Pengukuran Viskositas Dengan Kaleng Bekas

Pengukuran Viskositas Cairan Dengan Menggunakan
Kaleng Bekas

Tujuan.
Memahami konsep mekanika fluida mengenai viskositas ( kekentalan ).
Menghitung koefisien kekentalan dari dari beberapa zat cair.

Alat Dan Bahan.
Alat :
Kaleng susu.
Kaleng aluminium.
Benang.
Kapasitor bekas.
Seng.
Papan.
Peniti/ jarum
Mistar plastik.
Bahan :
Oli .
Minyak goreng.

Dasar Teori

Untuk menentukan koefisien fiskositas dengan menggunakan kaleng bekas. sebuah kaleng aluminium yang jari-jari penampang nya R_1 diputar dengan tali yang meliliti sumbunya yang berjari-jari r dengan gaya w dari pemberat di ujung tali seperti yang terllihat pada gambar.



Momen gaya yang memutar kaleng aluminium adalah :

τ=r x W

Cairan yang melekat pada dinding kaleng aluminium akan ikut berputar, dengan kecepatan sudut ω , sedangkan cairan yang melekat pada dinding bejana kaleng yang jari jari penampangnya R2 boleh di katakana tetap tinggal diam seperti halnya bejana kaleng itu dengan demikian terjadilah gradient kecepatan gerak lapisan-lapisan pada arah dari sumbu kedinding bejana sekeliling silinder putar. dengan menganggap variasi kecepatan sepanjang arah radial dari sumbu itu linear, gradient kecepatan itu adalah :

dv/dr=(-ωR_1)/(R_2-R_1 ) yakni-dv/dr=(ωR_1)/(R_2-R_1 )

Sedangkan dari pusat kaleng aluminium ke bagian pinggir dalam, gradient kecepatannya adalah:
dv/dr=(-ωR_1)/(R_1-R_0 ) yakni-dv/dr=(ωR_1)/(R_1-R_0 )
R0 = 0 ( berada di pusat ). Maka Gradient kecepatan pada bagian dalam kaleng aluminium adalah :

dv/dr=(-ωR_1)/(R_2-0) yakni-dv/dr=ω

Kalau bagian silinder padat yang tercelup cairan adalah sepanjang l , maka luas permukaan silinder yang tercelup adalah :

A = 2π R_1 l
Sehingga gaya yang menghambat perputara kaleng aluminium bagian luar adalah :

F= η 2 πR_1 l (ωR_1)/(R_2-R_1 )=2πηl (ωR_1^2)/(R_2-R_1 )

Sedangkan gaya yang menghambat perputaran kaleng aluminium bagian dalam adalah :

F= η 2 πR_1 lω

Karena kedua gaya bekerja di luar dan di dalam kaleng maka gaya yang menghambat kaleng aluminium adalah penjumlahan besar kedua gaya tersebut

F_total=F_luar+F_dalam

=2πηl (ωR_1^2)/(R_2-R_1 )+η 2 πR_1 lω

=η 2 πlω((R_1^2+R_1 R_2-R_1^2)/(R_2-R_1 ))

=η 2 πlω((R_2 R_1)/(R_2-R_1 ))
Makin cepat silinder padat berputar , makin besar gradient kecepatannya dan makin besar pula gaya hambatnya (F ) sehingga pada waktunya akan terjadi kesetimbangan dimana momen gaya pemutar silinder tetap setimbang. Dengan momen gaya gesekan viskositas R1 x F . Dalam keadaan keseimbangan demikian maka pemberat urun dengan kecepatan tetap sebesar V’ dan kecepatan sudut putarnya adalah :

ω= v'/r

Sehingga berlaku persamaan :

R_1 x 2 πηl v^'/r (R_1 R_2)/(R_2-R_1 )=r x W

Yang menghasilkan

η=(Wr^2 ( R_2-R_1 ))/(2πv^' lR_2 R_1^2 )

Jadi dengan mengukur r , R1, R2, l, V’ dan diketahuinya W, dapat diperoleh nilai viskositas .

PROSEDUR KERJA
Mengukur massa beban.
Mengukur tinggi kaleng aluminium ( l ).
Mengukur kaleng aluminium R1 dan jari-jari keleng susu R2
Merangkai alat seperti gambar di bawah ini
Memasukan cairan oli kedalam kaleng besar hingga permukaan kaleng aluminium dengan ketinggian ( l ) yang ada di dalamnya tertutup seluruhnya .
Melilitkan benang dari beban M1 pada roda yang berjari-jari ( r ) sehingga beban mencapai ketinggian ( h )
Melepaskan beban dari ketinggian h dan mencatat waktu yang di butuhkan beban M1 hingga mencapai dasar / permukaan alas.
Mengulangi percobaan diatas dengan mengganti massa beban yang berbeda.
Melakukan percobaan kedua dengan mengganti oli dengan minyak goring.



Gambar 1 : Rangkaian alat.






HASIL PENGAMATAN
Untuk cairan Oli.
Pada M1
No Waktu ( s )
1
2
3
4
5

Pada M2
No Waktu ( s )
1
2
3
4
5

R1 = m , R2 = m.
l = m , h = m.
M1 = Kg. M2 = Kg





Untuk minyak goring.
Pada M1
No Waktu ( s )
1
2
3
4
5

Pada M2
No Waktu ( s )
1
2
3
4
5

R1 = m , R2 = m.
l = m , h = m.
M1 = Kg. M2 = Kg

ANALISA DATA
Menghitung besar kecepatan
Dalam cairan oli
Dengan massa M1
V=h/t
V_1= /= m/s. V_2= /= m/s. V_3= /= m/s
V_4= /= m/s. V_5= /= m/s
V ̅=(∑▒V_n )/n= (+ + + + )/= m/s

Dengan massa M2
V=h/t
V_1= /= m/s. V_2= /= m/s. V_3= /= m/s
V_4= /= m/s. V_5= /= m/s
V ̅=(∑▒V_n )/n= (+ + + + )/= m/s


Dalam minyak goreng
Dengan massa M1
V=h/t
V_1= /= m/s. V_2= /= m/s. V_3= /= m/s
V_4= /= m/s. V_5= /= m/s
V ̅=(∑▒V_n )/n= (+ + + + )/= m/s

Dengan massa M2
V=h/t
V_1= /= m/s. V_2= /= m/s. V_3= /= m/s
V_4= /= m/s. V_5= /= m/s
V ̅=(∑▒V_n )/n= (+ + + + )/= m/s

Menghitung viskositas
Dalam cairan oli
Dengan massa M1
η=(Wr^2 ( R_2-R_1 ))/(2πv^' lR_2 R_1^2 )
=(Wr^2 ( R_2-R_1 ))/(2πv^' lR_2 R_1^2 )=

Dengan massa M2
η=(Wr^2 ( R_2-R_1 ))/(2πv^' lR_2 R_1^2 )


Dalam minyak goring

Dengan massa M1
η=(Wr^2 ( R_2-R_1 ))/(2πv^' lR_2 R_1^2 )

Dengan massa M2
η=(Wr^2 ( R_2-R_1 ))/(2πv^' lR_2 R_1^2 )

PEMBAHASAN
Sesuiaikan dengan hasil dan proses pengamatan
KESIMPULAN
Sesuaikan dengan tujuan