Filetype PDF | Diposting 03 Aug 2022 | 3 thn lalu
Authentication
digital resources
249x Tipe PDF Ukuran file 1.16 MB Source: eprints.uniska-bjm.ac.id
RANCANG BANGUN ALAT UJI VISKOSITAS DENGAN
METODE BOLA JATUH UNTUK PRAKTIKUM MEKANIKA
FLUIDA SKALA LABORATORIUM
1 2 3
Syaiban *, Rendi , Muhammad Saukani
1Prodi Mesin, 21201, Fakultas Teknik, Universitas Islam Kalimantan Muhammad
Arsyad Al Banjari, NPM16620137
2Prodi Mesin, 21201, Fakultas Teknik, Universitas Islam Kalimantan Muhammad
Arsyad Al Banjari, NIK0661508787
3Prodi Mesin, 21201, Fakultas Teknik, Universitas Islam Kalimantan Muhammad
Arsyad Al Banjari, NIP198707292015041002
Email : saibaniban6@gmail.com
ABSTRAK
Salah satu proses pembelajaran penting dalam program studi S1 teknik mesin
adalah praktikum terutama pada penomena dasar mesin tujuanya salah satunya
membuktikan kebenaran teori. Khusus di bidang mekanika fluida dimana setiap
zat cair memiliki koefisien kekentalan yang berbeda, alat untuk mengukur
kekentalan fluida adalah viskositas dengan metode bola jatuh. Waktu penelitian
dilakukan pada tanggal 20 s/d 25 juli 2020 tempat penelitian di desa sungai
pinang lama kecamatan sungai tabuk kabupaten banjar. Metode pengujian dengan
menjatuhkan bola secara bebas tanpa kecepatan awal menggunakan tali benang di
tempelkan kebola dengan ketinggian fluida yang diberi tanda gelang karet yaitu
0,885 m sehingga di peroleh waktu tempuh bola. Dengan ddesain yang dilengkapi
thermostat mempermudah mengatur dan mengetahui temperatur fluida di dalam
tabung uji secara langsung. Adapun hasilnya adalah pada oli Castrol Activ SAE
o
20W-40 dengan temperatur 30 C viskositasnya 1,969 ± 0,04 Pa.s, pada
o o
temperatur 40 C viskositanya 1,309 ± 0,07 Pa.s, temperatur 50 C viskositasnya
o
1,108 ± 0,01 Pa.s, temperatur 60 C viskositasnya 0,971 ± 0,02 Pa.s, temperatur
o o
70 C viskositasnya 0,815 ± 0,03 Pa.s, temperatur 80 C viskositasnya 0,716 ±
o
0,005 Pa.s, dan temperatur 90 C viskositasnya 0,676 ± 0,01 Pa.s hasilnya
menunjukkan bahwa semakin tinggi temperatur semakin rendah viskositasnya.
Tujuan penelitian ini untuk mengetahui kinerja rancangan alat viskositas fluida
pada temperatur yang berbeda, alat dan konsep dasar pengembangan pengukuran
dapat digunakan untuk sarana dan prasarana praktikum.
Kata kunci : alat uji viskositas bola jatuh untuk praktikum mekanika fluida skala
laboratorium.
ABSTRACT
One of the important learning processes in the undergraduate mechanical
engineering study program is practicum, especially on basic machine parameters,
the goal of which is to prove the truth of the theory. Especially in the field of fluid
mechanics where each liquid has a different coefficient of viscosity, a tool for
measuring fluid viscosity is the viscosity using the falling ball method. When the
research was conducted on july 20 to 25, 2020, the research site was in sungai
pinang lama village, sungai tabuk sub-district, banjar district. The test method is
to drop the ball freely without initial velocity using a string of threads attached to
the ball travel time is obtained. With a design equipped with a thermostat makes is
easy to directly regulate and know the temperature of the fluid in the test tube.
o
The result is Castrol Active SAE 20W-40 ol with a temperature of 30 C the
viscosity is 1,969 ± 0,04 Pa.s, at 40o C the viscosity is 1,309 ± 0,07 Pa.s, and the
o o
temperature is 50 C the viscosity is 1,108 ± 0,01 Pa.s, the temperature is 60 C
o
the viscosity is 0,971 ± 0,02 Pa.s, the temperature is 70 C the viscosity is 0,815 ±
o
0,03 Pa.s, the temperature is 80 C the viscosity is 0,716 ± 0,005 Pa.s, and the
o
temperature 90 C the viscosity is 0,676 ± 0,01 Pa.s the results showed that the
higher the temperature the lower the viscosity. The purpose of this study was to
determine the performance of the fluid viscosity device design at different
temperatures, the tools and the basic concepts of measurement development can
be used for practicum facilities and infrastructure.
Keywords : falling ball viscosity test equipment for laboratory scale fluid
mechanics lab.
1. Pendahuluan praktikum terutama pada penomena
Praktikum merupakan bagian dasar mesin.
penting dari proses pembelajaran Praktikum fenomena dasar
pendidikan tinggi bidang teknik mesin ini dilaksanakan bertujuan agar
(engineering). Praktikum bertujuan mahasiswa mampu memahami dan
mengasah keterampilan dan mengukur parameter-parameter dalam
memuaskan rasa ingin tahu mahasiswa, penomena dasar mesin dan penggunaan
serta tempat yang membuktikan instrumentasi untuk mengukur
kebenaran teori yang telah di terima parameter-parameter tersebut (Siregar
mahasiswa (Priangkoso,dkk 2015). and Sinaga 2013) khususnya di bidang
Salah satu praktikum yang mekanika fluida. Namun pada bidang
ditetapkan dalam standar minimal mekanika fluida alat yang digunakan
laboratorium teknik mesin adalah untuk menunjang proses praktikum
praktikum fenomena dasar mesin yang fenomena dasar mesin masih belum
memuat mata kuliah parktikum ada di laboratorium S1 prodi teknik
mekanika fluida. Untuk meningkatkan mesin universitas islam kalimantan
pemahaman dan penerapan ilmu teori muhammad arsyad al banjari
di praktikum maka setiap jurusan banjarmasin, di karenakan langka dan
teknik menyediakan sarana alat alat ujinya mahal. Maka dengan itu
pengujian untuk mendukung proses perlu dilakukan perancangan alat
pengujian viskositas sistem bola jatuh 2.2 Beberapa Istelah Dalam
untuk praktikum mekanika fluida. Menkanika Fluida
Di antara salah satu sifat zat 1. Kerapatan (density)
cair adalah kental (viscous) di mana zat Adalah jumlah / kwantitas suatu zat
cair memiliki koefisien kekentalan pada suatu unit volume density dapat
yang berbeda-beda, misalnya dinyatakan dalam tiga bentuk :
kekentalan minyak goreng berbeda Massa density (ρ) satuan dalam
dengan kekentalan oli. Dengan sifat zat SI adalah (kg/m3)
ini zat cair banyak digunakan dalam Berat spesifik (specific weight)
dunia otomotif yaitu sebagai pelumas
(γ) = ρ . g satuan dalam SI =
mesin. Telah diketahui bahwa pelumas N/m3 dimana g = percepatan
yang dibutuhkan tiap-tiap tipe mesin gravitasi (9,81 m/s2)
membutuhkan kekentalan yang Spesifik gravity (s.g)
berbeda-beda. Sehingga sebelum merupakan perbandingan antara
menggunakan pelumas sesuai atau density dengan berat spesifik
tidak dengan tipe mesin (Budianto suatu zat terhadap density atau
2008). Keuntungan viskositas sistem berat spesifik suatu standard zat
bola jatuh mudah untuk dirancang dan (umumnya terhadap air). Jadi
biaya pembuatanya serta perawatan alat s.g tidak mempunyai satuan.
uji ini sangat murah. Setelah 2. Viskositas
menganalisa latar belakang tersebut Viskositas suatu fluida merupakan
maka penulis bermaksud membuat ukuran ketahanan suatu fluida terhadap
perencangan dan pembuatan alat uji deformasi atau perubahan bentuk
viskositas dengan metode bola jatuh
untuk praktikum mekanika fluida Dalam sistim SI tegangan (τ)=µ
(du/dy), atau dengan kata lain tegangan
kemudian melakukan pengujian geser diekspresikan dalam N/m2 (Pa)
menggunakan pelumas yang ada di dan gradien kecepatan (du/dy) dalam
pasaran dengan berbagai temperatur (m/s)/m, karena itu satuan SI untuk
yang ditentukan. viskositas dinamik adalah : N.s/m2 atau
2. Tinjauan Pustaka kg/m.s . sedang viskositas kinematik
2.1 Definisi Fluida (v) didefernisikan sebagai
Definisi yang lebih tepat untuk perbandingan viskositas dinamik
membedakan zat padat dengan fluida terhadap kerapatan (density) v = µ/ρ
adalah dari karakteristik deformasi dalam SI viskositas kinematika
mempunyai satuan m2/s. Dalam
bahan-bahan tersebut. Zat padat menganalisa fluida, sering diperlukan
dianggap sebagai bahan yang konsep penyederhanaan. Salah satu
menunjukkan reaksi deformasi yang konsep demikian adalah konsep fluida
berbatas ketika menerima atau ideal, yaitu fluida yang tak viskous.
mengalami suatu gaya geser (shear). Dengan demikian fluida ideal sama
Sedangkan fluida memperlihatkan sekali tidak dapat menahan gaya geser.
penomena sebagai zat yang terus Anggapan bahwa suatu fluida tidak
menerus berubah bentuk apabila viskous sangat menyedarhanakan
mengalami tekanan geser, dengan kata analisa, dan dalam banyak hal
lain yang dikategorikan sebagai fluida membantu penyelesaian persoalan-
adalah suatu zat yang tidak mampu persoalan teknik yang lebih rumit
menahan tekanan geser tanpa berubah sebagai pendekatan pertama. Selain itu
bentuk (RIDWAN 1999). penyederhanaan demikian masih dapat
diterima selama penyederhanaan Kecepatan v tidak terlalu besar
tersebut memberikan pedoman untuk sehingga aliran fluida masih bersifat
memperoleh jawaban yang masuk akal laminer.
(RIDWAN 1999). Sebuah bola padat memiliki rapat
2.3 Hukum Stokes massa ρb dan jari – jari r di jatuhkan
Viskositas (kekentalan) berasal tanpa kecepatan awal ke dalam fluida
dari perkataan viscous (soedjo, 1986) kental memiliki rapat massa ρf, di
suatu bahan apabila dipanaskan mana ρb > ρf.
sebelum menjadi cair terlebih dahulu Jika ρb menyatakan rapat massa bola,
menjadi viscous yaitu menjadi lunak. ρf menyatakan rapat massa fluida, dan
Dan dapat mengalir pelan-pelan. Vb menyatakan volume bola, serta g
Viskositas dapat dianggap sebagai gravitasi bumi maka berlaku persamaan
gerak di bagian dalam (internal) suatu (2) dan (3).
fluida (Budianto 2008). W= ρb .Vb.g (2)
Jika sebuah benda berbentuk FA = ρf . Vb .g (3)
bola dijatuhkan ke dalam fluida kental, Rapat massa bola ρb dan rapat massa
misalnya kelereng dijatuhkan ke dalam fluida ρf dapat diukur dengan
kolam renang yang airnya cukup menggunakan persamaan (4) dan (5)
dalam, Nampak mula-mula kelereng (4)
bergerak dipercepat. Tetapi beberapa
saat setelah menempuh jarak cukup
( )
jauh, Nampak kelereng bergerak (5)
dengan kecepatan konstan (bergerak
lurus beraturan). Ini berarti bahwa di Dengan mgu menyatakan massa gelas
samping gaya berat dan gaya apung zat ukur, mf massa fluida, Vf volume
cair masih ada gaya lain yang bekerja fluida (Budianto 2008).
pada kelereng tersebut. Gaya ketiga ini
adalah gaya gesekan yang disebabkan 2.4 Viscometer Bola Jatuh.
oleh kekentalan fluida. Kekentalan adalah sifat suatu
Khusus untuk benda berbentuk bola, zat cair (fluida) disebabkan karena
gaya gesekan fluida secara epiris adanya gesekan antara molekul-
dirumuskan sebagai persamaan molekel zat cair dengan gaya kohesi
(1) pada zat cair tersebut. Gesekan-
gesekan ini lah yang menghambat
Dengan ƞ menyatakan koefisien aliran zat cair. Besarnya kekentalan zat
kekentalan, r adalah jari-jari bola cair (viskositas) dinyatakan dengan
kelereng, dan v kecepatan relatif bola suatu bilangan yang menentukan suatu
terhadap fluida. zat cair (Soebyakto, Sidiq, and
Persamaan (1) pertama kali dijabarkan Samyono 2016).
oleh Sir George Stokes tahun 1845, Viskositas merupakan ukuran
sehingga disebut huku Stokes. kekentalan fluida yang menyatakan
Dalam pemakain eksperimen harus di besar atau kecilnya gesekan didalam
perhitungkan beberapa syarat antara fluida. Pada fluida gas, viskositas
lain : terjadi sebagai suatu akibat tumbukan
Ruang tempat fluida jauh lebih luas antar melekul gas. Sedangkan
dibanding ukuran bola. viskositas fluida cair terjadi akibat
Tidak terjadi turbulen dalam fluida. adanya gaya kohesi antar molekul zat
cair.
no reviews yet
Please Login to review.
