Viskositas-1 - Fisika21

BUKU SISWA
MATA PELAJARAN FISIKA
TENTANG
“Viskositas”
Nama
:
1. Desi AriAni
: A1E011044
2. Intan Novriza Ks.
: A1E011018
3. Novika Puji Aksari
: A1E011072
Semester
:
IV B
Mata Kuliah
:
Alat Ukur
Dosen
:
Sutarno, S.Si., M.Pd
Asisten Dosen :
1. Jesika Dwi Rodesi (A1E009070)
2. Meky Syaputra (A1E010026)
UNIVERSITAS BENGKULU
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
1
2013
Standar Kompetensi :
Menerapkan konsep Viskositas(kekentalan zat cair ) dalam berbagai
penyelesaian masalah dan menerapkannya dalam kehidupan sehari-hari
Kompetensi Dasar:
1. Menerapkan konsep dan prinsip mekanika klasik sistem kontinu (benda
tegar dan fluida)
2. Menganalisis hukum-hukum yang berhubungan dengan fluida statis dan
menerapkannya dalam kehidupan sehari-hari.
2
BAB I
STATIKA FLUIDA
1.1
Massa Jenis
Massa jenis (𝜌) suatu zat didefinisikan sebagai perbandingan
antara massa zat (m) dan volume zat (v). Secara Matematis, massa jenis
dirumuskan dengan
𝜌=
𝑚
𝑣
Dalam SI, satuan massa jenis adalah kg/m3, sedangkan dalam
sistem cgs satuan massa jenis adalah g/cm3. ( Purwoko, 2009 : 102 )
1.2
Tekanan
Tekanan adalah besar gaya yang bekerja pada suatu permukaan
dibagi dengan luas permukaan tersebut.
Persamaannya :
𝐹
P=𝐴
Keterangan : P = Tekanan ( N/m2 )
F = Gaya ( N )
A = Luas bidang tekan ( m2 )
Tekanan didefinisikan sebagai gaya normal (tegak lurus) yang
bekerja pada suatu bidang dibagi dengan luas bidang tersebut.Satuan SI
untuk tekanan adalah pascal (disingkat Pa) untuk memberi penghargaan
kepada Blaise Pascal, penemu hukum pascal.
1 Pa = 1 Nm-2
Pr essure  P 
3
F
A
Pr essure  P 
P
1.3
F
A
mg Vg
V

 g  gh
A
A
A
Prinsip Pascal
Tekanan yang diberikan pada suatu zat cair dalam ruang tertutup
diteruskan sama besar kesegala arah.
Persamaannya :
F1
𝐴1
=
F2
𝐴2
Atau
F1/ r12 = F2/ r22
Atau F1/ d12 = F2/ d22
Ketika Anda memeras ujung kantong plastik berisi air yang memiliki
banyak lubang, air memancar dari setiap lubang dengan sama kuat. Hasil
percobaan inilah yang diamati oleh Blaise Pascal yang kemudian
menyimpulkannya dalam Hukum Pascal yang berbunyi : Tekanan yang
diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke
segala arah.
Prinsip Pascal
P1  P2
F1
F2
F1
F2

A1
A2
4
Aplikasi dalam kehidupan sehari-hari
1.4
Hukum Archimedes
Benda yang tercelup ke dalam fluida zat cair, baik sebagian atau
seluruhnya akan mengalami gaya keatas sebesar berat zat cair yang
dipindahkan oleh benda tersebut.
Persamaannya :
FA = mc g = 𝜌cVc g
Keterangan :
𝜌c = massa jenis fluida ( kg/m2 )
Vc = Volume fluida yang dipindahkan/volume fluida
yang tercelup ( m3 )
g = Percepatan gravitasi (m/s2)
5
Fenomena Archimedes
h1
F1
A
h2
F2
Fb  F2  F1
Fb   f gA(h2  h1 )
Gaya Buoyant = Fb
Fb   f gAh
Fb   f gV
Prinsip Archimedes: Gaya Buoyant dari benda dalam fluida adalah
sama dengan berat dari fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut
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. Bila gaya archimedes sama dengan gaya berat W maka
resultan gaya =0 dan benda melayang .
Bila FA>W maka benda akan terdorong keatas akan melayang Bila
FA<W maka benda akan terdorong kebawah dan tenggelam Jika rapat
6
massa fluida lebih kecil daripada 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. 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) Melayang Sebuah
benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan melayang jika berat benda
(w)sama dengan gaya ke atas (Fa) atau 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 +…..
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. Secara umum gaya
Archimedes dirumuskan sebagai berikut :
7
𝟒
FA = 𝟑  r30 g
FA = gaya apung
0 = rapat massa zat cair
r = jari - jari bola
g = percepatan gravitasi bumi
1.5
Tegangan Permukaan Zat cair
Tegangan Permukaan zat cair timbul karena adanya gaya tarikmenarik antara molekul-molekul zat cair yang sejajar permukaan.
𝑭
𝜸=𝑳
F
Fenomenea Tegangan Permukaan
h
2 r  cos  = W
8
2 cos 
gr
BAB II
VISKOSITAS
2.1
Pengertian Viskositas
Viskositas atau kekentalan suatu cairan adalah salah satu sifat
cairan
yang
menentukan
besarnya
perlawanan
terhadap
gaya
geser.Viskositas terjadi karena adanya interaksi antara molekul-molekul
cairan.
Viskositas merupakan pengukuran dari ketahanan fluida yang
diubah baik dengan tekanan maupun tegangan. Pada masalah sehari-hari
(dan hanya untuk fluida), viskositas adalah "Ketebalan" atau "pergesekan
internal".
Secara Umum, pada setiap aliran, lapisan-lapisan berpindah pada
kecepatan yang berbeda-beda dan viskositas fluida meningkat dari tekanan
geser antara lapisan yang secara pasti melawan setiap gaya yang diberikan.
Cairan mempunyai gaya gesek yang lebih besar untuk mengalir
daripada gas. Sehingga cairan mempuyai koefisien viskositas yang lebih
besar daripada gas. Viskositas gas bertambah dengan naiknya temperatur.
Koefisien gas pada tekanan tidak terlalu besar, tidak tergantung tekanan,
tetapi untuk cairan naik dengan naiknya tegangan.
Viskositas (kekentalan) dapat diartikan sebagai suatu gesekan di
dalam cairan zat cair. Kekentalan itulah maka diperlukan gaya untuk
menggerakkan suatu permukaan untuk melampaui suatu permukaan
lainnya, jika diantaranya ada larutan baik cairan maupun gas mempunyai
kekentalan air lebih besar daripada gas, sehingga zat cair dikatakan lebih
kental daripada gas.
Viskositas suatu zat cairan murni atau larutan merupakan indeks
hambatan aliran cairan. Viskositas dapat diukur dengan mengukur laju
aliran cairan, yang melalui tabung berbentuk silinder. Cara ini merupakan
9
salah satu cara yang paling mudah dan dapat digunakan baik untuk cairan
maupun gas.
Viskositas adalah indeks hambatan aliran cairan. Viskositas dapat
diukur dengan mengukur laju aliran cairan melalui tabung berbentuk
silinder. Viskositas ini juga disebut sebagai kekentalan suatu zat. Jumlah
volume cairan yang mengalir melalui pipa per satuan waktu.
ŋ = viskositas cairan
V = total volume cairan
t = waktu yang dibutuhkan untuk mencair
p = tekanan yang bekerja pada cairan
L = panjang pipa
2.2
Pengertian Fluida
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 bentuk wadah.
Fluida diartikan sebagai suatu zat yang dapat mengalir. Istilah
fluida mencakup zat cair dan gas karena zat cair seperti air atau zat gas
seperti udara dapat mengalir. Zat padat seperti batu dan besi tidak dapat
mengalir sehingga tidak bisa digolongkan dalam fluida. Air, minyak
pelumas, dan susu merupakan contoh zat cair. Semua zat cair itu dapat
dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari
satu tempat ke tempat yang lain. Selain zat cair, zat gas juga termasuk
fluida. Zat gas juga dapat mengalir dari satu satu tempat ke tempat lain.
Hembusan angin merupakan contoh udara yang berpindah dari satu tempat
ke tempat lain.
Fluida adalah suatu zat yang mempunyai kemampuan berubah
secara kontinue apabila mengalami geseran, atau mempunyai reaksi
terhadap tegangan geser. Sekecil apapun dalam keadaan diam atau dalam
keadaan keseimbangan, fluida tidak mampu menahan gaya geser yang
10
bekerja padanya, dan oleh sebab itu fluida mudah berubah bentuk tanpa
pemisahan massa.
Fluida adalah sub-himpunan dari fase benda, termasuk cairan, gas,
plasma, dan padat plastik.Fluida memiliki sifat tidak menolak terhadap
perubahan bentuk dan kemampuan untuk mengalir (atau umumnya
kemampuannya untuk mengambil bentuk dari wadah mereka). Sifat ini
biasanya dikarenakan sebuah fungsi dari ketidakmampuan mereka
mengadakan tegangan geser (shear stress) dalam ekuilibrium statik.
Konsekuensi dari sifat ini adalah hukum Pascal yang menekankan
pentingnya
tekanan
dalam
mengarakterisasi
bentuk
fluid.
Dapat
disimpulkan bahwa fluida adalah zat atau entitas yang terdeformasi secara
berkesinambungan apabila diberi tegangan geser walau sekecil apapun
tegangan geser itu.
(http://fisikabisa.wordpress.com/2011/02/04/pengertian-fluida/)
2.3
Hubungan Fluida dan Viskositas
Didalam fluida yang tidak diidealisir terdapat aktivitas molekuler
antara bagian-bagian lapisannya. Salah satu akibat dari adanya aktivitas ini
adalah timbulnya aktivitas internal antara bagian-bagian tersebut, yang
dapat digambarkan sebagai gaya luncur diantara lapisan-lapisan fluida
tadi.Hal ini dapat dilihat dari perbedaan kecepatan bergerak lapisanlapisan fluida tersebut. Bila pengamatan dilakukan terhadap aliran fluida
makin mengecil ditempat-tempat yang jaraknya terhadap dinding pipa
semakin kecil dan praktis tidak bergerak pada tempat di dinding pipa.
Sedangkan kecepatan terbesar terdapat di tengah-tengah pipa aliran.
2.4
Hukum Poisseulle
Dalam
Persamaan
Poisseulle
dinyatakan
bahwa
kerugian
berbanding lurus dengan viskositas. sedangkan panjang satu debit
berbanding terbalik dengan garis tengah pangkat 4 yang telah ditentukan.
Q = µD4∆𝜌 / µ aµ’ ( Streeter, 1980 )
11
Volume yang mengalir melewati seluruh penampang lintang
diperoleh dengan mengintegralkan seluruh unsure antar r = 0 dan r = R
q = π ( P1 – P2 ) R / 2 n L 0∫ 𝑅 ( R2 – r2 ) r dx = π / P R4/ n P1 – P2 / L
Rumus ini pertama kali diperkenalkan oleh Poisseulle dan dinamakan
Poisseulle. ( Widawati, 2008 )
2.5
Hukum Stoke dan Kecepatan Terminal
Dalam suatu fluida ideal (fluida tidak kental) tidak ada viskositas
(kekentalan) yang menghambat lapisan-lapisan fluida ketika lapisanlapisan tersebut menggeser satu di atas lainnya. Dalam suatu pipa dengan
luas penampang seragam (serbasama), setiap lapisan fluida ideal bergerak
dengan kecepatan yang sama demikian juga lapisan fluida yang dekat
dengan dinding pipa. Ketika viskositas (kekentalan) hadir, kecepatan
lapisan-lapisan fluida tidak seluruhnya sama. Lapisan fluida yang bergerak
pada dinding pipa bahkan sama sekali tidak bergerak (v = 0), sedangkan
lapisan fluida pada pusat pipa memiliki kecepatan terbesar.
Viskositas dalam aliran fluida kental sama saja dengan gesekan
pada gerak benda padat. Untuk Fluida ideal, viskositas η = 0, sehingga kita
selalu menganggap bahwa benda yang bergerak dalam fluida ideal tidak
mengalami gesekan yang disebabkan oleh fluida. Akan tetapi, bila benda
tersebut bergerak dengan kelajuan tertentu dalam fluida kental, gerak
benda tersebut akan dihambat oleh gaya gesekan fluida pada benda
tersebut. Besar gaya gesekan fluida telah dirumuskan oleh
Ff = kηv
Koefisien k bergantung pada bentuk geometris benda. Untuk benda
yang memiliki bentuk geometris berupa bola dengan jari-jari r, maka dari
perhitungan laboratorium ditunjukkan bahwa
k = 6πr
Dengan memasukkan nilai k ini ke dalam persamaan kita peroleh
Hukum Stokes
Ff = 6πηrv
12
Dengan η adalah koefisien viskositas yang dinyatakan dalam kg m-1s-1 atau
Pa s.Persamaan Ff = 6πηrv pertama kali dinyatakan oleh Sir George Stokes
pada tahun 1845, sehingga persamaan ini dikenal sebagai hukum stokes.
( Kanginan, 2007 : 258 )
Semakin kental suatu zat cair, maka gaya hambatnya (gaya stokes )
juga semakin besar.
Persamaannya : FS = 6 πηrv
Keterangan : FS = Gaya Stokes ( N )
η = Koefisien Viskositas ( N.s/m2 )
r = jari-jari bola (m)
v = kecepatan relatif bola terhadap fluida ( m/s )
( Purwaningsih, dkk, 2012 :180 )
Kecepatan termal adalah benda yang bergerak dengan kecepatan
terbesar yang tetap. Persamaannya :
V1 = gVb ( 𝜌b - 𝜌f ) / 6 πηr
Untuk benda yang berbentuk bola dengan jari-jari r maka volume
4
benda (vb ) adalah ( vb = 3 π r3 )
Jadi, persamaan kecepatan termalnya yaitu :
V1 = 2 gr2 ( 𝜌b - 𝜌f ) / 9η
Sedangkan untuk viskositasnya adalah
η = 2 gr2 / 9V1 ( 𝜌b - 𝜌f )
Keterangan :
η = koefisien Viskositas ( N.s/m2)
𝜌b = massa jenis benda ( kg/m3)
𝜌f = massa jenis fluida ( kg/m3)
V1 = Kecepatan termal (m/s)
Dalam fluida ternyata gaya yang dibutuhkan (F), sebanding dengan
luas fluida yang bersentuhan dengan setiap lempeng (A), dan dengan laju
13
F=ηAv
(v) dan berbanding terbalik dengan jarak antar lempeng (l). Besar gaya F
yang diperlukan untuk menggerakan suatu lapisan fluida dengan kelajuan
tetap v untuk luas penampang keping A adalah
Dengan viskositas didefinisikan sebagai perbandingan regangan
geser (F/A) dengan laju perubahan regangan geser (v/l).
Dengan kata lain dapat dikatakan bahwa : Makin besar luas keping
(penampang) yang bersentuhan dengan fluida, makin besar gaya F yang
diperlukan sehingga gaya sebanding dengan luas sentuh (F ≈ A). Untuk
luas sentuh A tertentu, kelajuan v lebih besar memerlukan gaya F yang
lebih besar, sehingga gaya sebanding dengan kelajuan (F ≈ v).
Hukum Stokes Viskositas dalam aliran fluida kental sam saja
dengan gesekan pada gerak benda padat. Untuk fluida ideal, viskositas η =
0 sehingga kita selalu menganggap bahwa benda yang bergerak dalam
fluida ideal tidak mengalami gesekan yang disebabkan fluida. Akan tetapi,
bila benda tersebut bergerak dengan kelajuan tertentu dalam fluida kental,
maka benda tersebut akan dihambat geraknya oleh gaya gesekan fluida
benda tersebut. Besar gaya gesekan fluida telah dirumuskan
F=ηAv=Aηv=kη
v
Koefisien k tergantung pada bentuk geometris benda. Untuk benda
yang bentuk geometrisnya berupa bola dengan jari-jari (r), maka dari
perhitungan laboraturium ditunjukan bahwa k = 6 п r maka F = 6 п η r v .
Persamaan itulah yang hingga kini dikenal dengan Hukum Stokes.
Dengan menggunakan hukum stokes, maka kecepatan bola pun
dapat diketahui melalui persamaan (rumus) : v = 2 r2 g (ρ – ρ0) 9 η
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,
14
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 : Ruang
tempat fluida tidak terbatas (ukurannya cukup luas dibandingkan dengan
ukuran benda) Tidak ada turbulensi didalam fluida Kecepatan V tidak
besar, sehingga aliran masih laminar.
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 : V= (2 r²)/(9 ƞ) (ρ-ρo)
Keterangan : ρ = rapat massa bola
ρo= rapat massa fluida
Dari persamaan tersebut dapat diturunkan : T= (9 ƞ d)/(2 g r² (ρ-ρo))
Keterangan : T = waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak d
d = jarak yang tempuh
Maka jika mencari ƞ, menjadi : ƞ= (2 r² (ρ-ρo) 9)/(g v)
Suatu benda yang dijatuhkan bebas dalam suatu fluida kental,
kecepatannya makin membesar sampai mencapai suatu kecepatan terbesar
yang tetap. Kecepatan terbesar yang tetap ini dinamakan kecepatan
terminal.
15
Pada saat kecepatan terminal vT tercapai, gaya-gaya yang bekerja
pada benda adalah seimbang :
ƩF=0
+ mg – Fa – Ff = 0
Ff = mg - Fa
Jika massa jenis benda = 𝜌b, massa jenis fluida = 𝜌f, dan volum
benda= Vb, maka gaya ke atas Fa = Vb 𝜌f g
Berat benda mg = ( 𝜌b Vb ) g
Gaya gesekan Ff = 6πηrvT ( benda dianggap berbentuk bola )
Dengan memasukkan besar ketiga gaya tersebut ke dalam
persamaan Ff = mg - Fa kita peroleh 6πηrvT = 𝜌b Vb g - Vb 𝜌f g → 6πηrvT
= g Vb (𝜌b - 𝜌f )
Kecepatan terminal Dalam fluida kental
vT = g Vb (𝜌b - 𝜌f ) / 6πηr
Untuk benda berbentuk bola dengan jari-jari r, maka volume benda
4
4
Vb = 3 π r3 , sehingga vT = g ( 3 π r3) (𝜌b - 𝜌f ) / 6πηr
Kecepatan terminal Dalam fluida kental
2
vT = 9 (r2 g) / η (𝜌b - 𝜌f )
2.6
Konsep Viskositas
Fluida, baik zat cair maupun zat gas yang jenisnya berbeda
memiliki tingkat kekentalan yang berbeda. Viskositas sebenarnya
merupakan gaya gesekan antara molekul-molekul yang menyusun suatu
fluida. Jadi molekul-molekul yang membentuk suatu fluida saling gesekmenggesek ketika fluida-fluida tersebut mengalir. Pada zat cair, viskositas
16
disebabkan karena adanya gaya kohesi (gaya tarik menarik antara molekul
sejenis). Sedangkan dalam zat gas, viskositas disebabkan oleh tumbukan
antara molekul.
Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir, contohnya
air. Sebaliknya, fluida yang lebih kental biasanya lebih sulit mengalir,
contohnya minyak goreng, oli, madu, dan lain-lain. Hal ini bias dibuktikan
dengan menuangkan air dan minyak goreng diatas lantai yang
permukaannya miring. Pasti hasilnya air lebih cepat mengalir dari pada
minyak goreng atau oli. Tingkat kekentalan suatu fluida juga bergantung
pada suhu. Semakin tinggi suhu zat cair, semakin kurang kental zat cair
tersebut. Misalnya ketika ibu menggoreng ikan di dapur, minyak goreng
yang awalnya kental, berubah menjadi lebih cair ketika dipanaskan.
Sebaliknya, semakin tinggi suhu suatu zat gas, semakin kental zat gas
tersebut.
Perlu diketahui bahwa viskositas hanya ada pada fluida rill (rill =
nyata). Fluida rill adalah fluida yang kita jumpai dalam kehidupan seharihari, seperti air sirup, oli, asap knalpot, dan lainnya. Fluida rill berbeda
dengan fluida ideal. Fluida ideal sebenarnya tidak ada dalam kehidupan
sehari-hari. Fluida ideal hanya model yang digunakan untuk membantu
kita dalam menganalisis aliran fluida (fluida ideal ini yang kita pakai
dalam pokok bahasan fluida dinamis).
Satuan system internasional (SI) untuk koifisien viskositas adalah
Ns/m2 = Pa.s (pascal sekon). Satuan CGS (centimeter gram sekon) untuk
SI koifisien viskositas adalah dyn.s/cm2 = poise (p). Viskositas juga sering
dinyatakan dalam sentipolse (cp). 1 cp = 1/1000 p. satuan poise digunakan
untuk mengenang seorang Ilmuwan Prancis, almarhum Jean Louis Marie
Poiseuille.(1 poise = 1 dyn. s/cm2 = 10-1 N.s/m2).
Fluida adalah gugusan molekul yang jarak pisahnya besar, dan
kecil untuk zat cair. Jarak antar molokulnya itu besar jika dibandingkan
dengan garis tengah molekul itu. Molekul-molekul itu tidak terikat pada
suatu kisi, melainkan saling bergerak bebas terhadap satu sama lain. Jadi
kecepatan fluida atau massanya kecepatan volume tidak mempunyai
17
makna yang tepat sebab jumlah molekul yang menempati volume tertentu
terus menerus berubah.
Fluida dapat digolongkan kedalam cairan atau gas. Perbedaanperbedaan utama antara cair dan gas adalah :
a.
Cairan praktis tidak kompersible, sedangkan gas kompersible dan
seringkali harus diperlakukan demikian.
b.
Cairan mengisi volume tertentu dan mempunyai permukaanpermukaan
bebas,
sedangkan
agar
dengan
massa
tertentu
mengembang sampai mengisi seluruh bagian wadah tempatnya.
Faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas :

Suhu
Viskositas berbanding terbalik dengan suhu. Jika suhu naik maka
viskositas akan turun, dan begitu sebaliknya. Hal ini disebabkan karena
adanya gerakan partikel-partikel cairan yang semakin cepat apabila suhu
ditingkatkan dan menurun kekentalannya.

Konsentrasi larutan
Viskositas berbanding lurus dengan konsentrasi larutan. Suatu
larutan dengan konsentrasi tinggi akan memiliki viskositas yang tinggi
pula, karena konsentrasi larutan menyatakan banyaknya partikel zat yang
terlarut tiap satuan volume. Semakin banyak partikel yang terlarut,
gesekan antar partikrl semakin tinggi dan viskositasnya semakin tinggi
pula.

Berat molekul solute
Viskositas berbanding lurus dengan berat molekul solute. Karena
dengan adanya solute yang berat akan menghambat atau member beban
yang berat pada cairan sehingga manaikkan viskositas.

Tekanan
Semakin tinggi tekanan maka semakin besar viskositas suatu
cairan.Makin kental suatu cairan, makin besar gaya yang dibutuhkan untuk
membuatnya mengalir pada kecepatan tertentu. Viskositas disperse koloid
dipengaruhi oleh bentuk partikel dari fase disperse dengan viskositas
18
rendah, sedang system disperse yang mengandung koloid-koloid linier
viskositasnya lebih tinggi. Hubungan antara bentuk dan viskositas
merupakan refleksi derajat solvasi dari partikel.
Bila viskositas gas meningkat dengan naiknya temperature, maka
viskositas cairan justru akan menurun jika temperature dinaikkan. Fluiditas
dari suatu cairan yang merupakan kelebihan dari viskositas akan
meningkat dengan makin tingginya temperatur.
2.7
Viskositas Oli
Kekentalan Oli
Selain kualitas oli, tingkat kekentalan oli menjadi tolok ukur
memilih oli bagi mesin anda. Tingkat kekentalan oli dipengaruhi oleh
temperatur sekitarnya.
Semakin kental oli, maka lapisan yang ditimbulkan semakin kental. Lapisan halus
pada oli kental memberi kemampuan ekstra menyapu atau membersihkan
permukaan logam yang terlumasi. Sebaliknya oli yang terlalu tebal akan memberi
resitensi
berlebihan
mengalirkan oli
pada temperatur rendah sehingga
mengganggu jalannya pelumasan ke komponen yang dibutuhkan. Untuk itu, oli
harus memiliki kekentalan lebih tepat pada temperatur tertinggi atau temperatur
terendah ketika mesin dioperasikan.
19
Berdasarkan viskositasnya oli yang dijual dapat dikelompokkan
menjadi 2 yaitu:
1. Single grade oil, yaitu oli yang mempunyai tingkat kekentalan
tunggal, misalnya SAE 20, SAE 30, SAE 40.
2. Multi grade oil, yaitu oli yang mempunyai tingkat kekentalan
ganda, misalnya SAE 5W/20, SAE 10W/ 30, SAE 20W/50, SAE
20W/50.( http://www.rodadua.web.id/kekentalan-oli/ )
Untuk minyak pelumas motor, seperti diketahui ada delapan
tingkat kekentalan minyak pelumas. Yang dimaksud dengan kekentalan itu
sebenarnya tidak lain dari tahanan aliran yang tergantung dari kental atau
encernya minyak tersebut. Semua minyak pelumas jika dipanaskan akan
menjadi lebih encer dan pada temperatur yang lebih rendah akan menjadi
lebih kental. Karena itu, kekentalan minyak pelumas diukur pada
temperatur tertentu.The Society of Automotive Engineers (SAE)
merupakan organisasi yang beranggotakan para ahli pengolahan minyak
bumi dan ahli perencana motor telah menetapkan standar kekentalan
minyak pelumas. Angka kekentalan yang pertama ditetapkan pada tahun
1911 dan sesudah itu telah mengalami beberapa kali perubahan berhubung
dengan adanya kemajuan dalam teknologi dan perencanaan motor serta
kemajuan
dalam
bidang
pengolahan
minyak
bumi.
Angka kekentalan minyak pelumas yang banyak digunakan sekarang
terdiri dari: 5W; 10W; 20W ;20 ;30; 40; 50; 60 dan 90. Dulu pernah
diproduksi minyak pelumas dengan kekentalan 90, dan 140 tapi saat ini
untuk motor yang modern sudah dipakai lagi. Kekentalan yang lebih kecil
menunjukkan minyak yang lebih encer dan sebaliknya angka yang lebih
besar menunjukkan minyak yang lebih kental. Huruf W di belakang angka
kekentalan maksudnya adalah Winter yaitu untuk minyakpelumas yang
khusus digunakan untuk waktu musim dingin dan pengukuran dilakukan
pada temperatur 0°F. jenis demikian tentu saja tidak diperlukan di
Indonesia. Setiap merek sepeda motor di Indonesia merekomendasikan
20
minyak pelumas yang digunakan. Misalnya Honda merekomendasi
minyak pelumas dengan viskositas SAE 10 W-30.
Pengukuran kekentalan minyak pelumas dengan standard SAE,
ditetapkan pada temperatur 210°F atau 2°F dibawah temperatur
mendidihnya air murni. Caranya dengan menghitung waktu yang
dibutuhkan oleh 60 ml minyak tersebut untuk melalui suatu saluran sempit
pada temperatur 210°F. Minyak pelumas harus diganti secara teratur
sesuai dengan pedoman yang dikeluarkan oleh pabrik pembuat. Minyak
pelumas yang sudah aus ditunjukkan dengan menurunnya kekentalan dan
warnanya menjadi hitam. Perubahan ini disebabkan oleh temperatur
pemakaian yang tinggi.
2.8
Viskositas Bensin
Bensin adalah minyak bumi yang mudah menguap dan mudah
terbakar dan dipakai sebagai bahan bakar mobil, merupakan campuran
hidrokarbon cair yang diekstrak dari gas bumi dengan bermacam-mcam
metode dan distabilkan agar mendapatkan titik didih yang cocok untuk
dipadukan dengan bensin kilangan.
21
Lembar Kerja Siswa
Percobaan
Koefisien Kekentalan Zat Cair pada Oli
A. Tujuan Percobaan
Tujuan dari percobaan ini, yaitu
1. Mempelajari dinamika benda dalam cairan.
2. Menentukan kecepatan terminal pada suatu zat cair.
3. Menentuan koefisien viskositas zat cair (η) berdasarkan hukum stokes.
4. Menentukan besaran gaya gesek dalam zat cair. (Fg)
5. Mengetahui arti dari viskositas.
B. Alat dan Bahan Percobaan
a. Alat Percobaan
No
Alat Percobaan
Gambar
Jumlah
1.
Kelereng
3 buah
2.
Gelas ukur 100
ml
3 buah
22
3.
Stopwatch
1 buah
4.
Mistar 30 cm
1 buah
5.
Mikrometer
1 buah
6.
Jangka sorong
1 buah
7.
Neraca Ohaus
1 buah
Aqua bekas
2 buah
23
b. Bahan Percobaan
No.
Bahan Percobaan
Gambar
Jumlah
1.
Oli bekas
Secukupnya
2.
Oli baru
Secukupnya
3.
Bensin
Secukupnya
4.
Tissue
Secukupnya
5.
Penyaring Zat cair
3 buah
24
Gambar Percobaan
C. Rumusan Masalah
Berdasarkan tujuan percobaan, dapat dirumuskan beberapa masalah, yaitu
1) Faktor apa saja yang berpengaruh pada viskositas zat cair tersebut ?
2) Bagaimana gaya gesekan yang ditimbulkan oleh benda terhadap zat
cair tersebut?
3) Bagaimana perbandingan kecepatan kelereng 1 sampai kelereng III
ketika dimasukkan cair kedalam gelas ukur, manakah yang memiliki
kecepatan terbesar maupun terkecil ?
4) Bagaimana pula perbandingan waktu yang dihasilkan oleh masingmasing zat cair tersebut, manakah zat cair yang memiliki waktu
tercepat maupun terlama?
5) Bagaimanakah perbandingan massa jenis masing-masing zat cair
manakah yang menurutmu lebih besar
alasannya ?
25
maupun terkecil serta
6) Bagaimanakah perbandingan koefisien kekentalan zat cair dari
masing-masing zat tersebut, manakah menurutmu yang memiliki
koefisien terbesar maupun terkecil?
D. Hipotesis Percobaan
Berdasarkan rumusan masalah diatas, dapat dirumuskan beberapa hipotesis,
yaitu :
1) Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap kekentalan zat cair adalah
suhu, tekanan, kecepatan, volume, massa.
2) Gaya gesekan yang ditimbulkan oleh kelereng terhadap masingmasing zat cair tersebut sebanding dengan besar kecepatan benda
apabila dimasukkan kedalam gelas ukur 100 ml tersebut adalah
tergantung dengan masing-masing pergerakan benda tersebut dan
masing-masing bahan yang dicelupkan ke dalam zat cair tersebut.
3) Perbandingan kecepatan pada kelereng 1 sampai kelereng ke-3 apabila
dimasukkan zat cair kedalam gelas ukur 100 ml, yang memiliki
kecepatan terbesar
menurut kami adalah Zat cair yang memiliki
Tingkat viskositas yang lebih tinggi yaitu Oli baru karena Semakin
tinggi viskositas, maka gerakan kelereng semakin lambat. Sedangkan zat cair
yang memiliki kecepatan terkecil adalah karena zat cair ini memiliki Tingkat
kekentalan yang lebih kecil
yaitu bensin.Alasannya semakin rendah
viskositas, gerakan kelereng akan semakin cepat.
4) Menurut kami Perbandingan waktu yang dihasilkan oleh masingmasing zat cair tersebut yang merupakan zat cair yang memiliki waktu
tercepat adalah zat cair yang memiliki tingkat kekentalan yang lebih
tinggi yaitu oli baru sedangkan zat cair yang memiliki waktu terlama
adalah zat cair yang memiliki tingkat kekentalan yang lebih rendah
yaitu Bensin.
5) Perbandingan massa jenis masing-masing zat cair menurut kami lebih
besar adalah zat cair yang memiliki tingkat kekentalan lebih rendah
yaitu bensin sedangkan zat cair yang memiliki massa jenis terkecil
adalah zat cair yang memiliki tingkat kekentalan yang lebih tinggi
yaitu Oli baru.
26
6) Perbandingan koefisien kekentalan zat cair dari masing-masing zat
tersebut, menurut kami yang memiliki koefisien terbesar adalah Oli
baru karena tingkat kekentalan zat cair tersebut lebih tinggi.
sedangkan yang memiliki koefisien terkecil adalah bensin karena
tingkat kekentalan zat cair tersebut lebih rendah.
E. Prosedur Percobaan
Tujuan ke- 1 :
Mempelajari Dinamika Benda dalam cairan
Langkah-langkah Percobaan :
a.
Tujuan ke- 2 :
Menentukan Kecepatan terminal pada suatu zat cair.
Langkah-langkah Percobaan :
a. Siapkan gelas ukur dan masing-masing zat cair.
b. Kemudian, masukkan kelereng 1 sampai III kedalam zat cair.
c. Ukur jarak gelas ukur 100 ml dengan menggunakan penggaris 30 cm.
d. Setelah itu catat hasilnya
e. Lalu, tentukan waktu lamanya pada saat kelereng 1 sampai III dimasukkan
ke dalam gelas ukur 100 ml yang berisi zat cair dengan menggunakan
stopwatch.
f. Catat hasilnya, sehingga kita dapat menentukan kecepatan terminal pada
suatu zat cair.
g. Lakukan berulang-ulang langkah b sampai f untuk zat cair lainnya.
Tujuan ke- 3 :
Menentuan koefisien viskositas zat cair (η) berdasarkan hukum stokes.
Langkah-langkah Percobaan :
a. Tentukan massa gelas ukur dengan menggunakan Neraca Ohaus.
27
b. Catat massa gelas ukur tersebut.
c. Lalu, Masukkan zat cair (fluida) kedalam gelas ukur ml
d. Amati bagaimana kekentalan zat cair atau nilai koefisien zat cair ()
tersebut.
e. Catat temperatur zat tersebut yang dipergunakan dengan menggunakan
termometer.
f. Buatlah tanda pada tabung sejauh 24 cm sebagai jarak jatuh yang ditempuh
bola kelereng.
g. Ukurlah jarak 24 cm tersebut dengan mempergunakan penggaris
h. Jatuhkan bola kelereng kedalam zat cair dan catat waktu t saat bola melalui
jarak 24 cm di atas.
i. Ulangi langkah 1 s/d 6 untuk bola yang lain.
Tujuan ke- 4 :
Menentukan besaran gaya gesek dalam zat cair. (Fg)
Langkah-langkah Percobaan :
a. Masukkan kelereng 1 ke dalam gelas ukur 100 ml yang berisi zat cair
b. Setelah itu amati kelereng yang bergerak tersebut akibat gesekan dengan
fluida.
c. Catat hasilnya.
d. Kemudian masukkan kelereng 2 ke dalam gelas ukur 100 ml yang berisi
zat cair.
e. Amati Kelereng yang bergerak tersebut akibat gesekan dengan zat cair.
f. Catat hasilnya
g. Kemudian masukkan kelereng 3 ke dalam gelas ukur 100 ml yang berisi
zat cair tadi.
h. Setelah itu amati kelereng ke 3 tersebut untuk melihat besar gaya gesekan
oli bekas dengan fluida tersebut..
i. Catat hasilnya.
j. Selanjutnya, lakukan percobaan tersebut berulang-ulang untuk zat cair
berikutnya pada kelereng 1 sampai kelereng 3.
28
Tujuan ke-5 :
Mencari rapat massa benda ()
Langkah-langkah Percobaan :
a. Ukur diameter benda ( kelereng 1) sebanyak 3 kali
dengan
mempergunakan mikrometer sekrup.
b. Catat hasilnya.
c. Lakukan berulang-ulang untuk kelereng 2 sampai 3
dari langkah a
sampai b dengan menggunakan mikrometer sekrup.
Tujuan ke-6 :
Mengukur Diameter Gelas ukur 100 ml
Langkah-langkah Percobaan :
a. Ukur diameter luar masing-masing kedua gelas ukur tersebut.
b. Pertama, Kita hitung diameter luar gelas ukur 1 dengan menggunakan
jangka sorong, sehingga kita bisa mendapatkan nilai diameter dari gelas
ukur tersebut.
c. Setelah itu, kita hitung diameter dalam gelas ukur 1 dengan menggunakan
jangka sorong sehingga kita bisa mendapatkan nilai dari diameter dalam
dari gelas ukur tersebut.
d. Catat hasilnya
e. Lakukan secara berulang untuk percobaan ke-2 dan ke-3 dari diameter
tersebut.
Tujuan ke-7 :
Menentukan massa jenis fluida (fluida)
Langkah-langkah Percobaan :
a. Siapkan masing-masing zat cair dan gelas ukur panjang 100 ml
b. Masukkan zat cair tersebut ke dalam gelas ukur 100 ml
c. Timbang massa zat cair tersebut dengan menggunakan neraca ohaus
dengan cara massa zat cair + massa gelas ukur. hasil dari penjumlahan
tersebut dikurang dengan massa gelas ukur 100 ml tersebut.
29
d. Kemudian hitung volume zat cair tersebut dengan menggunakan Gelas
ukur 100 ml.
e. Catat hasilnya.
f. Ulangi langkah b sampai e tersebut untuk zat cair lainnya.
Tujuan ke-8 :
Menentukan massa jenis benda (benda)
Langkah-langkah Percobaan :
a. Siapkan masing-masing kelereng 1 sampai III, zat cair dan gelas ukur
panjang 100 ml
b. Masukkan benda yaitu kelereng 1 sampai kelereng III tersebut ke dalam
gelas ukur 100 ml yang berisi zat cair tersebut.
c. Timbang massa benda tadi yaitu kelereng 1 sampai kelereng III dengan
menggunakan neraca ohaus
d. Kemudian hitung volume benda yaitu kelereng 1 sampai kelereng III tadi
dengan menggunakan Gelas ukur 100 ml.
e. Catat hasilnya.
f. Ulangi langkah b sampai e tersebut untuk zat cair selanjutnya.
F. Data Hasil Percobaan
1. Hasil Pengukuran
No
Benda/zat
Massa
(Kg)
Volume
(m3)
Jari-jari
(m)
1.
Oli Baru
-
2.
Oli Bekas
-
3.
Bensin
-
4.
Gelas Ukur
Panjang 1
30
5.
Gelas Ukur
Panjang 2
6.
Gelas Ukur
Panjang 3
7.
Kelereng 1
8.
Kelereng II
9.
Kelereng III
G. Analisis Data
Oli baru
v
Pengukuran ke
t
s (m)
𝝆𝟎
(
(
m
s
/
)
s
m
(Kg.m
-
3)

(N.m2
S)
3)
)
1
𝝆𝟏
(kg.
24cm=0,2
.
2
4m
24cm=0,2
.
3
4m
24cm=0,2
.
4m
Oli bekas
Pengukuran ke
v
(
s (m)
m
t (s)
/
s
)
31
𝝆𝟎
(kg.
m
3)
𝝆𝟏
(Kg.
m
3)

(N.m2S
)
1
24cm=0,2
.
2
4m
24cm=0,2
.
3
4m
24cm=0,2
.
4m
Bensin
v
Pengukuran ke
t
s (m)
(
(
m
s
/
)
s
)
1
24cm=0,2
.
2
4m
24cm=0,2
.
3
4m
24cm=0,2
.
4m
32
𝝆𝟎
(kg.
m
3)
𝝆𝟏
(Kg.m
3)

(N.m2
S)
Perhitungan
Pada Oli baru
 Kecepatan 1
s = O,24 m
t=3s
v = s/t
= 0,24 m / 3s
= 0,08 m/s
 Kecepatan II
s = O,24 m
t = 3,4 s
v = s/t
= 0,24 m / 3,4s
= 0,07 m/s
 Kecepatan III
s = O,24 m
t = 3,2 s
v = s/t
= 0,24 m / 3,2 s
33
= 0,075 m/s
Pada Oli bekas
 Kecepatan I
s = 0,24 m
t = 2s
v = s/t
= 0,24 / 2 s
= 0,12 m/s
 Kecepatan II
s = 0,24 m
t = 1,6 s
v= s/t
= 0,24m /1,6 s
= 0,15 m/s
 Kecepatan III
s = 0,24 m
t = 1,8 s
v = s/t
= 0,24 m /1,8 s
= 0,133 m/s
Pada Bensin
 Kecepatan I
s = 0,24 m
t = 1s
v = s/t
= 0,24 m / 1 s
= 0,24 m/s
 Kecepatan II
s = 0,24 m
34
t = 0,9 s
v = s/t
= 0,24 m / 0,9 s
= 0,26 m/s
 Kecepatan III
s = 0,24 m
t = 1,1 s
v = s/t
= 0,24 m / 1,1 s
= 0,22 m/s
Oli baru
 Massa Jenis Benda 1
Pada Kelereng 1 ( Kelereng Bening )
𝜌1 = m/v
= 0,00345 kg / 9 x 10-4 m3
= 3,833 kg/m3
 Massa Jenis Benda 2
Pada Kelereng 2 ( Kelereng merah )
𝜌2 = m/v
= 0,00434 kg / 9 x 10-4 m3
= 4,822 kg/m3
 Massa Jenis Benda 3
Pada Kelereng 3 ( Kelereng hijau )
𝜌3 = m/v
= 0,0044 kg / 9 x 10-4 m3
= 4,889 kg/m3
 Massa Jenis Zat Cair
𝜌0 = m/v
= 0,080 kg / 9 x 10-4 m3
= 72 x 10-6 kg/m3 atau 0,000072 kg/m3
35
Oli bekas
 Massa Jenis Benda 1
Pada Kelereng 1 ( Kelereng bening )
𝜌1 = m/v
= 0,00345 kg / 9 x 10-4 m3
= 3,833 kg/m3
 Massa Jenis Benda 2
Pada Kelereng 2 ( Kelereng merah )
𝜌2 = m/v
= 0,00434 kg / 9 x 10-4 m3
= 4,822 kg/m3
 Massa Jenis Benda 3
Pada Kelereng 3 ( Kelereng hijau )
𝜌3 = m/v
= 0,0044 kg / 9 x 10-4 m3
= 4,889 kg/m3
 Massa Jenis Zat Cair
𝜌0 = m/v
= 0,064 kg / 9 x 10-4 m3
= 71,11 kg/m3
Bensin
 Massa Jenis Benda 1
Pada Kelereng 1 ( Kelereng bening )
𝜌1 = m/v
= 0,00345 kg / 9 x 10-4 m3
= 3,833 kg/m3
 Massa Jenis Benda 2
Pada Kelereng 2 ( Kelereng merah )
𝜌2 = m/v
= 0,00434 kg / 9 x 10-4 m3
= 4,822 kg/m3
36
 Massa Jenis Benda 3
Pada Kelereng 3 ( Kelereng hijau )
𝜌3 = m/v
= 0,0044 kg / 9 x 10-4 m3
= 4,889 kg/m3
 Massa Jenis Zat Cair
𝜌0 = m/v
= 0,49 kg / 9 x 10-4 m3
= 544,4 kg/m3
 Nilai Viskositas Oli baru
Dengan s = 0,24 m
1 =
=
2𝑔
9𝑠
2(10)
( 3,833 – 90) .(3)( 0,007665)2
9(0,24)
20
=
(𝜌0 − 𝜌1 ) t r2
2,16
( -86,167) (3) ( 5,875 x 10-5)
= 9,26 ( -258,501) ( 5,875 x 10-5) = 9,26 ( -1518,6933 x 10-5)
= -14063,09 x 10-5 = 0,140 N.m-2s atau 140 x 10-3 N.m-2s
 Dengan s = 0,24 m
2 =
=
2𝑔
9𝑠
2(10)
( 4,822 – 86,67)(3,4)(0,00809)2
9(0,24)
20
=
(𝜌0 − 𝜌1 ) t r2
2,16
(-81,85 ) ( 3,4) ( 6,545 x 10-5)
= 9,26 (-278,29)(6,545 x 10-5) = 9,26 (-2576,9654 x 10-5)
= -23862,7 x 10-5 = 0,238 atau 0,24 N.m-2s
atau 238 x 10-3 N.m-2s atau 24 x 10-2 N.m-2s
 Dengan s = 0,24 m
3 =
=
2𝑔
9𝑠
(𝜌0 − 𝜌1 ) t r2
2(10)
( 4,889 – 85,56) (3,2)(0,00813)2
9(0,24)
37
20
=
2,16
( -86,167) (3,2) ( 6,60969 x 10-5)
= 9,26 ( -275,7344) ( 6,60969 x 10-5) = 9,26 ( 1822,52 x10-5)
= 16876,5 x 10-5 = 0,168 atau 0,17 N.m-2s
atau 168 x 10-3 N.m-2s atau 17 x 102 N. m-2s
Total = 1 + 2 + 3 = (140 x 10-3 ) + ( 238 x 10-3 ) + ( 168 x 10-3)
= 0,546 N. m-2s atau 546 x 10-3 N. m-2s
 Nilai Viskositas Oli bekas
Dengan s = 0,24 m
1 =
2𝑔
9𝑠
(𝜌0 − 𝜌1 ) t r2
2(10)
=
( 3,833 – 71.1)(2)(0,007665)2
9(0,24)
20
=
2,16
(-67,267 ) ( 2) ( 5,87 x 10-5)
= 9,26 (-134,534) ( 5,87 x 10-5) = -1245,785 (5,87 x 10-5)
= -7312,76 x 10-5 = 0,073 N.m-2s atau 0,07 N.m-2s
Atau 73 x 10-3 N.m-2s atau 7 x 10-2 N.m-2s
 Dengan s = 0,24 m
2 =
=
=
2𝑔
9𝑠
(𝜌0 − 𝜌1 ) t r2
2(10)
( 4,822 - 7 ) (1,6) (0,00809)2
9(0,24)
20
2,16
(-2,178) ( 1,6) ( 6,545 x 10-5)
= 9,26 ( -3,45)( 6,545 x 10-5) = -31,947 (6,545 x 10-5)
= -209,0993 x 10-5 = -0,00209 N.m-2s atau 0,0021 N.m-2s
Atau 2,09 x 10-3 N.m-2s atau 0,21 x 10-2 N.m-2s
 Dengan s = 0,24 m
3 =
2𝑔
9𝑠
(𝜌0 − 𝜌1 ) t r2
38
2(10)
=
( 4,889 – 67,78) (1,8) (0,00813)2
9(0,24)
20
=
2,16
(-62,891) (1,8 ) ( 6,60969 x 10-5)
= 9,26 (-113,2038) ( 6,6096 x 10-5) = -1048,2672 ( 6,6096 x 10-5)
= -6928,6263 x 10-5 = 0,0693 N.m-2s
Atau 693 x 10-4 N.m-2s atau 63,9 x 10-3 N.m-2s
Total = 1 + 2 + 3 = ( 73 x 10-3 ) + (2,09 x 10-3 ) + ( 63,9 x 10-3)
= 0,1444 N. m-2s atau 144,4 x 10-3 N. m-2
 Nilai Viskositas Bensin
Dengan s = 0,24 m
1 =
=
=
2𝑔
9𝑠
(𝜌0 − 𝜌1 ) t r2
2(10)
(3,833-544,4)(1) ( 0,007665)2
9(0,24)
20
2,16
( -540,567) (1 ) (5,87 x 10-5)
= 9,26 ( -540,567)( 5,87 x 10-5)
= 9,26 ( -3173,123 x 10-5) = -29383,12 x 10-5 = 0,294 N.m-2s
atau 294 x 10- 3N.m-2s
 Dengan s = 0,24 m
2 =
=
=
2𝑔
9𝑠
(𝜌0 − 𝜌1 ) t r2
2(10)
(4,822 – 522,2 )(0,9) ( 0,00809)2
9(0,24)
20
2,16
( -517,378) (0,9 ) (6,545 x 10-5)
= 9,26 (-465,6402)(6,545 x 10-5) = 9,26 x (-3047,615109 x 10-5)
= -28220,916 x 10-5 = -0,282 N.m-2s atau 282 x 10-3 N.m
 Dengan s = 0,24 m
3=
2𝑔
9𝑠
(𝜌0 − 𝜌1 ) t r2
39
=
=
2(10)
(4,889-533,3)( 1,1) (0,00813)2
9(0,24)
20
2,16
( -528,411) ( 1,1) (6,60969 x 10-5)
= 9,26 ( -581,2521) (6,60969 x 10-5)
= 9,26 ( -3841,7 x 10-5) = -35574,142 x 10-5
= 0,355 N.m-2s atau 355 x 10-3 N.m-2s
Total = 1 + 2 + 3 = ( 294 x 10-3 ) + ( 282 x 10-3 ) + (355 x 10-3)
= 0,931 N. m-2s atau 931 x 10-3 N. m-2s
gaya gesekan yang dialami benda dapat dirumuskan sebagai berikut :
 F = -6 π η r v
 Pada Oli baru
Kelereng 1
F = -6 . 3,14 .
0,007665 . 0,08 m/s =
Kelereng II
F = -6 . 3,14 .
0,00809 . 0,07 m/s =
Kelereng III
F = -6 . 3,14 . 0,00813 . 0,075 m/s =
 Pada Oli bekas
Kelereng I
F = -6 . 3,14. 0,007665. 0,12 m/s =
Kelereng II
F = -6. 3,14 . 0,0809. 0,15 m/s =
Kelereng III
F= -6 . 3,14 . 0,00813. 0,13 m/s =
 Pada Bensin
Kelereng I
F = -6 . 3,14 . 0,007665. 0,24 m/s =
40
Kelereng II
F = -6 . 3,14 . 0,0809 . 0,26 m/s =
Kelereng III
F= -6 . 3,14 . 0,00813 . 0,22 m/s =
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
41
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
H. Kesimpulan
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
42
I.
Evaluasi
1. Berikan contoh penerapan dari viskositas dalam kehidupan sehari-hari !
2. Buat analisa dan kesimpulan dari percobaan yang sudah anda lakukan !
3. Jelaskan perbedaan antara gaya gesekan zat cair dengan gaya gesekan
antara zat padat ?
4. Jelaskan faktor apa saja yang mempengaruhi viskositas zat cair ?
Jawaban :
43
1. Contoh Penerapan dari viskositas dalam kehidupan Sehari-hari adalah
Aplikasi viskositas dalam kehidupan sehari-hari adalah :
- Mengalirnya darah dalam pembuluh darah vena
- Proses penggorengan ikan (semakin tinggi suhunya, maka semakin kecil
viskositas minyak goreng)
- Mengalirnya air dalam pompa PDAM yang mengalir kerumah-rumah kita
- Tingkat kekentalan oli pelumas
2. Analisa dan Kesimpulan dari percobaan yang sudah kami lakukan adalah
Viskositas menunjukkan kekentalan suatu bahan yang diukur dengan
menggunakan alat viscometer. Semakin tinggi viskositas suatu bahan maka
bahan tersebut akan makin stabil karena pergerakan partikel cenderung sulit
dengan semakin kentalnya suatu bahan. Nilai viskositas berkaitan dengan
kestabilan emulsi suatu bahan yang artinya berkaitan dengan nilai stabilitas
emulsi bahan. Viskositas atau kekentalan dari suatu cairan adalah salah satu
sifat cairan yang menentukan besarnya perlawanan terhadap gaya geser.
Viskositas terjadi terutama karena adanya interaksi antara molekulmolekul cairan. Suatu cairan dimana viskositas dinamiknya tidak tergantung
pada temperatur, dan tegangan gesernya proposional (mempunyai hubungan
liniear) dengan gradien kecepatan dinamakan suatu cairan Newton. Perilaku
viskositas dari cairan ini adalah menuruti Hukum Newton untuk kekentalan.
Berat Jenis (specific weight) dari suatu benda adalah besarnya gaya
grafitasi yang bekerja pada suatu massa dari suatu satuan volume, oleh karena
itu
berat jenis dapat didefinisikan sebagai: berat tiap satuan volume. Pada
percobaan ini pertama-tama dilakukan pengukuran massa jenis masing-masing
zat yang akan dicobakan, yaitu aquades,oli,serta perasan air daun ubi jalar.
dengan suhu 0C, 0C, 0C dan 0C.
Dari hasil diketahui bahwa suhu berbanding terbalik dengan massa
jenis zat. Semakin tinggi suhu maka semakin kecil massa jenis zat-nya. Hal
ini disebabkan karena ketika suhu mengingkat, molekul pada zat cair akan
bergerak cepat diakibatkan oleh tumbukan antar molekul, akibatnya molekul
dalam zat cair akan meregang dan massa jenis akan semakin kecil.
44
Pada percobaan selanjutnya, zat cair yang telah ditentukan massa
jenisnya dimasukkan ke dalam viskometer dengan mengusahakan agar tidak
ada gelembung dalam viskometer. Hal ini bertujuan agar aliran laminar tidak
terganggu oleh adanya gelembung yang akan mengakibatkan waktu yang
diperoleh tidak sesuai dengan waktu yang seharusnya.Pada percobaan ini
digunakan tiga jenis larutan dengan suhu yang berbeda Hal ini dilakukan
untuk mengetahui pengaruh suhu terhadap viskositas zat cair.
Dari hasil analisis di atas, diperoleh bahwa methanol memiliki koefisien
viskositas lebih rendah debandingkan etanol. Selain itu dapat pula diketahui
bahwa semakin tinggi suhu larutan, maka koefisien viskositas semakin
menurun. Hal ini karena pada suhu tinggi, gerakan partikel dalam larutan lebih
cepat sehingga viskositasnya menurun.Pada percobaan ini kita menggunakan
akuades sebagai pembanding. Hal ini dilakukan karena akuades sudah
memiliki ketetapan untuk nilai viskositasnya Hasil yang didapat dari grafik
yaitu semakin besar suhu maka akan semakin kecil massa jenis zat-nya. Hal ini
karena ketika suhu meningkat, molekul pada zat cair akan bergerak cepat
diakibatkan oleh tumbukan antar molekul, akibatnya molekul dalam zat cair
akan meregang dan massa jenis akan semakin kecil. Selain itu dapat pula
diketahui bahwa semakin tinggi suhu larutan, maka koefisien viskositas
semakin menurun. Hal ini karena pada suhu tinggi, gerakan partikel dalam
larutan lebih cepat sehingga viskositasnya menurun. Molekul semakin merapat
sehingga molekul-molekul pada tiap bahan berkumpul dan menyebabkan
massa memadat karena suhu yang digunakan kecil.Selain itu juga terjadi
interaksi di antara molekul-molekul zat yang melibatkan ikatan hidrogen yang
menyebabkan jarak antar molekul juga semakin kecil.
Percobaan ini menggunakan metode Oswald. Metode Ostwald yang
diukur adalah waktu yang diperlukan oleh sejumlah tertentu cairan untuk
mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan
itu sendiri. Disini juga dapat ditentukan hubungan waktu alir terhadap
viskositas. Semakin lama waktu alir maka viskositas semakin kecil. Jadi dapat
dikatakan bahwa semakin encer suatu zat cair maka waktu alirnya akan
semakin lama.
45
Nilai viskositas yang diperoleh pada suhu yang dingin antara aseton dan
etanol menunjukan bahwa nilai densitas air lebih besar apabila dibandingkan
dengan densitas aseton dan densitas etanol. Hal ini karena, massa air lebih
besar daripada massa etanol dan aseton.Dari hasil perhitungan densitas pada
setiap suhu dan bahan diperoleh nilai yang densitas yang naik turun, terkadang
densitas menunjukan kenaikan harga, namun terkadang pula densitas
menunjukan penurunan harga. Hal ini dikarenakan massa yang diperoleh pada
tiap bahan menunjukan angka yang naik turun.
Viskositas dipengaruhi oleh gaya Van Der Waals. Gaya Van Der Waals
adalah gaya-gaya yang timbul dari polarisasi molekul menjadi dipol. Selain itu
juga dipengaruhi oleh energi ambang, yaitu sejumlah energi minimum yang
diperlukan oleh suatu zat untuk dapat bereaksi hingga terbentuk zat baru..
Waktu yang dihasilkan cairan untuk mengalir bebas pun berbeda-beda. Ini
disebabkan karena proses antara pemanasan dan waktu mengukur viskositas
terlalu jauh. Bisa juga karena tingkat ketelitian yang rendah karena pada
percobaan ini kita menggunakan termometer untuk mengatur suhu. Padahal
agar suhu terjaga dengan baik, seharusnya di gunakan thermostat.
Dari perhitungan yang dilakukan dapat dibuktikan bahwa semakin
banyak waktu yang diperlukan oleh suatu cairan untuk mengalir, maka
viskositas cairan tersebut semakin besar pula. Hsl ini berarti waktu yang
diperlukan oleh suatu cairan untuk mengalir sebanding atau berbanding lurus
dengan viskositasnya.
Dari percobaan diperoleh hasil percobaan yaitu densitas bahan harga
masing-masing viskositas tiap bahan dan grafik hubungan antara 1/T terhadap
Ln η. Dari harga densitas yang diperoleh pada suhu yang dingin antara , dan
menunjukan bahwa nilai densitas air lebih besar apabila dibandingkan dengan
densitas aseton dan larutan sampel lainnya. Hal ini karenakan, massa air lebih
besar daripada massa aseton dan lainnya. Dari hasil perhitungan densitas pada
setiap suhu dan bahan diperoleh nilai yang densitas yang naik turun, terkadang
densitas menunjukan kenaikan harga, namun terkadang pula densitas
menunjukan penurunan harga.
46
Hal ini dikarenakan massa yang diperoleh pada tiap bahan menunjukan
angka yang naik turun. Pada hasil percobaan diperoleh viskositas cairan yang
menunjukan bahwa semakin rendahnya suhu maka viskositas yang diperoleh
akan semakin besar. Hal ini dikarenakan karena molekul semakin merapat
sehingga molekul-molekul pada tiap bahan berkumpul dan menyebabkan
massa memadat karena suhu yang digunakan kecil . Selain itu juga terjadi
interaksi di antara molekul-molekul zat yang melibatkan ikatan hidrogen yang
menyebabkan jarak antar molekul juga semakin kecil.
Dari percobaan diperoleh hubungan densitas dengan suhu, yakni
semakin besar suhu maka densitas yang diperoleh akan semakin mengecil, hal
inidikarenakan massa pada larutan akan berkurang akibat adanya pergerakan
molekul pada larutan yang menyebabkan adanyainteraksi antar molekul
sehinggaterjadi gaya london yang menyebabkan jarak antar molekul semakin
besar. Dari percobaan dapat kita lihat bahwa, Oli memiliki nilai viskositas yang
lebih besar daripada Perasan air daun ubi jalar maupun bensin.
Kesimpulan
Setelah melakukan percobaan viskositas cairan sebagai fungsi suhu di
ketahui bahwa air memiliki densitas yang paling besar apabila dibandingkan
dengan aseton, kloroform, dan toluena. Diketahui juga pengaruh dari suhu
dimana semakin menurunnya suhu maka semakin besar nilai viskositasnya.
Ikatan hidrogen juga menyebabkan jarak antar molekul semakin kecil dan
semakin besar suhu, maka densitas semakin kecil.
3. Perbedaan antara gaya gesekan zat cair dengan gaya gesekan antara zat padat
adalah
Gaya gesek (Ff) dari benda yang bergerak di atas suatu papan
permukaan
Gaya gesek adalah gaya yang berarah melawan gerak benda atau arah
kecenderungan benda akan bergerak. Gaya gesek muncul apabila dua buah
benda bersentuhan. Benda-benda yang dimaksud di sini tidak harus
47
berbentuk padat, melainkan dapat pula berbentuk cair, ataupun gas. Gaya
gesek antara dua buah benda padat misalnya adalah gaya gesek statis dan
kinetis, sedangkan gaya antara benda padat dan cairan serta gas adalah gaya
Stokes.
4. Faktor yang mempengaruhi viskositas zat cair adalah

Suhu
Viskositas berbanding terbalik dengan suhu. Jika suhu naik maka
viskositas akan turun, dan begitu sebaliknya. Hal ini disebabkan karena
adanya gerakan partikel-partikel cairan yang semakin cepat apabila suhu
ditingkatkan dan menurun kekentalannya.

Konsentrasi larutan
Viskositas berbanding lurus dengan konsentrasi larutan. Suatu larutan
dengan konsentrasi tinggi akan memiliki viskositas yang tinggi pula,
karena konsentrasi larutan menyatakan banyaknya partikel zat yang
terlarut tiap satuan volume. Semakin banyak partikel yang terlarut,
gesekan antar partikrl semakin tinggi dan viskositasnya semakin tinggi
pula.

Berat molekul solute
Viskositas berbanding lurus dengan berat molekul solute. Karena
dengan adanya solute yang berat akan menghambat atau member beban
yang berat pada cairan sehingga menaikkan viskositas.

Tekanan
Semakin tinggi tekanan maka semakin besar viskositas suatu
cairan.
GLOSARIUM
48
Berat Jenis adalah berat benda persatuan volume pada temperatur dan tekanan
tertentu, dan berat suatu benda adalah hasil kali antara rapat massa (r) dan
percepatan gravitasi .
Fluida adalah suatu zat yang mempunyai kemampuan berubah secara kontinue
apabila mengalami geseran, atau mempunyai reaksi terhadap tegangan
geser. Sekecil apapun dalam keadaan diam atau dalam keadaan
keseimbangan, fluida tidak mampu menahan gaya geser yang bekerja
padanya, dan oleh sebab itu fluida mudah berubah bentuk tanpa pemisahan
massa.
Fluida Dinamik adalah Fluida Dinamik atau Dinamika Fluida. (Hidrodinamika)
mempelajari Gerak Fluida atau Fluida yang bergerak.
Fluida Statik adalah Fluida yang tidak mengalir Statika Fluida ( Hidrostatika)
mempelajari Fluida yang diam.
Gaya Stokes adalah
gaya hambat suatu zat cair yang memiliki kekentalan
masing-masing.
Hukum Archimedes adalah benda yang tercelup ke dalam fluida zat cair, baik
sebagian atau seluruhnya akan mengalami gaya keatas sebesar berat zat
cair yang dipindahkan oleh benda tersebut.
Hukum Pascal adalah Tekanan yang diberikan pada suatu zat cair dalam ruang
tertutup diteruskan sama besar
Hukum Stokes adalah gaya tarikan yang bekerja pada partikel berbentuk bola
dengan bilangan Reynolds yang sangat kecil.
Kecepatan Termal adalah benda yang bergerak dengan kecepatan terbesar yang
tetap.ke segala arah.
Koefisien Viskositas adalah Derajat Kekentalan Suatu Fluida
Rapat massa adalah ukuran konsentrasi massa zat cair dan dinyatakan dalam
bentuk massa persatuan volume
Rapat relatif (s) adalah Perbandingan antara rapat massa suatu zat dan rapat
massa air (rair), atau perbandingan antara berat jenis suatu zat dan berat
jenis air .Karena pengaruh temperatur dan tekanan pada rapat massa zat
cair sangat kecil, maka dapat diabaikan sehingga rapat massa zat cair dapat
dianggap tetap.
49
Tekanan adalah besar gaya yang bekerja pada suatu permukaan dibagi dengan
luas permukaan tersebut.
Viskositas atau kekentalan adalah
salah satu sifat cairan yang menentukan
besarnya perlawanan terhadap gaya geser yang terjadi terutama karena
adanya interaksi antara molekul - molekul cairan.
Zat cair Newtonian adalah zat cair yang memiliki tegangan geser (t) sebanding
dengan gradien kecepatan normal terhadap arah aliran. Gradien kecepatan
adalah perbandingan antara perubahan kecepatan dan perubahan jarak
tempuh aliran.
50
DAFTAR PUSTAKA
Alonso, Marcel and Edward J Finn. 1994. Dasar-dasar Fisika. Erlangga. Jakarta
Bird, Tony. 1993. Kimia Fisik Untuk Universitas. Jakarta : PT Gramedia
Dudgale. 1986. Mekanika Fluida Edisi 3. Jakarta : Erlangga
Dunia Chayoy. 2012. Teori Viskositas Benda Jatuh. http://chayoy.blogspot.com
(6 Januari 2013, 13:00)
http://fisikabisa.wordpress.com/2011/02/04/pengertian-fluida/
Kanginan, Marthen, 2007. Fisika SMA Kelas XI.Cimahi : Erlangga
Purwoko, Fendi. 2009. Fisika 2 SMA Kelas XI. Jakarta : Yudistira
Respati, H. 1981. Kimia Dasar Terapan Modern. Jakarta : Erlangga
Streeter, Victol L dan E. Benjamin While. 1996. Mekanika Fluida Edisi Delapan
jilid I. Jakarta : Erlangga
Symon, Keith (1971). Mechanics (edisi ke-Third). Addison-Wesley. ISBN 0-20107392-7
"The Online Etymology Dictionary". Etymonline.com. Diakses pada 14
September 2010
Purwaningsih, S.Si,dkk. 2012. Dongkrak Nilai Raport Fisika SMA. Yogyakarta :
Planet Ilmu
While, Frank.M. 1988. Mekanika Fluida edisi ke-2 jilid I. Jakarta : Erlangga
51