BAB II HUKUM STOKES Show Tujuan : 1. Memahami bahwa benda yang bergerak didalam fluida akan mendapatkan gaya gesekan yang disebabkan oleh kekentalan fluida. 2. Menentukan koefisien kekentalan (viskosita) dari suatu zat cair dengan menggunakan hokum stokes. Teori Setiap benda yang bergerak dalam suatu fluida (zat cair atau gas) akan mendapatkan gaya gesekanyang disebabkan oleh kekentalan fluida tersebut. Gaya gesekan ini sebanding dengan kecepatan relative benda terhadap fluida. F = konstanta Vk.(1) Khusus benda yanhg berbentuk bola dan bergerak didalam fluida yang tetap sifatsifatnya, gaya gesekan yang dialami benda dirumuiskan sebagai berikut : F = -6 nrv .(2) Dimana : F = gaya gesekan yang berkerja pada bola N = koefisien kekntalan pada fluida R = jari-jari bola V = kecepatan relative bola terhadap fluida _ = tanda negative menunjukan gaya F berlawan dengan arah kecepatan Rumus diatas dapat dikenal dengan rumus stokes, syarat- syarat yang diperlukan agar hokum stokes dapat berlaku, 1. Ruang tempat fluida terbatas 2. Tidak ada tarbelensi didalam fluida 3. Kecepatan v tidak besar sehingga aliran masih linier Jika sebuah padat berbentuk bola, dilepas pada permukaan zat cair bola tersebut akan mendapat percepatan. Dengan bertambah besarnya pecepatan bola, maka gaya stokes yang berkerja padanya juga bertambah besar sehingga bola akan bergerak dengan kecepatan tetap, yaitu setelah terjadi keseimbangan antara gayagaya berat , arcimedes dan stokes pada bola tersebut Apabila bola bergerak dengan kecepatan tetap, maka persamaan yang berlaku : V= Dimana : V = kecepatan tetap bola = densitas bola = densitas fluida G percepatan gravitasi T = waktu yang ditempuh bola untuk jarak d atau n= D = jarak jatuh yang ditempuh bola , dipilih sedemikian rupa sehingga bola tidak dapat dianggap bergerak beraturan. Prosedur percobaan. 1. Ukuran diameter tiap tiap bola sebanyak 5 kali dan timbang. 2. Catat temperature zat cair sebelum dan sesudah percobaan dengan alat hydrometer/thermometer. 3. Tempatkan gelang kawat (karet gelang) melingkar ditabung kira-kira 5 cm dibawah permukaan zat cair dan sebuah karet gelang lagi dibagiab bawah kira kira 5cm dari dasar tabung. 4. Ukur jarak jatuh d (jarak antara kedua kawat). 5. Masukkan sendik saringan kedalam tabung, tunggu zat cair seimbang. 6. Ukur waktu jatuh t untuk tiap-tiap bola (sebanyak di tentukan oleh asisten) 7. Hitunglah n dengan persamaan 3 untuk masing-masing bola. 8. Hitunglah f dengan persamaan 2 untuk masing-masing bola. 9. Berilah penjelasan mengenai hasil yang anda dapatkan. 10. Apa maksud pengukuran zat cair sebelum dan sesudah percobaan. Alat-alat dan bahan : 1. Sendok saring 2. Bola/kerikil 3. Thermometer 4. Karet gelang 5. Tabung uji/tabung ukur 6. Stop wacth 7. Alat ukur 8. Mikro meter 9. Gliserin HUKUM STOKES 1. Bola 1 n-1 Diameter massa Waktu Diameter| xi - Massa | xi - Waktu | xi | 1. 2. 3. 4. 5. 5,38 mm 6,88 mm 5,48 mm 5,37 mm 7,00 mm 0,2gr 0,2 gr 0,2 gr 0,2 gr 0,2 gr = 1,0 gr 2,8 s 2,8 s 3s 2,8 s 3s = 14,4 s 0,642 0,858 0,542 0,652 0,978 = | | = 3,672 0 0 0 0 0 | | = 0 | | 0,08 0,08 0,12 0,08 0,12 | | = 0,48 n =5 30,11 * Massa = = = 0,2 gr d= = = =0 = = gr = 0gr 0 ) = 0 gr x 100 % ) = ( 0,3 0 % ) = 0,2 gr KN = ( KR = ( * Diameter = d= ) = ( 0,2 x 100 % ) = ( 0,3 = = = 6,022 mm = 0,734 mm = = = = 0,328 mm 0,328 ) mm KN = ( KR = ( ) = ( 6,022 x 100 % ) x 100 % ) 5,4 % ) mm 6,34 % ) mm = ( 6,022 = ( 6,022 = ( 2,68 * Waktu = d= = = = 2,88 dt = = 0 dt = = = 0 dt 0 ) dt x 100 % ) = ( 2,88 0 % ) dt KN = ( KR = ( ) = ( 2,88 x 100 % ) = ( 2,88 2. Bola 2 n1 Diameter Massa Waktu Diameter Massa Ixi - I 1. 2. 3. 4. 5. n=5 7,80 mm 5,48 mm 6,00 mm 8,87 mm 6,25 mm Xi 0,5 gr 0,5 gr 0,5 gr 0,5 gr 0,5 gr = Xi 2,5 gr 0,4 s 1,5 s 0,3 s 0,4 s 0,4 s 0,82 1,00 0,98 1,89 0,73 0 0 0 0 0 = IdiI = 0 Waktu Ixi - I 0 0 0 0 0 IdiI = 0 = Xi = 2 s IdiI 5,42 34,90 * Massa = d= = = = 0,5 gr = = 0 gr = = = 0 gr 0 ) gr KN = ( KR = ( = ( 0,5 = ( 0,3 ) = ( 0,5 x 100 % ) x 100 % ) gr 0 % ) gr * Diameter = d= = = = = = 6,98 = 1,984 gr = = 0,485 gr 0,485 ) gr x 100 % ) KN = ( KR = ( = ( 6,98 ) = ( 6,98 x 100 % ) = ( 6,98 6,948 % ) gr * Waktu = = = 0,4 s d= = = =0s = = =0s ) = ( 0,4 0)s KN = ( KR = ( = ( 0,4 = ( 0,4 x 100 %) x 100 % ) 0%)s 3. Bola 3 n1 Diameter Massa Waktu Diameter Ixi - I 1. 2. 3. 4. 5. n=5 10,60 mm 8,23 mm 14,43 mm 11,13 mm 0,21 mm Xi 0,4 gr 0,4 gr 0,4 gr 0,4 gr 0,4 gr = Xi = 7 0,25 s 0,2 s 0,2 s 0,2 s 0,2 s Xi 1,05 0,12 2,40 3,71 0,41 1,55 = IdiI 8,28 Massa Ixi - I 0 0 0 0 0 = IdiI = 0 Waktu Ixi - I 0,04 0,01 0,01 0,01 0,01 IdiI 0,08 = 53,60 * Massa = = = 1,4 gr d= = = = 0 gr = = = 0 gr ) = ( 1,4 0 ) gr KN = (( KR = ( = ( 1,4 = ( 1,4 * Diameter = = d= x 100 %) x 100 % ) 0%) = 1,4 mm = = 1,656 mm = = = = 0,740 mm 0,740 ) mm x 100 % ) KN = (( KR = ( ) = ( 10,72 x 100 %) = ( 10,72 6,9 % ) mm = ( 10,72 * Waktu = = d= = = 0,21 s = = 0,816 s = = = 7,155 x 10-3 s 0,007 ) KN = (( KR = ( ) = ( 0,21 x 100 %) x 100 % ) 0,333 % ) s = ( 0,21 = ( 0,21 PERHITUNGAN : 1. Volume masing-masing bola V1 = 4/3. .r3 = 4/3.3,14. (3,011 0,114 0,0162) cm3 6,9 % )3 = 4,187 ( 42,508 20,7 % ) = ( 42,42% ) cm3 V2 = 4/3. .r3 = 4/3.3,14. ( 4,187 0,178 5,4 % )3 = 4,186 ( 27,298 16,2 % ) = ( V3 = 4/3. .r3 = 4/3.3,14. ( 5,36 0,644 0,01%) cm3 3,33 % )3 = 4,186 ( 153,99 9,99 % ) = ( 2. Massa jenis bola P1 = massa / volume = ( 0,3 gr/cm3 0 % )/ ( 8,04 19,02 % ) = ( 0,03 19,02 % ) P2 = massa / volume = ( 0,3 gr/cm3 P3 = massa / volume = ( 0,7 gr/cm3 0 % ) / ( 7,17 42,42 % ) = ( 0,04 42,42 % ) 0 % ) / ( 32,77 15,75 % ) = ( 0,02 15,75 % ) 3. Viskositas N1 = 2r2 g ( Pb Pf ). t = 2 x 3,0112 x 9,8 (1,261 1,74) 2,88 9.5 = 2 x 9,066 x 9,8 (-0,479) x 2,88 45 = -245,132 45 = 5,447 poise N2 = 2r2 g ( Pb Pf ). T gn = 2 x 3,492 x 9,8 ( 1,261 -2,81 )0,4 9.5 = 2 x 12,180 x 9,8 ( -1,549) x 0,4 45 = 147,916 45 = 3,287 poise N3 = 2r2 g ( Pb Pf ).t Gn = 2.( 4,28 5,25 % )2. 9,8 ( 0,02 9.5 = 19,6 ( 18,31 10,5 % )2. ( -1,24 45 = -338,20 15,75 % = -7,51 45 15,75 % cp = -0,07 15,75 % Porse 15,75 % ). ( 0,76 2,63 %) 15,75 % - 1,26 ). ( 0,76 2,63 % ) 4. Gaya gesek V1 = 2r2 g ( Pb Pf ).t /gn 2 x 3,0112 x 9,8 (1,261 1,74 ) 2,88 / 9 x 5,447 = 2x9,066 x 9,8 (-0,479 ) 2,88 / 49, 023 = 245,132/ 49,023 = 5 cm/s V2 = 2r2 g ( Pb Pf ).t Gn = 2 x5 x 362 x 9,8 (1,261 2,18) 0,21 / 9 x 2,418 = 563,1 (-0,919) 0,21 / 21,762 = 4,994 cm/s Tugas Akhir 1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan viskositas, turbulensi, hokum poiseuille, dan hukum stokes ? 2. Mengapa dalam percobaan hukum stokes objek yang paling baik adalah bola bakelit ? 3. Apa maksud dari pengukuran temperature zat cair sebelum dan sesudah percobaan ? 4. Buatlah grafik Viskositas ? Jawaban 1 * Viskositas adalah Kekentalan zat cair * Turbulensi adalah Gerak bergolak tidak teratur yang merupakan cirri gerak zat alir * Hukum Stokes adalah hokum yang membahas 2. Karena permukaan batu tidak rata / seragam sehingga hambatan yang terjadi saat di jatuhkan dalam fluida/ gliselin lebih baik di banding bola/kelereng 3. Bertujuan untuk mengetahui suhu awal sebelum percobaan sehingga besarnya perubahan suhu dapat di ketahui 4.Kecepatanan grafik viskositas aktual teoritis PEMBAHASAN Dalam melakukan praktek hukum stoke banyak di temui kendala kendala misalnya, pada saat menccelupkan / atau menjatuhkan bola kita harus memperhatikan secara jeli/cermat sehinnga pengukurannya lebih akurat. Mengukur diameter dari bola dengan alat ukur micrometer yang kurang presisi Manfaat dari praktikum hukum stokes antara lain, Mahasiswa dapat memahami bahwa benda yang bergerak di dalam fluida akan mendapat gaya gesekan yang di sebabkan oleh kekentalan fluida, mahasiswa dapat menentukan koefisien kekentalan ( Viskositas ) dari suatu zat cair dengan menentukan hukum stokes KESIMPULAN Dengan melakukan praktek fisika dasar / hukum stoke mahasiswa jadi mengetahui kesulitan-kesulitan dalam suatu pengukuran/ penelitian Mahasiswa bisa membandingkan antara data yang tersedia dengan hasil pengamatan / penelitian sendiri Hukum Stokes harus memenuhi syarat syarat antara lain :
Dengan demikian, yang tidak termasuk kedalam syarat-syarat hukum Stokes adalah volume fluida jauh lebih kecil dari volume benda. Jadi, jawaban yang tepat adalah D.
Hukum Stokes – Berbunyi : ”Jika sebuah bola bergerak dalam suatu fluida yang diam maka bola itu akan bekerja suatu gaya gesek dalam bentuk gaya gesekan dan arahnya berlawanan dengan arah gerak bola itu sendiri”. Berikut akan kami jelaskan secara lengkap mengenai hukum stokes dan viskositas. Untuk Lebih jelasnya simak pembahasan di bawah ini.  Hukum StokesGaya gesek antara suatu permukaan benda padat yang bergerak dengan fluida akan sebanding dengan suatu kecepatan relatif gerak benda ini kepada fluida. Hambatan gerak di dalam fluida disebabkan gaya gesek antara bagian fluida yang melekat ke permukaan suatu benda dengan bagian fluida di sebelahnya. Gaya gesek tersebut sebanding dengan koefisien viskositas (η) fluida. Menurut Stokes, gaya gesek yaitu :
Keterangan Rumus : Fs adalah gaya gesek (N) Persamaan di tersebut dikenal dengan hukum Stokes. Penentuan η dengan memakai hukum Stokes bis dilakukan dengan percobaan kelereng jatuh. Sewaktu kelereng dijatuhkan dalam bejana kaca yang berisi cairan yang hendak ditentukan koefisien viskositasnya, kecepatan kelereng semakin lama akan semakin cepat. Sesuai pada hukum Stokes, makin cepat gerakannya, maka makin besar gaya geseknya. Hal ini yang menyebabkan gaya berat kelereng tepat setimbang dengan gaya gesek dan kelereng jatuh dengan kecepatan tetap sebesar v hingga berlaku persamaan:
Rumus hukum stokes Fs = 6 π η r v Fs adalah gaya hambatan (N) Viskositas
Semakin besar viskositas (kekentalan) fluida, maka sulit fluida untuk mengalir dan menunjukkan bahwa sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut. Dalam zat cair, viskositas dihasilkan gaya kohesi antara molekul zat cair. Akan tetapi jika dalam gas, viskositas timbul sebagai akibat tumbukan antara molekul gas. Zat cair lebih kental daripada gas, hingga untuk mengalirkan zat cair dibutuhkan gaya yang lebih besar jika dibandingkan dengan gaya yang diberikan untuk mangalirkan gas. Jika sebuah bola pada gambar 1. yang mana massa jenisnya lebih besar daripada massa jenis fluida dan berjari-jari r, dimasukkan kedalam fluida zat cair, maka bola itu akan jatuh di percepat sampai suatu saat kecepatannya maksimum. Pada kecepatan Vmaks, benda bergerak beraturan sebab gaya beratnya telah diimbangi gaya gesek fluida. Jika sebuah benda memiliki bentuk bola dan jatuh bebas dke alam suatu fluida kental (gambar3), kecepatannya akan bertambah sebab pengaruh gravitasi bumi hingga mencapai pada suatu kecepatan terbesar yang tetap. Kecepatan terbesar yang tetap itu dinamakan dengan kecepatan terminal. Ketika kecepatan terminal tercapai, berlaku keadaan:
Keteranga rumus : Cara Menentukan ViskositasCara menentukan viskositas pada suatu suatu zat adalah memakai alat yang dinamakan dengan viskometer. Terdapat beberapa macam viskometer yang biasa dipakai yaitu : Viskometer kapiler / Ostwald Viskositas dari cairan yang ditentukan dengan mengukur waktu yang diperlujan bagi cairan itu sendiri untuk lewat antara 2 tanda saat mengalir sebab gravitasi melalui viskometer Ostwald. Waktu alir dari cairan tersebut yang diuji akan dibandingkan dengan waktu yang diperlukan bagi zat yang viskositasnya diketahui untuk lewat 2 tanda tersebut Viskometer Hoppler Berdasarkan hukum Stokes kecepatan bola maksimum, terjadi keseimbangan hingga gaya gesek = gaya berat – gaya archimides. Prinsip kerjanya yaitu melontarkan bola ( yang terbuat dari kaca ) melalui tabung gelas yang berisi zat cair dan diselidiki. Kecepatan jatuhnya bola adalah fungsi dari harga resiprok sampel. Viskometer Cup dan Bob Prinsip kerjanya yaitu sample digeser ke dalam ruangan antara dinding luar dari bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk tepat ditengah-tengah. Kelemahan viscometer ini yaitu terjadinya aliran sumbat yang disebabkan oleh geseran yang tinggi hingga menyebabkan penurunan konsentrasi. Penurunan konsentrasi ini yang menyebabkan bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut aliran sumbat. Viskometer Cone dan Plate Cara pemakaiannya yaitu sebuah sampel ditempatkan tepat ditengah-tengah papan, Lalu kemudian dinaikkan sampai posisi di bawah kerucut. Kerucut digerakkan oleh motor dengan berbagai macam kecepatan dan sampelnya digeser kedalam ruang semi transparan yang diam dan kerucut yang berputar Faktor Yang Mempengaruhi ViskositasAda beberapa faktor yang dapatmempengaruhi viskositas, didantaranya yaitu sebagai berikut : Tekanan
Temperatur
Kehadiran zat lain
Ukuran dan berat molekul
Berat molekul
Kekuatan antar molekul
Konsentrasi larutan
Demikianlah pembahasa mengenai artikel ini, Semoga bermafaat Baca Juga : |
Apa sajakah syarat yang diperlukan dalam pemakaian rumus stokes sebutkan dan jelaskan
Pos Terkait
Copyright © 2024 apacode Inc.
