KOEFISIEN VISKOSITAS ~ HUKUM STOKES

YUSIKO NPM. 095141020

I. Tujuan
- Mencari tetapan koefisien viskositas air dengan percobaan.
II. Dasar Teori
Viskositas adalah sebuah ukuran penolakan sebuah fluid terhadap perubahan bentuk di bawah tekanan shear. Biasanya diterima sebagai "kekentalan", atau penolakan terhadap penuangan. Viskositas menggambarkan penolakan dalam fluid kepada aliran dan dapat dipikir sebagai sebuah cara untuk mengukur gesekan fluida. Air memiliki viskositas rendah, sedangkan minyak sayur memiliki viskositas tinggi. Viskositas air adalah 8.90 × 10−4 kg/m.s.
Persamaan Navier-Stokes (dari Claude-Louis Navier dan George Gabriel Stokes) adalah serangkaian persamaan yang menjelaskan pergerakan dari suatu fluida seperti cairan dan gas. Persamaan-persamaan ini menyatakan bahwa perubahan dalam momentum (percepatan) partikel-partikel fluida bergantung hanya kepada gaya viskos internal (mirip dengan gaya friksi) dan gaya viskos tekanan eksternal yang bekerja pada fluida. Oleh karena itu, persamaan Navier-Stokes menjelaskan kesetimbangan gaya-gaya yang bekerja pada fluida.
Hukum Newton I disebut juga hukum kelembaman (Inersia). Sifat lembam benda adalah sifat mempertahankan keadaannya, yaitu keadaan tetap diam atau keaduan tetap bergerak beraturan. Definisinya adalah, setiap benda akan tetap bergerak lurus beraturan atau tetap dalam keadaan diam jika tidak ada resultan gaya (F) yang bekerja pada benda itu
III. Alat & Bahan
- Meteran untuk mengukur panjangnya benda.
- Neraca Ohaus untuk mengukur massa benda.
- Pipa Transparan / Botol Aqua sebagai wadah untuk menampung air dan tempat benda dijatuhkan.
- Stopwatch untuk mengukur waktu lamanya benda jatuh sampai ke dasar.
- Jangka Sorong untuk mengukur jari – jari benda.
- Tiga (3) Macam Benda berbentuk bola sebagai benda yang akan dijatuhkan.
- Air sebagai fluida yang ingin dicari viskositasnya.
IV. Langkah Kerja
1. Menyiapkan alat & bahan yang dibutuhkan.
2. Mengukur diameter dan massa ketiga benda bola (bola orange, bola putih, dan bola golf) yang dipakai. Mencatat dalam tabel.
3. Mengisi tabung pipa transparan dengan air hingga hampir penuh.
4. Menjatuhkan bola orange ke tabung dan memperhatikan kecepatannya.
5. Memberi tanda pada tempat dimana bola mulai berjalan turun dengan kecepatan konstan dan mengukur waktu lamanya dari tempat itu sampai bola tenggelam di dasar pipa.
6. Mengukur panjang dari tempat yang telah diberi tanda sampai ke dasar pipa. Mencatat dalam tabel.
7. Mengulangi langkah 4 – 6 sampai mendapatkan 3 buah data.
8. Mengulangi langkah 7 dengan menggantikan bola orange dengan bola putih.
9. Mengulangi langkah 7 dengan menggantikan bola orange dengan bola golf.
V. Data Pengamatan
Fluida  Air  = 1000 kg/m3;  = 0,00089 kg/m.s;
Benda m (gr) d (cm) r (cm) r (m) V (cm3)  (kg/m3)
Bola Orange 5,7 2,2 1,1 0,011 5,575 1022
Bola Putih 8,9 2,5 1,25 0,0125 8,181 1088
Bola Golf 51,2 4,6 2,3 0,023 50,965 1005

Benda No. Y / h (m) t (s) v (m/s) v rata - rata (m/s)  (kg/m.s)
Bola Orange 1 0,61 6,71 0,091 0,093 0,062
2 0,61 6,40 0,095
3 0,61 6,58 0,093
Bola Putih 1 0,545 1,05 0,519 0,491 0,061
2 0,545 1,12 0,487
3 0,545 1,17 0,486
Bola Golf 1 0,605 3,59 0,17 0,177 0,033
2 0,605 3,14 0,193
3 0,605 3,60 0,168
 air rata - rata = 0,052  Kesalahan Relatif = 98,29 %
VI. Analisis Data
Berikut adalah contoh perhitungan untuk data bola orange pada nomor 1:

V = 4/3..r3
V = 4/3 . 3,14 .(1,1cm)3
V = 5,575 cm3
 = m : V
= 5,7 gr : 5,575 cm3
= 1,022 gr/cm3 = 1022 kg/m3

v = Y : t
= 0,61m : 6,71 s
= 0,091m/s  setelah tiga kali percobaan didapatkan kecepatan rata – ratanya = 0,093m/s
 = g.4.r2 (b– f)
18.v
= 9,8m/s2.4.(0,011m)2.(1022kg/m3 – 1000kg/m3)
18.0,091m/s
= 9,8m/s2.4.0,0112m2.22kg/m3
18.0,091m/s
= 0,062 kg/m.s  dari percobaan terhadap 3 macam bola, rata – rata  = 0,052 kg/m.s
KR = (air percobaan - air) : air percobaan X 100%
= (0,052 kg/m.s – 0,00089 kg/m.s) : 0,052 kg/m.s X 100%
= 98,29 %
Dari tabel data di atas kita dapat melihat bahwa perbedaan antara koefisien viskositas air hasil percobaan dengan tetapan internasional cukup besar, yaitu sekitar + 0,05. Karena perbedaan yang besar itu maka koefisien viskositas yang didapatkan dari hasil percobaan memliki kesalahan realtif yang besar, yaitu 98,29%.
Perbedaan yang besar dan kesalahan realtif yang besar dapat terjadi karena beberapa hal. Salah satunya adalah buruknya alat yang diapakai, yaitu pipa sebagai wadah air dan tempat bola akan dijatuhkan.
VII. Kesimpulan
Dari percobaan kali ini dapat disimpulkan bahwa:
- Koefisien viskositas air hasil percobaan adalah 0,052 kg/m.s dengan kesalahan relatif sebesar 98,29 % dari tetapan internasional, yaitu 0,00089 kg/m.s.
- Untuk mencari besarnya koefisien viskositas fluida dapat digunakan rumus: