Authentication
502x Tipe PDF Ukuran file 2.24 MB Source: repository.uksw.edu
bergerak di dalam zat cair tersebut. Viskositas dalam zat cair, yang
berperan adalah gaya kohesi antar partikel zat cair. Viskositas dapat
dinyatakan sebagai tahanan aliran fluida yang merupakan gesekan antara
molekul – molekul cairan satu dengan yang lain. Suatu jenis cairan yang
mudah mengalir, dapat dikatakan memiliki viskositas yang rendah, dan
sebaliknya bahan-bahan yang sulit mengalir dikatakan memiliki viskositas
yang tinggi.
Viskositas suatu fluida adalah sifat yang menunjukkan besar dan
kecilnya tahanan dalam fluida terhadap gesekan. Fluida yang mempunyai
viskositas rendah, misalnya air mempunyai tahanan dalam terhadap
gesekan yang lebih kecil dibandingkan dengan fluida yang mempunyai
viskositas yang lebih besar. Dengan sifat ini zat cair banyak digunakan
dalam dunia otomotif yaitu sebagai pelumas mesin. Telah diketahui bahwa
pelumas yang dibutuhkan tiap-tiap mesin berbeda-beda, sehingga sebelum
menggunakan pelumas merek tertentu harus diperhatikan terlebih dahulu
koefisien kekentalan pelumas sesuai atau tidak dengan tipe mesin.
Ada banyak metode yang bisa digunakan untuk mengukur viskositas
suatu fluida atau cairan. Salah satunya adalah dengan metode bola jatuh.
Metode ini menggunakan sebuah bola yang dijatuhkan pada sebuah tabung
berisi fluida yang akan diukur, kemudian dicatat waktu tempuh bola dari
satu titik ke titik yang lain. Dengan hukum Stokes waktu tempuh bola ini
bisa digunakan untuk menghitung nilai viskositas fluida.
Akan tetapi penggunaan metode ini, terutama dengan peralatan
eksperimen manual memiliki banyak kekurangan. Salah satunya yaitu
pencatatan waktu tempuh bola yang kurang teliti. Ini menyebabkan nilai
viskositas yang diperoleh memiliki nilai ralat yang besar atau kurang teliti.
Untuk itu diperlukan otomatisasi untuk pencatatan waktu tempuh bola
jatuh ini. Penggunaan sensor cahaya diharapkan bisa menjawab masalah
ini. Selain itu juga dibutuhkan sebuah pengendali seperti mikrokontroler
yang dapat mengendalikan sensor secara otomatis.
Dari latar belakang tersebut di atas, maka masalah dalam penelitian
ini adalah bagaimana merancang alat ukur viskositas yang memiliki tingkat
ketelitian yang tinggi dengan menggunakan sensor gerak dan
mikrokontroler untuk memperoleh alat yang otomatis, dengan tujuan
dapat dihasilkan sebuah alat ukur viskositas otomatis yang teliti.
Sedangkan batasan-batasan masalah dalam penelitian ini adalah
Sensor yang digunakan adalah sensor cahaya LDR. Mikrokontroler yang
digunakan adalah ATMega8535.
2. Tinjauan Pustaka
2.1.Hukum Stokes
Viskositas berasal dari kata viscous. Suatu bahan apabila dipanaskan
sebelum menjadi cair terlebih dahulu menjadi viscous yaitu menjadi lunak
dan dapat mengalir pelan-pelan. Viskositas dapat dianggap sebagai
gerakan di bagian dalam (internal) fluida.
Jika sebuah benda berbentuk bola dijatuhkan ke dalam fluida kental,
misalnya kelereng dijatuhkan ke dalam kolam renang yang airnya cukup
dalam, nampak mula-mula kelereng bergerak dipercepat. Tetapi beberapa
saat setelah menempuh jarak cukup jauh, nampak kelereng bergerak
dengan kecepatan konstan (bergerak lurus beraturan). Ini berarti bahwa di
samping gaya berat dan gaya apung zat cair masih ada gaya lain yang
bekerja pada kelereng tersebut. Gaya ketiga ini adalah gaya gesekan yang
disebabkan oleh kekentalan fluida.
Khusus untuk benda berbentuk bola, gaya gesekan fluida dirumuskan
sebagai
F 6rv (1)
s
dengan η menyatakan koefisien kekentalan, r adalah jari-jari bola kelereng,
dan v kecepatan relatif bola terhadap fluida. Persamaan (1) pertama kali
dijabarkan oleh Sir George Stokes tahun 1845, sehingga disebut Hukum
Stokes.[5]
Dalam pemakaian eksperimen harus diperhitungkan beberapa syarat
antara lain:
Ruang tempat fluida jauh lebih luas dibanding ukuran bola.
Tidak terjadi aliran turbulen dalam fluida.
Kecepatan v tidak terlalu besar sehingga aliran fluida masih bersifat
laminer.
Sebuah bola padat yang memiliki rapat massa ρb dan berjari-jari r
dijatuhkan tanpa kecepatanawal ke dalam fluida kental yang memiliki rapat
massa ρ, di mana ρ > ρ. Telah diketahui bahwa bola mula-mula mengalami
f b f
percepatan, namun beberapa saat setelah bergerak cukup jauh bola akan
bergerak dengan kecepatan konstan. Kecepatan yang tetap ini disebut
kecepatan akhir vT atau kecepatan terminal yaitu pada saat gaya berat bola
sama dengan gaya apung ditambah gaya gesekan fluida. Gambar 1
menunjukkan sistem gaya yang bekerja pada bola kelereng yakni F = gaya
A
Archimedes, F = gaya Stokes, dan W=mg = gaya berat kelereng.
S
Gambar 1. Gaya yang bekerja pada saat bola dengan kecepatan tetap.
Jika saat kecepatan terminal telah tercapai, berlaku prinsip Newton
tentang GLB (gerak lurus beraturan), yaitu
F F W (2)
A S
Jika V menyatakan volume bola, serta g gravitasi bumi, maka berlaku
b
no reviews yet
Please Login to review.