1 Teori Hidrostatis NEW

BAB II TEKANAN HIDROSTATIS HIDROSTATIS (HYDROSTATIC PRESSURE)

II.1. II.1. Penda Pendahul huluan uan

Tekanan hidrostatis menyatakan bahwa tekanan suatu zat cair sangat tergantung pada kedalamannya. Makin tinggi kedalamannya makin tinggi  pula

tinggi

tekanan

hidrostatisnya.

Pada

percobaan

ini

dilakukan

 pengukuran dengan rumus-rumus yang didasari pada prinsip keseimbangan momen. Adapun Adapun tekana tekanan n hidros hidrostati tatiss dilaku dilakukan kan dengan dengan menggu menggunak nakan an alat seperempat lingkaran atau kwadran dalam 2 kondisi yaitu : II.4.1.

Kondisi benda tenggelam sebagian

'

& a

d

* m.g  b Gambar .!. "ondisi #enda Tenggelam Tenggelam $ebagian

Σ Mo

%&

m.g.'

% &().ρ &().ρ.g.b.*2 + a , d - * /

m.'

% &().ρ &().ρ.b.*2 + a , d - *  

-20

*

-21

dimana : m % massa anak timbangan ' % &(21) m  b % &(&1) m a % &(! m d % &(l m * % tinggi paras air  ρ % kerapatan air 

II.4.!.

Kondisi benda tenggelam selu"uhn#a

'

a

+*-d/ *

d

*

m.g  b Gambar .2. "ondisi #enda Tenggelam $eluruhnya

Σ Mo

%&

m.g.'

% &().ρ.g.b.*2 +a , d -* / - &().ρ.b +* - d/ 2+a - ! +* - d//

m.'

% &().ρ.b.*2 +a , d - * / - &().ρ.b.+* - d/ 2 +a - ! +* - d//

m.'

% &().ρ.b  *2 +a , d - * / - +* - d/2 +a- ! +* - d//

-23

dimana : m

% massa anak timbangan

'

% &(21) m

 b

% &(&1) m

a

% &(! m

d

% &(l m

*

% tinggi paras air

ρ

% kerapatan air 

II.!. Tu$uan Pe"%obaan

!. 4ntuk menentukan besarnya tekanan dan besarnya gaya yang beker5a  pada bidang rata yang tenggelam sebagian. 2. 4ntuk menentukan besarnya tekanan dan besarnya gaya yang beker5a  pada bidang rata yang tenggelam seluruhnya.

II.&. Alat ' Alat #ang Diguna(an

!.

#e5ana yang dilengkapi dengan kaki berulir 

2.

Alat untuk menggantung massa

.

#enda kwadran dengan skala

6.

$ekrup pemegang kwadran

).

'engan timbangan

0.

Poros yang ta5am

1.

Pengatur keseimbangan

3.

"atup penguras

7.

8i9o

!&. Termometer  !!. Meteran  Mistar 

-27

II.4. P"osedu" Pe"%obaan

!. "osongkan be5ana dari air( kemudian ukur '( b( a( dan d. 2. 'etakkan be5ana di atas me5a dalam keadaan seimbang. 'etakkan lengan timbangan pada poros yang ta5am dan gantung piringan tempat anak timbangan pada u5ung lengan timbangan. 4ntuk meratakan be5ana dapat dilakukan dengan mengatur penyangga berulir( rata tidaknya dapat dilihat pada ni9o. "emudian atur posisi beban pengatur  keseimbangan pada lengan timbangan sehingga kedudukan lengan tersebut men5adi horizontal +setimbang/. . $ambungkan potongan selang dalam katup penguras untuk mengalirkan air ke luar be5ana. 6. Tutup katup penguras dan isikan air sampai permukaannya menyentuh u5ung bagian bawah dari benda kwadran. "emudian mulailah meletakkan anak timbangan( lalu secara perlahan masukkan atau tambahkan air ke dalam be5ana hingga lengan timbangan men5adi horizontal kembali. atat paras air pada be5ana dan berat anak  timbangan. 4ntuk ketelitian pengukuran paras air dalam be5ana dapat dilakukan dengan mengisi air pada be5ana terlebih dahulu baru setelah itu secara perlahan-lahan dikurangi air melalui pipa penguras. ). 'akukan percobaan ini berulang kali untuk anak timbangan yang  berbeda dengan 5alan yang sama seperti di atas.

-&

II.4.1.

Alat Pe"%obaan ) Pe"aga Te(anan Hid"ostatis

Tu$uan *e"%obaan 1 +

4ntuk menentukan pusat tekanan pada bidang rata yang terbenam sebagian.

uadran

lamping screw

Pi9ot

'eam le9el adication

Ad5ustable ounterbalance

$cale
?nd @ace >rain cock 

$pirit le9el

'e9elling =eet Pi9ot +lulcrum/

Mass m

<%mg

Gambar .. Alat Peraga Tekanan ;idrostatis

-!

Pengatu"an Alat + 1. $ebuah benda berbentuk seperempat lingkaran +)/( terletak pada

suatu lengan timbangan +1/( yang terletak pada suatu poros yang ta5am +3/. !. Garis kontak dari poros ta5am tadi berimpit dengan garis aksis

dari benda seperempat lingkaran tadi. >engan demikian maka gaya hidrostatis yang beker5a pada benda tersebut bila dibenamkan( hanya gaya yang beker5a pada bidang permukaan segi empat pada u5ung benda tersebut +!!/( yang mengakibatkan timbulnya momen pada poros yang ta5am tadi. &. $elain sekrup pemegang benda tadi pada lengan timbangan +0/(

 pada salah satu u5ung lengan dikaitkan sebuah piringan untuk  anak timbangan dan sebuah beban pengatur keseimbangan pada u5ung lainnya +!7/. 4. #e5ana atau tangki +!/ dapat diatur kerataan dan le9elnya

melalui kaki berulir +!/. Pengaturan alat rata tidaknya dapat dilakukan

dengan

bantuan

sebuah

penyipat

datar

yang

diletakkan pada alas tangkibe5ana. Alat penun5uk apakah lengan timbangan +6/ horizontal atau tidak( terpasang pada sisi tangki di  bagian dekat lengan yang memikul piringan timbangan. ,. Air dialirkan ke dalam tangkibe5ana dengan pipa lentur dan

dikosongkan

melalui

katup

penguras

+!2/(

yang

dapat

disambungkan dengan pipa lentur sepan5ang setengah inci. $uplai air bisa didapat dari suatu me5a hidraulika atau dapat 5uga secara terpisah. -. Paras air dalam tangkibe5ana pada skala yang tertera pada

 benda seperempat lingkaran +!&/.

-2

ang(ah ' ang(ah Pe"%obaan + 1.

$atukan benda seperempat lingkarankwadran dengan lengan timbangan( menggunakan sekrup.

2.

4kur besarnya nilai '( a( d( dan b dari permukaan sisi u5ung kwadran tersebut.

3.

Tempatkan be5ana di atas me5a hidrolika dan letakkan lengan timbangan pada poros ta5am.

4.

Gantungkan piringan tempat anak timbangan pada u5ung lengan timbangan.

5.

$ambungkan sepotong selang dengan katup peguras dan sepotong lagi pada bagian suplai dari me5a hidrolika untuk  dialirkan ke dalam be5ana.

6.

Batakan letak be5ana di atas me5a hidraulika dengan mengatur  kaki penyangga yang berulir( dengan bantuan alat penyipat datar.

7.

Atur posisi beban pengatur kesetimbangan pada lengan timbangan sehingga lengan tersebut men5adi horizontal.

8.

Tutup katup penguras dan alirkan air hingga permukaannya menyentuh u5ung bagian bawah dari benda kwadran.

9.

Mulai letakkan sebuah anak timbangan( kemudian secara pelan( tambahkan air ke dalam be5ana sampai lengan timbangan men5adi horizontal kembali.

10.

atat paras air dalam be5ana dan berat anak timbangannya.

11.

4ntuk ketelitian pengaturan paras air dalam be5ana dapat dilakukan dengan kelebihan mengisi air terlebih dahulu( baru kemudian secara pelan dikurangi melalui katup penguras.

12.

4langi prosedur percobaan di atas untuk setiap penambahan  beban anak timbangan di atas piringan( sampai paras air di dalam be5ana mencapai bagian atas kwadran pada sisi bagian u5ung kwadran.

-

13.

"urangi kembali anak timbangan di atas piringan( dan catat setiap kali pengurangan beratnya( sekaligus 5uga catat tinggi  paras airnya pada masing-masing kondisi beban.

14.

'an5utkan

hingga

dipindahkan.

semua

anak

timbangan

sudah

habis

-6

II.,. Analisa Pe"hitungan

$uhu air % 26 C D air 

% 771(2 kgm

II.,.1.

Inte"*olasi

>engan menggunakan cara interpolasi linier diperoleh D( dan E(  pada suhu 26 C adalah sebagai berikut: Dair  +kgm/ 773 F 770

T C 2& 26 & 773 F 26 − & D2!° = = 773 770 2& − & −

−

+26-&/ +773 - 770/ % +2& - &/ +773 - F/ -!2 % -773& , !&F 7703 % !&F D26C % 771(2 kgm

II.,.!.

/ntu( Beban Tenggelam Sebagian

>iketahui : '

II.,.!.1.

l % &(21) m

 b

% &(&1) m

a

% &(! m

d

% &(! m

ρ

% 771(2 kgm 

g

% 7(3! ms 2

kg 3

m

0assa

Massa diperoleh dari data hasil percobaan dalam satuan gram +gr/ diubah dalam satuan kilogram +kg/.

-)

II.,.!.!.

Tinggi Pa"as Ai" #

Tinggi paras air diperoleh dari data hasil percobaan dalam satuan mm diubah dalam satuan m.

II.,.!.&.

0en%a"i 0assa Ana( Timbangan 0Kg

   

&(). ρ .b. y 2 . a + b −  M 

=

 y  

 

  

 L

>iketahui :  y

= &(&67 m '

l

% &(21) m

 b

% &(&1) m

a

% &(! m

d

% &(! m

ρ

% 771(2 kgm 

g

% 7(3! ms

kg 3

m

Penyelesaian : &() × 771(2 × &(&1) × +&(&0&/ 2  M  =

  &(21)

×    &(! + &(&1) −  

&(&0&   .

    = &(&1)7 kg 

0en%a"i 2a#a Te(anan 3h

Gaya Tekan Air + @h / % massa anak timbangan F gaya gra=itasi @h

% massa F g

-0

ontoh : M

% &(&1)7 kg

g

% 7(3! ms 2

@b

%MFg  % &(&1)7 F 7(3!  % &.1666 8

II.,.!.4.

0en%a"i 2a#a Beban 3*

Gaya #eban +@p/ % massa F gaya gra=itasi @p % massa F g diketahui : m % &.&3& g % 7.3!  penyelesaian : @p

%mFg % &(&3& F 7(3! % &.13638

II.,.!.,.

0en%a"i Eisiensi

= ?=isiensi

@p @h

×!&&G

diketahui : @h

% &(1666 8

@p

% &.1363 8

= =

 Fp

×!&&  Fb &.1363

×!&& &.1666 Penyelesaian : = !&)(620G ?=iiensi

-1

Rata ' Rata Eisiensi

Bata H rata e==isiensi dihitung dengan men5umlahkan seluruh nilai e==isiensi dibagi dengan 5umlah data e==isiensi

=

!&)()0! !&

= !&())0!G . Bata-rata e==isiensi

Sudut 

I

=

arc tan

Bata

−

+

rata e=isiensi !&&

>iketahui : Bata H rata e==isiensi % !&)()0!  Penyelesaian :

I = arc tan

!&)()0! !&&

= 61°