Paper Hukum Stokes

HUKUM STOKES
Syanma Sindy(0101509025)1 ; M. Aulia Taqwa(0101509015)2 ; Sandy Tyas(0101509013)3
Asisten : Andi Fahdy Azhar Ahmad,ST.
Waktu Percobaan : 24 Oktober 2009
Praktikum Fisika Dasar 1
Laboratorium Fisika Dasar
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Al Azhar Indonesia – UAI
little_bombix@yahoo.co.id1 , taqwa_21@yahoo.co.id2 , superhero_cool69@yahoo.com3
Abstraksi
Metode penentuan koefisien kekentalan zat cair dengan menggunakan reegresi linear hukum stokes. Telah dilakukan uji yang bertujuan untuk mengetahui nilai viskositas minyak goreng serta untuk mengetahui pengaruh suhu terhadap nilai viskositas. Metode yang digunakan adalah metode bola jatuh. Penelitian dilakukan ketika bola telah bergerak dengan kecepatan konstan (GLB), maka berlaku W=FS + FA, dengan W=gaya berat bola, FS = gaya stokes, FA = gaya archimedes. Penelitian dimulai dengan menjatuhkan bola ke dalam fluida, dilanjutkan mencatat waktu tempuh bola (t) oleh variasi jarak (d) dari 10 cm sampai 15 cm.

Kata kunci: Koefisien kekentalan zat cair, Hukum Stokes
1. Pendahuluan
Di antara salah satu sifat zat cair adalah kental (viscous) di mana zat cair memiliki koefisien kekentalan yang berbeda-beda, misalnya kekentalan minyak goreng berbeda dengan kekentalan olie. Dengan sifat ini zat cair banyak digunakan dalam dunia otomotif yaitu sebagai pelumas mesin. Telah diketahui bahwa pelumas yang dibutuhkan tiap-tiap tipe mesin membutuhkan kekentalan yang berbeda-beda. Sehingga sebelum menggunakan pelumas merek tertentu harus diperhatikan terlebih dahulu koefisien kekentalan pelumas sesuai atau tidak dengan tipe mesin. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui berapa koefisien kekentalan suatu fluida yang diukur dengan menggunakan regresi linear hukum Stokes. Sehingga data tersebut dapat digunakan sebagai bahan perbandingan untuk menentukan koefisien kekentalan zat cair yang dibutuhkan oleh tiap-tiap tipe mesin. Fluida yang digunakan adalah air, minyak goreng dan olie, masing-masing pada suhu yang berbeda 270C dan 900C. Nilai viskositas masing-masing akan berkurang jika suhu cairan dinaikkan.

3. Dasar Teori
Suatu benda jika dilepaskan dalam fluida dengan kekentalan tertentu, maka benda tersebut akan mengalami perlambatan. Hal ini disebabkan derajat kekentalan dari cairan/liquid tersebut. Derajat kekentalan suatu cairan/liquid dikenal dengan sebutan viskositas (η). Besar gaya gesekan pada benda yang bergerak dalam fluida disamping bergantung pada koefisien kekentalan η juga bergantung pada bentuk bendanya. Khusus untuk benda berbentuk bola, gaya gesekannya oleh fluida dapat dirumuskan sebagai berikut :
F = - 6 π η r v………….(1)
Dengan :
η : Koefisien kekentalan
r : jari-jari bola
v : kecepatan relative bola terhadap fluida

Persamaan (1) ini dikenal sebagai hukum Stokes dan dalam penerapannya memerlukan beberapa syarat sebagai berikut :
1.Ruang tempat fluida tidak terbatas ( ukurannya jauh lebih besar dari pada ukuran bola)
2.Tidak terjadi aliran turbulensi di dalam fluida
3.Kecepatan v tidak besar, sehingga aliran fluida masih bersifat laminar.

Jika sebuah bola padat yang rapat massanya ρ dan berjari-jari r dilepaskan tanpa kecepatan awal di dalam zat cair kental yang rapat massanya ρo (ρ> ρo), bola mula-mula akan mendapat percapatan karena gaya berat dari bola, dan percepatan ini akan memperbesar kecepatan bola. Bertambah besar kecepatan bola, menyebabkan gaya stokes bertambah besar juga. Sehingga pada suatu saat akan terjadi keseimbangan diantara gaya-gaya yang bekerja pada bola. Kesetimbangan daya-daya ini menyebabkan bola bergerak lurus beraturan, yaitu bergerak dengan kecepatan yang tetap. Kecepatan yang tetap ini disebut kecepatan akhir atau kecepatan terminal dari bola.
Setelah gaya-gaya pada bola setimbang, kecepatan akhir v dari bola dapat diturunkan sebagai berikut :
v = ………….(2)
Dengan :
T : waktu jatuh bola dalam menempuh jarak d (detik)
d : jarak jatuh yang ditempuh bola
ρ : massa jenis bola (gr/cm3)
ρo : massa jenis cairan uji (gr/cm3)

4. Metodologi
a. Alat dan Bahan
1.Tabung zat cair dengan isinya
2.Bola besi
3. kelereng
4.Stopwatch
5.Mikrometer sekrup, mistar, timbangan
6.Saringan untuk mengambil bola
7. Jangka Sorong
b.Prosedur Percobaan
1.Siapkan semua peralatan yang akan digunakan.
2.Jatuhkan bola sedemikian rupa(jangan terjadi adanya kecepatan awal) pada tabung berisi zat cair.
3.Amati dan beri tanda serta catat waktunya yang diperlukan pada saat bola bergerak dengan kecepatan tetap sampai jarak tertentu.
4.Ukur jarak yang ditempuh pada saat pengambilan data tersebut.
5.Ulangi sampai 3 kali untuk meyakinkan pengukuran.
6.Ulangi langkah percobaan di atas untuk ukuran bola yang berbeda.

5. Hasil dan Analisis
Diameter
a. bola besi
pengukuran ke I = 8.25mm
II = 8.32 mm
III = 8.31mm
b. Kelereng
pengukuran ke I = 11.43mm
II = 11.37mm
III = 11.36mm
c. Tabung yang berisi Fluida
pengukuran ke I = 6.3cm
II = 6.3cm
III = 6.25cm
Massa
Bola besi = 1.99gr
Kelereng = 1.69gr

No t tabung (cm) t besi (s) t kelereng (s)
1 10 0.2 0.3
2 10 0.3 0.3
3 10 0.2 0.3
∑/n 10 0.23 0.3




No t tabung (cm) t besi (s) t kelereng (s)
1 15 0.2 0.3
2 15 0.2 0.3
3 15 0.4 0.4
∑/n 15 0.267 0.03

Analisis : Nilai koefisien viskositas yang kurang dari 1 mengambarkan bahwa zat cair yang digunakan tidak terlalu pekat, sehingga kecepatan bola pun tidak turun terlalu jauh. Pada perhitungan dengan menggunakan cara I dan cara II terdapat perbedaan yang cukup jauh. Hal ini mungkin terjadi akibat adanya kesalahan pada saat pencatatan waktu, sehingga hasil yang didapatkan pun berbeda cukup jauh. Dalam praktikum ini dihitung nilai standar deviasi, hal ini dikarenakan pada praktikum ini dilakukan pengukuran dan perhitungan secara langsung dengan masing-masing pengukuran dilakukan sebanyak 3 kali. Untuk nilai deviasi massa (∆ m ) adalah nol (0) akibat pengukuran massa pada timbangan yang menunjukan angka atau nilai yang sama pada 3 x pengukuran (penimbangan).
6. Kesimpulan
Percobaan yang telah kita lakukan yang diatas menjatuhkan bola kedalam tabung yang berisi fluida yang berupa minyak, sangat sesuai dengan hukum stokes, jadi terbukti bahwa Hukum Stokes adalah teori dasar dari Viscometer bola jatuh dalam fluida diam yang mengisi tabung gelas vertikal.

7. Daftar Pustaka
-Sears - Zemansky, Fisika Untuk Universitas, Bina Cipta, 1963.
- Holiday- Resnick, Physic, 1978.
- Sutrisno - Tan Ik Gie, Fisika Dasar, ITB, 1979.
- Sunarto Umar, Penuntun Praktikum Fisika Dasar, 1990.