PERCOBAAN KE – 5 5 VISCOSITAS STOKE 5.1. TUJUAN
Praktikum ini bertujuan agar setiap anggota kelompok mampu : 1. Mendekripsikan hukum stoke 2. Mengetahui prinsip dasar penggunaan hukum stoke 3. Menentukan koefisien kekentalan zat cair menggunakan hukum stoke 4. Mengeahui contoh penerapan viscositas stoke Viscositas Stoke harus selesai tanggal (.......). Hasil dari praktikum wajib dipresentasikan bersamaan dengan project 1-8/6 pada saat post test. Presentasi dilaksanakan dilaksanakan dihadapan asistant dan/atau dosen pembimbing. Item penilaian terdiri dari performansi hasil desain (kreativitas, dan inovasi), portofolio, kemampuan kerjasama dalam kelompok serta kemampuan mengkomunikasikan hasil. 5.2. ALAT DAN BAHAN
1. Pipa gelas yang panjang 2. Empat bola dengan diameter berbeda. 3. Stopwatch. 4. Jangka sorong 5. Neraca 6. Gelas pengukur atau Picnometer 7. Pita meter 5.3. PROSEDUR PELAKSANAAN LANGKAH 1 : DATA AWAL 1. (Anggota: A) Menyiapkan tabel data dan mencatat setiap hasil data praktikum yang didapatkan. 2. (Anggota: B) Mengukur massa oli menggunakan picnometer dengan cara : a. Menimbang picnometer kosong dengan menggunakan neraca Kg, mencatat hasil data. b. Memindahkan oli dari kalorimeter ke dalam picnometer c. Menimbang picnometer yang berisi oli dengan menggunakan neraca, mencatat hasil data. 41
d. Menghitung massa oli dengan cara data poin a dikurangi dengan data poin c (lihat panduan di data tabel). 3. (Anggota: C) Membaca volume oli pada picnometer dengan cara melihat batas oli pada angka yang tertera pada picnometer. 4. (Anggota: A) Menetapkan urutan bola dari yang terbesar ke yang terkecil kemudian mengukur massa 4 massa bola logam dengan menggunakan neraca gram secara bergantian, catat hasil. 5. (Anggota: B) Mengukur jari-jari (r) pada setiap bola sesuai dengan urutan bola menggunakan jangka sorong, catat hasil. 6. (Anggota: C) Mengukur panjang jarak oli pada pipa gelas panjang berdasarkan jarak dari permukaan atas oli sampai permukaan bawah oli pada pipa gelas panjang (SA-B) menggunakan pita meter, catat hasil. 7. (Anggota: A) Menjatuhkan bola pertama ke dalam oli di mulai dari permukaan atas oli dengan tanpa kecepatan awal dan memberikan aba-aba saat bola akan di jatuhkan. 8. (Anggota: B & C) Mengamati dengan teliti waktu tempuh bola dari permukaan atas oli hingga permukaan bawah oli menggunakan stopwatch, catat hasil. * Cara menghitung waktu tempuh bola adalah secara bersama dengan aba-aba saat bola mulai dijatuhkan dari permukaan atas oli kemudian stopwatch mulai menghitung waktu. Saat bola tiba di permukaan bawah oli maka stopwatch langsung dihentikan. 9. (Anggota: A) Mengambil bola yang berada dalam pipa gelas panjang menggunakan magnet, dengan cara memasukan magnet kedalam pipa gelas panjang. 10. Mengulangi langkah nomor 7 – 9 untuk bola selanjutnya. 5.4 PANDUAN PENGERJAAN PORTOFOLIO
Setelah selesai melaksanakan praktikum ke – 4, praktikan diharapkan memahami inti dari praktikum project ini. Kemudian praktikan wajib menyelesaikan hasil praktikum project ini dalam bentuk portofolio maksimal (1 minggu) setelah praktikum.
42
Adapun isi dari portofolio ini antara lain : a) Tabel data hasil percobaan yang sudah diberikan asisten / yang terlampir pada modul. b) Penulisan tujuan, metode pelaksanaan, dan landasan teori sesuai dengan modul praktikum yang diberikan asisten. c) Penulisan analisa perhitungan dari hasil percobaan. d) Lengkapi dengan gambar atau grafik jika diperlukan. e) Buat tabel hasil percobaan yang datanya berasal dari analisa perhitungan. f) Dokumentasi kegiatan team work
5.5 LANDASAN TEORI
Viskositas merupakan ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan di dalam fluida.Semakin besar viskositas (kekentalan) fluida, maka semakin sulit suatu fluida untuk mengalir dan juga menunjukkan semakin sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut. Menurut George Stokes besarnya gaya gesek pada fluida inilah yang disebut gaya stokes Di antara salah satu sifat zat cair adalah kental (viscous) di mana zat cair memiliki koefisien kekentalan yang berbeda-beda, misalnya kekentalan minyak goreng berbeda dengan kekentalan oli. Jika sebuah benda berbentuk bola dijatuhkan ke dalam fluida kental, misalnya kelereng dijatuhkan ke dalam kolam renang yang airnya cukup dalam, nampak mula-mula kelereng bergerak dipercepat.Tetapi beberapa saat setelah menempuh jarak cukup jauh, nampak kelereng bergerak dengan kecepatan konstan (bergerak lurus beraturan). Ini berarti bahwa di samping gaya berat dan gaya apung zat cair masih ada gaya lain yang bekerja pada kelereng tersebut. Gaya ketiga ini adalah gaya gesekan yang disebabkan oleh kekentalan fluida. Khusus untuk benda berbentuk bola, gaya gesekan fluida secara empiris dirumuskan sebagai Persamaan : Fs = 6π η rv........................................................................................(1) Sebuah bola padat memiliki kerapatan massa ρ b dan berjari-jari r dijatuhkan tanpa kecepatan awal ke dalam fluida kental memiliki kerapatan massa ρf , di mana ρ b> ρf . Telah diketahui bahwa bola mula-mula mendapat percepatan gravitasi, namun beberapa saat setelah bergerak cukup jauh bola akan bergerak dengan kecepatan konstan. Kecepatan yang tetap (konstan) ini
43
disebut kecepatan akhir v yaitu pada saat gaya berat bola sama dengan gaya apung ditambah gaya gesekan fluida. Gambar 1 menunjukkan sistem gaya yang bekerja pada bola kelereng yaitu F A = gaya Archimedes, FS = gaya Stokes, dan W = mg = gaya berat kelereng.
Gambar 5.1 Gaya yang Bekerja Pada BolaDengan Kecepatan Tetap. Jika saat kecepatan konstan telah tercapai, maka berlaku prinsip Newton tentang GLB (gerak lurus beraturan) FA + FS = W .....................................................................................(2) Jika ρ b menyatakan rapat massa bola, ρf menyatakan rapat massa fluida, dan Vb menyatakan volume bola, serta g gravitasi bumi, maka berlaku Persamaan (3) dan (4). W = ρb.Vb.g ....................................................................................(3) FA = ρf .Vb.g ...................................................................................(4) Rapat massa bola ρ b dan rapat massa fluida menggunakan Persamaan (5) dan (6). ρ b
=
ρf =
ρf
dapat diukur dengan
..................................................................................(5) ................................................................................(6)
dengan m gu menyatakan massa picnometer, m f massa fluida, Vf volume fluida. Dengan mensubstitusikan Persamaan (3) dan (4) ke dalam Persamaan (2) maka diperoleh Persamaan (7). FS = Vbg ( ρ b - ρf ) ..............................................................................(7) 44
Dengan mensubstitusikan Persamaan (1) ke dalam Persamaan (7) diperoleh Persamaan (8). η=
..................................................................................(8)
5.6. RUMUS VISCOSITAS STOKE 1. Percobaan Bola t =
t 1 t 2 ... t n n
………….. detik
(t t ) 2 n(n 1)
∆ t =
Keterangan: t = waktu rata-rata (detik) ∆ t = toleransi waktu rata-rata (detik) n = jumlah percobaan 2. Kecepatan Bola
V=
s t
…………………….. cm / detik 2
V=
2
1 s 2 2 (S ) 2 (t ) t t
Keterangan: V = kecepatan bola (cm/detik) S = jarak (cm) t = waktu (detik) 3. Volume Bola
V b =
4 3
3
.r
……… cm3
Keterangan: V b = volume bola (cm3) r = jari-jari bola (cm) 45
4. Rapat Jenis Bola ( b ) b
mb vb
…………. gr/cm3 2
b =
b
2
1 (mb ) 2 3 mb (V b ) 2 4 4 4 3 r r 3 3
( b b )
Keterangan: b
= Rapat Jenis Bola(gr/cm3)
m b v b
= massa bola (gr) = volume bola (cm3)
b
= toleransi rapat jenis bola (gr/cm3)
5. Rapat Jenis Zat Cair
a
ma V a
a
………….. gr/cm3 2
2
a a
m 1 (ma ) 2 a2 ( V a ) 2 V a V a
( a a )
Keterangan: a
= Rapat Jenis Bola(gr/cm 3)
ma va
= massa bola (gr) = volume bola (cm3)
a
= toleransi rapat jenis bola (gr/cm3)
46
6. Koefisien Viskositas
2r 2 g 9V
b a ……….gr/cm.s 2
4rg b a (r ) 2 9V 2
2r 2 g b 2 9V
2
2r 2 b a g 2 9v 2
2r 2 g ( a ) 2 9V
KR =
100%
K = 100 % -KR
Keterangan: =Koefisien viskositas (poise) g = gravitasi bumi (9,81 m/s2) V = kecepatan bola (cm/detik) = toleransi koefisien viskositas (poise) KR = Kesalahan relative (%) K = ketelitian (%)
47
2
2r 2 g b a V 2 2 9V
