Bismillahirrohmanirrohiim

 

Dandi Saputra Halidi

442417041

 

JUDUL :

KOEFISIEN VISKOSITAS FLUIDA DALAM KEHIDUPAN SEHARI HARI

 

RUMUSAN MASALAH

Bagaimana koefisien viskositas dari oli dengan menggunakan peralatan sederhana?
Bagaimana ketidakpastian pada hasil percobaan dan menjelaskan arti statistiknya?
Bagaimana contoh penerapan viskositas dalam kehidupan sehari-hari, khususnya dalam disiplin ilmu yang diketahui ?

 

TUJUAN

Agar mahasiswa mengetahui koefisien viskositas dari oli dengan menggunakan peralatan sederhana.
Agar mahasiswa mengetahui ketidakpastian pada hasil percobaan dan menjelaskan arti statistiknya.
Agar mahasiswa mengetahui contoh penerapan viskositas dalam kehidupan sehari-hari, khususnya dalam disiplin ilmu yang diketahui.

DASAR TEORI

Viskositas merupakan ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan di dalam fluida. Makin besar viskositas suatu fluida, makin sulit suatu fluida mengalir dan makin sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut. Viskositas zat cair dapat ditentukan secara kuantitatif dengan besaran yang disebut koefisien viskositas (ɳ). Satuan SI untuk koefisien viskositas adalah Ns/m2 atau pascal sekon (Pa s).
Suatu cairan dikatakan memiliki kekentalan yang sangat besar apabila cairan cairan tersebut sangat sukar untuk mengalir, ini berarti menandakan bahwa keofisien viskositas yang dimiliki oleh suatu cairan juga sangat besar. Oleh sebab itu, koefisien viskositas sering disebut dengan angka kekentalan yang disimbolkan dengan ɳ. Apabila suatu benda bergerak dengan kelajuan v dalam suatu fluida kental yang koefisien viskositasnya ɳ, maka benda tersebut akan mengalami gaya gesekan fluida sebesar Fs = k ɳ v. dengan k adalah konstanta yang bergantung pada bentuk geometris benda.
Berdasarkan perhitungan laboratorium, pada tahun 1845, Sir George Stoker menunjukkan bahwa untuk benda yang bentuk geometrisnya berupa bola nilai k = 6 π R. Bila nilai k dimasukkan ke dalam persamaan, maka diperoleh persamaan yang dikenal sebagai hukum Stokes.
Fs = 6 π ɳ Rv
Keterangan:
Fs = gaya gesekan stokes (N)
ɳ = koefisien viskositas fluida (Pa s)
R : jari-jari bola (m)
v : kelajuan bola (m/s)
Ketidakleluasan pengaliran cairan yang disebabkan oleh gesekan dibagian dalam suatu fluida terjadi akibat ketidak kesamaan kecepatan air antara lapisan-lapisan cairan. Viskositas ada pada zat cair maupun gas dan pada intinya merupakan gaya gesekan antara lapisan-lapisan yang bersisian pada fluida pada waktu lapisan-lapisan tersebut bergerak satu melewati yang lain. Pada zat cair, viskositan terutama disebabkan oleh gaya kohesi antara molekul. Pada gas, viskositas muncul dari tumbukan antar molekul.
Viskositas sering dinyatakan dalam sentipoise (cP) yang besarnya seperseratus poise. Berikut ini adalah tabel yang memuat koefisien viskositas untuk berbagai fluida pada temperatur tertentu.
Tabel Koefisien Viskositas untul Berbagai Fluida
Fluida Temperatur (0C) Koefisien Viskositas ɳ
(Pa.s)
Air

Darah Utuh
Plasma Darah
Ethyl Alkohol
Oli Mesin (SAE 10)
Gliserin
Udara
Hidrogen
Uap Air 0
20
100
37
37
20
30
20
20
0
100 1,8 x 10-3
1,0 x 10-3
0,3 x 10-3
= 4 x 10-3
= 1,5 x 10-3
1,2 x 10-3
200 x 10-3
1500 x 10-3
0,018 x 10-3
0,009 x 10-3
0,013 x 10-3
Koefisien viskositas dapat ditentukan dengan menjatuhkan kelereng kedalam cairan fluida yang akan ditentukan koefisien viskositasnya, lalu diukur kecepatannya, sehingga jari-jari kelereng diketahui atau telah diukur sebelum mendapat ɳ koefisien viskositasnya. Pengukuran kecepatan diukur sewaktu kecepatannya telah mencapai kecepatan akhir yang tetap, sehingga pada waktu itu
mg – a = 6 π R ɳv
Dimana m = massa benda yaitu:
m = 4/3 π R3 ρ
Dimana ρ = massa jenis kelereng
Dengan a = gaya tekan archimedes, yang besarnya
α = 4/3 R3 ρ, g
Sehingga dari persamaan diatas dapat diperoleh koefisien viskositasnya adalah:
ɳ = 2/9 . R2 . (ρ- ρ')/v . g
Dengan ρ, = massa jenis fluida

Ketidak leluasan pengaliran cairan yang disebapkan oleh gesekan dibagian dalam suatu fluida disebut viskositas. Gesekan yang terjadi dibagian dalam fluida terjadi akibat ketidak kesamaan kecepatan air antara lapisan-lapisan cairan.

Viskositas ada pada zat cair maupun gas, dan pada intinya merupakan gaya gesekan antara lapsan-lapisan yang besisian pada fluida pada waktu lapisan-lapisan tersebut bergerak atau melewati yang lainnya.

Pada zat cair, viskositas terutama disebapkan oleh gaya kohesi antar molekul. Pada gas, viskositas muncul dari tumbukan antar molekul. Suatu cairan dikatakan memiliki kekentalan yang sangat besar apabila cairan-cairan tersebut sangat sukar untuk mengalir, ini berarti menandakan bahwa koefisien viskositas yang dimiliki oleh suatu cairan juga sangat besar.
Oleh sebab itu koevisien viskositas sering disebut dengan angka kekentalan yang disimbolkan dengan Æž. Cairan mempunyai gaya gesek yang lebih besar untuk mengalir daripada gas.

cairan mempuyai koefisien viskositas yang lebih besar daripada gas. Viskositas gas bertambah dengan naiknya temperatur. Koefisien gas pada tekanan tidak terlalu besar, tidak tergantung tekanan, tetapi untuk cairan naik dengan naiknya tegangan.

Viskositas (kekentalan) dapat diartikan sebagai suatu gesekan di dalam cairan zat cair. Kekentalan itulah maka diperlukan gaya untuk menggerakkan suatu permukaan untuk melampaui suatu permukaan lainnya.

jika diantaranya ada larutan baik cairan maupun gas mempunyai kekentalan air lebih besar daripada gas, sehingga zat cair dikatakan lebih kental daripada gas.

Kekentalan suatu cairan akan memperlambat laju benda, khususnya benda yang berbentuk bola. Derajat kekentalan suatu cairan dikenal dengan sebutan viskositas(Å‹).

Ketika benda berada di dalam cairan yang kental maka terjadi gaya gesek (Fs), gaya geseknya dapat di rumuskan:
Fs = -6p h r v
Persamaan di atas di kenal sebagai persamaan Stokes dan dalam penerapannya.

Referensi :
Buku penuntun.2017.Penuntun Fisika Dasar 1.Gorontalo:UNG
Halliday, dkk. 2010. FISIKA DASAR Edisi Ketujuh Jilid 1. Jakarta : Erlangga.
Giancoli, Douglas C. 2001. FISIKA Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta : Erlangga.
http://www.artidefinisi,com.pengertian –viskositas.html

VARIABEL-VARIABEL
Variabel Bebas : ketinggian, kecepatan
Variabel Terikat : waktu
Variabel Kontrol: massa , volume

ALAT DAN BAHAN
Alat dan bahan yang akan digunakan pada saat praktikum :
Tabung / gelas ukur
Kelereng
Mistar
Oli
Sendok
Stopwatch
Neraca mekanik
Jangka sorong

PROSEDUR KERJA
Berikut adalah langkah - langkah kerja praktikum :
Meyusun peralatan praktikum.
Mengukur massa kelerang dan mencatat sebagai Mkelereng
Mengukur diameter kelereng dan catat sebagai d
Mengukur massa gelas ukur kosong dan catat sebagai Mgk
Mengukur massa dari oli dengan volume tertentu dan catat sebagai Moli
Masukan oli dalam tabung sampai ketinggian 94 cm
Menjatuhkan kelereng dalam cairan oli dan mengamati gerak kelereng sampai bergerak dengan kecepatan konstan
Menentukan titik awal dan titik akhir kelereng mulai bergerak dengan kecepatan konstan pada skala yang tertera pada tabung. Mencatat intervalnya sebagai h pada tabel 8.2 dan mencatat waktu yang ditempuh oleh kelereng pada interval tersebut sebagai t.
Mengulangi langkah 5 sampai 6 sebanyak empat kali

HASIL PENGAMATAN
Tabel.8.2 Data Hasil Percobaan
d = 1,6 cm
Mgk = 208 gr
Mkelereng = 5,5 gr
Moli = 122 gr
Voli = 150 ml
t (s) h (cm)
0,77 s
0,69 s
0,60 s 41,9 cm
40,9 cm
33,4 cm

nst neraca mekanik duduk = 0,1 gr
nst gelas ukur = 2 ml
jangka sorong = 0,05 mm
nst stopwatch = 0,01 s
nst neraca mekanik berdiri = 0,01 gr

PENGOLAHAN DATA
VISKOSITAS
Menghitung Kesalahan Relatif
Mkel = 5,5 gr = 0,0055 kg
ΔMkel = ½ nst neraca mekanik duduk
= ½ 0,1 gr
= 0,05 gr = 0,00005 kg
KR = (∆M_kel)/M_kel x 100 %
= 0,00005/0,0055 x 100 %
= 0.90 % (3 AP)
(Mkel ± ΔMkel) = (5,50 ± 0,05) 10-3 kg

Dkel = 1,6 cm = 0,0016 m
ΔDkel = ½ . nst jangka sorong
= ½ . 0,05 mm
= 0,025 mm = 0,000025 m
KR = (∆D_kel)/D_kel x 100 %
= 0,000025/0,0016 x 100 %
= 1.56 % (3 AP)
(Dkel ± ΔDkel) = (1,60 ± 0,02) 10-3 m

Mgk = 208 gr = 0,208 kg
ΔMgk = ½ . nst neraca mekanik duduk
= ½ . 0,1 gr
= 0,05 gr = 0,00005 kg
KR = (∆M_gk)/M_gk x 100 %
= 0,00005/0,208 x 100 %
= 0,024 % (5 AP)
(Mgk ± ΔMgk) = (2,0800 ± 0,0005) 10-1 kg

Moli = 122 gr = 0,122 kg
ΔMoli = ½ . nst neraca mekanik duduk
= ½ . 0,1 gr
= 0,05 gr = 0,00005 kg
KR = (∆M_oli)/M_oli x 100 %
= 0,00005/0,122 x 100 %
= 0,040 % (5 AP)
(Moli ± ΔMoli) = (1,2200 ± 0,0005) 10-1 kg

Voli = 150 Ml = 0,15 L
ΔVoli = ½ . nst gelas ukur
= ½ . 2 Ml
= 1 Ml = 0,001 L
KR = (∆V_oli)/V_oli x 100 %
= 0,001/0,15 x 100 %
= 0,66 % (3 AP)
(Voli ± ΔVoli) = (1,50 ± 0,01) 10-1 L

Menghitung t, h, v, dan vavg
t1 = 0,77 sekon
Δt1 = ½ . nst stopwatch
= ½ . 0,01
= 0,005 sekon
KR = 〖∆t〗_1/t_1 x 100 %
= 0,005/0,77 x 100 %
= 0,64 % (3 AP)
(t1 ± Δt1) = (7,70 ± 0,05).10-1 sekon

t2 = 0,69 sekon
Δt2 = ½ . nst stopwatch
= ½ . 0,01
= 0,005 sekon
KR = 〖∆t〗_2/t_2 x 100 %
= 0,005/0,69 x 100 %
= 0,72 % (3 AP)
(t2 ± Δt2) = (6,90 ± 0,05).10-1 sekon

t3 = 0,60 sekon
Δt3 = ½ . nst stopwatch
= ½ . 0,01
= 0,005 sekon
KR = 〖∆t〗_3/t_3 x 100 %
= 0,005/0,60 x 100 %
= 0,83 % (3 AP)
(t3 ± Δt3) = (6,00 ± 0,05).10-1 sekon

h1 = 41,9 cm = 0,0419 m
Δh1 = ½ . nst mistar
= ½ . 0,1
= 0,05 cm = 0,0005 m
KR = 〖∆h〗_1/h_1 x 100 %
= 0,0005/0,0419 x 100 %
= 1,19 % (3 AP)
(h1 ± Δh1) = ( 4,19 ± 0,05) 10-2 m

h2 = 40,9 cm = 0,0409 m
Δh2 = ½ . nst mistar
= ½ . 0,1
= 0,05 cm = 0,0005 m
KR = 〖∆h〗_2/h_2 x 100 %
= 0,0005/0,0409 x 100 %
= 1,22 % (3 AP)
(h2 ± Δh2) = (4,09 ± 0,05) 10-2 m

h3 = 33,4 cm = 0,0334 m
Δh3 = ½ . nst mistar
= ½ . 0,1
= 0,05 cm = 0,0005 m
KR = 〖∆h〗_3/h_3 x 100 %
= 0,0005/0,0334 x 100 %
= 1,49 % (3 AP)
(h3 ± Δh3) = (3,34 ± 0,05) 10-2 m

Menghitung V
V1 = h_1/t_1
= 0,0419/0,77 = 0,054 m/s
ΔV1 = [|〖∆h〗_1/h_1 | + |〖∆t〗_1/t_1 |] x V1
= [|0,0005/0,0419| + |0,005/0,77|] x 0,054
= [|0,011| + |0,0064|] x 0,054
= 0,0174 x 0,054
= 0,0009 m/s
KR = 〖∆v〗_1/v_1 x 100 %
= 0,0009/0,054 x 100 %
= 1,66 % (3 AP)
(V1 ± ΔV1) = (5,40 ± 0,05) 10-2 m/s

V2 = h_2/t_2
= 0,0409/0,69 = 0,059 m/s
ΔV2 = [|〖∆h〗_2/h_2 | + |〖∆t〗_2/t_2 |] x V2
= [|0,0005/0,0409| + |0,005/0,69|] x 0,059
= [|0,012| + |0,007|] x 0,059
= 0,019 x 0,059
= 0,0011 m/s
KR = 〖∆v〗_2/v_2 x 100 %
= 0,0011/0,059 x 100 %
= 1,86 % (3 AP)
(V2 ± ΔV2) = (5,90 ± 0,01) 10-2 m/s

V3 = h_3/t_3
= 0,0334/0,60 = 0,055 m/s
ΔV3 = [|〖∆h〗_3/h_3 | + |〖∆t〗_3/t_3 |] x V3
= [|0,0005/0,0334| + |0,005/0,60|] x 0,055
= [|0,041| + |0,008|] x 0,055
= 0,049 x 0,055
= 0,002 m/s
KR = 〖∆v〗_3/v_3 x 100 %
= 0,002/0,055 x 100 %
= 3,63 % (3 AP)
(V3 ± ΔV3) = (5,50 ± 0,02) 10-2 m/s

V (m/s) V2 (m/s)
0,054
0,059
0,055 0,0029
0,0034
0,0030
ΣV = 0,168 m/s ΣV2 = 0,0093 m/s
(ΣV)2 = 0,028 m/s

Menghitung Vavg
n = 3
Vavg = ΣV/n
= 0,168/3 = 0,056 m/s
ΔVavg = √((n ΣV^2 – (ΣV)^2)/(n^2 (n – 1)))
= √((3 .0,0093 – 0,028)/(3^2 (3 – 1)))
= √((0,0279 – 0,028)/(9 (2)))
= √(0,0001/18)
= √0,0000055
= 0,000000003 m/s
KR = 〖∆V〗_avg/V_avg x 100 %
= 0,000000003/0,056 x 100 %
= 0,0000005% (10 AP)
(Vavg ± ΔVavg) = (5,600000000 ± 0,000000003) 10-2 m/s
Menghitung Massa Jenis (ρ) Kelereng dan Oli
Massa Jenis Oli (ρoli)
ρoli = m_oli/v_oli
= 0,122/0,15 = 0,81 kg/m3
Δρ = [|(∆m oli)/(m oli)| + |(∆V oli)/(v oli)|] x ρoli
= [|0,00005/0,122| + |0,001/0,15|] x 0,81
= [|0,0004| + |0,006|] x 0,81
= 0,0064 x 0,81
= 0,0051 kg/m3
KR = 〖∆ρ〗_oli/ρ_oli x 100 %
= 0,0051/0,81 x 100 %
= 0,62 % (3 AP)
(ρoli ± Δρoli) = (8,10 ± 0,05) 10-1 kg/m3

Massa Jenis Kelereng (ρkelereng)
m = 4/3 πr3ρ r = 1/2 x Dkelereng
= 4/3 . 3,14 . 0,00107 = 1/2 x 0,0016 = 0,0008 m
= 4,18 . 0,00107 Δr = 1/2 x nst jangka sorong
= 0,00447 kg = 1/2 x 0,05 mm = 0,025 mm = 0,000025 m
ρ = 3m/(4πr^3 )
= (3 x 0,00447)/(4 x 3,14 〖(0,0008)〗^3 )
= 0,01341/(12,56 x 0,00107)
= 0,01341/0,01343
= 0,99 kg/m3
Δρkelereng = [|(∆m kelereng)/(m kelereng)| + |∆r/r|] x ρkelereng
= [|0,00005/0,005| + |0,000025/0,0008|] x 0,99
= [|0,01| + |0,03125|] x 0,99
= 0,04125 x 0,99
= 0,0408 kg/m3
KR = 〖∆ρ〗_kelereng/ρ_kelereng x 100 %
= 0,0408/0,99 x 100 %
= 4,12 % (3 AP)
(ρkelereng ± Δρkelereng) = (9,90 ± 0,04) 10-1 kg/m3
Menghitung Koefisien Viskositas
η = 2/9 kel2 ρ_(kel - ρ_oli )/v_avg g
= 2/9 x (0,0008)2 (0,99 – 0,81)/0,054 10
= 2/9 x 0,0008 (0,99 – 0,81)/0,54 10
= 0,0001 0,18/0,54 10
= 0,0001 x 3.33
= 0,000333 Pa s
∆η/η = |(∆r kel)/(r kel)| + |(∆ρ kel)/(ρ kel)| + |(∆ρ oli)/(ρ oli)|
= |0,000025/0,0008| + |0,0408/0,99| + |0,0051/0,81|
= |0,031| + |0,041| + |0,0062|
= 0,0782 Pa s
Δη = ∆η/η x η
= 0,0782 x 0,000333
= 0,000026 Pa s
KR = ∆η/η x 100 %
= 0,000026/0,000333 x 100 %
= 7,80 % (2 AP)
(η ± Δη) = (3,3 ± 0,2) 10-4 Pa s

Kesimpulan
Setelah melakukan praktikum dapat disimpulkan bahwa viskositas yang berukuran kekentalan akan makin besar viskositas suatu fluida maka makin sulit pun suatu fluida mengalir dan makin sulit pula suatu benda bergerak didalam fluida tersebut.
Kemungkinan Kesalahan
Kurangnya keterampilan praktikan dalam menggunakan alat ukur.
Kurangnya ketelitian praktikan dalam melihat skala pada sebuah alat ukur yang digunakan.