LAPORAN PRAKTIKUM

EKSPERIMEN FISIKA

“VISIKOSITAS”

Nama :

Endah Juniarti (A1E010005)

Erwina Susanti (A1E010016)

Mentari Darma Putri (A1E010030)

Faruq Haroki (A1E010025)

Dosen Pembimbing : M. Sutarno, M.Pd

UNIVERSITAS BENGKULU

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

LABORATORIUM PENGAJARAN FISIKA

2013

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Viskositas adalah kekentalan suatu zat cair merupakan salah satu sifat cairan yang

menentukan besarnya perlawanan terhadap gaya gesar. Viskositas terjadi terutama karena

adanya interaksi antara molekul-molekul cairan (Erizal, 2010). Viskositas merupakan ukuran

gesekan dibagian dalam suatu fluida. Fluida sebenarnya terdiri atas beberapa lapisan, karena

adanya viskositas diperlukan gaya untuk meluncurkan suatu lapisan fluida diatas fluida

lainnya. Dalam fluida ternyata gaya yang dibutuhkan (F), sedangkan dengan luas fluida yang

bersentuhan dengan setiap lempeng (A), dan dengan laju (V) dan berbanding terbalik dengan

jarak antara lempeng (I). Besar gaya (F) yang diperlukan untuk menggerakkan suatu lapisan

fluida dengan kelajuan tetap (V) untuk luas penampang keping H adalah F-AV.

1.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana cara mengukur besaran fisis (koefisien kekentalan oli, jari-jari kelereng,

massa jenis oli, waktu tempuh kelereng, jarak tempuh) melalui percobaan?

2. Faktor apa sajakah yang mempengaruhi viskositas?

3. Bagaimanakah nilai koefisien viskositas dengan menggunakan ralat?

1.3 Tujuan

Setelah mempelajari dan melakukan percobaan pada modul ini diharapkan praktikan

mampu:

a. Mengukur besaran fisis (koefisien kekentalan oli, jari-jari kelereng, massa jenis oli,

waktu tempuh kelereng, jarak tempuh) secara benar, tepat dan teliti.

b. Menentukan faktor-faktor yang dapat mempengaruhi hasil percobaan.

c. Mangolah data percobaan dengan menggunakan pengukuran ralat.

1.4 Definisi Istilah

Fluida adalah zat yang berubah bentuk secara terus menerus bila terkena tegangan geser

suatu fluida adalah suatu zat yang mengembang hingga memenuhi bejana. Fluida selalu

mengalir bila dikenai bekas pengubah zat cair, fluida diartikan dengan mempunyai

volume tertentu tapi bentuk tertentu itu mengalir menyesuaikan dengan bentuk wadah.

Zat cair mempunyai volume tertentu (Streeter, 1996).

Viskositas atau kekentalan suatu cairan adalah salah satu sifat cairan yang menentukan

besarnya perlawanan terhadap gaya geser. Viskositas terjadi terutama karena adanya

interaksi antara molekul-molekul cairan (Erizal, 2010).

1.5 Hipotesis

a. Cara mengukur besaran fisis (koefisien kekentalan oli, jari-jari kelereng, massa jenis

oli, waktu tempuh kelereng, jarak tempuh) dilakukan melalui percobaan sesuai dengan

langkah – langkah percobaan.

b. Faktor – faktor yang mempengaruhi viskositas adalah koefisien kekentalan zat cair,

massa jenis zat cair, temperatur (suhu),

c. Mengolah data viskositas bisa dengan menggunakan pengukuran ralat.

BAB II

LANDASAN TEORI

Untuk memahami pengertian viskositas, mari kita pelajari dua peristiwa fisis berikut :

1. Pada saat kita naik kendaraan, mobil atau sepeda motor, kita dapat merasakan

hembusan angin yang mengenai tubuh kita walaupun pada saat itu tidak ada angin yang

berhembus. Semakin besar kecepatan kendaraan semakin besar pula hembusan yang

kita rasakan. Hembusan angin tersebut disebabkan oleh gesekan udara (fluida) dengan

tubuh kita.

2. Melalui penelitian diketahui bahwa apabila zat cair dialirkan melalui pipa, maka

molekul-molekul zat cair yang berada pada bagian tengah pipa akan bergerak lebih

cepat dibandingkan dengan molekul-molekul yang berada dekat dengan dinding pipa.

Hal ini disebabkan oleh adanya gesekan antara molekul-molekul zat cair dengan pipa

dan juga adanya gesekan antarmolekul fluida itu sendiri. Dengan demikian, besarnya

kecepatan aliran fluida di dalam pipa dipengaruhi oleh gesekan fluida dengan dinding

pipa dan juga dipengaruhi oleh gesekan antarmolekul fluida itu sendiri.

Gambar 5.4

Kecepatan aliran fluida di dalam pipa

Gesekan antarmolekul atau gesekan internal molekul fluida inilah yang dikenal dengan

viskositas. Semakin kental suatu zat cair, semakin besar gesekan antarmolekulnya. Sehingga

viskositas juga dapat menyatakan ukuran kekentalan suatu fluida atau dikenal dengan

koefisien kekentalan fluida η (dibaca ‘eta”)

Dalam model praktikum ini kita akan mengukur koefisien kekentalan fluida (oli)

dengan cara mengamati pengaruh fluida terhadap kecepatan benda (kelereng) yang

dijatuhkan dalam fluida tersebut.

R

Perhatikan gambar 5.5 berikut :

setelah kelereng dijatuhkan, kelereng masuk ke dalam cairan

oli dan bergerak jatuh bebas ke dalam cairan oli dan bergerak

jatuh bebas menuju dasar bejana.

Melalui pengamatan dapat diketahui bahwa pada bagian

permukaan oli, kelereng bergerak jatuh bebas (gerak lurus

dipercepat, GLBB)

Namun setelah beberapa saat kelereng bergerak lurus

beraturan (GLB) karena gerak kelereng mendapat hambatan

dari gaya gesek larutan oli.

Dari hukum pertama Newton (tentang sifat kelembaman benda) yang berbunyi :

”suatu benda akan berada dalam keadaan diam atau bergerak lurus beraturan (GLB) jika

resultan gaya-gaya yang bekerja pada benda tersebut sama dengan nol.”

Mengingat kelereng bergerak GLB (Gerak Lurus Beraturan), maka resultan gaya-gaya

yang bekerja sama dengan nol. Pada kelereng bekerja gaya berat W ke bawah, gaya

apung/buoyancy Fapung atau gaya angkat zat cair yang arahnya ke atas (Hukum Archimedes),

dan gaya gesek fluida Fviskos yang arahnya ke atas (berlawanan dengan arah gerak), sehingga

secara matematis ditulis :

∑ F=0 ..................................(5.7)

Fapung+F viskos−W=0

m' g+F viskos−mg=0

(m'−m ) g+Fviskos=0

(V ρ'−Vρ ) g+Fviskos=0

43

πr 3 ( ρ'− ρ ) g+ F viskos=0 ..............................(5.8)

Berdasarkan penyelidikan stokes, apabila sebuah benda berbentuk bola yang berjari-jari

r dijatuhkan dalam fluida yang memiliki koefisien kekentalan η dan massa jenis ρ maka

benda tersebut akan mendapat gaya viskos F viskos sebesar,

F viskos=6 πηrv ..............................(5.9)

Sehingga persamaannya menjadi :

43

π r 3 ( ρ'− ρ ) g+6 πηrv=0 ........................(5.10)

Keterangan :

η=koefisien kekentalan fluida

ρ'=massa jenis fluida

ρ=massa jenisbenda

r= jari− jari benda

v=kecepatan benda

Sebelum kita melakukan praktikum untuk menghitung koefisien kekentalan fluida η,

maka persamaan 5.10 harus diubah bentuknya sehingga dapat memudahkan kita dalam

menentukan besaran-besaran fisis atau variabel-variabel apa saja yang harus kita ukur dan

variasikan.

Dari besaran-besaran fisis pada persamaan 5.10 di atas besaran fisis tersebut dapat kita

kelompokkan menjadi :

1. Besaran fisis yang dicari adalah : η

2. Besaran fisis yang harus diukur adalah : r , ρ , ρ' , T (oli)

3. Besaran fisis yang diamati adalah : v (kecepatan kelereng dalam oli)

Dari persamaan kelereng dalam oli dapat kita ketahui dengan cara mengukur waktu tempuh t

kelereng yang bergerak sejauh d. Sehingga persamaan 5.10 menjadi :

43

πr 3 ( ρ'−ρ ) g+6 πηr dt=0

Dari persamaan tersebut dapat dilihat bahwa besaran-besaran fisis yang dapat divariasikan

atau diubah nilainya adalah besaran jarak d dan waktu tempuh t.

43

π r 3 ( ρ'− ρ ) g+6 πηr dt=0

6 πηr dt=−4

3π r3 ( ρ'−ρ ) g

6 πηr dt=4

3π r 3 ( ρ−ρ' ) g

t=( 9 η2 g r2 ( ρ−ρ' ) )d (5.11)

Keterangan :

t = waktu tempuh kelereng (satuan detik)

d = jarak tempuh (satuan, cm)

η=koefisien kekentalan fluida

ρ'=massa jenis fluida

ρ=massa jenisbenda

r= jari− jari benda

Persamaan 5.11 ini adalah persamaan pokok yang akan digunakan untuk menghitung

koefisien kekentalan minyak η dimana besaran-besaran ρ , ρ' , g dan r diperoleh langsung dari

data percobaan.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat

1. Alat Percobaan

a. Tabung Ukur

b. Tembaga

c. Magnet

d. Selang

e. Benda (kacang-kacang sepeda)

f. Mistar

g. Stopwatch

h. Jangka sorong

i. Neraca/imbangan

2. Bahan Percobaan

- Oli

3.2 Langkah Kerja

1. Ukur suhu oli2. Ukur jari-jari kelereng dengan menggunakan jangka sorong.3. Timbang kelereng dengan neraca4. Ukur massa jenis oli dengan :

a. Menimbang massa gelas ukur kosong(mgu)b. Menimbang massa gelas ukur yang berisi oli (mgo)c. Ukur volume oli pada gelas ukur (V)

d. Massa jenis oli dapat dicari dengan ρ=(mgo−mg)

V5. Buat tanda dengan spidol pada jarak 5 cm dari permukaan oli.6. Jatuhkan kelereng ke dalam oli dan catatlah waktu tempuh kelereng (t) yang

menempuh jarak antara dua tanda ikatan benang.7. Buat kembali tanda yang kedua sejauh 10 cm.

8. Ulangi langkah 6 sampai 8 sehingga memperoleh 5 pasangan data.9. Ukur kembali suhu oli.

3.3 Teknik Pengolahan Data

Untuk mengolah data dengan melakukan perhitungan ralat deviasi data hasil percobaan dengan menggunakan rumus – rumus:

No Data (X) X−X ( X−X )2

1 X1

2 X2

3 X3

X n

∑ Xn

X=∑ Xn

n

∑ ( X−X ) ∑ ( X−X )2

Ralat mutlak ∆ X=√∑ ( X−X )2

n (n−1)

Ralat nisbi = ΔI=∆ XX

× 100 %

Keseksamaan k = 100% - ΔI Data hasil pengukuran : X ± ∆ X

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data

Diameter kelereng : 1,55 cm

Massa kelereng : 5 gr

Massa jenis oli : 820 kgm3

Suhu awal oli : 27℃

Suhu akhir oli : 27℃

4.2 Perhitungan/Analisis Data

Menghitung massa jenis oli

Diketahui : massa gelas ukur + oli (mgo)=461,8 gr , massa gelas ukur

(mg)=297,8 gr, dan volume oli V=200 ml=0,2l=0,2dm3=0,2×10−3 m3. Maka

massa jenis oli adalah :

ρ=(mgo−m g)

V

ρ=( 461,8 gr−297,8 gr )

200 ml

ρ=164 × 10−3 kg0,2 ×10−3 m3

ρ=820 kgm3

Menghitung massa jenis kelereng

Diketahui : massa kelereng ¿5 gr, volume kelereng =

43

π r 3=43

×3,14 × 0,7753=1,95cm3. Maka massa jenis oli adalah :

ρ=mV

ρ= 5 ×10−3 kg1,95 ×10−6 m3 =2,56 ×103=2560 kg /m3

Nod

(cm)T

(detik)1 10 0,282 15 0,383 20 0,574 25 0,645 30 0,69

Menghitung nilai viskositas oli

1. Pada percobaan pertama dengan d = 10 cm, dan t = 0,28 detik

η1=( 2 g r2 ( ρ− ρ' )9 d ) t

¿( 2 ×10 × ( 0,775× 10−2 )2 × (2560−820 )9 ×10 ×10−2 )0,28

¿0,65027 Ns/m2

2. Pada percobaan kedua dengan d = 15 cm dan t = 0,38 detik

η2=( 2 g r2 ( ρ−ρ' )9 d ) t

¿( 2 ×10 × ( 0,775× 10−2 )2 × (2560−820 )9×15 ×10−2 )0,38

¿0,58834 Ns /m2

3. Pada percobaan ketiga dengan d = 20 cm dan t = 0,57 detik

η3=( 2 g r2 ( ρ−ρ' )9 d ) t

¿( 2 ×10 × ( 0,775× 10−2 )2 × (2560−820 )9 ×20 ×10−2 )0,57

¿0,66188 Ns/m2

4. Pada percobaan keempat dengan d = 25 cm dan t = 0,64 detik

η4=(2 gr2 ( ρ−ρ' )9 d ) t

¿( 2 ×10 × ( 0,775× 10−2 )2 × (2560−820 )9×25 ×10−2 )0,64=0,59453 Ns/m2

5. Pada percobaan kelima dengan d = 30 cm dan t = 0,69 detik

η5=( 2g r2 ( ρ−ρ' )9 d ) t

¿( 2×10 × ( 0,775× 10−2 )2 × (2560−820 )9 ×30 ×10−2 )0,69

¿0,53415 Ns/m2

Perhitungan ralat

No Data (η) η−η (η−η )2

1 0,65027 0,044436 0,001974562 0,58834 -0,017494 0,00030604

3 0,66188 0,056046 0,00314115

4 0,59453 -0,011304 0,00012778

5 0,53415 -0,071684 0,0051386

∑ 3,02917

η=∑ 3,02917

5=0,605834

∑ (η−η )=0 ∑ (η−η )2=0,01068813

Ralat mutlak ∆ η=√∑ (η−η )2

n (n−1 )=√ 0,01068813

5 (5−1 )=√5,344065× 10−4=2,31172×10−2

= 0,0231172

Ralat nisbi = ΔI=∆ ηη

× 100 %=0,02311720,605834

×100 %=3,8157 %

Keseksamaan k = 100% - ΔI=100 %−3,8157 %=96,1843 %

Data hasil pengukuran : η ± ∆ η=0,605834 ± 0,0231172

Grafik data t terhadap d

5 10 15 20 25 30 350

0.10.20.30.40.50.60.70.8

Grafik t terhadap d

Dari grafik hubungan t terhadap d di atas dapat dilihat bahwa nilai t berbanding

lurus dengan nilai d, semakin besar t semakin besar pula d nya. Jarak berbanding

lurus dengan waktu tempuh kelereng.

4.3 Pembahasan

Analisis prosedur

Pertama alat disiapkan seperti jangka sorong yang digunakan untuk mengukur diameter kelereng, tabung kaca berukuran 1000 ml sebagai wadah oli, stopwatch untuk mengukur waktu, kelereng sebagai parameter viskositas, neraca untuk menimbang massa kelereng dan massa tabung kaca dengan oli, meteran untuk mengukur jarak 10, 15, 20, 25 dan 30 cm, spidol untuk menandai jarak 10, 15, 20, 25 dan 30 cm pada tabung kaca, nampan sebagai tempat alat yang digunakan. Dan bahan yang digunakan adalah oli sebagai yang diukur koefisian zat cairnya, tissue untuk membersihkan alat –alat yang telah digunakan dalam praktikum.

Kemudian oli dimasukkan kedalam tabung kaca 1000 ml, lalu kelereng diukur diameternya dengan jangka sorong dan ditimbang massa kelereng dengan neraca. Tabung kaca diukur jarak 10, 15, 20, 25 dan 30 cm dengan menggunakan meteran lalu diberitanda dengan ikatan tali antara jarak 10, 15, 20, 25 dan 30 cm. Lalu kelereng yang telah ditimbang dimasukkan kedalam tabung kaca yang berisi oli dan dihitung waktu tempuh kelereng masing – masing dengan jarak 10, 15, 20, 25 dan 30 cm dengan menggunakan stopwatch, kemudian kelereng diambil dengan menuangkan oli ke tempatnya, lalu diangkat dan dibersihkan dengan tissue, dicatat hasil pengamatan. Massa jenis oli diukur dengan menimbang oli dengan volume 200 ml dan dicari dengan

rumus ρ=mV .

Analisa HasilDari data hasil pengamatan pada praktikum viskositas zat cair didapatkan oli

dengan massa jenis 820 kg/m3 pada jarak 10 cm didapatkan waktu (t) = 0,28 s , pada jarak 15 cm didapatkan waktu (t) = 0,38 s, pada jarak 20 cm didapatkan waktu (t) = 0,57 s, pada jarak 25 cm didapatkan waktu (t) = 0,64 s dan pada jarak 30 cm didapatkan waktu (t) = 0,69 s dan massa kelereng yang ditimbang 5 gr dan jari – jari bola diperoleh 0,775 cm sehingga didapatkan kecepatan terminal dan viskositas pada jarak 10 cm adalah Vg = 35,7 cm/s dan 𝜂 = 0,65027 Ns/m2, pada jarak 15cm adalah Vg = 39,5 cm/s dan 𝜂 =0,58834 Ns /m2, pada jarak 20 cm adalah Vg = 35,08 cm/s dan 𝜂 =0,66188 Ns/m2 , pada jarak 25 cm adalahVg=39,06 cm /s danη0,59453 Ns/ , pada jarak 30 cm adalahVg=43,5 cm /s danη=0,53415 Ns /m2

.Dari hasil perhitungan ralat didapatkan Ralat mutlak sebesar ∆ η=2,31172×10−2=

0,0231172. Ralat nisbi = ΔI =3,8157 % .Keseksamaan k = 100% - ΔI=96,1843 % . Dan data hasil pengukuran : η ± ∆ η=0,605834 ± 0,0231172. Percobaan yang kami lakukan sudah hampir benar dengan tingkat keberhasilan sebesar 96,1843 % . walaupun masih banyak ketidaktepatan dalam pengambilan data kemungkinan karena ketidaktepatan dalam menghitung waktu dengan stopwatch dan kesalahan teknis lainnya.

4.4 Pertanyaan

Setelah anda melakukan percobaan jawablah pertanyaan dibawah ini.

1. Mengapa pengamatan gerak kelereng tidak dimulai dari permukaan oli tetapi dimulai pada saat kelereng berada sekitar 5 cm dibawah permukaan oli?

2. Apa manfaat minyak pelumas pada sepeda motor?

JAWABAN :

1. Pengamatan gerak kelereng tidak dimulai dari permukaan oli tetapi dimulai pada saat kelereng berada sekitar 5 cm dibawah permukaan oli karena ketika kelereng baru dijatuhkan, kelereng akan mengalami gerak jatuh bebas (GLBB) dengan gerak lurus jatuh bebas. Kemudian setelah beberapa saat kelereng akan bergerak lurus beraturan (GLB) karena gerak kelereng mendapat hambatan dari gaya gesek larutan oli.

2. Manfaat minyak pelumas pada sepeda motor adalah untuk mencegah atau mengurangi

keausan sebagai akibat dari kontak langsung antara permukaan logam yang satu

dengan permukaan logam lain terus menerus bergerak. Selain keausan dapat

dikurangi, permukaan logam yang terlumasi akan mengurangi besar tenaga yang

diperlukan akibat terserap gesekan, dan panas yang ditimbulkan oleh gesekan akan

berkurang. Pelumas juga berfungsi sebagai penghantar panas. Pada mesin mesin

dengan kecepatan putaran tinggi, panas akan timbul pada bantalan bantalan sebagai

akibat dari adanya gesekan yang banyak. Dalam hal ini pelumas berfungsi sebagai

penghantar panas dari bantalan untuk mencegah peningkatan temperatur atau suhu

mesin. Suhu yang tinggi akan merusak daya lumas. Apabila daya lumas berkurang,

maka gesekan akan bertambah dan selanjutnya panas yang timbul akan semakin

banyak sehingga suhu terus bertambah. Akibatnya pada bantalan bantalan tersebut

akan terjadi kemacetan yang secara otomatis mesin akan berhenti secara mendadak.

Oleh karena itu, mesin mesin dengan kecepatan tinggi digunakan pelumas yang titik

cairnya tinggi, sehingga walaupun pada suhu yang tinggi pelumas tersebut tetap stabil

dan dapat melakukan pelumasan dengan baik.

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Hasil percobaan pengukuran koefisien kekentalan oli didapatkan nilai koefisien kekentalan oli sebesar η ± ∆ η=0,605834 ± 0,0231172 Ns/m2

Kesimpulan dari percobaan viskositas:

a. Untuk mendapatkan hasil percobaan yang lebih baik faktor-faktor apa yang harus di perhatikan adalah ketelitian dalam menggunakan alat ukur seperti ketepatan dalam menghitung waktu dengan stopwatch harus tepat saat kelereng dijatuhkan dan telah menempuh jarak yang ditentukan, ketelitian dalam mengukur diameter kelereng dengan jangka sorong, menimbang massa kelereng dengan neraca.

b. (tuliskan minimal 3 kesimpulan lain yang berhubungan dengan percobaan) Gesekan antarmolekul atau gesekan internal molekul fluida dikenal dengan viskositas.

Semakin kental suatu zat cair, semakin besar gesekan antarmolekulnya. Sehingga

viskositas juga dapat menyatakan ukuran kekentalan suatu fluida atau dikenal dengan

koefisien kekentalan fluida η (dibaca ‘eta”)

Dalam praktikum ini kita mengukur koefisien kekentalan fluida (oli) dengan cara

mengamati pengaruh fluida (oli) terhadap kecepatan benda (kelereng) yang dijatuhkan

dalam fluida (oli) tersebut.

Rumus untuk mencari koefisien kekentalan fluida (oli) adalah η=( 2g r 2 ( ρ−ρ' )9 d ) t

Dimana dari percobaan terlihat bahwa jarak tempuh kelereng (d) berbanding lurus

dengan waktu tempuh nya (t).

5.2 Saran

Saran untuk praktikum ini kedepannya sebaiknya sampel yang akan diuji viskositasnya bisa

ditambah seperti uji viskositas dari bensin, minyak tanah, minyak makan,  agar tampak

perbedaan apa saja yang tampak dari masing – masing larutan tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

Bambang Purwadadi, dkk. (1999) Panduan Praktikum Fisika Dasar. Yogyakarta: Universitas Gajah Mada.

Erizal, 2010. Web.ipb.ac.id/erizal/mefklud/modul.ipb. diakses pada tanggal 09 Juni 2013,

pada pukul 21.00 WIB

Dorling Kindersley. (1997). Encyclopedia of Science.

Lab Fisika Dasar. (1999). Penuntun Praktikum Fisika Dasar. Jakarta: Universitas Negeri Jakarta

Loo Wan Young dkk. (2001). Science in Focus Physics. Singapore: Longman.

Hars Jurgen. (1992). Bermain dengan Pengetahuan. Bandung: Angkasa Perss.

Hugh Young (1998). University Physics. Singapore: Addison-Wesley Pub.

Streeter, 1996. Mekanika fluida, Erlangga. Jakarta