PEMANFAATAN KAMERA DIGITAL DALAM MENENTUKAN NILAI VISKOSITAS CAIRAN
LAPORAN PENELITIAN
Oleh, Jesse Juan Fritz Parluhutan Lumbantobing (112059) Sarah Ratna Sari Panjaitan (112108) Andrew Sefufan Simamora (112008)
Pembimbing: Arini Desianti Parawi, S.Pd.
Diajukan dalam rangka mengikuti kompetisi peneliti belia muda se-Sumatera Utara
September 2012 MATA PELAJARAN FISIKA KELAS X
SMA UNGGUL DEL Pengesahan Laporan Penelitian Lomba Peneliti Belia Sumatera Utara 2012
Judul Penelitian
:
Bidang Penelitian Bidang Ilmu Jangka Waktu Penelitian Ketua Kelompok a. Nama Lengkap b. NIS c. Kelas d. Asal Sekolah e. Alamat Sekolah
: : : : : : : :
Pemanfaatan Kamera Digital Dalam Menentukan Nilai Viskositas Cairan Fluida Fisika 1 minggu
f. No. HP & Alamat Email
:
Jesse Juan Fritz Parluhutan Lumbantobing 112059 X SMA Unggul Del Jl. Sisingamangaraja, Kel. Sitoluama, Kec. Laguboti, Kab. Toba Samosir.
[email protected]
Anggota Kelompok Guru Pembimbing Alamat Email dan No. HP
: : :
2 Orang Arini Desianti Parawi, S.Pd.
[email protected] dan 081362162436 Sitoluama, 09 Oktober 2012
Guru Pembimbing
Ketua Pelaksana Kegiatan
Arini Desianti Parawi, S.Pd.
Jesse Juan Fritz Parluhutan Lumbantobing
NIP. -
NIS. 112059 Menyetujui, Kepala Sekolah
Drs. Alfred Silalahi, M.Si. NIP. 19691031 199803
i
DAFTAR ISI
Lembar Pengesahan ........................................................................................................ i 1. Pendahuluan ............................................................................................................ 1 2. Tinjauan Pustaka ...................................................................................................... 2 2.1. Viskositas ......................................................................................................... 2 2.2. Hukum Stokes .................................................................................................. 2 2.3. Metode Penentuan Viskositas ............................................................................. 3 2.4. Kamera Digital Sebagai Sensor Gerak ................................................................. 4 3. Metode Penelitian ..................................................................................................... 4 4. Hasil Penelitian dan Pembahasan ............................................................................... 5 4.1. 4.2. 4.3. 4.4.
Penentuan Penentuan Penentuan Penentuan
nilai nilai nilai nilai
viskositas viskositas viskositas viskositas
madu ......................................................................... 5 sunlight...................................................................... 9 minyak goreng ......................................................... 10 air ........................................................................... 12
5. Kesimpulan dan Saran ............................................................................................. 14 5.1. Kesimpulan .................................................................................................... 14 5.2. Saran............................................................................................................. 14 6. Daftar Pustaka........................................................................................................ 14
ii
PEMANFAATAN KAMERA DIGITAL UNTUK MENENTUKAN NILAI VISKOSITAS CAIRAN Jesse J. F. P. Lumbantobing, Sarah R. S. Panjaitan, Andrew S. Simamora
SMA Unggul Del Jl. Sisingamangaraja, Sitoluama, Sumatera Utara Email:
[email protected] Abstrak Viskositas adalah salah satu sifat zat cair. Viskositas berhubungan dengan kekentalan cairan. Jika suatu zat cair semakin kental, berarti nilai viskositas semakin besar. Misalnya suatu benda dijatuhkan kedalam zat cair awalnya kecepatannya akan semakin bertambah, tapi pada saat tertentu dia akan mencapai kecepatan terminal, dimana gaya berat benda tersebut sama besar dengan penjumlahan antara gaya Archimedes dan gaya Stokes. Masih jarang ditemukan alat pengukuran nilai viskositas di sekolah. Padahal alat tersebut bisa membantu siswa dalam mempelajari materi viskositas. Kamera digital adalah alat yang bisa digunakan untuk merekam suatu kejadian. Rekaman berupa video yang dihasilkan kemudian diubah kedalam bentuk gambar sehingga lebih mudah untuk menganalisa kejadian tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk meneliti besar nilai viskositas suatu cairan tertentu dengan memanfaatkan kamera digital. Dengan memanfaatkan software video converter to jpg, rekaman video peristiwa tumbukan bisa diekstrak menjadi kumpulan gambar. Gambar tersebut kemudian dianalisa untuk mencari besar kecepatan terminal yang bekerja pada benda saat dijatuhkan dalam zat cair. Jika kecepatan terminal diketahui maka nilai viskositas zat cair tersebut bisa diketahui dengan menggunakan persamaan π =
2 (ππ βππ) π 2 π . 9 π£π
Dari
penelitian didapatkan hasil : Viskositas madu, ππ = 15.073 ππ. π ; Viskositas sunlight, ππ = 4.685 ππ. π ; Viskositas minyak goreng, πππ = 0.294 ππ. π ; Viskositas air, ππ = 0.253 ππ. π . Dengan demikian kamera digital bisa dimanfaatkan sebagai βsensor gerakβ dalam membantu perhitungan nilai koefisien restitusi secara teliti, khususnya pada tingkat SMA. Kata kunci : Fluida, viskositas, kamera digital
1. Pendahuluan Salah satu sifat yang berhubungan dengan zat cair adalah kental (viscous), dimana setiap zat cair memiliki koefisen kekentalan yang berbeda-beda. Dalam dunia otomotif pengetahuan tentang nilai viskositas dari berbagai jenis pelumas sangat dibutuhkan karena tiap-tiap mesin membutuhkan kekentalan pelumas yang berbeda [1]. Pada saat ini sangat jarang ditemukan alat untuk menentukan nilai viskositas suatu cairan, yaitu viskometer. Masih sedikit sekolah-sekolah yang menggunakan alat tersebut terutama siswa-siswa SMA yang mempelajari topik viskositas dalam kegiatan praktikumnya. Sementara pembelajaran dengan praktikum dapat meningkatkan hasil belajar atau daya serap siswa [4]. Penelitian untuk mengukur nilai viskositas suatu cairan pernah dilakukan oleh Anwar Budianto (2008). Metode yang digunakan adalah penentuan koefisien kekentalan 1
(viskositas) cairan dengan menggunakan regresi linear hukum Stokes. Melalui penelitiannya, ia menghitung nilai viskositas beberapa jenis cairan. Dalam penelitiannya faktor kecepatan terminal diabaikan, padahal kecepatan terminal adalah salah satu faktor terpenting dalam menentukan nilai viskositas suatu zat cair [1]. Kecepatan terminal terjadi jika besarnya gaya gravitasi dan gaya gesek yang terjadi pada benda sama [3]. Karena indera penglihatan manusia terbatas, maka sangat sulit mendeteksi pada titik mana kecepatan terminal dicapai oleh benda yang bergerak dalam suatu cairan. Oleh karena itu dibutuhkan suatu metode pengukuran kecepatan terminal yang teliti. Kamera digital dapat menjadi solusi untuk masalah ini. Kamera digital dapat merekam benda yang bergerak dalam suatu cairan. Kemudian dengan menggunakan software video converter to jpg, video diekstrak menjadi kumpulan gambar yang dapat dijadikan data dalam menentukan kecepatan terminal dari benda tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan nilai viskositas beberapa cairan dengan menggunakan kamera digital. Media ini digunakan untuk menghitung kecepatan terminal dari benda yang bergerak dalam suatu cairan, sehingga besar koefisien viskositasnya dapat diketahui. Penelitian ini bisa membantu siswa kelas XI untuk mempelajari materi viskositas secara mendalam karena metode yang digunakan cukup sederhana dan alat kamera digital mudah didapatkan.
2. Dasar Teori 2.1. Viskositas Fluida yang riil memiliki gesekan internal dengan besar tertentu yang disebut viskositas. Pada intinya, viskositas merupakan gaya gesekan antara lapisan-lapisan yang bersisian pada fluida pada waktu lapisan-lapisan tersebut bergerak satu melewati yang lainnya. Pada zat cair, viskositas terutama disebabkan oleh gaya kohesi antar molekul. Pada gas, viskositas muncul dari tumbukan antar molekul. Fluida yang berbeda memiliki besar viskositas yang berbeda. Sirup lebih kental (lebih viskos) dari air. Minyak lemak lebih kental dari minyak mesin; zat cair pada umumnya jauh lebih kental dari gas. Makin besar viskositas dalam suatu fluida, makin sulit suatu benda bergerak dalam fluida tersebut. Di dalam zat cair, viskositas dihasilkan oleh gaya kohesi antara molekul zat cair. Satuan SI untuk koefisien viskositas adalah Ns/m2 atau Pascal sekon (Pa s) [2]. 2.2.
Hukum Stokes 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 lururs 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.
2
Khusus untuk benda berbentuk bola, gaya gesekan fluida secara empiris dirumuskan sebagai persamaan. πΉπ = 6 π π π π£
(1)
Dengan π menyatakan koefisien kekentalan, r adalah jari-jari bola, dan v kecepatan relatif bola terhadap fluida. Persamaan (1) pertama kali dijabarkan oleh Sir George Stokes tahun 1845, sehingga disebut Hukum Stokes. Bola mula-mula mendapat percepatan gravitasi, namun beberapa saat setelah bola bergerak cukup jauh bola akan bergerak dengan kecepatan konstan. Kecepatan yang tetap ini disebut kecepatan akhir VT atau kecepatan terminal, yaitu pada saat gerak bola sama dengan gaya apung ditambah gaya gesekan fluida [3]. 2.3.
Metode penentuan viskositas Salah satu metode yang digunakan dalam penentuan viskositas yaitu metode bola jatuh. Penentuan ini berdasarkan hukum Stokes. Bola dengan rapatan π dan jarijari r dijatuhkan ke dalam tabung berisi cairan yang akan ditentukan viskositasnya.
Gambar 1. Gaya yang bekerja pada bola
Ada 3 buah gaya yang bekerja pada bola yang dijatuhkan ke dalam cairan, yaitu gaya Archimedes, gaya gesek, dan gaya berat. Gaya-gaya yang bekerja pada bola saat mencapai kecepatan terminal dapat ditulis secara matematis yaitu π = πΉπ΄ + πΉπ ππ π = ππ ππ π + 6 π π π π£π ππ ππ π = ππ ππ π + 6 π π π π£π 6 π π π π£π = ππ ππ π β ππ ππ π 3
(2)
π=
(ππ βππ ) ππ π 6 π π π£π
Karena volume bola dapat dicari dengan persamaan π=
4 π 3
π 3 , maka
4 (ππ βππ ) π π 3 π 3. 6 π π π£π
π= 2.4.
(3)
2 (ππ βππ ) π 2 π 9 π£π
(4)
Kamera Digital sebagai Sensor Gerak Kamera digital adalah alat untuk membuat gambar dari objek untuk selanjutnya dibiaskan melalui lensa kepada sensor CCD (ada juga yang menggunakan sensor MOS) yang hasilnya disimpan secara digital maka hasil rekaman gambar ini harus diolah menggunakan pengolah digital pula semacam computer atau mesin cetak yang dapat membaca media simpan digital tersebut [6]. Kamera digital ini digunakan untuk merekam gerak benda ke dalam bentuk video. Video digital pada dasarnya tersusun atas serangkaian frame yang ditampilkan dengan kecepatan tertentu (frame/detik). Jika laju frame cukup tinggi, maka mata manusia melihatnya sebagai rangkaian yang kontinyu [5]. Video tersebut cukup sulit untuk dianalisis karena benda bergerak dengan cepat sehingga mata kesulitan untuk menentukan posisi benda, maka hasil rekaman tersebut diekstrak terlebih dahulu menggunakan software video converter to jpg. Kemudian setelah diekstrak maka gambar-gambar tersebut dianalisis dan dibuat grafik menggunakan Microsoft excel.
3. Metode Penelitian Instrumen yang digunakan dalam penelitian ini yaitu gelas ukur, kelereng, kamera video, aplikasi computer (Microsoft Office Excel dan Video to JPG Converter), papan skala, jangka sorong, dan beberapa cairan yang diuji nilai viskositasnya. Tahapan-tahapan yang akan dilalui dalam penelitian ini meliputi tahapan persiapan, tahapan pelaksanaan, dan tahapan analisis data. Dalam tahapan persiapan, kami melakukan analisa konsep viskositas, serta mempersiapkan alat dan bahan yang akan kami gunakan dalam penelitian. Adapun hal β hal yang kami lakukan dalam tahap pelaksanaan, yaitu: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Mengukur massa jenis cairan dan kelereng Mengisi gelas ukur dengan cairan yang akan diukur nilai viskositasnya Meletakkan papan skala di samping gelas ukur Mempersiapkan kamera video untuk merekam jatuhnya kelereng Memasukkan kelereng ke dalam cairan (tidak dilemparkan) Merekam proses jatuhnya kelereng hingga sampai ke dasar Mengulangi proses yang sama pada cairan yang lain 4
Pada tahapan analisis data, video hasil percobaan kami ubah menjadi gambar. Selanjutnya kami menganalisis data untuk menentukan besar kecepatan terminal dari kelereng. Setelah menemukan besar kecepatan terminal, maka besar viskositas cairan bisa ditentukan dengan memanfaatkan persamaan (4).
4. Hasil Penelitian dan Pembahasan Analisa yang kami lakukan dengan cara deskriptif kuantitatif, dimana kami menjelaskan proses pengolahan data berupa video rekaman pergerakan kelereng dalam cairan. Kemudian akan dijelaskan cara penentuan kecepatan terminalnya sehingga nilai viskositas cairan bisa diketahui. 4.1. Penentuan nilai viskositas madu Cairan pertama yang akan ditentukan nilai viskositasnya adalah madu. Gelas ukur 100 mL diisi dengan madu kemudian kelereng dimasukkan ke dalam gelas ukur. Proses jatuhnya kelereng sampai ke dasar tabung kemudian direkam dengan menggunakan kamera digital. Setelah merekam proses pergerakan kelereng dalam madu, didapatkan video seperti pada gambar berikut
Gambar 2. Video kelereng jatuh pada madu
Video tersebut kemudian diekstrak menjadi gambar dengan menggunakan software video converter to jpg.
5
Gambar 3. Video yang diekstrak ke gambar
Dari kumpulan gambar tersebut, kemudian dipilih beberapa gambar yang menampilkan proses jatuhnya kelereng. Hal ini bertujuan mempermudah proses analisa data.
Gambar 4. Kumpulan gambar yang menampilkan proses jatuhnya kelereng
6
Gambar-gambar yang telah dipilih kemudian digabungkan dengan Adobe Photoshop CS5. Hasil penggabungannya tampak seperti gambar di bawah ini
Gambar 5. Gabungan dari gambar-gambar proses jatuhnya kelereng dalam madu
Selanjutnya gambar tersebut dianalisa sehingga posisi kereta untuk setiap waktu tertentu diketahui. Posisi kelereng setiap waktu bisa didapat dengan memperhatikan skalanya. Data waktu didapat melalui perbandingan antara durasi video dengan jumlah gambar hasil ekstrak. Karena durasi video 37 π dan melalui proses ekstrak di dapatkan 22 frame, maka waktu yang diperlukan untuk membentuk 1 frame adalah 1 πππππ =
37 π 22
1 πππππ = 1.68 π Setelah didapat data posisi dan waktunya, kemudian data tersebut diolah ke dalam bentuk grafik dengan menggunakan program Microsoft Excel.
7
s (cm) 0 1 2.2 3.6 5 6.4 7.9 9.3 10.8 12.3 13.7 15.2 16.6 18.1 19.6 21.1 22.6
βs (cm) 1 1.2 1.4 1.4 1.4 1.5 1.4 1.5 1.5 1.4 1.5 1.4 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
t (det) 0 1.68 3.36 5.04 6.72 8.4 10.08 11.76 13.44 15.12 16.8 18.48 20.16 21.84 23.52 25.2 26.88
v (cm/s) 0.714 0.833 0.833 0.833 0.893 0.833 0.893 0.893 0.833 0.893 0.833 0.893 0.893 0.893 0.893 0.893
25
20
15
10
5
0 0
5
10
15
20
25
30
Grafik 1. Posisi kelereng (y) terhadap waktu (x) dalam madu
Tabel 1. Posisi kelereng terhadap waktu dalam madu
Dari data, kecepatan terminal pada madu dicapai pada detik ke 8.4 sebesar 0.893 ππ/π β 0.00893 π/π . Pada grafik, kecepatan terminal ditunjukkan pada saat grafik berbentuk linear. Mengingat waktu untuk mencapai kecepatan terminal relatif kecil, maka bisa diasumsikan besar gaya stokes dan Archimedes sama dengan berat bola tidak lama setelah bola dimasukkan. Hal ini juga berarti bahwa besar gaya stokes yang bekerja pada kelereng cukup besar. Apabila gaya stokes yang bekerja pada kelereng cukup besar, maka bisa diasumsikan bahwa nilai viskositasnya juga besar, karena berdasarkan persamaan (4) nilai viskositas sebanding dengan besar gaya stokes. Setelah menemukan besar kecepatan terminal kelereng dalam cairan madu, maka nilai viskositas cairan madu bisa didapat dengan menggunakan persamaan (4). Jika massa jenis madu adalah 1398 kg/m3 dan kelereng yang digunakan memiliki jari-jari 0.00765 m, bisa didapat nilai massa jenis kelereng dengan π menggunakan persamaan ππ = π π, maka : π
π=
π=
2 (ππ βππ ) π 2 π 9 π£π 2(2454.17
ππβ ππ β 1398 β 3 ) Γ (0.000058π)2 9.8 πβ 2 π3 π π 9 Γ 0.00893 πβπ
π = 15.073 ππ. π β 1.5073 ππππ π
8
4.2. Penentuan nilai viskositas sunlight Cairan kedua yang akan ditentukan nilai viskositasnya adalah sunlight. Gelas ukur 500 mL diisi dengan sunlight, kemudian kelereng dimasukkan ke dalam gelas ukur. Proses jatuhnya kelereng sampai ke dasar tabung kemudian direkam dengan menggunakan kamera digital. Video hasil rekaman kemudian diekstrak menjadi gambar, kemudian dipilih gambar-gambar yang menunjukkan proses jatuhnya kelereng sampai ke dasar gelas. Gambar-gambar tersebut kemudian digabungkan dengan menggunakan software Adobe Photoshop CS5.
Gambar 6. Gabungan dari gambar-gambar proses jatuhnya kelereng dalam sunlight
Selanjutnya gambar tersebut dianalisa sehingga posisi kelereng untuk setiap waktu tertentu diketahui. Posisi kelereng setiap waktu bisa didapat dengan memperhatikan skalanya. Data waktu didapat melalui perbandingan antara durasi video dengan jumlah gambar hasil ekstrak. Karena durasi video 18 π dan melalui proses ekstrak di dapatkan 50 frame, maka waktu yang diperlukan untuk membentuk 1 frame adalah 1 πππππ =
18 π 50
1 πππππ = 0.36 π Setelah didapat data posisi dan waktunya, kemudian data tersebut diolah ke dalam bentuk grafik dengan menggunakan program Microsoft Excel.
9
S (cm)
βs (cm)
t (s)
0 1.2 2.4 3.8 5.2 6.3 6.6 8 9.2 10.6 12 13.4 14.8 16.2 17.3 19 20.4 21.8 23 24.4 25.8 27.2 28.6 30 31.4
1.2 1.2 1.2 1.4 1.4 1.1 0.3 1.4 1.2 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.1 1.7 1.4 1.4 1.2 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4
0 0.36 0.72 1.08 1.44 1.8 2.16 2.52 2.88 3.24 3.6 3.96 4.32 4.68 5.04 5.4 5.76 6.12 6.48 6.84 7.2 7.56 7.92 8.28 8.64
V (cm/s) 3.333 3.333 3.889 3.889 3.056 0.833 3.889 3.333 3.889 3.889 3.889 3.889 3.889 3.056 4.722 3.889 3.889 3.333 3.889 3.889 3.889 3.889 3.889 3.889
35
30
25
20
15
10
5
0 0
5
10
Grafik 2. Posisi kelereng (y) terhadap waktu (x) dalam sunlight
Tabel 2. Posisi kelereng terhadap waktu dalam sunlight
Dari data, kecepatan terminal kelereng dalam cairan sunlight adalah 3.889 ππ/π β 0.0389 π/π . Setelah menemukan besar kecepatan terminal kelereng dalam cairan sunlight, maka nilai viskositas cairan madu bisa didapat dengan menggunakan persamaan (4). Jika kelereng yang digunakan memiliki jari-jari 0.00765 m dan massa jenis sunlight adalah 1024 kg/m3, maka : π=
π=
2 (ππ βππ ) π 2 π 9 π£π 2(2454.17
ππβ ππ β 1024 β 3 ) Γ (0.000058π)2 9.8 πβ 2 π3 π π 9 Γ 0.0389 πβπ
π = 4.685 ππ. π ββ 0.4685 ππππ π 4.3. Penentuan nilai viskositas minyak goreng Cairan ketiga yang akan ditentukan nilai viskositasnya adalah minyak goreng. Gelas ukur 500 mL diisi dengan minyak goreng, kemudian kelereng dimasukkan ke dalam gelas ukur. Proses jatuhnya kelereng sampai ke dasar tabung kemudian 10
direkam dengan menggunakan kamera digital. Video hasil rekaman kemudian diekstrak menjadi gambar, kemudian dipilih gambar-gambar yang menunjukkan proses jatuhnya kelereng sampai ke dasar gelas. Gambar-gambar tersebut kemudian digabungkan dengan menggunakan software Adobe Photoshop CS5.
Gambar 7. Gabungan dari gambar-gambar proses jatuhnya kelereng dalam minyak goreng
Selanjutnya gambar tersebut dianalisa sehingga posisi kelereng untuk setiap waktu tertentu diketahui. Posisi kelereng setiap waktu bisa didapat dengan memperhatikan skalanya. Data waktu didapat melalui perbandingan antara durasi video dengan jumlah gambar hasil ekstrak. Karena durasi video 5 π dan melalui proses ekstrak di dapatkan 176 frame, maka waktu yang diperlukan untuk membentuk 1 frame adalah 1 πππππ =
5π 176
1 πππππ = 0.028 π β 0.03 π Setelah didapat data posisi dan waktunya, kemudian data tersebut diolah ke dalam bentuk grafik dengan menggunakan program Microsoft Excel.
11
S (m) 0 0.6 1.8 3 4.7 6.4 8.1 10 11.9 13.8 15.5 17.2 19.2 21.1 23 24.9 26.8 28.7 30.6 32.5
βs (m) 0.6 0.6 1.2 1.2 1.7 1.7 1.7 1.9 1.9 1.9 1.7 1.7 2 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9
t (s) 0 0.03 0.06 0.09 0.11 0.14 0.17 0.20 0.23 0.26 0.28 0.31 0.34 0.37 0.40 0.43 0.45 0.48 0.51 0.54
v (cm/s) 21.12 42.24 42.24 59.84 59.84 59.84 66.88 66.88 66.88 59.84 59.84 70.4 66.88 66.88 66.88 66.88 66.88 66.88 66.88
35
30
25
20
15
10
5
0 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Grafik 3. Posisi kelereng (y) terhadap waktu (x) dalam minyak goreng
Tabel 3. Posisi kelereng terhadap waktu dalam minyak goreng
Dari data, kecepatan terminal kelereng dalam cairan minyak goreng adalah 66.88 ππ/π β 0.668 π/π . Setelah menemukan besar kecepatan terminal kelereng dalam cairan minyak goreng, maka nilai viskositas cairan madu bisa didapat dengan menggunakan persamaan (4). Jika kelereng yang digunakan memiliki jari-jari 0.00765 m dan massa jenis minyak goreng adalah 909 kg/m3, maka : π=
π=
2 (ππ βππ ) π 2 π 9 π£π 2(2454.17
ππβ ππ β 909 β 3 ) Γ (0.000058π)2 9.8 πβ 2 π3 π π π β 9 Γ 0.6688 π
π = 0.294 ππ. π β 0.0294 ππππ π 4.4. Penentuan nilai viskositas air Cairan keempat yang akan ditentukan nilai viskositasnya adalah air. Gelas ukur 500 mL diisi dengan air, kemudian kelereng dimasukkan ke dalam gelas ukur. Proses jatuhnya kelereng sampai ke dasar tabung kemudian direkam dengan menggunakan kamera digital. Video hasil rekaman kemudian diekstrak menjadi gambar, kemudian dipilih gambar-gambar yang menunjukkan proses jatuhnya kelereng sampai ke dasar gelas. Gambar-gambar tersebut kemudian digabungkan dengan menggunakan software Adobe Photoshop CS5. 12
Gambar 8. Gabungan dari gambar-gambar proses jatuhnya kelereng dalam air
Selanjutnya gambar tersebut dianalisa sehingga posisi kelereng untuk setiap waktu tertentu diketahui. Posisi kelereng setiap waktu bisa didapat dengan memperhatikan skalanya. Data waktu didapat melalui perbandingan antara durasi video dengan jumlah gambar hasil ekstrak. Karena durasi video 3 π dan melalui proses ekstrak di dapatkan 98 frame, maka waktu yang diperlukan untuk membentuk 1 frame adalah 1 πππππ =
3π 98
1 πππππ = 0.030 π Setelah didapat data posisi dan waktunya, kemudian data tersebut diolah ke dalam bentuk grafik dengan menggunakan program Microsoft Excel. s 0 0.4 1.8 3.7 5.7 7.8 9.7 11.4 13.1 15.2 17.7 19.9 22.1 24.3 26.5 28.7 30.9
βs 0 0.4 1.2 1.9 2 2.1 1.9 1.7 1.7 2.1 2.5 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2
t 0 0.03 0.06 0.09 0.12 0.15 0.18 0.21 0.24 0.27 0.3 0.33 0.36 0.39 0.42 0.45 0.48
v 13.33 40.00 63.33 66.66 70.00 63.33 56.66 56.66 70.00 83.33 73.33 73.33 73.33 73.33 73.33 73.33
35 30 25 20 15 10 5 0 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Grafik 4. Posisi kelereng (y) terhadap waktu (x) dalam air
Tabel 4. Posisi kelereng terhadap waktu dalam air
13
Dari data, kecepatan terminal kelereng dalam cairan air adalah 73.33 ππ/π β 0.7333 π/π . Setelah menemukan besar kecepatan terminal kelereng dalam cairan air, maka nilai viskositas cairan madu bisa didapat dengan menggunakan persamaan (4). Jika kelereng yang digunakan memiliki jari-jari 0.00765 m dan massa jenis air adalah 1000 kg/m3, maka : π=
π=
2 (ππ βππ ) π 2 π 9 π£π 2(2454.17
ππβ ππ β 1000 β 3 ) Γ (0.000058π)2 9.8 πβ 2 π3 π π 9 Γ 0.73333 πβπ
π = 0.253 ππ. π β 0.0253 ππππ π 5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Nilai viskositas zat cair dapat dihitung dengan menggunakan kamera digital. Kamera dapat merekam pergerakan kelereng, hasil rekaman bisa diubah menjadi bentuk gambar untuk dianalisa. Dari hasil analisa bisa didapat kecepatan terminal kelereng pada masing-masing cairan. Besar kecepatan terminal berbanding terbalik dengan nilai viskositas. Semakin besar kecepatan terminal, maka nilai viskositas cairan. Nilai viskositas dari 4 jenis cairan yang diuji adalah sebagai berikut : ο· Viskositas madu, ππ = 15.073 ππ. π ο· Viskositas sunlight, ππ = 4.685 ππ. π ο· Viskositas minyak goreng, πππ = 0.294 ππ. π ο· Viskositas air, ππ = 0.253 ππ. π Perhitungan nilai viskositas dengan menggunakan kamera digital sebagai sensor gerak bisa diterapkan khususnya pada sekolah-sekolah dengan fasilitas laboratorium yang masih terbatas. Selain hasil pengukuran yang cukup teliti, kamera digital merupakan alat yang mudah ditemukan. 5.2.
Saran Untuk mendapatkan hasil ekstrak gambar yang bagus dan jelas, sebaiknya menggunakan kamera dengan resolusi tinggi. Selain itu, disarankan untuk melakukan berbagai variasi tumbukan agar mendapatkan nilai koefisien restitusi yang beragam. Khusus untuk cairan yang agak encer, disarankan untuk menggunakan gelas ukur dengan ukuran volume lebih besar, karena ketinggian gelas sangat berpengaruh dalam menentukan besar kecepatan terminal dari benda yang dijatuhkan dalam zat cair. Biasanya kecepatan terminal baru akan dicapai setelah mencapai jarak yang cukup besar.
6. DAFTAR PUSTAKA [1] Budianto, Anwar. 2008. Metode Penentuan Koefisien Kekentalan Zat Cair Dengan Menggunakan Regresi Linear Hukum Stokes. Yogyakarta: BATAN. 14
[2] Giancoli. 2001. Fisika, Edisi Kelima, Jilid 1 (Terjemahan). Jakarta: Erlangga. [3] Sears, Zemansky. 2002. Fisika Universitas, Edisi Kesepuluh, Jilid 1. Jakarta: Erlannga [4] Simalango, Asri & Muchtar, Zainuddin. 2008. Pengaruh Pemakaian Metode
Praktikum Terhadap Hasil Belajar Siswa Pada Pokok Bahasan Laju Reaksi. Jurnal Pendidikan dan Sains ISSN: 1907-7157, Vol. 3, h. 20-34. [5] Prabowo, Fajar Tri. 2011. Konsep Kompresi Intraframe Dan Interframe Pada Pengaplikasian Kompresi Video. Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Jimbaran Bali. http://staff.unud.ac.id/~linawati/wp-content/uploads/2011/07/konsep-kompresiintraframe-dan-interframe-pada-pengaplikasian-kompresi-video2.pdf [6] Sesroni, Bertus. 2011. Desain Pembelajaran Dengan Memanfaatkan Kamera Digital Sebagai Media Pembelajaran Gerak Parabola. Skripsi tidak diterbitkan. Salatiga: Universitas Kristen Satya Wacana, Fakultas Sains dan Matematika Program Pendidikan Fisika.
15
