BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Viskositas merupakan karakteristik yang dimiliki oleh zat cair, karakteristik ini penting pada proses industri untuk menentukan standar kualitas maupun standar kerja produk. Sebagai contoh mengetahui tingkat kekentalan minyak pelumas tertentu dapat membantu pengendara motor untuk memilih oli yang sesuai dengan spesifikasi sepeda motor. Kemampuan minyak pelumas untuk mengatasi perubahan nilai viskositas terhadap perubahan suhu disebut dengan indeks viskositas. Minyak pelumas yang baik tidak terlalu peka pada terhadap perubahan suhu, sehingga dapat berfungsi sebagaimana mestinya baik dalam keadaan dingin, pada waktu mesin start maupun pada saat pelumas bersuhu tinggi.
Viskositas pada gas diakibatkan oleh tumbukan antar molekul gas sedangkan viskositas pada zat cair terjadi akibat adanya gaya-gaya kohesi antar molekul zat cair (Giancoli, 2014).
Pengukuran tingkat kekentalan zat cair yang umum dan paling sederhana yang kita ketahui adalah dengan menggunakan konsep hukum Stokes. Pengukuran viskositas zat cair dengan hukum Stokes atau sering disebut dengan Falling Ball Viscometer menggunakan konsep perhitungan waktu yang dibutuhkan suatu bola dengan diameter tertentu yang melewati sampel zat cair yang akan diukur viskositasnya pada jarak tertentu. Selama ini, eksperimen menentukan viskositas zat cair dengan hukum Stokes masih menggunakan cara manual, yaitu perhitungan waktu masih mengandalkan penglihatan manusia dan stopwatch.
Viskositas banyak terdapat dalam kehidupan sehari-hari seperti sirup, minyak goreng, serta oli. Viskositas bermanfaat pada kehidupan sehari-hari.
Kekentalan viskositas merupakan sifat asal suatu zat cair (fluida) yang di sebabkan karena adanya goresan antara molekul-molekul zat cair dengan gaya kohesi di zat cair tersebut, goresan-gesekan inilah yang merusak sirkulasi zat cair.
Untuk lebih memahami perihal viskositas fluida, maka dilakukan pratikum mengenai viskositas, untuk fluida yang akan dicari viskositasnya adalah oli,
minyak, dan solar.
1.2 Rumusan Masalah
1. Bagaimana cara menentukan adanya gesekan yang disebabkan benda bergerak di dalam fluida ?
2. Bagaimana cara menentukan koefisien kekentalan zat cair (coefficient of viscosity) ?
1.3 Tujuan dan Manfaat Praktikum 1.3.1 Tujuan
Adapun tujuan dari praktikum ini adalah sebagai berikut :
a. Mempelajari adanya gesekan yang disebabkan benda bergerak di dalam fluida (zat cair).
b. Mempelajari dan menentukan koefisien kekentalan zat cair (coeficient of viscosity).
1.3.2 Manfaat
Adapun Manfaat dari praktikum ini adalah sebagai berikut :
a. Memahami adanya gesekan yang disebabkan benda bergerak di dalam fluida (zat cair).
b. Mempelajari dan menentukan koefisien kekentalan zat cair (coeficient of viscosity).
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Viskositas
Viskositas merupakan derajat kekentalan sebuah fluida. Viskositas juga dapat dikatakan sebagai gesekan internal yang terjadi pada fluida. Viskositas memberikan gaya perlawanan terhadap sebuah objek yang berada didalam fluida sehingga mengakibatkan interaksi antara objek dan fluida berupa gesekan. Satuan dari viskositas sebuah cairan dinyatakan dalam Poise. Dampak dari viskositas memiliki peran penting untuk perilaku fluida dalam sebuah ruang. Dampak viskositas berpengaruh dalam aliran darah didalam tubuh, pelumas dari bagian- bagian mesin, aliran fluida dalam pipa berongga dan lain-lain. Minyak pelumas mesin harus mengalir secara merata dalam kondisi mesin yang dingin maupun panas, karena itu pelumas dirancang memiliki variasi perubahan temperatur sekecil mungkin terhadap perubahan viskositas. Viskositas darah didalam tubuh akan mempengaruhi distribusi sari-sari makanan yang keseluruh tubuh, (Young, 2008).
Metode yang paling umum digunakan dalam laboraturium adalah penentuan viskositas dengan metode bola jatuh. Jika sebuah benda berbentuk bola dijatuhkan kedalam fluida kental, misalnya kelereng dijatuhkan dalam kolam renang yang airnya cukup dalam, nampak pada awalnya kelereng bergerak dipercepat. Namun, setelah beberapa saat setelah menempuh jarak tertentu kelereng bergerak dengan kecepatan konstan (bergerak lurus beraturan).
Kedaan ini disebabkan karena adanya gaya gesekan yang disebabkan oleh kekentalan fluida (Anwar, 2008).
Setiap benda yang bergerak di dalam fluida mendapat gaya gesek Fs yang besarnya :
Fs=6πηrv ...(2.1)
dengan :
Fs : Gaya gesek Stokes yang bekerja pada benda bola η : Koefisien kekentalan fluida
r : Jari-jari bola
v : Kecepatan bola relatif terhadap fluida
Bola yang dijatuhkan dalam fluida akan mengalami gaya berat sebesar :
W:4
3π3ρg ...(2.2) dengan :
W : Gaya berat ρ : Rapat massa bola
g : Percepatan gravitasi bumi
Dan daya apung (gaya Archimides) sebesar : FA:4
3 π3ρog ...(2.3)
FA : Gaya apung
ρo : Rapat massa zat cair
Dengan menganalisa gaya-gaya yang bekerja pada bola yang bergerak dalam zat cair kecepatan bola dalam fluida dapat dinyatakan dalam persamaan :
Gambar 2. 1 Bola dijatuhkan ke dalam fluida (Sumber : 123.com)
v: 2
9ηr3g(ρ−ρo) ...(2.4)
Jika kecepatan bola konstan maka v = d/t dan persamaannya dapat ditulis sebagai :
txr2: 9ηd
{2g
(
ρ−ρo)
} ...(2.5)Dengan :
t = waktu yang diperlukan bola jatuh sejauh d d = jarak yang ditempuh dengan kecepatan konstan
secara matematis dapat dihitung besar koefisien kekentalan zat cair ή yaitu sebesar :
η:2g
9d
(
ρ−ρo)
t r2 ...(2.6)2.2 Hukum Bernoulli
Prinsip Bernoulli merupakan sebuah istilah di dalam mekanika fluida yang menyatakan bahwa di suatu peredaran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan mengakibatkan penurunan tekanan di peredaran terebut. Prinsip ini merupakan penyerdehanaan dari persamaan Bernoulli yang menyatakan bahwa jumlah energi di suatu titik pada dalam suatu peredaran tertutup sama besarnya menggunakan jumlah energi di titik lain pada jalur aliran yang sama.
Secara sederhana, secara umum ada dua bentuk persamaan Bernoulli; yang pertama berlaku untuk aliran yang tidak- termampatkan (incompressible flow), serta yang lain adalah untuk fluida termampatkan (compressible flow). peredaran tak termampatkan merupakan peredaran fluida yang dicirikan dengan tidak berubahnya besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Bentuk untuk sirkulasi fluida tak
termampatkan adalah sebagai berikut:
P+1
2 ρ v2+ρgh=konstan ……….……….. (2.7) Dengan,
v = Kecepatan fluida
g = Percepatan gravitasi bumi
h = Ketinggian relatif terhadap suatu referensi P = Tekanan fluida
ρ = Massa jenis fluida
2.3 Hukum Archimedes
Hukum Archimedes yang berbunyi,”gaya apung yang bekerja di sebuah benda yang dibenamkan sama dengan berat fluida yang dipindahkan.”. Pernyataan tersebut dapat dituliskan dalam persamaan :
Fapung=mg ………(2.8)
Dalam percobaan ini kondisi benda adalah mengapung.
Mengapung bisa terjadi Bila gaya apung harus lebih besar dari pada berat benda. sehingga akan dihasilkan persamaan :
Fapung>mg ………(2.9)
Untuk mencari kondisi benda terapung, kita bisa menurunkan hukum Archimedes menjadi persamaan :
ρfluidaVfluida=ρbendaVfluida ………(2.10)
Dalam kondisi terapung, volume air pada persamaan akan lebih kecil dari volume benda. Hal ini dapat terjadi karena volume air dihitung sesuai menghitung besar volume benda yang tercelup.
Pernyataan tadi bisa di tuliskan menjadi :
Vbenda>Vfluida ………(2.11)
Karena besar volume tidak sinkron serta supaya terciptanya persamaan Fapung wajib lebih besar dari pada berat benda, maka massa jenisnya juga akan berbeda dan bisa dituliskan menjadi:
ρfluida>ρbenda ………(2.12)
DAFTAR PUSTAKA
Giancoli, D.C. 2014. Fisika: Prinsip dan Aplikasi Jilid 1 Edisi 7. Jakarta: Erlangga.
