Tuesday, April 14, 2009

Fisika - Viskositas

  1. Pendahuluan

Setiap benda yang bergerak relatif terhadap benda lain selalu mengalami gaya gesekan. Sebuah benda yang bergerak di dalam fluida juga mengalami gesekan. Hal ini disebabkan oleh sifat kekentalan (viskositas) fluida tersebut. Koefisien kekentalan suatu fluida (cairan) dapat diperoleh dengan menggunakan percobaaan bola jatuh di dalam fluida tersebut. Bola tersebut akan bergerak dengan kelajuan tertentu dalam fluida kental, gerak bola itu akan dihambat oleh gaya gesekan fluida pada benda tersebut.

Viskositas zat cair dapat ditentukan secara kuantitatif dengan besaran yang disebut koefisien viskositas dan dinyatakan dengan simbol η (baca: eta). Satuan SI untuk koefisen viskositas adalah Nsm-2 atau pascal sekon (Pa s). Semakin kental suatu fluida, maka koefisien viskositasnya semakin besar, sebaliknya semakin encer suatu fluida, koefisien viskositasnya semakin kecil.

  1. Tujuan

1. Memahami bahwa gaya gesek yang dialami benda bergerak didalam fluida berkaitan dengan kekentalan fluida tersebut.

2. Menentukan koefisien viskositas cairan dengan menggunakan Hukum Stokes.

  1. Alat dan Bahan

1. 3 buah kelereng

2. Gelas ukur

3. Neraca lengan

4. Stopwatch

5. Jangka sorong

6. Penggaris

7. Kawat

8. 500 mL oli

9. Alat tulis

10. Alat hitung (jika diperlukan)

11. Aerometer

  1. Dasar Teori

Pada suatu benda yang jatuh bebas dalam fluida kental, selama geraknya, pada benda tersebut bekerja 3 buah gaya.

SF = W - F­­a – Ff

Ff = m.g - F­­a

Dengan W adalah gaya berat, Fa gaya angkat keatas dan Ff gaya gesek fluida.




Ff Fa




W




Gambar 1. Diagram gaya yang bekerja pada benda

Apabila benda berbentuk bola, menurut stokes, gaya gesekan fluida dapat dirumuskan sebagai berikut :

Ff = 6.p.h.r.n

Dengan h adalah viskositas fluida, r jari-jari bola, dan n kecepatan gerak bola. Jika massa jenis benda = ρb, massa jenis fluida = ρf, dan volum benda = Vb, maka gaya ke atas Fa = Vb.ρf.g. Berat benda m.g = (ρb.Vb)g. Gaya gesekan Ff = 6.p.h.r.n (benda berbentuk bola)

Jika dimasukan dalam rumus Ff = m.g - F­­a maka,

6.p.h.r.n = ρb.Vb.g - Vb.ρf.g

6.p.h.r.n = g .Vbb - ρf )

g .Vbb - ρf )

n =

6.p.h.r

Untuk benda berbentuk bola dengan jari-jari r, maka Vb = maka,

g .( )(ρb - ρf )

n =

6.p.h.r

.gb - ρf )

n =

h

Sehingga untuk mencari koefisien viskositas dapat menggunakan rumus berikut ini :

.gb - ρf )

h =

n

  1. Cara Kerja

1. Alat dan bahan disiapkan

2. Mengukur massa kelereng (mb) dengan neraca lengan dan dicatat dalam tabel yang telah dibuat

3. Mengukur diameter kelereng dengan jangka sorong, dicari jari-jarinya (R) lalu dicatat dalam tabel

4. Mengukur massa jenis zat cair (þ) dengan areometer kemudian dicatat dalam tabel

5. Mengukur ketinggian zat cair (h)

6. Mengukur waktu yang dibutuhkan kelereng dari permukaan hingga dasar (t)

7. Menghitung kecepatan jatuhnya kelereng (v) dengan rumus

8. Mencari massa jenis kelereng (þ)

9. Terakhir, mencari viskositas (ŋ) / kekentalan zat cair

  1. Hasil dan Pembahasan

Karena Vbf = Vb maka FA = W

W = Fa + Ff

Data Percobaan

Kelereng

mb (kg)

R (m)

Vb (m3)

ρb (kg/m3)

ρf (kg/m3)

υ (m/s)

1

21 x 10-3

1,23 x 10-2

7,79 x 10-6

2695,76

875

0,25

2

19,6 x 10-3

1,24 x 10-2

7,98 x 10-6

2456,14

875

0,2

3

4,7 x 10-3

0,78 x 10-2

2,02 x 10-6

2326,73

875

0,15

Dari data diatas maka:

  1. Kesimpulan

Dari percobaan dan analisis data diatas, kita dapat menarik kesimpulan bahwa oli memiliki koefisien viskositas 2,14 Pa s

No comments:

Post a Comment