PENENTUAN VISKOSITAS FLUIDA DAN KECEPATAN TERMINAL BOLA UJI DENGAN PENDEKATAN TEORI DAN EKSPERIMEN

Abstract

Abstrak

Penelitian skripsi ini bertujuan untuk menentukan nilai viskositas dinamik  fluida uji dan kecepatan terminal  bola uji dengan menerapkan metode bola jatuh. Instrumen ukur yang digunakan dalam penelitian adalah perangkat keras dan lunak yang meliputi sistem sensor transmitter-receiver (LED infra merah dan dioda-foto sebanyak 2 pasang) dan mikrokontroler. Bola uji yang digunakan berdiameter 1,1 cm, 1,5 cm dan 1,9 cm dan tabung silinder berdiameter penampang 3,6 cm dan 5,6 cm sedangkan fluida viskos yang diuji adalah minyak pelumas jenis SAE 30 dan SAE 40. Temuan penelitian ini adalah: (1) viskositas minyak pelumas SAE 30,  0,19 Pa.s berbeda 5% dari nilai referensi sebesar 0,20 Pa.s (https://physics.info/viscosity) dan viskositas minyak pelumas SAE 40,  0,30 Pa.s berbeda 6% dari nilai referensi sebesar 0,32 Pa.s menurut laman tersebut; dan (2) kecepatan terminal bola uji  ditemukan lebih besar untuk percobaan dengan diameter bola uji yang lebih besar dengan penyimpangan hasil ukur  dalam kisaran 5-8%. Penyimpangan hasil ukur  dan  sebesar itu masih bisa diterima dengan pertimbangan ketelitian instrumen ukur, teknik pengukuran dan experimental set-up. Kesulitan utama percobaan uji viskositas dengan metode bola jatuh adalah akurasi penentuan panjang fase pengamatan dan akurasi pencatatan selang waktu terukur . Nilai viskositas fluida uji tidak ditentukan oleh kecepatan terminal bola uji karena viskositas adalah besaran karakterisik fluida yang nilainya bergantung pada struktur ikatan molekul dan tidak bergantung pada jenis dan metode percobaan, serta ragam instrumen dan teknik pengukuran. Sebaliknya, kecepatan terminal bola uji merupakan besaran kinematik yang dipengaruhi oleh jenis dan metode percobaan, serta ragam instrumen dan teknik pengukuran.

Kata Kunci: percobaan uji viskositas, viskositas dinamik, kecepatan terminal

Abstract

This study aims to determine viscosity  of a fluid and a terminal velocity  using a series of falling ball experiments. Experimental instruments include hardware and software involving transmitter-receiver system (2 pairs of infrared LED dan photo-diode) and microcontroller. Falling balls used have dimensions of 1.1 cm, 1.5 cm and 1.9 cm in diameter and cylndrical tubes of 3.6 cm and 5.6 cm in diameter whereas tested fluids are two types of lubricant oils, namely SAE 30 and SAE 40. The results are as follows: (1) the viscosity of SAE 30,  0,19 Pa.s differing from reference for oil of the same type of 0,20 Pa.s given by https://physics.info/viscosity by 5% and the viscosity of SAE 40,  0,30 Pa.s differing from reference for oil of the same type of 0,32 Pa.s referred to the same site by 6%; and (2) terminal velocity  for falling balls increases with increasing sizes of the balls with deviations from predicted terminal velocity for  measurements are found to be in the range 5-8%. Such deviations are acceptable in the limitation of uncertainties in instruments used, measurement techniques and experimental set-ups. The primary difficulties in doing this study mainly refer to accuracy in determination of the length of observations during each run and experimental time duration record . From all runs, we conclude that the viscosity of a fluid does not correspond to the terminal velocity of a test ball because it is an intrinsic quantity for a particular fluid. Rather, the viscosity of a fluid depends on molecular structures of the fluid, but is independent of experimental methods, types of instruments, and measurement techniques. On the other hand, terminal speed of a falling ball is a kinematic quantity being dependent on the experimental methods, types of instruments, and measurement techniques.

Keywords: viscosity experiment, dynamic viscosity, terminal velocity