Bab 3 Kekentalan Fluida

Laporan Praktikum Mekanika Fluida dan Hidrolika

Bab 3 Kekentalan FluidaKelompok 20

BAB 3

KEKENTALAN FLUIDA

3.1. Maksud dan Tujuan

3.1.1. Maksud

Maksud dari praktikum Viscositas (Kekentalan Fluida) adalah

a. Mencari rapat massa dengan menggunakan hydrometer,

b. Mencari waktu jatuhnya bola tiap ketinggian tertentu.

3.1.2. Tujuan

Tujuan dari praktikum Viscositas (Kekentalan Fluida) adalah

a. Menunjukkan rapat massa berbagai fluida.

b. Menentukan viskositas atau kekentalan berbagai fluida

3.2. Dasar Teori

3.2.1 Rapat massa fluida

Rapat massa fluida didefinisikan sebagai (Bambang Triatmojo, 1993)

ρ= Massa FluidaVolume Fluida

= M

L3 (kg/m3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (3.1)

Massa jenis fluida didefinisikan sebagai perbandingan antara rapat massa fluida

tersebut dengan rapat massa air. (Bambang Triatmojo, 1993)

S=massa fluidatertentumassa air

=ρf

ρw. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (3.2)

18

19Laporan Praktikum Mekanika Fluida dan Hidrolika


Hidrometer adalah tabung dnegan s < 1, sehingga tabung hidrometer tersebut akan

mengapung di air, bahkan di fluida lain dengan rapat massa yang lebih rendah.

Tabung diberi skala, sehingga panjang tabung yang masuk ke fluida dapat terukur

dan secara langsung dapat menunjukkan rapat massa fluida tersebut. Apabila tidak

diberi skala, maka pengukuran rapat massa dapat dilakukan dengan mencatat

bagian hidrometer yang terendam, misal L1. Hitung volume yang tenggelam, dan

rapat massa dapat dihitung memakai rumus rapat massa fluida.

3.2.2 Viskositas fluida

Fluida mempunyai viskositas atau kekentalan. Hal ini tebukti dengan

diperlukannya tenaga untuk bergerak didalam fluida. Untuk menggerakkan

sebatang pipa didalam air misalnya. Setiap fluida mempunyai kekentalan yang

berbeda-beda. Kekentalan air berbeda dengan kekentalan minyak dan fluida

lainnya. Temperatur juga berpengaruh terhadap kekentalan sebuah benda yang

dijatuhkan kedalam fluida akan memperoleh kecepatan karena percepatan

gravitasi bumi. Bila gaya yang disebabkan oleh gravitasi bumi dan gaya ditambah

akibat viskositas sama, maka benda akan tetap bergerak (jatuh ke bawah) dengan

kecepatan konstan. Gaya gravitasi pada benda, jika benda berupa kelereng

(Bambang Triatmojo, 1993)

ρs=m

V. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (3.3)

Dengan :

m : massa kelereng (kg)

V : volume kelereng (m3)

Gaya apung ditetapkan sebesar (Bambang Triatmojo, 1993)

ρw=1000 kg/m3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (3.4)

Dengan :

ρw : rapat massa air (kg/m3)



Gaya viskositas menurut Stokes adalah (Bambang Triatmojo, 1993)

Fv =6.π . μ . r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (3.5v

Dengan :

μ : kekentalan dinamik atau kekentalan absolut (kg/m dt)

v : kecepatan jatuh (m/dt)

Jadi : ρ s g π r3−ρw gπ r3 – 6 π μv = 0

Atau

μ=29

. r2 . g .( ρs− ρw)

v(kg/m dt) . . . . . . . . . . . . . . . . (3.6)

Dengan demikian, dengan mengukur v, ρ s, ρw, dan r, maka μ dapat dihitung

dengan menggunakan persamaan (6).

3.3. Alat dan Bahan

3.3.1. Alat

1. Hydrometer

2. Tabung panjang transparan

3. Stopwatch, meteran dan sendok

4. Falling sphere viscometer, yang terdiri atas kelereng dengan diameter 0,0158

m dengan berat 5,5 gram.

3.3.2. Bahan

1. SAE 140

2. SAE 90

3. Oli Samping (SAE 40)

4. SAE 20



3.4. Pelaksanaan

3.4.1. Percobaan rapat massa fluida

1. Menyiapkan 4 buah tabung panjang transparan

2. Memasukkan 4 contoh cairan yaitu SAE 140, SAE 90, oli samping eceran dan

SAE 20.

Gambar 3.1. Mengisi tabung dengan 140, SAE 90, oli samping eceran, dan

SAE 20.

3. Mengatur rapat massa fluida dengan hydrometer.

3.4.2. Percobaan viskositas fluida

1. Mengisi 4 tabung panjang transparan dengan SAE 140, SAE 90, oli samping

eceran, dan SAE 20.

Gambar 3.2. Mengisi tabung dengan 140, SAE 90, oli samping eceran, dan

SAE 20.



2. Memasukkan kelereng dengan diameter 0,0158 m pada salah satu cairan. Ukur

kecepatan bla dalam cairan, dengan bantuan stopwatch.

Gambar 3.3. Memasukkan kelereng pada salah satu cairan.

3. Menghitung harga kekentalan pada masing-masing fluida dengan persamaan

rumus (6)

4. Memasukkan hasil pengamatan dalam tabel

3.5. Hasil Percobaan

Tekanan Barometer : 754 mm Hg

Suhu udara : 28oC

Tabel 3.1. Percobaan Rapat Massa Fluida

No. Cairan ρ f(kg/m3) S

1 SAE 140 885 0,885

2 SAE 90 875 0,8745

3 Oli Samping 877,5 0,875

4 SAE 20 860 0,860



Tabel 3.2. Hasil Percobaan Viskositas Fluida

No.

CairanL

(m)t

(dt)

1 SAE 1400,36 1,00,24 2,30,12 3,3

2 SAE 900,374 0,60,25 1,20,126 1,5

3Oli Samping

Eceran

0,373 0,50,25 1,00,27 1,3

4 SAE 200,366 0,30,244 0,60,122 1,0

3.6. Analisis Data

Perhitungan rapat massa fuida

1. SAE 140 ρ f = S x ρw

= 0,885 x 1000 = 885 kg/m3

2. SAE 90 ρ f = S x ρw

= 0,8745 x 1000 = 874,5 kg/m3

3. Oli Samping eceran ρ f = S x ρw

= 0,875 x 1000 = 875 kg/m3

4. SAE 20 ρ f = S x ρw

= 0,860 x 1000 = 860 kg/m3

Tabel 3.3. Hasil Perhitungan Densitas Fluida

No. Cairan ρ f(kg/m3) S

1 SAE 140 885 0,885

2 SAE 90 875 0,8745

3 Oli Samping 877,5 0,875

4 SAE 20 860 0,860



Pada perhitungan fluida SAE 140, SAE 90, oli samping eceran, dan SAE 20, telah

diketahui :

Massa bola = 5,5 gr = 5,5.10-3 kg

Jari-jari bola = 7,9.10-3 m

g = 9,81 m/dt2

Menghitung Massa Jenis Kelereng

ρ s=mV

¿ 0,005543

.3,14 .0,00793

= 2662,0612 kg/m3

a. Perhitungan Viskositas SAE 140

v1 = L

t1

=0 , 36

0. 1

= 0,36 m/dt

v2 = L

t1

=0 , 24

2,3

= 0,1043 m/dt

v3 = L

t1

=0 , 12

3,3

= 0,0364 m/dt



μ1=29

.r 2 . g .(ρ s−ρw)

v

= 29

. 0,00792 . 9,81.(2662,0612−1000)

0,36

= 0,6281 kg/m dt

μ2=29

.r 2 . g .( ρs−ρw)

v

= 29

. 0,00792 . 9,81.(2662,0612−1000)

0,1043

= 2,1681 kg/m dt

μ3=29

.r 2 . g .( ρs−ρw)

v

= 29

. 0,00792 . 9,81.(2662,0612−1000)

0,0364

= 6,2124 kg/m dt

μrata−rata=μ1

+μ2+¿μ3

3¿

¿0,6281+2,1681+6,2124❑

3

= 3,0029 kg/m dt

υ=μrata−rata

ρf

=3 , 0029885

=3 ,3931 x10 -3 m2/dt

Keterangan :

v = kecepatan jatuh (m/dt)

μ = kekentalan dinamik (kg/m dt)



υ = kekentalan kinematik (m2/dt)

ρw = rapat massa air (1000 kg/m3)

b. Perhitungan Viskositas SAE 90

v1 = L

t1

=0 , 374

0 . 6

= 0,6233 m/dt

v2 = L

t1

=0 , 25

1,2

= 0,2083 m/dt

v3 = L

t1

=0 ,126

1,5

= 0,084 m/dt

μ1=29

.r 2 . g .(ρ s−ρw)

v

= 29

. 0,00792 . 9,81.(2662,0612−1000)

06233

= 0,3628 kg/m dt

μ2=29

.r 2 . g .( ρs−ρw)

v

= 29

. 0,00792 . 9,81.(2662,0612−1000)

0,2083

= 1,0856 kg/m dt



μ3=29

.r 2 . g .( ρs−ρw)

v

= 29

. 0,00792 . 9,81.(2662,0612−1000)

0,084

= 2,692 kg/m dt

μrata−rata=μ1

+μ2+¿μ3

3¿

¿0,3628+1,0856+2,692❑

3

= 1,3801 kg/m dt

υ=μrata−rata

ρf

=1 ,3801875

=1,555x10 -3 m2/dt

Keterangan :





c. Perhitungan Viskositas Oli Samping

v1 = L

t1

=0 , 373

0,5

= 0,746 m/dt

v2 = L

t1



=0 , 25

1

= 0,25 m/dt

v3 = L

t1

=0 , 27

1,3

= 0,2077 m/dt

μ1=29

.r 2 . g .(ρ s−ρw)

v

= 29

. 0,00792 . 9,81.(2664,483−1000)

0,746

= 0,3031 kg/m dt

μ2=29

.r 2 . g .( ρs−ρw)

v

= 29

. 0,00792 . 9,81.(2664,483−1000)

0,25

= 0,9045 kg/m dt

μ3=29

.r 2 . g .( ρs−ρw)

v

= 29

. 0,00792 . 9,81.(2664,483−1000)

0,2077

= 1,0887 kg/m dt

μrata−rata=μ1

+μ2+¿μ3

3¿

¿ 0,3031+0,9045+1,08873

= 0,7654 kg/m dt



υ=μrata−rata

ρf

=0 , 7654877 ,5

=0 ,87474 x10-3 m2/dt

Keterangan :





d. Perhitungan Viskositas SAE 140

v1 = L

t1

=0 , 366

0,3

= 1,22 m/dt

v2 = L

t1

=0 ,244

0,6

= 0,4067 m/dt

v3 = L

t1

=0 , 122

1

= 0,122 m/dt

μ1=29

.r 2 . g .(ρ s−ρw)

v



= 29

. 0,00792 . 9,81.(2664,483−1000)

1,22

= 0,1854 kg/m dt

μ2=29

.r 2 . g .( ρs−ρw)

v

= 29

. 0,00792 . 9,81.(2664,483−1000)

0,4067

= 0,556 kg/m dt

μ3=29

.r 2 . g .( ρs−ρw)

v

= 29

. 0,00792 . 9,81.(2664,483−1000)

0,122

= 1,8535 kg/m dt

μrata−rata=μ1

+μ2+¿μ3

3¿

¿ 0,1854+0,556+1,85353

= 0,865 kg/m dt

υ=μrata−rata

ρf

=0 , 865860

=1,0058x10-3 m2/dt

Keterangan :







Hasil perhitungan disajikan dalam tabel berikut :

Tabel 3.4. Hasil Perhitungan Viskositas Fluida

No.

CairanL

(m)t

(dt)v

(m/dt)μ

(kg/ms)

μ (rerata)(kg/ms)

ρ (kg/m3)

υ(m2/dt)

1SAE 140

0,36 1,3 0,36 0,62811,3089 885 3,3931x10-3

0,24 2,3 0,1043 2,16810,12 3,3 0,0364 6,2124

2 SAE 90

0,374 0,6 0,6233 0,3628

1,3801 875 1,555x10-3

0,25 1,2 0,2083 1,08560

,126 1,5 0,084 2,692

3Oli

SampingEceran

0,373 0,5 0,746 0,3031 0,7654 877,5 8,7474x10-4

0,25 1,0 0,25 0,90450,27 1,3 0,2077 1,0887

4 SAE 20

0,366 0,3 1,22 0,1854

0,865 860 1,0058x10-30,244 0,6 0,4067 0,556

0,122 1,0 0,122 1,8535

3.7. Pembahasan

Dari hasil percobaan didapat massa jenis fluida, yaitu :

1. SAE 140 : dengan S = 0,890 ; ρ f = 885 kg/m3

2. SAE 90 : dengan S = 0,885 ; ρ f = 877,5 kg/m3

3. Oli samping eceran : dengan S = 0,875 ; ρ f = 875 kg/m3

4. SAE 20 : dengan S = 0,860 ; ρ f = 860 kg/m3

Dari percobaan viskositas fluida, didapatkan viskositas yang berbeda. Hal ini

menunjukkan kerapatan fluida yang berbeda. Namun, keseluruhan fluida



mempunyai massa jenis yang lebih kecil dari massa jenis air. Adapaun nilai

kekentalan kinematik berdasarkan nilai hasil perhitungan, yaitu :

1. SAE 140 : υ = 3,3931x10-3 m2/dt

2. SAE 90 : υ = 1,555x10-3 m2/dt

3. Oli samping eceran : υ = 8,7474x10-4 m2/dt

4. SAE 20 : υ = 1,0058x10-3 m2/dt

Dari nilai viskositas fluida diatas, tampak bahwa SAE 140 memiliki kekentalan

paling tinggi, sementara itu oli SAE 20 memiliki kekentalan kinematik paling

rendah.

3.8. Kesimpulan

1. Dari hasil percobaan didapat rapat massa, yaitu :

SAE 140 : ρ f = 885 kg/m3

SAE 90 : ρ f = 877,5 kg/m3

Oli samping eceran : ρ f = 875 kg/m3

SAE 20 : ρ f = 860 kg/m3

2. Dari hasil percobaan didapat kekentalan kinematik, yaitu :

SAE 140 : υ = 3,3931x10-3 m2/dt

SAE 90 : υ = 1,555x10-3 m2/dt

Oli samping eceran : υ = 8,7474x10-4 m2/dt

SAE 20 : υ = 1,0058x10-3 m2/dt

3.9. Gambar Alat



Gambar 3.4. Alat Uji Sifat-sifat Fluida

Stopwatch

SAE SAE 90 SAE 20 Oli Samping Eceran

Hydrometer

Documents

Bab 3 Kekentalan Fluida