Senin, 03 September 2012

koefisien zat cair



BAB I
PENDAHULUAN


I.1     Tujuan Percobaan
1.      Menghitung gerak benda dalam fluida
2.      Menghitung kekentalan zat cair

I.2     Dasar Teori
Setiap benda yang bergerak dalam fluida mendapat gaya gesekan yang disebabkan oleh kekentalan fluida tersebut. Gaya gesekan tersebut sebanding dengan kecepatan relatip benda terhadap fluida. Khusus untuk benda yang berbentuk bola dan bergerak dalam fluida yang sifat-sifatnya, gaya gesekan yang dialami benda dapat dirumuskan sebagai berikut :
F = -6 π η r v
Keterangan :
F = gaya gesekan yang bekerja pada bola
η = koefisien kekentalan fluida
V = kecepatan bola relatip terhadap fluida
           
 
Rumus diatas dikenal sebagai hukum stokes.Tanda minus menunjukan arah gaya F yang berlawanan dengan kecepatan (V). Pemakaian hukum stokes memerlukan beberapa syarat yaitu :
a.       Ruang tempat fluida tidak terbatas (ukurannya cukup luas dibandingkan dengan ukuran benda)
b.      Tidak ada turbulensi didalam fluida
c.       Kecepatan V tidak besar, sehingga aliran masih laminer





W =  πr3p g
Dengan         W      = gaya berat bola
                     r        = jari – jari
                     p        = rapat massa bola
                     g        = percepatan gravitasi bumi

Jika sebuah bola dengan rapat massa dan dilepaskan dari permukaan zat cair tanpa kecepatan awal, maka bola tersebut mula-mula akan bergerak dipercepat. Dengan bertambahnya kecepatan, maka bertambah besar pula gaya gesekan pada bola tersebut. Pada akhirnya bola akan bergerak dengan kecepatan tetap, yaitu setelah terjadi keseimbangan antara gaya berat, dan gaya apung (gaya archimedes), dan gaya stokes.
Pada keadaan ini berlaku persamaan :
Keterangan :
ρ          = rapat massa bola
ρo        = rapat massa fluida

Dari persamaan tersebut dapat diturunkan :
Keterangan :
T          = waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak d
d          = jarak yang tempuh

Maka jika mencari ƞ, menjadi :

Fluida ( zat alir ) adalah zat yang dapat mengalir, misalnya zat cair dan gas. Fluida dapat digolongkan dalam dua macam, yaitu fluida statis dan dinamis.

Hukum Archimedes menyatakan sebagai berikut, Sebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkannya.
Sebuah benda yang tenggelam seluruhnya atau sebagian dalam suatu fluida akan mendapatkan gaya angkat ke atas yang sama besar dengan berat fluida fluida yang dipindahkan. Besarnya gaya ke atas menurut Hukum Archimedes ditulis dalam persamaan :
Fa = ρ v g
Keterangan :
Fa        = gaya ke atas (N)
v          = volume benda yang tercelup (m3)
ρ          = massa jenis zat cair (kg/m3)
g          = percepatan gravitasi (N/kg)
Hukum ini juga bukan suatu hukum fundamental karena dapat diturunkan dari hukum newton juga.
1.      Bila gaya archimedes sama dengan gaya berat W maka resultan gaya =0 dan benda
2.      melayang .
3.      Bila FA>W maka benda akan terdorong keatas akan melayang
4.      Bila FA<W maka benda akan terdorong kebawah dan tenggelam
Jika rapat massa fluida lebih kecil dari pada rapat massa balok maka agar balok berada  dalam keadaan seimbang,volume zat cair yang dipindahkan harus lebih kecil dari pada volume balok.Artinya tidak seluruhnya berada terendam dalam cairan dengan perkataan lain benda mengapung. Agar benda melayang maka volume zat cair yang dipindahkan harus sama dengan volume balok dan rapat massa cairan sama dengan rapat rapat massa benda.
Jika rapat massa benda lebih besar daripada rapat massa fluida, maka benda akan mengalami gaya total ke bawah yang tidak sama dengan nol. Artinya benda akan jatuh tenggelam.
Berdasarkan Hukum Archimedes, sebuah benda yang tercelup ke dalam zat cair akan mengalami dua gaya, yaitu gaya gravitasi atau gaya berat (W) dan gaya ke atas (Fa) dari zat cair itu. Dalam hal ini ada tiga peristiwa yang berkaitan dengan besarnya kedua gaya tersebut yaitu seperti berikut.




Ø  Tenggelam
Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan tenggelam jika berat benda (w)lebih besar dari gaya ke atas (Fa).

w > Fa
ρb . Vb . g > ρa . Va . g
ρb > ρa
Volume bagian benda yang tenggelam bergantung dari rapat massa zat cair (ρ)
Ø  Melayang
Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan melayang jika berat benda (w)sama dengan gaya ke atas (Fa) atu benda tersebut tersebut dalam keadaan setimbang
w = Fa
ρb . Vb . g = ρa . Va . g
ρb = ρa
Pada 2 benda atau lebih yang melayang dalam zat cair akan berlaku :
(FA)tot = Wtotrc . g (V1+V2+V3+V4+…..)  =  W1 + W2 + W3 + W4 +…..

Ø  Terapung
Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan terapung jika berat benda (w)lebih kecil dari gaya ke atas (Fa).
w = Fa
ρb . Vb . g = ρa . Va . g
ρb < ρa

Sifat Fluida Ideal:
1.      Tidak dapat ditekan (volume tetap karena tekanan)\
2.      Dapat berpindah tanpa mengalami gesekan
3.      Mempunyai aliran stasioner (garis alirnya tetap bagi setiap partikel)
4.      Kecepatan partikel-partikelnya sama pada penampang yang sama




BAB II
METODE KERJA


II.1.   Alat yang digunakan pada percobaan
1.      Tabung berisi zat cair
2.      Mikrometer skrup, jangka sorong dan mistar
3.      Thermometer
4.      Sendok saringan untuk mengambil bola-bola dari dasar tabung
5.      Dua karet gelang yang melingkar
6.      Stopwatch
7.      Areometer
8.      Timbangan torsi dengan batu timbangannya


II.2.   Bahan yang digunakan pada percobaan
1.      Bola-bola Besar, Sedang, dan Kecil dari zat padat
2.      Oli












BAB III
METODE KERJA


III.1  Cara Kerja
1.      Diukur diameter tiap-tiap bola memakai mikrometer skrup,. Lakukan beberapa kali percobaan untuk tiap bola
2.      Ditimbang tiap-tiap bola dengan neraca torsi
3.      Dicatat suhu zat cair sebelum dan sesudah tiap percobaan
4.      Diukur rapat massa zat cair sebelum dan sesudah tiap percobaan dengan menggunakan areometer
5.      Ditempatkan karet gelang sehingga yang satu kira-kira 5 cm dibawah permukaan zat cair dan yang lainnya diletakan sesuai dengan ukuran yang ditentukan
6.      Diukurlah jarak jatuh (jarak antara kedua karet gelang)
7.      Masukan sendok saringan sampai dasar tabung dan tunggu beberapa saat sampai zat cair diam
8.      Diukurlah waktu jatuh untuk tiap-tiap bola beberapa kali
9.      Diubahlah letak karet gelang sehingga di dapatkan jarak yang lain
10.  Diulangi langkah 6, 7, dan 8













BAB IV
DATA PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN


IV.1  Data pengamatan

Keadaan ruangan
P (cm) Hg
T (°C)
C (%)
Sebelum percobaaan
± 74,7 cm Hg
± 31°C
± 72%
Sesudah percobaaan
± 74,7 cm Hg
± 31°C
± 72%



Data Pengamatan Terhadap Massa, Diameter, Jari-jari, dan Volume Bola
NO
Bola
M (gr)
D (cm)
R (cm)
V (cm³)
P (gr/cm³)
1.
Kecil
0,2
0,735
0,3675
0,20779754
0,9624753
2.
Sedang
0,31
0,795
0,3975
0,2629541
1,178913
3.
Besar
0,66
0,970
0,485
0,4776321
1,3818167



1.      Bola Kecil
NO
S (cm)
t (s)
V (
Ƞ
1.
10
3,62
2,762
0,878
3,61
2,770
0,876
2.
15
5,57
2,693
0,901
5,53
2,712
0,894
3.
25
6,99
2,861
0,848
7,43
2,692
0,901





2.      Bola Sedang
NO
s (cm)
t (s)
V (
Ƞ
1.
10
2,85
3,508
2,932
2,83
3,533
2,911
2.
15
4,28
3,505
2,934
4,28
3,505
2,934
3.
25
5,54
4,512
2,279
5,41
4,610
2,231


3.      Bola Besar
NO
s (cm)
t (s)
V (
Ƞ
1.
10
2,69
3,717
6,909
2,66
3,759
6,832
2.
15
3,92
3,826
6,712
3,81
3,937
6,523
3.
25
5,01
3,992
6,433
5,00
4
6,420



IV.2  Perhitungan
1.      Bola Kecil
Diket :                                                                         Dit :
M    = 0,2 gram                                                            V = ....??
D    = 0,735 cm                                                           ρ  = ....??
R    = 0,3675 cm
Jawab :
V         =                                                           ρ          =
=                                                     =
= 0,20779754 cm³                                                       = 0,9624753 gram/cm³

2.      Bola Sedang
Diket :                                                                         Dit :
M    = 0,31 gram                                                          V = ....??
D    = 0,795 cm                                                           ρ  = ....??
R    = 0,3975 cm
Jawab :
V         =                                                           ρ          =
=                                                     =
= 0,2629541 cm³                                                         = 1,178913 gram/cm³

3.      Bola Sedang
Diket :                                                                         Dit :
M    = 0,66 gram                                                          V = ....??
D    = 0,970 cm                                                           ρ  = ....??
R    = 0,485 cm
Jawab :
V         =                                                           ρ          =
=                                                       =
= 0,4776321 cm³                                                         = 1,3818167 gram/cm³

Bola Kecil
S = 10 cm
1.1 Diket :                                                                   Dit :
S     = 10 cm                                                    V = ....??
t      = 3,62 s                                                    ƞ  = ....??
Jawab :
V =                                                     ƞ =
V =                                                 ƞ =
V = 2,762 cm/s                                    ƞ =
                                                            ƞ = 0,878
1.2 Diket :                                                                   Dit :
S     = 10 cm                                                    V = ....??
t      = 3,61 s                                                    ƞ  = ....??
Jawab :
V =                                                     ƞ =
V =                                                 ƞ =
V = 2,770 cm/s                                    ƞ =
                                                            ƞ = 0,876


S = 15 cm
2.1 Diket :                                                                   Dit :
S     = 15 cm                                                    V = ....??
t      = 5,57 s                                                    ƞ  = ....??
Jawab :
V =                                                     ƞ =
V =                                                 ƞ =
V = 2,693 cm/s                                    ƞ =
                                                            ƞ = 0,901

2.2 Diket :                                                                   Dit :
S     = 15 cm                                                    V = ....??
t      = 5,53 s                                                    ƞ  = ....??
Jawab :
V =                                                     ƞ =
V =                                                 ƞ =
V = 2,712 cm/s                                    ƞ =
                                                            ƞ = 0,894


S = 25 cm
3.1 Diket :                                                                   Dit :
S     = 25 cm                                                    V = ....??
t      = 6,99 s                                                    ƞ  = ....??
Jawab :
V =                                                     ƞ =
V =                                                 ƞ =
V = 2,861 cm/s                                    ƞ =
                                                            ƞ = 0,848
3.2 Diket :                                                                   Dit :
S     = 25 cm                                                    V = ....??
t      = 7,43 s                                                    ƞ  = ....??
Jawab :
V =                                                     ƞ =
V =                                                 ƞ =
V = 2,692 cm/s                                    ƞ =
                                                            ƞ = 0,901



Bola Sedang
S = 10 cm
1.1 Diket :                                                                   Dit :
S     = 10 cm                                                    V = ....??
t      = 2,85 s                                                    ƞ  = ....??
Jawab :
V =                                                     ƞ =
V =                                                 ƞ =
V = 3,508 cm/s                                    ƞ =
                                                            ƞ = 2,932
1.2 Diket :                                                                   Dit :
S     = 10 cm                                                    V = ....??
t      = 2,83 s                                                    ƞ  = ....??
Jawab :
V =                                                     ƞ =
V =                                                 ƞ =
V = 3,533 cm/s                                    ƞ =
                                                            ƞ = 2,911


S = 15 cm
2.1 Diket :                                                                   Dit :
S     = 15 cm                                                    V = ....??
t      = 4,28 s                                                    ƞ  = ....??
Jawab :
V =                                                     ƞ =
V =                                                 ƞ =
V = 3,505 cm/s                                    ƞ =
                                                            ƞ = 2,934

2.2 Diket :                                                                   Dit :
S     = 15 cm                                                    V = ....??
t      = 4,28 s                                                    ƞ  = ....??
Jawab :
V =                                                     ƞ =
V =                                                 ƞ =
V = 3,505 cm/s                                    ƞ =
                                                            ƞ = 2,934

S = 25 cm
3.1 Diket :                                                                   Dit :
S     = 25 cm                                                    V = ....??
t      = 5,54 s                                                    ƞ  = ....??
Jawab :
V =                                                     ƞ =
V =                                                 ƞ =
V = 4,512 cm/s                                    ƞ =
                                                            ƞ = 2,279
3.2 Diket :                                                                   Dit :
S     = 25 cm                                                    V = ....??
t      = 5,41 s                                                    ƞ  = ....??
Jawab :
V =                                                     ƞ =
V =                                                 ƞ =
V = 4,610 cm/s                                    ƞ =
                                                            ƞ = 2,231




Bola Besar
S = 10 cm
1.1 Diket :                                                                   Dit :
S     = 10 cm                                                    V = ....??
t      = 2,69 s                                                    ƞ  = ....??
Jawab :
V =                                                     ƞ =
V =                                                 ƞ =
V = 3,717 cm/s                                    ƞ =
                                                            ƞ = 6,909
1.2 Diket :                                                                   Dit :
S     = 10 cm                                                    V = ....??
t      = 2,66 s                                                    ƞ  = ....??
Jawab :
V =                                                     ƞ =
V =                                                 ƞ =
V = 3,759 cm/s                                    ƞ =
                                                            ƞ = 6,832


S = 15 cm
2.1 Diket :                                                                   Dit :
S     = 15 cm                                                    V = ....??
t      = 3,92 s                                                    ƞ  = ....??
Jawab :
V =                                                     ƞ =
V =                                                 ƞ =
V = 3,826 cm/s                                    ƞ =
                                                            ƞ = 6,712

2.2 Diket :                                                                   Dit :
S     = 15 cm                                                    V = ....??
t      = 3,81 s                                                    ƞ  = ....??
Jawab :
V =                                                     ƞ =
V =                                                 ƞ =
V = 3,937 cm/s                                    ƞ =
                                                            ƞ = 6,523

S = 25 cm
3.1 Diket :                                                                   Dit :
S     = 25 cm                                                    V = ....??
t      = 5,01 s                                                    ƞ  = ....??
Jawab :
V =                                                     ƞ =
V =                                                 ƞ =
V = 3,992 cm/s                                    ƞ =
                                                            ƞ = 6,433
3.2 Diket :                                                                   Dit :
S     = 25 cm                                                    V = ....??
t      = 5,00 s                                                    ƞ  = ....??
Jawab :
V =                                                     ƞ =
V =                                                 ƞ =
V = 4 cm/s                                           ƞ =
                                                            ƞ = 6,420







BAB V
PEMBAHASAN
Setiap benda yang bergerak dalam fluida mendapat gaya gesekan yang disebabkan oleh kekentalan fluida tersebut. Gaya gesekan tersebut sebanding dengan kecepatan relatip benda terhadap fluida. Khusus untuk benda yang berbentuk bola dan bergerak dalam fluida yang sifat-sifatnya, gaya gesekan yang dialami benda dapat dirumuskan sebagai berikut :
F = -6 π η r v
Keterangan :
F = gaya gesekan yang bekerja pada bola
η = koefisien kekentalan fluida
V = kecepatan bola relatip terhadap fluida
           
 
Rumus diatas dikenal sebagai hukum stokes.Tanda minus menunjukan arah gaya F yang berlawanan dengan kecepatan (V). Pemakaian hukum stokes memerlukan beberapa syarat yaitu :
d.      Ruang tempat fluida tidak terbatas (ukurannya cukup luas dibandingkan dengan ukuran benda)
e.       Tidak ada turbulensi didalam fluida
f.       Kecepatan V tidak besar, sehingga aliran masih laminer

Fluida merupakan zat yang dapat mengalir yang mempunyai partikel yang mudah bergerak dan berubah bentuk tanpa pemisahan massa. Ketahanan fluida terhadap perubahan bentuk sangat kecil sehingga fluida dapat dengan mudah mengikuti bentuk ruang.
Dalam praktikum kami disimpulkan sebuah bola dengan rapat massa dan dilepaskan dari permukaan zat cair tanpa kecepatan awal, maka bola tersebut mula-mula bergerak dipercepat, tetapi akan bertambah besar pula gaya gesekan. Dan akan terjadi kecepatan yang tetap, yaitu setelah terjadi keseimbangan antara gaya berat, gaya apung (archimides), dan gaya stokes.




BAB VI
KESIMPULAN

Bahwa semakin besar massa yang dimiliki oleh  benda itu maka semakin cepatlah kecepatan benda itu didalam suatu fluida, sehingga waktu yang di butuhkan tentu menjadi semakin sedikit .dari peryataan di atas menunjukan bahwa massa benda berbandig lurus dengan kelajuan
            Selain itu kekentalan suatu fluida juga sangat berpengaruh terhadap laju bola,semakin besar koefisien kekentalan suatu fluida maka semakin besar pula gaya gesekan yang di sebabkan oleh kekentalan fluida.karena itu bola akan lebih lambat melaju dalam fluida yang memiliki koefisiensi kekentalan yang besar
















Daftar Pustaka

Buku Penuntun Praktikum 2011, Fisika Dasar Farmasi, Bogor : Universitas Pakuan

http://nationalinks.blogspot.com/2009/03/definisi-fluida.html
Rabu, 02 Nopember 2011 08:11

http://bebas.ui.ac.id/v12/sponsor/Sponsor-Pendamping/Praweda/Fisika/0277%20Fis-1-4b.htm
Rabu, 02 Nopember 2011 08:13

http://www.fisikaasyik.com/home02/content/view/64/44/
Rabu, 02 Nopember 2011 08:20

http://id.answers.yahoo.com/question/index?qid=20091113022810AAgqWzf
Rabu, 02 Nopember 2011 08:23

http://hakimsimanjuntak.blogspot.com/2010/11/hukum-archimedes.html
Rabu, 02 Nopember 2011 08:30




Tugas Akhir
1.      Bagaimana memilih letak karet-karet gelang yang melingkari tabung? Apakah akibatnya jika terlalu dekat permukaan. Apakah akibatnya jika terlalu  dekat dengan dasar tabung?
2.       Buatlah grafik antara T dengan d (pakai least square)
3.      Hitunglah harga berdasarkan grafik untuk tiap-tiap bola?
4.      Apakah pengaruh suhu terhadap kekentalan zat cair? Terangkan!
Jawab
1.    karet gelang yang dilingkarkan di dinding tabung harus sejajar tidak boleh bengkok, supaya pengukuran waktu jatuhnya bola dapat di ukur dengan tepat.  Karet gelang jika terlalu dekat permukaan akibatnya pengukuran tidak akan tepat. Karena sudah diletakkan batas letak karet gelang tersebut, begitu pula bila karet gelang terlalu dekat dengan dasar tabung.

2.    







                                                                       
3. bola kecil
NO
S (cm)
t (s)
V (
Ƞ
1.
10
3,62
2,762
0,878
3,61
2,770
0,876
2.
15
5,57
2,693
0,901
5,53
2,712
0,894
3.
25
6,99
2,861
0,848
7,43
2,692
0,901

    Bola sedang
NO
s (cm)
t (s)
V (
Ƞ
1.
10
2,85
3,508
2,932
2,83
3,533
2,911
2.
15
4,28
3,505
2,934
4,28
3,505
2,934
3.
25
5,54
4,512
2,279
5,41
4,610
2,231

    Bola besar
NO
s (cm)
t (s)
V (
Ƞ
1.
10
2,69
3,717
6,909
2,66
3,759
6,832
2.
15
3,92
3,826
6,712
3,81
3,937
6,523
3.
25
5,01
3,992
6,433
5,00
4
6,420


4. Viskositas dipengaruhi oleh suhu. Viskositas zat cair cenderung menurun dengan seiring bertambahnya kenaikan suhu, hal ini disebabkan gaya – gaya kohesi pada zat cair bila dipanaskan akan mengalami penurunan dengan semakin bertambahnya suhu pada zat cair yang menyebabkan turunya viskositas dari zat cair tersebut.
Semakin kental suatu cairan, makin besar gaya yang dibutuhkan untuk membuatnya mengalir pada kecepatan tertentu. Bila viskositas gas meningkat dengan naiknya suhu, maka viskositas cairan justru akan menurun jika suhu dinaikan.

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar