KATA PENGANTAR
Alhamdulillah segala syukur kehadirat Allah S.W.T, atas berkat dan rahmat-Nya penulis dapat menyusun makalah ini. Shalawat serta salam semoga tercurahkan kepada junjungan kita, Nabibana wa nabiyana Muhammad S.A.W.
Makalah ini diajukan sebagai tugas mata kuliah Fisika Laboratoriu sekolah II. Penulis menyadari bahwa makalah ini masih banyak kekurangan. Oleh karena itu, kepada teman-teman terutama bapak dosen, diharapkan saran dan kritik yang konstruktif demi kebaikan dan penyempurnaan makalah selanjutnya.
Penulis berharap makalah ini benar-benar bermanfaat, khususnya bagi penulis dan umumnya bagi para pembaca.
Bandung, Desember 2012
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI...ii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Tujuan ... 1 1.3 Rumusan Masalah ... 1 BAB II PEMBAHASAN 2.1 Peta Konsep ... 22.2 Pengertian Kekentalan Zat Cair ... 2
2.3 Konsep Viskositas ... 3
2.4 Menentukan Koefisien Kekentalan Zat Cair ... 4
BAB III APLIKASI MATERI 3.1 Aplikasi dalam Kehidupan Sehari-hari...6
3.2 Soal dan Jawaban...6
3.3 Lembar Kerja Siswa...8
BAB IV PENUTUP a. Kesimpulan...10
b. Saran...10
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Suatu zat memiliki kemampuan tertentu sehingga suatu padatan yang dimasukkan kedalamnya mendapat gaya tekanan yang diakibatkan peristiwa gesekan antara permukaan padatan tersebut dengan zat cair. Sebagai contoh, apabila kita memasukkan sebuah bola kecil kedalam zat cair, terlihatlah batu tersebut mula-mula turun dengan cepat kemudian melambat hingga akhirnya sampai didasar zat cair. Bola kecil tersebut pada saat tertentu mengalami sejumlah perlambatan hingga mencapai gerak lurus beraturan. Gerakan bola kecil menjelaskan bahwa adanya suatu kemampuan yang dimiliki suatu zat cair sehingga kecepatan bola berubah. Mula-mula akan mengalami percepatan yang dikarenakan gaya beratnya tetapi dengan sifat kekentalan cairan maka besarnya percepatannya akan semakin berkurang dan akhirnya nol. Pada saat tersebut kecepatan bola tetap dan disebut kecepatan terminal. Hambatan-hambatan dinamakan sebagai kekentalan (viskositas). Akibaat viskositas zat cair itulah yang menyebabkan terjadinya perubahan yang cukup drastic terhadap kecepatan batu.
Aliran viskos, dalam berbagai masalah keteknikan pengaruh viskositas pada aliran adalah kecil, dan dengan demikian diabaikan. Cairan kemudian dinyatakan sebagai tidak kental (invicid) atau seringkali ideal dan diambil sebesar nol. Tetapi jika istilah aliran viskos dipakai, ini berarti bahwa viskositas tidak diabaikan.
Dalam makalah ini membahas tentang bagaimana cara mengukur viskositas berbagai jenis zat cair. Karena semakin besar nilai viskositas dari larutan maka tingkat kekentalan
larutan tersebut semakin besar pula.
1.2 Tujuan
1. Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas
2. Memahami karakteristik benda yang bergerak di dalam fluida akan mendapatkan gesekan yang disebabkan oleh kekentalan fluida tersebut
3. Menentukan koefisien kekentalan dari zat cair
1.3 Rumusan Masalah
1. Apa definisi kekentalan zat cair (viskositas)?
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Peta Konsep
2.2 Pengertian Kekentalan Zat Cair
Viskositas suatu zat cairan murni atau larutan merupakan indeks hambatan aliran cairan. Viskositas dapat diukur dengan mengukur laju aliran cairan, yang melalui tabung berbentuk silinder. Cara ini merupakan salah satu cara yang paling mudah dan dapat
digunakan baik untuk cairan maupun gas (Bird, 1993).
Viskositas (kekentalan
) dari suatu zat alir adalah suatu ukuran besarnya tegangan geser yang diperlukan untuk menghasilkan kerapatan geser. Satuannya adalah satuan “tegangan” persatuan “kepesatan gesek” atau Pa .det. di dalam SI. Satuan SI lainnya adalah N.det./m2 (atau kg/m. det.). dan disebut poesemie (P1) :1 P1 =1 kg/m.det.= 1 Pa.det. satuan-satuan lain yang digunakan adalah poise (P), di manaFluida Dinamis
Viskositas Hk. Stokes Hk. Poisuelle Asas Bernoulli
Koefisien
kekentalan zat gaya berat (w)
gaya apung (Fa)
1P=0,1 P1. Dan contipoise (cP) dimana 1cP = 10-3 P1. Suatu zat alir yang kental mempunyai viskositas yang besar. (Bueche, 1989:125)
Viskositas fluida yang berbeda dapat dinyatakan secara kuantitatif oleh koefisien viskositas,
(huruf kecil yunani eta), yang didefinisikan sebagai satu lapisan tipis fluida ditempatkan antara dua lempeng yang rata. Satu lempeng diam dan yang lainnya bergerak dengan laju konstan. Fluida yang langsung bersentuhan dengan setiap lempeng ditahan pada permukaan-pemukaan atas fluida bergerak dengan laju v yang sama seperti lempen yang atas, sementara itu fluida yang bersentuhan dengan lempeng yang diam tetap diam. Lapisan fluida yang diam menahan aliran lapisan yang persis di atasnya, yang juga menahan lapisan berikutnya, dan seterusnya. Untuk fluida yang berbeda, makin kental fluida maka makin besar gaya yang diperlukan. (giancoli, 1998)2.3 Konsep Viskositas
Fluida, baik zat cair maupun zat gas yang jenisnya berbeda memiliki tingkat kekentalan yang berbeda. Viskositas alias kekentalan sebenarnya merupakan gaya gesekan antara molekul-molekul yang menyusun suatu fluida. Jadi molekul-molekul yang membentuk suatu fluida saling gesek-menggesek ketika fluida tersebut mengalir. Pada zat cair, viskositas disebabkan karena adanya gaya kohesi (gaya tarik menarik antara molekul sejenis). Sedangkan dalam zat gas, viskositas disebabkan oleh tumbukan antara molekul.
Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir, contohnya air. Sebaliknya, fluida yang lebih kental lebih sulit mengalir, contohnya minyak goreng, oli, madu dkk. Hal ini bisa dibuktikan dengan menuangkan air dan minyak goreng di atas lantai yang permukaannya miring. Pasti air ngalir lebih cepat daripada minyak goreng atau oli.
Tingkat kekentalan suatu fluida juga bergantung pada suhu. Semakin tinggi suhu zat cair, semakin kurang kental zat cair tersebut. Misalnya ketika ibu menggoreng paha ikan di dapur, minyak goreng yang awalnya kental menjadi lebih cair ketika dipanaskan. Sebaliknya, semakin tinggi suhu suatu zat gas, semakin kental zat gas tersebut.
Perlu diketahui bahwa viskositas alias kekentalan cuma ada pada fluida riil (rill = nyata). Fluida riil/nyata tuh fluida yang kita temui dalam kehidupan sehari-hari, seperti air, sirup, oli, asap knalpot, dan lainnya. Fluida riil berbeda dengan fluida ideal. Fluida
ideal sebenarnya tidak ada dalam kehidupan sehari-hari. Fluida ideal hanya model yang digunakan untuk membantu kita dalam menganalisis aliran fluida (fluida ideal ini yang kita pakai dalam pokok bahasan Fluida Dinamis). Mirip seperti kita menganggap benda sebagai benda tegar, padahal dalam kehidupan sehari-hari sebenarnya tidak ada benda yang benar-benar tegar/kaku. Tujuannya sama, biar analisis kita menjadi lebih sederhana.
2.4 Menentukan Koefisien Kekentalan Zat Cair
Perhatikan sebuah bola yang jatuh dalam. Gaya-gaya yang bekerja pada bola adalah gaya berat w, gaya apung Fa, dan gaya lambat akibat viskositas atau gaya stokes Fs. Ketika dijatuhkan, bola bergerak dipercepat. Namun, ketika kecepatannya bertambah, gaya stokes juga bertambah.
Viskositas atau kekentalan hanya ada pada fluida rill (rill = nyata). Fluida rill / nyata adalah fluida yang kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari, seperti air sirup, oli, asap knalpot, dan lainnya. Fluida rill berbeda dengan fluida ideal. Fluida ideal sebenarnya tidak ada dalam kehidupan sehari-hari. Fluida ideal hanya model yang digunakan untuk membantu kita dalam menganalisis aliran fluida (fluida ideal ini yang kita pakai dalam pokok bahasan fluida dinamis). (Bird, 1993)
Fluida yang riil memiliki gesekan internal yang besarnya tertentu dan disebut viskositas. Viskositas ada pada zat cair maupun gas, dan pada intinya merupakan gaya gesek antara lapisan-lapisan yang bersisian pada fluida pada waktu lapisan-lapisan tersebut bergerak antarkeduanya. Pada zat cair, viskositas tersebut disebabkan oleh gaya kohesi, yaitu gaya tarik-menarik antarmolekul-molekul sejenis. Pada gas,
viskositas muncul dari tumbukan antarmolekul. Terutama dalam arus turbulen, viskositas ini naik sangat cepat. Ketika seorang penerjun jatuh kecepatannya bertambah. Keadaan tersebut berimplikasi pada bertambahnya gaya viskositas udara yang arahnya ke atas. Pada suatu saat, gaya tahan ke atas ini akan menjadi sama dengan beratnya, sehingga penerjun mencapai kecepatan yang konstan yang bergantung pada berat dan ukuran parasutnya. Kecepatan ini disebut kecepatan terminal.
Adapun besar gaya viskositas dan kecepatan terminal dirumuskan:
Dengan:
: gaya gesek (N)
: koefisien viskositas (Pa.s)
: jari-jari bola (m)BAB III
APLIKASI MATERI
3.1. Aplikasi dalam Kehidupan Sehari-hari
Aplikasi viskositas dalam kehidupan sehari-hari adalah : Mengalirnya darah dalam pembuluh darah vena
Proses penggorengan makanan (semakin tinggi suhunya, maka semakin kecil viskositas minyak goreng)
Mengalirnya air dalam pompa PDAM yang mengalir kerumah-rumah kita Tingkat kekentalan oli pelumas kendaraan
Oli memisahkan kedua permukaan yang berhubungan sehingga gesekan pada piston diperkecil. Selain itu, oli juga bertindak sebagai fluida yang memindahkan panas ruang bakar yang mencapai 1000-1600 derajat celcius ke bagian lain mesin
yang lebih dingin, sehingga mesin tidak over heat (sebagai pendingin).
3.2. Soal dan Jawaban a. Pilihan Ganda
1. ukuran besarnya tegangan geser yang diperlukan untuk menghasilkan kerapatan geser adalah pengertian dari? a. Viskositas b. Fluida c. Fluida satatis d. Fluida dinamis e. Semua benar Jawab: a
2. apakah satuan internasional (SI) untuk koefisien kekentalan?
a. N/m b. Ns/m²
d. N/s e. m2
jawaban: b
b. Esai
1. Sebuah kelereng memiliki massa jenis 0,9 g/cm3 yang jari-jarinya 1,5 cm dijatuhkan bebas dalam sebuah tabung yang berisi oli yang mempunyai massa jenis 0,8 g/cm3dan koefisien viskositas 0,03 Pa s. Tentukan kecepatan terminal kelereng tersebut? Pembahsan: Diketahui :
kelereng = 0,9 g/cm3 = 900 kg/m3
= 1,5 cm = 1,5 x10-2 m
oli = 0,8 g/cm3 = 800 kg/m3 η = 0,03 Pa s. g = 10 m/s2Ditanya : tentukan kecepatan terminal (v) bola tersebut?
Jawab:
(
)
2. Sebuah bola bermassa jenis 7000 kg/m3 dan berjari-jari 2 cm dijatuhkan dalam gliserin yang massa jenisnya 6000 kg/m3 dengan koefisien viskositas 1,4 Pa.s. Tentukan kecepatan terminal bola tersebut jika g = 10 m/s2!
Pembahasan:
Diketahui : ρ b= 7000 kg/m3
η = 1,4 Pa.S Ditanya : v = ... Jawab
3.3. Lembar Kerja Siswa
LEMBAR KERJA SISWA
KOEFISIEN KEKENTALAN ZAT CAIR
I. Tujuan Percobaan
1. Menentukan koefisien kekentalan zat cair
II. Alat dan Bahan
1. Tabung berisi gliserin (1 set)
2. Bola pejal (2 buah yang berbeda ukuran)
3. Aerometer (1 buah)
4. Termometer (1 buah)
5. Stopwatch (2 buah)
6. Mikrometer sekrup (1 buah) 7. Jangka sorong (1 buah) 8. Neraca ohaus (1 buah) 9. Gelang kawat (2 buah) 10. Sendok saringan (1 buah)
III. Prosedur Kerja
1. Ukurlah diameter setiap bola menggunakan mikrometer sekrup 2. Timbanglah setiap bola dengan neraca ohaus
3. Ukurlah diameter dalam tabung menggunakan jangka sorong 4. Ukurlah suhu zat cair (gliserin) sebelum dan sesudah percobaan
5. Ukurlah massa jenis zat cair sebelum dan sesudah percobaan menggunakan aerometer
6. Tempatkan gelang kawat kira-kira 5cm dari permukaan cairan, dan satu gelang lain 5 cm dari dasar tabung.
7. Ukurlah jarak jatuh d (jarak antara kedua kawat gelang)
8. Masukkan sendok saringan hingga dasar tabung dan tunggu beberapa saat hingga zat cair diam
9. Ukurlah waktu jatuh T untuk setiap bola
IV. Tugas Akhir
1. Tentukan koefisien kekentalan zat cair yang dalam percobaan ini adalah gliserin, dengan mengukur waktu jatuh bola dalam zat cair
2. Apakah pengaruh suhu terhadap koefisien kekentalan zat cair? 3. Buatlah kesimpulan dari praktikum yang telah dilakukan!
BAB IV
PENUTUP
a. Kesimpulan
Viskositas suatu zat cairan murni atau larutan merupakan indeks hambatan aliran
cairan.
Faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas yaitu suhu, t ekanan, konsentrasi larutan,
dan berat molekul solute.
besar gaya viskositas dan kecepatan terminal dirumuskan:
b. Saran
Agar data yang dihasilkan dari percobaan memiliki tingkat akurasi yang tinggi, penulis menyarankan agar praktikan terlebih dahulu mempelajari konsep tentang koefisien kekentalan, praktikan juga harus benar-benar faham prosedur kerja. Selain itu, kualitas alat dan bahan yang bagus juga menentukan akurasi data yang diperoleh.
DAFTAR PUSTAKA
Bird, Tony. 1993. Kimia Fisik Untuk Universitas. Jakarta : PT Gramedia Dudgale. 1986. Mekanika Fluida Edisi 3. Jakarta : Erlangga
Respati, H. 1981. Kimia Dasar Terapan Modern. Jakarta : Erlangga
Streeter, Victol L dan E. Benjamin While. 1996. Mekanika Fluida Edisi Delapan jilid I.Jakarta : Erlangga
While, Frank.M. 1988. Mekanika Fluida edisi ke-2 jilid I. Jakarta : Erlangga Giancoli, Douglas C.2001. FISIKA Edisi Ke Lima Jilid I . Jakarta: Erlangga Bueche. 1989 Fisika Universitas. Jakarta : Erlangga.
Halliday, David. 1978. Fisika Dasar Jilid 1. Jakarta : Erlangga. Tipler, Paul A. 1998. Fisika Untuk Sains DanTeknik .
