s

= 4,44 mPa.s


√(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

√(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

√( ) ( ) ( ) ( ) ( )

√( ) ( ) ( ) ( ) ( )

√ =




= C = 0,008508 +- 0,00009325

ρ = 1074 kg/m3


65

( )

⁄

⁄

( ) ( ) ( )

( )

⁄

⁄

( ) ( ) ( )

⁄

Pa.s

Pa.s = mPa.s


√(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

√(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

√( ) ( ) ( ) ( ) ( )

√( ) ( ) ( ) ( ) ( )

√ = 32,55 × 10-3


66




= C = 0,008508 +- 0,00009325

ρ = 1173 kg/m3

( )

⁄

⁄

( ) ( ) ( )

( )

⁄

⁄

( ) ( ) ( )

⁄

Pa.s

Pa.s = 18,068 mPa.s


√(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

√(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

√( ) ( ) ( ) ( ) ( )

√( ) ( ) ( ) ( ) ( )

√ = 27,78 × 10-3


67




= C = 0,001368 +- 0,00007136

ρ = 1241 kg/m3

( )

⁄

⁄

( ) ( ) ( )

( )

⁄

⁄

( ) ( ) ( )

⁄

Pa.s

Pa.s = 56,83 mPa.s



68

√(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

√(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

√( ) ( ) ( ) ( ) ( )

√( ) ( ) ( ) ( ) ( )

√ = 71,2 × 10-3


PENGUKURAN NILAI VISKOSITAS GLISERIN DENGAN...

Documents

Transcript of PENGUKURAN NILAI VISKOSITAS GLISERIN DENGAN...