LAPORAN FISIKA DASAR KOEFISIEN KEKENTALA

(1)

LAPORAN FISIKA DASAR

KOEFISIEN KEKENTALAN ZAT CAIR

Disusun oleh :

1. Handri Napuri (0661 12 108) 2. Indra Riyanto (0661 12 094) 3. Novi Catur Utami (0661 12 109)

Tanggal Praktikum : 25 Oktober 2012

Asisten Dosen :

1. Adi Putra, S.Kom 2. Anggun A. Sulis, S.Si 3. Desi Tri Sulastri, S.Si

PROGRAM STUDI FARMASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS PAKUAN

BOGOR

(2)

BAB I

PENDAHULUAN

A. Tujuan Percobaan

1. Menghitung gerak benda dalam fluida 2. Menghitung kekentalan zat cair

B. Dasar Teori

Sebuah benda bila digerakkan pada permukaan zat padat yang kasar maka benda tersebut akan mengalami gaya gesekan. Analog dengan hal itu, maka sebuah benda yang bergerak dalam zat cair yang kental akan mengalami gaya gesekan yang

disebabkan oleh kekentalan zat cair tersebut. Dalam hal ini gaya gesekan pada benda yang bergerak dalam zat cair kental dapat kita ketahui melalui besar kecepatan benda.

Menurut hukum Stokes, gaya gesekan yang dialami oleh sebuah bola pejal yang bergerak dalam zat cair yang kental adalah :

Fs=-6phrV keterangan :

Fs: gaya gesekan zat cair (kg.m.s-2), h : koefisien kekentalan zat cair (N.m-2.s ) r : jari-jari bola pejal (m)

V : kecepatan gerak benda dalam zat cair (ms-1)

Selain gaya gesekan zat cair, masih ada dua gaya yang bekerja pada benda yaitu gaya berat dan gaya ke atas, persamaan gaya-gaya yang bekerja pada benda tersebut dapat

dinyatakan dengan :

(3)

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

kecepatannnya pada keadaan itu dapat dinyatakan dengan : v = 2r2_{g (}_ρ_b-_ρ_f)

keterangan :

g : percepatan gravitasi (ms-2) ; gunakan g = 9,87 ms-2 ρ_{b: massa jenis bola pejal (kg.m-3)}

ρ_{f: massa jenis zat cair (kg.m-3)}

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

t = ₂_{g r}29hd (ρb−ρf) keterangan :

t = waktu yang diperlukan (s) d = jarak (cm)

Gaya apung arcimedes sebesar : W = 4₃π r3_g

Keterangan :

W = gaya berat zat cair (F) r = jari - jari bola (cm)

(4)

BAB II

ALAT DAN BAHAN

A. Peralatan yang Digunakan

1. Tabung berisis zat cair

2. Mikrometer sekrup, jangka sorong, dan mistar 3. Thermometer

4. Sendok saringan untuk mengambil bola-bola kecil dari dasar tabung

5. Dua karet gelang yang melingkar 6. Stopwatch

7. Areometer

8. Timbangan torsi dengan batu timbangan

B. Bahan yang Digunakan

(5)

BAB III

METODE PERCOBAAN

1. Ukur diameter tiap-tiap bola menggunakan mikrometer sekrup. Lakukan beberapa kali pengukuran untuk tiap bola

2. Timbang tiap-tiap bola menggunakan neraca torsi 3. Catat suhu zat cair sebelum dan sesudah percobaan

4. Ukur rapat massa zat cair sebelum dan sesudah tiap percobaan dengan menggunakan aerometer

5. Tempatkan karet gelang sehingga setinggi kira-kira 5cm di bawah perrmukaan zat cair dan yang lain kira-kira 5cm di atas dasar tabung

6. Ukurlah jarak jatuh d (jarak kedua karet gelang)

7. Masukan sendok saringan sampai dasar tabung dan tunggu beberapa saat sampai zat cair diam

(6)

BAB IV

DATA PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN

A. DATA PENGAMATAN TABEL 1

N o

M (gr) D (cm) r (cm) Vb (cm3₎ _ρ_{b (gr/cm}3₎

1 0,52 0,714 0,375 0,190 0,052 2 0,22 0,846 0,423 0,361 0,696 3 0,1 1,021 0,510 0,555 0,936

 BOLA KECIL

No s (cm) t (s) V (cm/s) h

1 10 3,60 2,777 8,247

3,32 3,012 7,584

2 15 5,22 2,873 7,952

5,32 2,819 8,103

3 20 6,69 2,989 7,642

6,61 3,025 7,551

 BOLA SEDANG

No s (cm) t (s) V (cm/s) h

1 10 2,72_2,81 3,673_3,558 1,928_1,992

2 15 3,94_4,13 3,807_3,631 1,862_1,952

3 20 5,11_5,13 3,913_3,898 1,812_1,819

 BOLA BESAR

No s (cm) t (s) V (cm/s) h

1 10 1,27_1,13 7,874_8,849 0,418_0,372

2 15 1,98 7,757 0,433

1,94 7,731 0,424

3 20 2,52 7,936 0,431

(7)

B.PERHITUNGAN Diketahui : m =0,01 gr

ρb = m_v

ρb = _0,1900,01 = 0,052 gr/cm3

 BOLA SEDANG Diketahui : m =0,22 gr

ρ_b = m_v

ρb = _0,3160,22 = 0,696 gr/cm3

 BOLA BESAR Diketahui : m =0,52 gr

ρ_b = m_v

ρb = _0,5550,52 = 0,936 gr/cm3

(8)

 KECEPATAN V = s_t Keterangan :

(9)

V = _1,2710

= 7,874 cm/s

Jarak 10 cm , waktu 2,81 s V = s_t

V = _2,8110

= 3,558 cm/s

 Jarak 15 cm , waktu 1,98 s V = s_t

V = _1,9815

= 7,575 cm/s

Jarak 15 cm , waktu 1,94 s

V = s_t

V = _1,9415

= 7,731 cm/s

 Jarak 20 cm , waktu 2,52 s V = s_t

V = _2,5220

= 7,936 cm/s

Jarak 20 cm , waktu 2,37 s

V = s_t

(10)

 KOEFISIEN KEKENTALAN FLUIDA h = 2r2g¿ ¿

keterangan :

g : percepatan gravitasi (ms-2) ; gunakan g = 9,87 ms-2 ρb: massa jenis bola pejal (kg.m-3)

ρ_{f: massa jenis zat cair (kg.m-3)}

 BOLA KECIL

2_.980_.(_{0,052−0,878} ) 9.(2,777)

h = 2(0,127).980.(−0,826)

24,93

h = −205,6_24,93

= -

8,247

karena h adalah harga mutlak = 8,247

 Diketahui : s = 10 cm

 Diketahui : s = 15 cm

 Diketahui : s = 20 cm

(11)

h = −63,817_33,084

= -

1,928

 Diketahui : s = 10 cm

 Diketahui : s = 15 cm

 Diketahui : s = 20 cm

(12)

h = 2r

2

g(ρb−ρf) 9.v

h = 2(0,510)

2_.980_.(_{0,936−0,878} )

(13)

hingga akhirnya sampai didasar zat cair. Bola kecil tersebut pada saat tertentu akan mengalami sejumlah perlambatan hingga mencapai gerak lurus beraturan (GLB), sehingga sesuai dengan hukum I Newton, jika resultan gaya yang bekerja sama dengan nol maka benda yang bergerak akan bergerak dengan kecevatankonstan atau melakukan gerak lurus beraturan. Hambatan-hambatan itulah yang kita namakan sebagai kekentalan (viskositas). Akibat viskositas zat cair itulah yang menyebabkan terjadinya perubahan yang cukup drastis terhadap kecepatannya.

 Kecepatan suatu benda pada zat cair merupakan hasil perbandingan antara jarak benda yang diperhitungkan terhadap waktu benda menempuh jarak tersebut, yaitu dapat dinyatakan sebagai berikut:

V = s_t Keterangan :

V = kecepatan (cm/s) s = jarak (cm)

t = waktu (s)

Contohnya pada hasil pengamatan dapat dilihat bola kecil yang memiliki jarak 10cm dan waktu tempuhnya 3,60s mengalami perhitungan sebagai berikut :

V = s_t

V = _3,6010

= 2,777 cm/s

 Volume suatu benda pada zat cair dapat memakai rumus

Vb = 4₃ π r3

Keterangan :

Vb = volume benda (cm3)

π

_{= tetapan 3,14}

r = jari jari (cm)

Pada TABEL 1 digunakan tiga buah bola yang mempunyai ukuran yang berbeda-beda, sehingga didapatkan hasil sebagai berikut :

 BOLA KECIL

Diketahui : r = 0,357 cm Vb = 4₃π r3

Vb = 4₃

. 3,14 (0,357)

3

Vb = 0,190 cm3



BOLA SEDANG

Diketahui : r = 0,423 cm Vb = 4₃π r3

Vb = 4₃

. 3,14 (0,423)

3

Vb = 0,316 cm3

 BOLA BESAR

(14)

Vb = 4₃π r

3

Vb = 4₃

. 3,14 (0,510)

3

Vb = 0,555 cm3

Semakin besar jari-jari bola (r) maka semakin besar pula volume yang diperoleh bola terseut.

 Volume bola dalam fluida yaitu diperuntukan atau berkaitan dalam penghitungan massa jenis benda . Dalam TABEL 1 didapatkan data dari penghitungan massa jenis yang berumuskan :

ρb = m_v

Keterangan :

ρb = massajenis benda (gr/cm3)

m = massa (gr)

v = volume (cm3₎

sehingga didapatkan data sebagi berikut :

 BOLA KECIL Diketahui : m =0,01 gr

ρ_b₌m_v

ρb = _0,1900,01 = 0,052 gr/cm3

ρb = m_v

ρ_b₌_0,3160,22 _{= 0,696 gr/cm}3

ρ_b₌m_v

ρb = _0,5550,52 = 0,936 gr/cm3

 Menghitung koefisien kekentalan zat cair merupakan massa jenis bola dikurangi massa jenis dari zat cair, dikalikan dengan gravitasi dan dua kali jari-jari bola yang dikuadratkan berbanding dengan sembilan kali kecepatan bola tersebut .

Sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut :

h = 2r2_g ¿ ¿ keterangan :

g : percepatan gravitasi (ms-2) ; gunakan g = 9,87 ms-2 ρ_{b: massa jenis bola pejal (kg.m-3)}

(15)

Contohnya pada tabel pengamatan dan perhitungan bola kecil yang memiliki jarak 10cm, massa jenis bola 0,052 (kg.m-3) dan massa jenis zat cair 0,878 (kg.m-3), serta memiliki kecepatan tempuh 2,777 cm2_{, akan mengalami perhitungan sebagai berikut berdasarkan}

rumus koefisien kekentalan zat cair tersebut :

h = 2r2g(ρb−ρf) 9.v

h = 2(0,375)

2

.980.(0,052−0,878) 9.(2,777)

h = 2(0,127).980.(−0,826)

24,93

h = −205,6_24,93

= -

8,247

karena h merupakan suatu bilangan yang memiliki harga mutlak, maka hasil dari perhitungan adalah 8,247

BAB VI KESIMPULAN

(16)

besar jari-jari bola yang akan di uji dalam zat cair, maka akan semakin besar pula volume benda tersebut.

LAMPIRAN

 TUGAS AKHIR

1. Bagaimana memilih letak karet-karet gelang yang melingkari tabung? Apakah akibatnya jika terlalu dekat permukaan? Apakah akibatnya jika terlalu dasar dengan tabung?

2. Buatlah grafik antara T dengan d (pakai least square)

3. Hitunglah harga berdasarkan grafik untuk tiap bola

(17)

 JAWAB

1. Memilih letak karet gelang yang melingkari tabung yaitu berdasarkan ketinggian yang kita inginkan , janganlah terlalu dekat dengan permukaan dan terlalu dasar dengan tabung. karena jika terlalu dekat dengan permukaan tabung benda (bola) yang kita celupkan kedalam zat cair tersebut bisa jadi belum mencapai kecepatan yang stabil , sebab waktu yang kita hitung dari pengamatan adalah ketika bola mencapai kecepatan yang konstan dan pada jarak tertentu sesuai pengukuran yang kita lakukan. Dan jangan pula terlalu dekat dengan dasar karena haruslah ada jarak dari benda (bola) yang jatuh ke dasar tabung untuk memaksimalkan waktu pengukuran.

2. Gambar grafik antara T dengan d sesuai pengamatan yang dilakukan.

3. Bola kecil

NO S (cm) t (s) V ( cm/s ) Ƞ

1. 10 3,60 2,777 8,247

3,012 3,012 7,584

2. 15 5,22 2,873 7,951

5,32 2819 8,103

3. 25 6,69 2,989 7,642

6,61 3,025 7,551

(18)

NO S (cm) t (s) V ( cm/s ) Ƞ

1. 10 2,72 3,676 1,928

2,81 3,558 1,992

2. 15 3,94 3,807 1,862

4,13 3,631 1,952

3. 25 5,11 3,913 1,812

5,13 3,898 1,819

Bola besar

NO S (cm) t (s) V ( cm/s ) Ƞ

1. 10 1,27 7,874 0,418

1,13 8,849 0,372

2. 15 1,98 7,575 0,433

1,94 7,731 0,424

3. 25 2,52 7,936 0,413

2,37 8,695 0,377

(19)

DAFTAR PUSTAKA

Inspirasi “google’’.

Buku penuntun praktikum fisika dasar fakultas matematika dan ilmu pengetahuan alam universitas pakuan boogor