HUKUM POISEUILLE Tujuan Memahami karakteristik aliran fluida Mengukur debit aliran fluida yang melewati pipa dengan diameter serta variabel yang berbeda-beda Alat-alat Percobaan Tabung gelas yang panjangnya 80 cm Statif untuk menjepit tabung agar berdiri vertikal Gelas ukur Stopwatch Aerometer dengan daerah ukur sampai 1,1 g/cm3 Pipa karet Spluit (alat suntik ) Larutan NaCl Dasar Teori Lapisan paling luar fluida melekat pada dinding pipa dan kecepatannya nol.dinding pipa “menahan” gerak lapisan paling luar dan lapisan ini menahan pula lapisan berikutnya,begitU seterusnya. Asal kecepatan tidak terlalu besar,aliran akan laminer, dengan kecepatan paling besar dibagian tengah pipa,lalu berangsur kecil sampai menjadi nol pada dinding pipa. Sepotong pipa yang radius dalamnya R dan panjangnya L mengalir fluida yang viskositasnya η secara laminer. Silinder kecil beradius r berada dalam kesetimbangan disebabkan gaya dorong yang timbul akibat perbedaan tekanan antara ujung-ujung silinder itu serta gaya kekentalan yang menahan pada permukaan luar.gaya dorong ini adalah:
(P1-P2) Menggunakan persamaan umum untuk mencari koefisien viskositas,maka gaya kekentalan:
(P1-P2)
=
x2
rL x
Dimana dv/dr ialah gradien kecepatan pada jarak radial r dari sumbu.Tanda (-)negatif diberikan karena v berkurang bila r bertambah.dengan menjabarkan gaya-gaya dan mengintegrasikannya akan diperoleh persamaan parabola.Gradien kecepatan untuk r sembarang merupakan kemiringan garis lengkung ini yang diukur terhadap sebuah sumbu vertikal. Untuk menghitung debit aliran Q atau volume fluida yang melewati sembarang penampang pipa persatuan waktu.Dengan mengambil rumusan v dari persamaan (2) kemudian mengintegrasikan seluruh elemen antara r = 0 dan r = R,dan membagi dengan dt. Hukum Poiseuille menyatakan bahwa aliran melalui suatu tabung bergantung pada perbedaan tekanan antara satu ujung dengan ujung lain, panjang tabung, dan jari-jari tabung, serta viskositas cairan.
Apabila perbedaan tekanan dilipatduakan maka kecepatan aliran meningkat juga meningkat dua kali. Apabila perbedaan tekanan dilipatduakan, maka kecepatan aliran juga meningkat dua kali. Aliran berbanding terbalik dengan panjang dan viskositas; apabila salah satunya dinaikkan dua kali, kecepatan aliran akan berkurang menjadi separuhnya. Kecepatan aliran meningkat seiring dengan meningkatnya ari-jari tabung; apabila jari0jari dilipatduakan, kecepatan aliran meningkat 24 atau 16 kali lipat. Prosedur a. Menghitung debit aliran dengan panjang pipa sama dan tekanan berbeda. 1) Bersihkan tabung terlebih dahlu dengan air kemudian jepitlah tabung secara vertikal pada statif yang tersedia 2) Tutuplah kran pada kedua pipa yang panjang sama dengan ketinggian berbeda kemudian isilah air sampai batas yang ditentukan . 3) Taruhlah gelas ukur pada ujung kedua pipa untuk menampung air yang keluar. 4) Hidupkanlah pompa air, buka kran pada kedua pipa dan tekan stopwatch selama 15 detik secara serentak dan bersama-sama. 5) Hitunglah volume air yang ditampung dalam kedua gelas ukur tersebut. 6) Ulangi percobaan no.4 dan 5 sebanyak 5 kali b. Menghitung debit aliran dengan panjang pipa sama dan viskositas berbeda. 1) Bersihkan tabung terlebih dahulu dengan air kemudian jepitlah tabung secara vertikal pada statif yang tersedia. 2) Buatlah larutan kecap (dianggap konsentrasinya 100%). Ukurlah massa jenisnya ρ dengan aerometer dan isikan pada tabel data. 3) Isilah larutan kecap ke dalam tabung sampai batas yang ditentukan. 4) Taruhlah gelas ukur pada ujung pipa untuk menampung air yang keluar. 5) Buka kran pada pipa sambil menekan stopwatch selama 25 detik secara serentak dan bersama-sama. 6) Hitunglah volume air yang ditampung dalam gelas ukur tersebut. 7) Ulangi percobaan untuk larutan kecap sebanyak 3x. 8) Ulangi percobaan 2 sampai 7 untuk larutan kecap yang diencerkan menjadi 50%
c. Menghitung debit aliran untuk panjang pipa dan radius / jari-jari yang berbeda, caranya sama dengan bagian (a). Hasil Praktikum 1. Panjang Sama, Tekanan Berbeda (Pipa I: Tekanan Rendah) Volume (ml) No. Waktu (s) Pipa I Pipa II 1 18 detik 100 ml 290 ml 2 19 detik 100 ml 275 ml Rata-rata : 2. Viskositas Berbeda (Pipa I: 100%, Pipa II: 50%) Volume (ml) No. Waktu (s) Pipa I Pipa II 1 25 detik 150ml 160 ml 2 25 detik 150 ml 170 ml Rata-rata :
Tinggi; Pipa II: Tekanan Debit aliran (ml/s) Pipa I Pipa II 5,56 16,11 5,56 15,28 5,56 15,7
Debit aliran (ml/s) Pipa I Pipa II 6 6,4 6 6,8 6 6,6
3. Panjang; Diameter Berbeda (Pipa I: Besar, Pipa II: Kecil) Volume (ml) Debit aliran (ml/s) No. Waktu (s) Pipa I Pipa II Pipa I Pipa II 1 68 detik 200 ml 520 ml 2,94 7,65 2 68 detik 200 ml 520 ml 2,94 7,65 Rata-rata : 2,94 7,65 4. Panjang Berbeda; Diameter & Tekanan Sama (Pipa I: Panjang, Pipa II: Pendek) Volume (ml) Debit aliran (ml/s) No. Waktu (s) Pipa I Pipa II Pipa I Pipa II 1 15 detik 280 ml 380 ml 18,67 25,33 2 15 detik 390 ml 400 ml 26 26,67 Rata-rata : 22,33 26 Dari percobaan terlihat: Apabila tekanan diperkecil → debit aliran menurun Apabila viskositas berkurang → debit meningkat Apabila diameter tabung dilebarkan → debit meningkat Apabila panjang diperpendek → debit meningkat Pembahasan Hukum poiseuille sudah terpenuhi dimana aliran melalui suatu tabung memang bergantung pada perbedaan tekanan antara satu ujung dengan ujung lain, panjang tabung, dan jari-jari tabung, serta viskositas cairan. Kesimpulan Aliran melalui suatu tabung memang bergantung pada perbedaan tekanan antara satu ujung dengan ujung lain, panjang tabung, dan jari-jari tabung, serta viskositas cairan
DAFTAR PUSTAKA 1. Sears, Dan Zemansky, “Fisika Untuk Universitas”, Jilid I. 2. Cameron, J.R, James G. Skofronick, And R.M. Grant, “Physics Of The Body”, Medical Physics Pub., 2nd Ed., 1999 3. Giancoli, D.C., Physics, Priciples With Applicatios”, Prntice Hall International, Inc, 5 th Ed., 1995
