LAPORAN PRATIKUM
Koefisien kekentalan zat cair
OLEH:
KOMANG SUARDIKA 0913021034
JURUSA JURUSAN N PEN PENDID DIDIKA IKAN N FISIK FISIKA A FAKULTAS MIPA UNIVERSITAS PENDIDIKAN GANESHA 2010 PERCOBAAN KOEFISIEN KEKENTALAN ZAT CAIR
1
I.
Tujuan Percobaan
Adapun tujuan dari percobaan ini adalah: 1. Dapat menentukan koefisien kekentalan zat cair (gliserin) dengan menggunakan hukum
Stokes, dengan mengubah massa bola yang dicelupkan ke dalam zat cair. 2. Dapat menentukan koefisien kekentalan zat cair (gliserin) dengan menggunakan hukum
Stokes, dengan mengubah jarak antara silinder dalam dan silinder luar.
II.
Landasan Teori
Suatu Suatu zat zat cair cair memi memili liki ki kema kemamp mpua uan n tert tertent entu u sehi sehingg nggaa suat suatu u padat padatan an yang yang dimasu dimasukan kan kedalam kedalammya mya mendap mendapat at gaya tahanan tahanan yang diakiba diakibatkan tkan perist peristiwa iwa geseka gesekan n antar antaraa perm permuk ukaan aan padat padatan an ters terseb ebut ut deng dengan an zat cair cair.. Sebag Sebagai ai conto contoh, h, apab apabil ilaa kita kita memasukkan sebuah bola kecil kedalam zat cair, terlihatlah bola tersebut mula-mula turun dengan cepat kemudian melambat hingga akhirnya sampai didasar zat cair. Bola kecil tersebut pada saat tertentu akan mengalami sejumlah perlambatan hingga mencapai gerak lurus beraturan (GLB), sehingga sesuai dengan hukum I Newton, jika resultan gaya yang bekerja bekerja sama dengan nol maka benda yang bergerak bergerak akan bergerak bergerak dengan kecevatan kecevatan konsta konstan n atau melakuk melakukan an gerak gerak lurus lurus beratu beraturan. ran. Hambata Hambatan-ham n-hambat batan an itulah itulah yang kita kita namak namakan an sebag sebagai ai keken kekenta tala lan n (vis (viskos kosit itas as). ). Akiba Akibatt visk viskos osit itas as zat cair cair itul itulah ah yang yang menyebabkan terjadinya perubahan yang cukup drastis terhadap kecepatan batu. Fluida yang yang riil riil memil memiliki iki gesek gesekan an inter internal nal yang yang besa besarny rnyaa tert tertent entu u yang yang dise disebut but denga dengan n viskositas. Viskositas ada pada zat cair maupun gas dan pada intinya merupakan gaya gesekan antara lapisan-lapisan yang bersisian pada fluida pada waktu lapisan-lapisan tersebut tersebut bergerak satu melewati lainnya.kekentalan lainnya.kekentalan zat cair lebih besar dibandingkan dibandingkan dengan kekentalan gas. Dengan adanya viskositas, viskositas, kecepatan lapisan-lapisan lapisan-lapisan fluida tidak seluruhnya sama. Lapisan fluida yang terdekat dengan dinding pipa bahkan sama sekali tidak bergerak (v = 0), sedangkan lapisan fluida pada pusat aliran memiliki kecepatan terbesar.
2
Mengenai Mengenai koefisie koefisien n kekekent kekekentala alan n zat cair cair atau atau kekental kekentalan an fluida fluida,, persam persamaany aanyaa dapat kita turunkan dari gambar 1 dan gambar 2 dibawah ini, dengan meninjau gerakan suatu lapisan tipis fluida yang ditempatkan di antara dua pelat sejajar.
Mula-mula pelat dan lapisan fluida diam (gambar 1). Setelah itu pelat yang ada di sebelah atas ditarik ke kanan (gambar 2). Pelat yang ada di sebelah bawah tidak ditarik (pelat (pelat sebelah bawah diam). Besar gaya tarik diatur sedemikian rupa sehingga pelat yang ada di sebelah atas bergeser ke kanan dengan laju tetap (v tetap). Karena ada gaya adhesi yang bekerja antara pinggir pelat dengan bagian fluida yang nempel dengan pelat, maka fluida yang ada di sebelah bawah pelat juga ikut bergeser ke kanan. Karena ada gaya kohesi antara antara molekul fluida, fluida, maka fluida yang bergeser bergeser ke kanan juga menarik fluida fluida yang ada di sebelah bawah. Sehingga fluida yang ada di sebelah bawah akan bergeser ke kanan. Karena bagian fluida yang berada di sebelah atas menarik fluida yang berada di sebelah bawah untuk bergeser ke kanan, sebaliknya bagian fluida yang ada di sebelah bawah menahan fluida yang ada di sebelah sebelah atas, maka laju fluida tersebut tersebut bervariasi. bervariasi. Bagian fluida yang berada di sebelah atas bergerak dengan laju (v) yang lebih besar, sedangkan fluida yang berada di sebelah bawah bergerak dengan v yang lebih kecil, 3
demikian seterusnya. Jadi makin ke bawah v makin kecil. Dengan kata lain, kecepatan lapisan fluida mengalami perubahan secara teratur dari atas ke bawah sejauh I (lihat gambar 2) Untuk Untuk fluida fluida tertent tertentu, u, besarny besarnyaa Gaya Gaya tarik tarik yang dibutuh dibutuhkan kan berband berbanding ing lurus lurus dengan luas fluida yang nempel nempel dengan pelat (A), laju fluida (v) dan berbanding terbalik dengan jarak l. Secara matematis, bisa ditulis sebagai berikut : F ∞
Av
Ι
………………………………………………………………………(1)
Kita Kita keta ketahui hui bahw bahwaa fluid fluidaa yang yang lebi lebih h cair cair biasa biasanya nya lebi lebih h muda mudah h menga mengali lir, r, sebali sebaliknya knya fluida fluida yang lebih lebih kental kental lebih lebih sulit sulit mengal mengalir. ir. Tingkat Tingkat kekental kekentalan an fluida fluida dinyatakan dengan koofisien viskositas. sehingga, jika fluida makin kental maka gaya tarik yang dibutuhkan juga makin besar. Dalam hal ini, gaya tarik berbanding lurus dengan koofisien kekentalan. Secara matematis bisa ditulis sebagai berikut : F ∞ η …………………………………………………………………………(2) Maka kita gabung persamaan 1 dan 2, sehingga diperoleh : F A η = ……………………………………………………………………….(3) V I Atau
F = η A
v I
………………………………………………………………………(4)
Keterangan :
F = gaya
v = laju benda terhadap fluida I = jarak
A = luas permukaan
η
= koefisien kekentalan fluida 4
Satuan Sistem Internasional (SI) untuk koofisien viskositas adalah Ns/m 2 = Pa.s (pascal sekon). Satuan CGS (centimeter gram sekon) untuk si koofisien viskositas adalah dyn.s/cm2 = poise (P). Viskositas juga sering dinyatakan dalam sentipoise (cP). 1 cP = 1/100 P. dan 1 poise = 1 dyn . s/cm2 = 10-1 N.s/m2. Pada table dibawah ini merupakan koefisien untuk berbagai fluida. Temperatur ( o C)
Fluida
Koofisien Viskositas ( Pa.s)
Air
Darah utuh Plasma Darah Ethyl alkohol Oli mesin (SAE 10) Gliserin Udara Hidrogen Uap air
0 20 100 37 37 20 30 20 20 0 100
1,8 x 10-3 1,0 x 10-3 0,3 x 10-3 4,0 x 10-3 1,5 x 10-3 1,2 x 10-3 200 x 10-3 1500 x 10-3 0,018 x 10-3 0,009 x 10-3 0,013 x 10-3
Sumber : giancoli jilid 1 edisi ke 5 Laju perubahan kecevatan dalam ruang pada arah tegak lurus aliran, digunakan gradient kecevatan dalam arah tersebut. Dalam hal ini, gradient kecevatan = v/I . untuk hal yang umum gradient kecevatan tidak seragam seragam dan nilainya pada titik diungkapkan dengan dv/dI, dengan dv adalah beda yang kecil antara dua titik yang dipisahkan oleh jarak dI, diukur tegak lurus pada arah aliran. Sehingga persamaan umumnya akan menjadi :
F = η A
dv dI
…………………………………………………………………….(5)
Hukum Stokes
Benda berbentuk sembarang yang bergerak melalui fluida kental, dalam gerakannya akan mengalam mengalamii hambata hambatan/pe n/penger ngerema eman n (drag) (drag) oleh oleh kekenta kekentalan lan fluida. fluida. Sir George George Stokes Stokes 5
(1985) menunjukkan bahwa gaya hambatan (gaya gesekan) Fs yang dialami benda berbentuk bola yang bergerak bergerak relatif relatif terhadap terhadap fluida fluida diberikan diberikan oleh hubungan: hubungan:
F s = 6πη rv ……………………………………………………………….… (6) Keterangan : Fs = gaya gesekan ( gaya Stokes) η
= koefisien kekentalan fluida
R = jari – jari bola V = kecevatan relatif bola terhadap fluida
Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut:
6
A
B
Zat cair
Silinder bagian luar
FS C
Y
Bola
W D
Silinder bagian dalam
Jika Jika sebuah sebuah bola padat padat yang rapat masssanya masssanya ρ dan berjari-ja berjari-jari ri r, dilepas dilepaskan kan tanpa tanpa kecepatan awal dari kedudukan A di dalam zat cair kental yang rapat massanya ρ0 (ρ> ρ0), sesaat kemudian bola mendapatkan percepatan sehingga kecepatan bola bertambah besar yang meny menyeb ebab abka kan n gaya gaya Stok Stokes es bert bertam amba bah h besa besarr pula pula.. Pada Pada kedu kedudu duka kan n B akan akan terj terjad adii keseti kesetimban mbangan gan di antara antara gaya-ga gaya-gaya ya yang bekerja bekerja dan bola bergera bergerak k lurus lurus beratur beraturan an yaitu yaitu bergerak bergerak dengan kecepatan kecepatan konstan konstan sampai sampai pada kedudukan C. Kecepatan Kecepatan yang konstan konstan ini disebut kecepatan akhir atau kecepatan terminal dari bola. Dalam keadaan setimbang, gayagaya yang bekerja pada bola secara matematis dapat ditulis sebagai berikut: W = Fs ( ρ − ρ 0 ) g V = 6 π η r v , V = volume bola bola .................................. ...................................................... .................................(7) .............(7) 4 ( ρ − ρ 0 ) g π r 3 = 6 π η r v 3
7
v=
Y T
=
Y =
2 r 2 g ( ρ − ρ 0 ) 9η 2 r 2 g ( ρ − ρ 0 ) 9η 2 r 2 g ( ρ − ρ 0 ) T 9η
...................................... ......................................................... ....................................... ....................................... .........................(8) ......(8)
Keterangan : Y = jarak yang ditempuh bola dari B ke C g = percepatan gravitasi bumi ( g = 9,8 m/s2) T = waktu yang diperlukan bola untuk jarak dari B ke C ( gunakan rata-rata pengukuran)
III.
Alat dan bahan pratikum
Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah: 1.
Tabung gelas berisi zat cair(gleserin) yang dilengkapi dengan dua gelang karet.(nst = 0,50 cm )
2.
Tiga buah bola padat dengan ukuran berbeda( m1 = 30,48 gram dan m2 = 5,05 gram)
3. Mikrome Mikrometer ter skrup skrup ( nst nst = 0,01 0,01 mm) mm) 4.
Areometer Beaume ( nst = 0,010 gr/cm3)
5. Stop Stop wat watch ch ( nst nst = 0,2 0,2 sek sekon) on) 6. Nera Neraca ca Ohau Ohauss ( nst nst = 0,01 0,01 gra gram m) 7. Sendo Sendok k saring saringan an penga pengamb mbil il bola bola.. 8.
Thermometer ( nst = 10 C)
9. IV.
Langkah kerja
8
1. Mempersiap Mempersiapkan kan alat alat dan bahan yang yang akan akan digunakan digunakan dalam pratikum. pratikum. 2. Mengkalibrasi Mengkalibrasi alat-ala alat-alatt yang akan digunakan digunakan sepert sepertii neraca ohaus dan dan stopwatch. stopwatch. 3. Menimbang massa masing-masing bola dengan menggunakan neraca ohaus.
4. Mengukur diameter diameter masing-ma masing-masing sing bola bola dengan menggunakan menggunakan micromet micrometer er sekrup. sekrup. 5. Mempersiapkan gelas tabung yang berisi gleserin dan Memasang Karet gelang yang berada
± 5 cm di atas dasar tabung dan ± 5 cm di bawah permukaan cairan. Seperti gambar dibawah ini.
Gleserin Gelang karet
Bola Y
Gelang karet
6. Memeriksa apakah sendok pengambil bola sudah tersedia di dasar tabung. 7. Mengukur rapat massa gleserin dengan Aerometer Beaume. 8. Mengukur jarak kedua karet gelang (Y1) 9. Melepaskan bola dari permukaan gleserin serta mengukur waktu dengan menggunakan
stopwatch yang diperlukan bola dalam menempuh jarak Y1 = 66,0 cm 10. Mengulangi langkah 9 dengan mengubah jarak Y1 dengan menggeser gelang karet yang
ada di bawah menjadi jarak 61,0 cm ; 56,0 cm ; 51,0 cm ; 46,0 cm ; 41,0 cm ; 36,0 cm ; 31,0 cm ; 26,0 cm ; 21,0 cm. 11. Mengukur temperatu temperature re gleserin dengan thermometer. thermometer. 12. Mencatat Mencatat hasil percobaan percobaan pada jurnal yang telah dibuat. dibuat.
9
V.
Data hasil Percobaan
= 0,880 gr/cm3
m bola 1 = 30,48 gram
ρ 0
m bola 2 = 5,31 gram
ρ bola
D bola 1 = 18,29 mm
V bola 1 =
D bola 2 = 16,24 cm
V bola 2 =
2
ρ boal 1
=
=
Temperatur glesrin = 31,0 oC
NO.
VI.
Y (cm) (cm)
T1(s)
T2(s)
Bola 1
Bola 2
1
66,00
0,8
3 ,0
2
61,00
0,6
2 ,6
3
56,00
0,6
2 ,4
4
51,00
0,4
2 ,2
5
46,00
0,4
2, 0
6
41,00
0,4
1,8
7
36,00
0,4
1,6
8
31,00
0,2
1,4
9
26,00
0,2
1,2
10
21,00
0,1
1,0
T
Teknik Analisis Da Data
Sebagai dasar analisis untuk menghitung koefisien kekentalan zat cair untuk variasi diameter bola maupun maupun maupun maupun variasi variasi ketinggian ketinggian adalah adalah persamaan persamaan (8) (8) yaitu: 10
2 r 2 g ( ρ − ρ 0 ) T
Y =
9η
Persaamaan (5) identik dengan persamaan analisis regresi linier sederhana: Persamaan diatas identi dengan persamaan regresi linier sederhana:
Y = a + bX ................................................................................................................................(9) dengan konstanta a = 0. dengan demikian, maka analisis data digunakan teknik analisis analisis regresi linier sederhana berdasarkan berdasarkan azas kuadrat terkecil terkecil sebagai sebagai hasil modifikasi modifikasi dari persamaan persamaan (9) yaitu Y i = bX i ………………………………………………………………………………….(10) Konstanta b dari persamaan diatas dapat dihitung dengan rumus:
b=
∑ ( X Y ) − ( ∑ X ( ∑ Y N ∑ X − ( ∑ X )
N
i
i
i
i
2
2
i
.................... .............................. .................... .....................................………...........(1 ...........................………...........(11) 1)
i
N adaalah adaalah banyaknya variaasi variaasi (pada percobaan percobaan 1), N sebagai sebagai variasi variasi diamete diameterr (percobaan (percobaan 2). N adalah variasi ketinggian. Dengan mensubsitusi mensubsitusi persamaan persamaan (8) ke dalam persamaan persamaan (10) dalam hal ini predictor predictor X = ( waktu tempuh), maka diperoleh hububungan sebagai berikut: 2r g ( ρ − ρ o )T 2
Y = bX = bT =
9η
………………………………………………………....(12)
maka :
b=
2 r 2 g ( ρ − ρ 0 ) 9η
………………………………………………………………………(13)
11
Dalam hal ini b pada persamaan (11) = nilai b pada persamaan (13). Taksiran terbaik simpangn 1
y
baku Y terhadap garis lurus Y = bX yaaitu S dapat dihitung dengan persamaan:
X ∑ Y i − ∑ i S y = N − 2 2
1
2
2
( ∑ Y ) i
2
− 2∑ X i ∑ ( X iY i ) ∑ Y i + N ( ∑ X iY i ) ......................(14) N ∑ X i − ( ∑ X i ) 2
2
2
Untuk mendapaatkan mendapaatkan Sb, b dapat kita tulis sebagai fungsi Y1 ( b bukan merupakaan merupakaan fungsi X) kare karena na suda sudah h dian diangg ggap ap bahw bahwaa keti ketida dakp kpas asti tian an perc percob obaa aan n bers bersum umbe berr pada pada Y1 saja. Ketidakpastian pada b yaitu Sb=Δb ∆b = S y
N N ∑ X i2 − ( ∑ X i )
2
...................................... ......................................................... ....................................... ..............................(15) ..........(15)
Untuk memudahkan menghitung Sy , ∆b , dan b , maka dapat dibuatkan dibuatkan tabek kerja seperti berikut ini. ini. NO WAKTU( WAKTU( Xi)
JARAK(Yi)
XiYi
Xi2
Yi2
1 .. .. N ∑
Untuk menghitung besarnya ketidakpastian koefisien kekentalan zat cairan digunakan 2 r g ( ρ − ρ f ) 2
persamaan persamaan yaitu yaitu :
b=
9
. Dari persamaan ini diperoleh :
η
12
∆b = −
2 2 r g ( ρ − ρ f ) 2
9
∆η
η
ketidakpastian pengukuran koefisien kekekntalan zat cairan ∆η adalah:
∆η = −
9
η
2
2 r 2 g ( ρ − ρ f )
∆b ................... ............................. .................... ...................... ............................. ...................................... ..........................(16) .....(16)
dari persamaan (5-6), di peroleh : 2 r g ( ρ − ρ f ) 2
η =
9
b
.................... .............................. .................... .................... ......................... .............................. .................................. ...........................(17) ........(17)
jadi hasil hasil pengukuran pengukuran η adalah:
(
η = η ± ∆n
................... ............................. .................... .................... ........................................ ................................................. .....................................( ..................(18) 18)
kesalahan relatif percobaan yang dilakukan terhadap hasil pengukururan dapat ditentukan dengan rumus: KR =
∆η η
x 100% ………………………………………………………………….(19)
Kesalahan relatif yang lebih kecil dari 10% masih dapat diterima. Keakuratan hasil pengukuran dapat diperoleh dengan membandingkan nilai standar yang ada dalam sumber buku dengan nilai yang didapat dalam percobaan.
Keakuratan =
VII. II.
nilai praktikum praktikum - nilai standar nilai standar
× 100% ………………………………..(20)
Hasil sil Analisi lisiss Data
13
Berdasarkan hasil analisis data yang dilakukan maka diperoleh sebagai berikut. A. Besarnya rapat massa bola 1 adalah ρ boal 1 = 4,353 gram/cm3 dan besarnya rapat massa
bola 2 adalah ρ bola
2
= 0,915 gram/cm3. Sedangkan besarnya volume untuk bola 1 adalah
V bola 1 = 7,00 cm3 dan besarnya volume bola 2 adalah V bola 2 = 5,52 cm3. B. Besarnya Besarnya koefes koefesien ien kekental kekentalan an gliser gliserin in yang dipero diperoleh leh pada pada temper temperatur aturee 31,00 C dari
analisi analisiss bola1 bola1 adalah adalah
η
= (9,87 ± 0,19) dyne.s/cm 2
dengan dengan kesala kesalahan han relati relatiff 1,95%. 1,95%.
Sedangkan besarnya koefisien kekentalan gliserin yang diperoleh dari hasil analisis bola 2 2 adalah η = (0,21 ± 0,006) dyne.s/cm dengan kesalahan relatif 2,86%.
VIII VIII..
Jawa Jawaba ban n Per Perta tany nyaa aan n
1. Jarak tempuh bola (jarak antara gelang karet bagian atas dan bagian bawah) diubah-ubah
tidak tidak akan menyebabk menyebabkan an nilai nilai Y/T berubah, berubah, hal ini diseba disebabkan bkan karena pada pada saat saat kita kita memasukkan memasukkan bola kedalam zat cair, cair, kita dapat melihat melihat bahwa mula –mula bola bergerak bergerak dengan cepat, kemudian melambat melambat hingga akhirnya sampai sampai didasar zat cair. Melambatnya Melambatnya ini disebabkan karena ada gaya gesekan dari zat cair tersebut, tersebut, sehingga Bola kecil tersebut pada saat tertentu tertentu akan mengalami mengalami sejumlah sejumlah perlambatan perlambatan hingga mencapai mencapai gerak lurus beraturan beraturan (GLB) (GLB) atau bergerak bergerak dengan dengan kecevatan kecevatan konstan. konstan. 2.
Untuk Untuk bola bola 1 , Y/T adalah adalah sebaga sebagaii beriku berikut. t. NO.
T (s)
Y (cm)
Y/T (cm/s) (cm/s)
1
0,8
66,00
82,5
2
0,6
61,00
101,7
3
0,4
56,00
140,0
4
0,4
51,00
127,5
5
0,4
46,00
115,0
6
0,4
41,00
102,5
7
0,4
36,00
90,0
14
8
0,2
31,00
155,0
9
0,2
26,00
130,0
10
0,1
21,00
210,0
Untuk bola 2, Y/T adalah sebagai berikut NO.
T (s)
Y (cm)
Y/T (cm/s) (cm/s)
1
3,0
66,00
22,0
2
2, 6
61,00
23,5
3
2, 4
56,00
23,3
4
2,2
51,00
24,3
5
2, 0
46,00
23,0
6
1,8
41,00
22,7
7
1,6
36,00
22,5
8
1,4
31,00
22,1
9
1,2
26,00
21,7
10
1,0
21,00
21,0
Berdasarkan dari hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa harga Y/T jika jarak diubah-ubah menunjukkan menunjukkan tidak konstan, padahal dari teori menunjukkan menunjukkan bahwa harga Y/T sebenarnya adala adalah h konst konstan an kare karena na bola bola berge bergera rak k luru luruss bera beratu tura ran. n. Tidak Tidak konst konstann annya ya harg hargaa Y/T Y/T disebabkan karena dalam percobaan terjadi kesalahan. 3. Graf Grafik ik T sebag sebagai ai fung fungsi si Y : Untuk bola 1
15
Untuk bola 2
16
IX.
Pembahasan
Dari analisis data yang dilakukan, tampak bahwa terjadi suatu penyimpangan terhadap hasil yang diperoleh terutama untuk bola 1 yang menghasilkan nilai negatif pada analisis Sy2, sehingga untuk Sy akan menjadi akar negatif yang tentu tidak ada nilai. Sehingga tanda negatif dalam akar tersebut tersebut dihilangkan dihilangkan agar ada nilai dari Sy tersebut. tersebut. Disamping itu 17
untuk nilai koefisien koefisien kekentalan kekentalan gliserin gliserin dari masing-masing masing-masing bola dengan dengan massa yang berbeda tersebut tersebut juga mendapatkan mendapatkan nilai yang berbeda, berbeda, dimana untuk bola 1 diperoleh diperoleh η
= (9,87 ± 0,19) dyne.s/cm 2 , sedangkan untuk bola 2 diperoleh :
η
= (0,21 ± 0,006) dyne.s/cm 2 , akan tetapi seharusnya kekentalan gliserin untuk masing-
masing bola harus sama. Selain itu, penyimpangan penyimpangan lain yang terjadi terjadi adalah penyimpangan penyimpangan terhadap kecevatan masing-masing bola, dapat kita lihat pada table yang telah dibuat untuk jawaban pertanyaan pertanyaan nomor 2, dimana harga Y/T atau kecevatan kecevatan menunujukan menunujukan tidak konstan ketika jarak Y diubah-ubah, namun seharusnya kecevatan untuk masing-masing bola adalah konstan karena bola akan melakukan melakukan gerak lurus beraturan beraturan atau bergerak bergerak dengan kecevatan konstan. Penyimp Penyimpang angan-p an-penyi enyimpa mpangan ngan yang terjadi terjadi terhada terhadap p hasil hasil yang diperole diperoleh h diseba disebabkan bkan karena karena dalam dalam percoba percobaan an maupun maupun dalam dalam analisi analisiss data data terdapa terdapatt kesalaha kesalahan-ke n-kesala salahan. han. Kesalahan yang dimaksud adalah kesalahan umum, sistematis, dan kesalahan acak. A. Kesa Kesala laha han n Umum Umum Kesalahan yang terjadi akibat kekeliruan manusia. Dalam pratikum ini, kesalahan umum yang yang dapat dapat dilak dilakuka ukan n adala adalah h kesa kesala lahan han pemb pembaca acaan an pada pada skal skalaa alat alat ukur, ukur, baik baik pada pada pengukuran pengukuran massa bola dengan neraca Ohaus, pengukuran pengukuran diameter diameter bola dengan mikrometer sekrup, pengukuran tinggi gleserin pada tabung gelas, mengukur waktu dengan stopwatch, stopwatch, maupun pada pengukuran rapat massa glesirin glesirin dengan Areometer Beaume. Disamping Disamping itu, kesalahan kesalahan umum yang dilakukan adalah kesalahan kesalahan pada pengambilan pengambilan data, dimana data yang kami cari saat pratikum adalah data dengan pengukuran tunggal, tetapi semestinya adalah data dengan pengukuran berulang. Jelas ini adalah kesalahan yang kami lakukan, karena tanpa membaca petunjuk pratikum terlebih dahulu. B. Kesa Kesalah lahan an sist sistem emat atis is Kesalahan yang disebabkan oleh alat ukur atau instrumen dan disebabkan oleh pengaruh lingkungan pada saat melakukan percobaan. Kesalahan sistematis yang terjadi adalah pada bola 1 yang memiliki massa cukup besar dibandingkan bola 2, sehingga sangat sulit unuk
18
menentukan waktu yang ditempuh bola 1 untuk menempuh jarak Y, karena ketika bola 1 dicelempungkan ke tabung gelas yang berisi gliserin gerakannya begitu cepat. C. Kesa Kesala laha han n Aca Acak k Kesalah Kesalahan an yang disebabk disebabkan an oleh oleh hal-hal hal-hal lain lain yang tidak tidak diketahu diketahuii penyeba penyebabnya bnya,ata ,atau u kesalahan-kesalahan yang terjadi terlalu cepat sehingga pengontrolannya di luar jangkauan pengamat. pengamat.
Kendala-kendala dalam saat pratikum dan dalam analisis data
Massa bola bola yang cukup besar pada bola 1, sehingg sehinggaa gerak gerak bola 1 menjadi menjadi cepat yang a. Massa menyebabkan kesulitan kami dalam menghitung waktu tempuh bola 2 pada variasi jarak Y. b. Kendala saat menganalisis data, yaitu pada bola 1 yang mendapat nilai minus ketika
menghitung nilai Sy.
X. I.
Kesimpulan
Sebuah benda yang dicelupkan dicelupkan ke dalam fluida( gliserin) gliserin) , maka tampak mula-mula mula-mula benda bergerak bergerak dipercepat. dipercepat. Tetapi beberapa beberapa saat kemudian kemudian setelah setelah benda menempuh menempuh jarak yang cukup cukup jauh, jauh, akan tampak benda itu akan akan berger bergerak ak lurus lurus beratur beraturan an (dengan (dengan kecepa kecepatan tan konst konstan) an) dan Koef Koefis isie ien n keken kekenta tala lan n zat zat cair cair atau atau flui fluida da
dapa dapatt dite ditentu ntuka kan n denga dengan n
menggunakan hukum Stokes dengan mengubah massa bola yang dicelupkan ke dalam zat cair.
19
II.
Besarnya Besarnya koefes koefesien ien kekental kekentalan an gliser gliserin in yang dipero diperoleh leh pada pada temper temperatur aturee 31,00 C dari analisi analisiss bola1 bola1 adalah adalah
η
= (9,87 ± 0,19) dyne.s/cm 2
dengan dengan kesala kesalahan han relatif relatif 1,95%. 1,95%.
Sedangkan Sedangkan besarnya besarnya koefisien kekentalan gliserin yang diperoleh dari hasil analisis bola 2 2 adalah η = (0,21 ± 0,006) dyne.s/cm dengan kesalahan relatif relatif 2,86%.
LAMPIRAN Untuk bola1
Massa bola 1
= 30,48 gram
Diameter bola 1
= 18,29 mm = 1,829 cm
volume bola 1 adalah 20
V =
4
V =
4
V =
4
3
3
π r
1 2 x 3,14 x ( d ) 3 2 1 2 x 3,14 x ( x 1,829) 3 2
V = 7,0027044933 V = 7,00 cm 3 Maka rapat massa bola 1 adalah ρ =
ρ =
ρ =
m V 30,48 7,0027044933 4,3526040588 = 4,353
NO. Waktu Xi (s)
gram
Jarak Yi (cm)
cm 3
Xi Yi ( cm.s)
Xi2 (s2)
Yi2 (cm2)
1
0,8
66,00
52,80
0,64
4356
2
0,6
61,00
36,60
0,36
3721
3
0,4
56,00
22,40
0,16
3136
4
0,4
51,00
20,40
0,16
2601
5
0,4
46,00
18,40
0,16
2116
6
0,4
41,00
16,40
0,16
1681
7
0,4
36,00
14,40
0,16
1296
8
0,2
31,00
6,20
0,04
961
21
9
0,2
26,00
5,20
0,04
676
10
0,1
21,00
2,10
0,01
441
∑
3,3
435,00
194,90
1,89
20985
1. Meng Menghit hitung ung nil nilai ai konst konstant antaa b: b=
∑ ( X Y ) − ( ∑ X )( ∑ Y ) N ∑ X − ( ∑ X )
N
i
i
i
i
b=
b=
i
2
2
i
10 x 194,90 − 3,3 x 435,00 10 x 1,89 − (3,3) 2 513,5 8,01
b = 64,107365793 = 64,11 2. Menentukan nilai Sy dengan menggunakan persamaan: 2 2 2 X i ( ∑ Y i ) − 2∑ X i ∑ ( X i Y i ) ∑ Y i + N ( ∑ X iY i ) ∑ 2 ∑ Y i − S y = 2 2 N − 2 N ∑ X i − ( ∑ X i )
1
2
(1,89)(435,00) 2 − 2(3,3)(194,90)(435,00) + 10(194,90) 2 S y = 20985 − 10 − 2 10(1,89) − (3,3) 2 1
2
S y = 2
S y = 2
S y = 2
1
20985 −
357635,25 − 559557 ,9 + 379860 ,1 10(1,89) − (3,3)
8 1
177937 ,2
8
8,01
20985 −
1 8
[ 20985 −
22214,38]
22
2
S y = −153,6725 2
S y = 12,4 3. Menghitung ∆b
∆b = S y
∆b = 12,4
N
∑
N X i2 − (
∑ X )
2
i
10 10 x 1,89 − (3,3) 2
∆b = 1,2484394507 = 1,25 4. Menghitung koefisien kekentalan zat cair dengan g = 980 m/s2 (η ) :
η =
2 2 r g ( ρ − ρ 0 )
9
b
1 2 x ( x 1,829) 2 x 980 (4,353 − 0,880) 2 η = 9 x 64,107365793
η =
5692 ,8307766 576,96629214
η = 9,8668342573
= 9,87
5. Ketidakpastian pengukuran koefisien kekentalan zat cair (∆η ) :
∆η = −
9 (η )
2
2r 2 g ( ρ − ρ 0 )
∆b
23
9 x (9,8668342573 ) 2
∆η = −
x 1,25
1
2 x ( x 1,829) 2 x 980 (0,915 − 0,880) 2
∆η = −
876,18976435 5692,8307766
x 1,25
∆η = 0,1923888569 = 0,19
Jadi, nilai koefisien kekentalan gliserin : η = (η ± η
∆η )
= (9,87 ± 0,19) dyne.s/cm 2
6. Menghit Menghitung ung kesala kesalahan han relatif relatif ( KR) KR) KR
∆η
=
× 100%
η
0,19
KR =
9,87
x 100%
KR = 1,95 %
Untuk bola 2
Massa bola 2 Diameter bola 2
= 5,05 gram = 16,24 mm = 1,624 cm
volume bola 2 adalah V =
4 3
3
π r
24
V =
4
1 2 x 3,14 x ( d ) 3 2
V =
4
1 2 x 3,14 x ( x 1,624) 3 2
V = 5,5209070933 V = 5,52 cm 3 Maka rapat massa bola 2 adalah ρ =
ρ =
ρ =
m V 5,05 5,5209070933 0,9147047604 = 0,915
NO. Waktu Xi (s)
gram
Jarak Yi (cm)
cm 3 Xi Yi ( cm.s)
Xi2 (s2)
Yi2 (cm2)
1
3,0
66,00
198,00
9,00
4356
2
2,6
61,00
158,60
6,76
3721
3
2,4
56,00
134,40
5,76
3136
4
2,2
51,00
112,20
4,84
2601
5
2,0
46,00
92,00
4,00
2116
6
1,8
41,00
73,80
3,24
1681
7
1,6
36,00
57,60
2,56
1296
8
1,4
31,00
43,40
1,96
961
9
1,2
26,00
31,20
1,44
676
10
1,0
21,00
21,00
1,00
441
∑
19,2
435,00
922,20
40,56
20985
25
1. Meng Menghit hitung ung nil nilai ai konst konstant antaa b: b=
∑ ( X Y ) − ( ∑ X ( ∑ Y N ∑ X − ( ∑ X )
N
i
i
i
2
i
b=
b=
i
2
i
10 x 922,20 − 19,2 x 435,00 10 x 40,56 − (19,2) 2 870 36,96
b = 23,538961039 = 23,54 2. Menentukan nilai Sy dengan menggunakan persamaan: 2 2 2 ( ) ( ) ( ) X Y − 2 X X Y Y + N X Y ∑ ∑ ∑ ∑ i i i∑ i i ∑ i i i 2 2 S y = ∑ Y i − 2 2 N − 2 N ∑ X i − ( ∑ X i )
1
(40,56)(435,00) 2 − 2(19,2)(922,20)(435,00) + 10(922,20) 2 S y = 20985 − 10 − 1 10(40,56) − (19,2) 2 1
2
S y = 2
S y = 2
S y = 2
1
20985 − 9 1
20985 − 9 1 9
[ 20985 −
7674966 −15404428,8 + 8504528,4 405,6 − 368,64 775065.6 36,96
20970,3896 1038]
S y = 1,62337662 3376 2
S y = 1,27411797 859381 = 1,27 3. Menghitung ∆b
26
N
∆b = S y
∑
2 N X i − (
= 1,27
∑ X )
2
i
10 10 x 40,56 − (19,2) 2
= 1,27 0,27056277 06 = 0,66 4. Menghitung koefisien kekentalan zat cair dengan g = 980 m/s2 (η ) :
2 r g ( ρ − ρ 0 ) 2
η =
η =
η =
η =
9
b
1 2 x ( x 1,624) 2 x 980 (0,915 − 0,880) 2 9 x 23,54
45,2309984 211,86
0,2134947531 = 0,21
5. Ketidakpastian pengukuran koefisien kekentalan zat cair (∆η ) :
∆η = −
9 (η ) 2 2r 2 g ( ρ − ρ 0 )
∆η = −
∆b
9 x (0,2134947531) 2 1
x 0,66
2 x ( x 1,624) x 980 (0,915 − 0,880) 2
∆η = −
0,4102200864 45,2309984
2
x 0,66
∆η = 0,0059858342 = 0,006 Jadi, nilai koefisien kekentalan gliserin : 27
η = (η ± ∆η ) η
= (0,21 ± 0,006) dyne.s/cm 2
6. Menghit Menghitung ung kesala kesalahan han relatif relatif ( KR) KR) KR
=
∆η
× 100%
η
KR =
0,006 0,21
x 100%
KR = 2,86 %
DAFTAR PUSTAKA
Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika 2001. Fisika jilid 1 Edisi Kelima Kelima.. Jakarta: Erlangga Puja Pujani ni,, Ni Made ade dan dan rapi rapi.. 2006 2006.. Petunjuk praktikum Fis lab II.Singaraja:Universitas II.Singaraja:Universitas Pendidikan Ganesha. www. Viskositas | Gudang Ilmu Fisika Gratis.com
28