154953_Laporan Praktikum Mekanika Fluida Kel.2-Edit

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA FTSP – JURUSAN TEKNIK LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL Jln. PKH. Mustofa No.23 Bandung – 40124 Telp.022 – 7272215

BAB I PENGUKURAN LAJU ALIRAN VOLUMETRIK

I.1

MAKSUD -

I.2

I.3

Mengetahui penggunan alat Hydraulics Bench.

TUJUAN 1.

Dapat menggunakan alat Hydraulics Bench.

2.

Dapat mengukur debit menggunakan Hydraulics Bench.

ALAT DAN BAHAN 1.

Hydraulics Bench dan kelengkapannya

2.

Stop Watch

3.

Air

Gambar.1 Hydraulics Bench I.4

DASAR TEORI Laju volume aliran dapat dihitung dengan persamaan : 𝑄= Dimana

∆𝑉 ∆𝑡

: Q = Laju volume aliran/debit (m3/det)

1


∆𝑉 = perubahan volume (m3) ∆𝑡 = selang waktu pengukuran (det)

I.5

PROSEDUR PELAKSANAAN 1.

Isi tangki dengan air ledeng hingga permukaan air berada di 10cm di bawah pinggir tangki

2.

Hubungkan konektor power supply

3.

Tutup penutup pipa pada ujung pipa inlet

4.

Nyalakan power

5.

Nyalakan pompa

6.

Buka klep / kran aliran dengan hati – hati

7.

Tutup klep pengeluaran

8.

Isi tangki sampai dengan alat ukur menunjukan volume tangki sebesar 10 liter

9.

Hitung waktu yang diperlukahn dengan menggunakan stopwatch untuk menaikan muka air mulai dari 10 liter ke 20 liter dan seterusnya dengan selisih kenaikan 10 liter

10. Lakukan percobaan ini kembali untuk bukan kran / klep berbeda

I.6

DATA PERCOBAAN Bukaan ke-1 V1

V2

ΔV

(L)

(L)

(L)

1

10

20

10

28.84

28.84

0.000347

2

20

30

10

57.18

28.34

0.000353

3

30

40

10

84.84

27.66

0.000362

4

40

50

10

112.84

28.00

0.000357

5

50

60

10

142.20

29.36

0.000341

10

85.18

28.44

0.000352

Pengukuran

Rerata

t (s)

2

Δt (s)

Q (𝒎𝟑 /s)


Bukaan ke-2

V1

V2

ΔV

(L)

(L)

(L)

1

10

20

10

7.09

7.09

0.00141

2

20

30

10

14.69

7.60

0.001316

3

30

40

10

15.56

7.96

0.001256

4

40

50

10

16.15

8.19

0.001221

5

50

60

10

16.27

8.08

0.001238

10

13.95

7.78

0.001288

Pengukuran

Rerata

t (s)

Δt (s)

Q (𝒎𝟑 /s)

Bukaan ke-3 V1

V2

ΔV

(L)

(L)

(L)

1

10

20

10

3.45

3.45

0.0029

2

20

30

10

7.41

3.96

0.00253

3

30

40

10

7.27

3.31

0.00302

4

40

50

10

8.80

5.49

0.00182

5

50

60

10

9.70

4.21

0.00238

10

7.33

4.08

0.00253

Pengukuran

Rerata

t (s)

Δt (s)

Q (𝒎𝟑 /s)

Bukaan ke-4

Pengukuran

V1

V2

ΔV

(L)

(L)

(L)

t (s)

3

Δt (s)

Q (𝒎𝟑 /s)


1

10

20

10

1.58

1.58

0.00633

2

20

30

10

3.93

2.35

0.00426

3

30

40

10

4.65

2.30

0.00435

4

40

50

10

4.84

2.54

0.00394

5

50

60

10

5.13

2.59

0.00386

10

4.03

2.27

0.00455

Rerata

Grafik Perubahan Debit terhadap Waktu 0.005

0.00455

0.004 0.003

0.00253

Debit (m3/s) 0.002

0.001288

0.001 0 0.00

I.7

0.000352

5.00

10.00

15.00 20.00 Waktu (s)

CONTOH PERHITUNGAN DAN ANALISA Bukaan ke-1, pengukuran ke-2

-

∆𝑉𝑛 = 𝑉𝑛 − 𝑉𝑛−1 ∆𝑉2 = 20 − 10 ∆𝑉𝑛 = 10 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 = 0.01 𝑚3

-

∆𝑡𝑛 = 𝑡𝑛 − 𝑡𝑛−1 ∆𝑡2 = 57.18 − 28.84 = 28.34 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

-

𝑄𝑛 = 𝑄2 =

∆𝑉𝑛 ∆𝑡𝑛

0.01 28.34

4

25.00

30.00

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA FTSP – JURUSAN TEKNIK LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL Jln. PKH. Mustofa No.23 Bandung – 40124 Telp.022 – 7272215 3 𝑄2 = 0.00132 m ⁄detik

Untuk menghitung debit, dihasilkan dari perhitungan waktu awal aliran hingga waktu saat tuas akan terangkat. Dimana memenuhi persamaan kontinuitas dan persamaan aliran fluida (debit).

I.8

KESIMPULAN 1.

Andriansyah Ramadhany Saputra (25-2015-049) Besarnya perubahan waktu dipengaruhi oleh bukaan. Jadi bukaan juga mempengaruhi debit

2.

Luthfi Auliaur Rahman (25-2015-050) Perubahan volume dan waktu mempengaruhi besar kecilnya debit air yang keluar

3.

Naufan Muhammad Pasya (25-2015-051) Waktu yang dibutuhkan setiap bukaan berbeda sehingga debit yang dihasilkan berbeda juga.

4.

Fariza Alfiani (25-2015-052) Semakin besar bukaan kran semakin kecil pula perubahaan ∆𝑡 karena perubahan volume yang semakin besar sehingga debit air semakin membesar.

5.

Bizantio Wiranta Ranadipura (25-2015-053) Dengan debit yang sama, semakin besar kecepatan aliran semakin sedikit waktu yg dibutuhkan. Tetapi semakin kecil kecepataan aliran, waktu yg dibutuhkan semakin lama.

6.

Khoirunnisa Nur Alifah (25-2015-054) Selang waktu dari setiap percobaan dipengaruhi oleh laju volume aliran setiap detik

7.

Muhammad Syahrul Hadiana (25-2015-055)

5


Semakin cepat waktu yg di butuhkan untuk mengisi bak semakin besar pula debit airnya. 8.

Kamila Khalishah (25-2015-057) Berdasarkan grafik perubahan debit terhadap waktu, nilai debit berbanding terbalik dengan waktu, hal ini menunjukkan semakin besar nilai debit maka semakin kecil/sedikit waktu yang dibutuhkan.

I.9

DOKUMENTASI

6


BAB II KALIBRASI ALAT UKUR TEKANAN

II.1 MAKSUD -

Mengkalibrasi satuan tekanan (bar) ke massa (kg)

II.2 TUJUAN 1.

Mahasiswa mampu mengkalibrasi dengan menggunakan Dead Weight Piston Gauge

II.3 ALAT DAN BAHAN 1.

1 set Dead Weight Piston Gauge

Gambar 2. Dead Weight Piston Gauge

II.4 DASAR TEORI

7


Tekanan diaplikasikan pada pemberat yang ditempatkan di atas suatu pen penahan berat atau beban. Yang mana terhubung ke piston berisi minyak dalam sistem pipa, sedemikian hingga manometer akan menunjukkan tekanan tertentu. 𝑔 = 9.81 𝑚⁄𝑠 2

𝐹 = 𝑚. 𝑔 𝐴=

𝜋 2 𝜋 2 𝑑 = 12 = 113,1𝑚𝑚2 4 4

𝑝=

𝐹 𝐴

II.5 PROSEDUR PELAKSANAAN 1.

Buka kran overflow

2.

Buka penutup

3.

Jika perlu, isikan minyak ke dalamnya

4.

Atur manometer hingga menunjukkan angka nol dengan memutar Counterbalance Cylinder

5.

Masukkan piston

6.

Putar Counterbalance Cylinder hingga angka di manometer menunjukkan angka sesuai dengan tekanan piston

7.

Tambahkan tekanan sesuai dengan petunjuk asisten

8.

Ukur / baca manometer pada setiap penambahan tekanan.

II.6 DATA PERCOBAAN Tekanan

Tekanan

Gaya F

Aktual

Mano

Aktual

(bar)

(bar)

(N)

0.334

0.35

3.778

0.5

0.5

1

1

Gaya

M

M

M

Aktua

Mano

Timban

l (kg)

(kg)

g (kg)

3.959

0.385

0.404

5.655

5.655

0.576

11.310

11.31

1.153

F Mano (N)

8

KR1

KR2

(%)

(%)

0.38

1.3

4.8

0.576

0.571

0.9

0

1.153

1.141

1

0


0 1.5

1.5

16.965

2

2

22.620

2.5

2.48

28.275

16.96 5 22.62 0 28.04 9

1.729

1.729

1.711

1.1

0

2.306

2.306

2.281

1.1

0

2.882

2.859

2.851

1.1

0.8

II.7 CONTOH PERHITUNGAN DAN ANALISA Perhitungan tekanan aktual pada 2.5 bar  Menghitung Gaya F Aktual 𝐹 = 𝑝𝑥𝐴 𝐹 = (2.5𝑥105 )𝑥(113.1𝑥10−6 ) 𝐹 = 28.275 𝑁  Menghitung Gaya F Mano 𝐹 = 𝑝𝑥𝐴 𝐹 = (2.48𝑥105 )𝑥(113.1𝑥10−6 ) 𝐹 = 28.049 𝑁  Menghitung M Aktual 𝑚=

𝐹 𝑔

𝑚=

28.275 9.81

𝑚 = 2.882 𝑘𝑔  Menghitung M Mano

9


𝑚=

𝐹 𝑔

𝑚=

28.049 9.81

𝑚 = 2.859 𝑘𝑔  Menghitung KR1 𝐾𝑅1 =

|𝑀𝑇𝑖𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 − 𝑀𝐴𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 | 𝑥100% 𝑀𝐴𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙

𝐾𝑅1 =

|2.851 − 2.882| 𝑥100% 2.882

𝐾𝑅1 = 1.1%  Menghitung KR2 𝐾𝑅2 =

|𝑀𝑀𝑎𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 − 𝑀𝐴𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 | 𝑥100% 𝑀𝐴𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙

𝐾𝑅2 =

|2.859 − 2.882| 𝑥100% 2.882

𝐾𝑅2 = 0.8% KR merupakan faktor koreksi pada timbangan atau manometer terhadap beban aktual. Nilai KR tidak boleh lebih dari 5% karena bila hasilnya lebih dari 5% kesalahan terjadi pada perhitungan atau diperlukan percobaan ulang.

II.8 KESIMPULAN 1. Andriansyah Ramadhany Saputra (25-2015-049) Tekanan yang diberikan oleh beban piston menunjukkan tekanan pada manometer dengan selisih yang semakin besar setiap penambahan pada beban piston. 2. Luthfi Auliaur Rahman (25-2015-050) 10


Semakin berbeda tekanan manometer yang dihasilkan dengan tekanan aktual maka nilai KR akan semakin besar 3. Naufan Muhammad Pasya (25-2015-051) Tekanan yang diberikan oleh beban piston menunjukkan perubahan tekanan dan selisih hasil pada tekanan aktual dan tekanan manometer. 4. Fariza Alfiani (25-2015-052) Semakin besar suatu gaya atau massa, maka semakin besar pula tekanannya, sebaliknya jika massa dan gaya semakin kecil, maka tekanan semakin kecil pula sebab tekanan dengan massa atau gaya berbanding lurus. 5. Bizantio Wiranta Ranadipura (25-2015-053) Jika luas beban semakin kecil maka tekanan makin besar, sebaliknya jika luasnya makin kecil, maka tekanan pun membesar hal itu disebabkan nilai luas berbanding terbalik dengan nilai tekanan. 6. Khoirunnisa Nur Alifah (25-2015-054) Kr adalah untuk mengukur kesalahan relatif yang terjadi di timbangan dan aktual atau yang tercatat diketerangan yang ada. 7. Muhammad Syahrul Hadiana (25-2015-055) Tekanan berbanding lurus dengan gaya. Jadi ketika gaya diperbesar maka otomatis tekanan pun akan ikut membesar. 8. Kamila Khalishah (25-2015-057) Kalibrasi adalah serangkaian kegiatan yang membentuk hubungan antara nilai yang ditunjukkan oleh instrumen pengukur atau system pengukuran, dengan nilai-nilai yang sudah diketahui yang berkaitan dengan besaran yang diukur dalam kondisi tertentu. Dan berdasarkan percobaan kesalahan relatif alat masih bisa ditolerir.

II.9 DOKUMENTASI

11


BAB III HYDROSTATIC PRESSURE ( TEKANAN HIDROSTATIK)

III.1 MAKSUD 

Menghitung tekanan hidrostatik.



Menentukan pusat tekanan.

III.2 TUJUAN 1.

Mahasiswa dapat menggunakan alat Hydrostatic Pressure Apparatus.

2.

Mahasiswa dapat menghitung tekanan hidrostatik.

3.

Mahasiswa dapat menentukan pusat tekanan.

III.3 ALAT DAN BAHAN 1.

Satu set Hydrostatic Preassure Apparatus.

2.

Pipet Air.

Gambar 3. Hydrostatic Pressure Apparatus

III.4 DASAR TEORI Tekanan Hidrostatik dari suatu zat cair adalah phyd dan dihitung dari Phyd = p . g . t

12


Dimana :

p = densitas zat cair g = percepatan gravitasi = 9.81 t = jarak dari muka air

∑M 01 = 0 ℎ

ℎ

A. ( 2 + 𝑒 ) = 𝐴1 . 2 + A2 .

2.ℎ 3

𝐴1 = p1. ℎ

Dimana :

A2 =

p2 – p1 2

.ℎ

A = 𝐴1 + A2 Menghasilkan : 𝑒=

1 p2 – p1 . ℎ. 6 p2 + p1

Dengan Tekanan Hidrostatik 𝑝2 = 𝜌. 𝑔. cos 𝑎 . ( 𝑦𝑐 + 𝑝1 = 𝜌. 𝑔. cos 𝑎 . ( 𝑦𝑐 − 𝑒=

ℎ 2 ℎ 2

) )

ℎ2

1

. 12 𝑦

𝑐

Tekanan hidrostatik yang bekerja pada permukaan ditunjukan dengan resultan gaya 𝐹𝑝 melalui pusat tekanan D 𝑃𝑐 = 𝜌. 𝑔. 𝑡𝑐 Dimana :

𝑃𝑐 = Tekanan hidrostatik pada planar centre of force dari permukaan 𝑡𝑐 = Jarak dari planar centre of force terhadap muka air

13


Jika permukaan mempunyai sudut 𝛼, maka 𝑃𝑐 = 𝜌. 𝑔. cos 𝛼. 𝑦𝑐 𝐹𝑝 = 𝑃𝑐 . 𝐴𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑒

III.5 PROSEDUR PELAKSANAAN 1.

Set sudut Water Vessel (1) ke 𝛼 = 0𝑜

2.

Seimbangkan system dengan memutar slider (3), pin stop (4) harus tepat pada tengah lubang

3.

Tetapkan the rider, untuk menentukan panjang lengan I, menurut petunjuk asisten

4.

Isi air sampai seimbang

5.

Baca ketinggian muka air s dan masukkan ke lembar kerja

6.

Tingkatkan anak timbangan

7.

Dan ulangi pengukuran dengan sudut Water Vessel (𝛼) 40𝑜 dan 90𝑜

8.

Ukur s, I, 𝐹𝑔

9.

Jika s < 100 mm, maka 𝑒=

1 .𝑠 6

𝐼𝑑 = 200 − 𝑃𝑐 = 𝜌. 𝑔.

1 .𝑠 3

𝑠 2

𝐴𝑎𝑐𝑡 = 𝑠. 𝑏 Jika s > 100 mm, maka : 1 1002 𝑒= . 12 𝑠 − 50 𝐼𝑑 = 150 + 𝑒 𝑃𝑐 = 𝜌. 𝑔. (𝑠 − 50)

14


𝐴𝑎𝑐𝑡 = 100. 𝑏 𝑏 = 75 𝑚𝑚 10. Jika s < 𝑠ℎ mm, maka : 𝑠 − 𝑠1 ℎ= cos 𝛼 1 𝑒 = .ℎ 6 1 𝐼𝑑 = 200 − . 𝑠 3 𝑠 − 𝑠𝑡 𝑃𝑐 = 𝜌. 𝑔. 2 𝐴𝑎𝑐𝑡 = ℎ. 𝑏 Jika s > 𝑠ℎ mm, maka : 1 1002 𝑒= . 12 𝑠 − 𝑠𝑡 − 50 cos 𝛼 𝐼𝑑 = 150 + 𝑒 𝑃𝑐 = 𝜌. 𝑔. (𝑠 − 𝑠𝑡 − 50. cos 𝛼) 𝐴𝑎𝑐𝑡 = 100. 𝑏 𝑏 = 75 mm Maka gaya resultannya adalah 𝐹𝑝 = 𝑝𝑐 . 𝐴𝑎𝑐𝑡 11. Jika 𝛼 = 90𝑜 , maka : 𝑒=0 𝐼𝑑 = 150 𝐹𝑝𝑐 = 𝜌. 𝑔. (𝑠 − 𝑠𝑡 ). (100. 𝑏)

15


III.6 DATA PERCOBAAN Angle

𝛼 (0) 0 Lever arm I (mm) 150

Lowest Water level 𝑠𝑡 (mmWC)

Highest Water Level 𝑠ℎ (mmWC)

0

100

Timbangan 𝐹𝐺 (N)

Water Level s (mm)

𝐼𝐷 (𝑚)

Resultan 𝐹𝐷 (N)

Momen

1

48

0.1840

0.8483

0.1561

150

1.5

58

0.1807

1.2385

0.2238

150

2.5

78

0.1740

2.2400

0.3898

150

3.5

92

0.1693

3.1162

0.5277

150

5.5

120

0.1619

5.1503

0.8339

150

8

154

0.1580

7.6518

1.2091

Angle

𝛼 (0) 30 Lever arm I (mm) 150

Lowest Water level 𝑠𝑡 (mmHOW)

Highest Water Level 𝑠ℎ (mmHOW)

24

114

Timbangan 𝐹𝐺 (N)

Water Level s (mm)

𝐼𝐷 (𝑚𝑚)

Resultan 𝐹𝐷 (N)

Momen

1

70

0.1767

0.8989

0.1588

150

1,5

82

0.1727

1.4290

0.2467

150

2,5

98

0.1673

2.3262

0.3892

150

3,5

114

0.1655

3.4360

0.5685

150

5,5

140

0.1599

5.3489

0.8554

150

8

176

0.1566

7.9976

1.2527

16


CEK KESETIMBANGAN MOMEN BEBAN = MOMEN AIR Angle 𝛼 (0)= 0 MOMEN AKIBAT BEBAN

MOMEN AKIBAT AIR

0.15

0.1561

0.225

0.2238

0.375

0.3898

0.525

0.5277

0.825

0.8339

1.2

1.2091

Angle 𝛼 (0) = 30 MOMEN AKIBAT BEBAN

MOMEN AKIBAT AIR

0.15

0.1588

0.225

0.2467

0.375

0.3892

0.525

0.5685

0.825

0.8554

1.2

1.2527

III.7 CONTOH PERHITUNGAN 

Untuk α = 00 dan S < 100

-

ID = 200 -3 . 𝑠

1 1

ID = 0,2 - 3 . 0.048 ID = 0,1840 m -

A = s.b A = 0,048 . 0,075 A = 0.0036 m2

-

𝑠

Pc = ρ.g.2

17


Pc = 1000. 9,8.

0,048 2

Pc = 235.632 Pa -

FD = Pc.A FD = 235.632 x 0.0036 FD = 0.1561 N



Untuk α = 00 dan S > 100

-

e = 12 . 𝑠−50

1 1

0,01

0,01

e = 12 . 0,12−0,05 e = 0.0119 -

ID = 150 + e ID = 0,150 + 0.0119 ID = 0,1619 m

-

A = 100.b A = 0,1 . 0,075 A = 7,5x10-3 m2

-

PC = ρ.g.(s – 50) PC = 1000. 9,8. (0.12 – 0,05) PC = 686.7 Pa

-

FD = Pc.A FD = 686.7 x 0.0075 FD = 0.8339 N



Untuk α > 00 dan S < Sh

-

ID = 200 - 3 . 𝑠

1

1

ID = 0,2 - 3 . 0,07 ID = 0,1767 m -

A = s.b A = 0,07 . 0,075

18


A = 0.00398 m2 -

Pc = ρ.g.

𝑆−𝑆𝑡 2

Pc = 1000. 9,8.

0,07−0,024 2

Pc = 225.63 Pa -

FD = Pc.A FD = 225.63 x 0.00398 FD = 0.8989 N



Untuk α > 00 dan S > Sh

-

e = 12 . 𝑆−𝑆𝑡

1

0,01

𝐶𝑜𝑠 ∝

1

−50 0,01

e = 12 . 0,14−0,024 𝐶𝑜𝑠 30

−0,05

e = 0,0099 -

ID = 150 + e ID = 0,15 + 0.0099 ID = 0,1599 m

-

A = 100.b A = 0,1. 0,0075 A = 7,5x10-3 m2

-

Pc = ρ.g. (S-St-50.Cosα) Pc = 1000. 9,8. (0,14-0,024-0.05.Cos 300) Pc = 713.187 Pa

-

FD = Pc.A FD = 713.187 x 7,5x10-3 FD = 0.8554 N

19


III.8 KESIMPULAN 1.

Andriansyah Ramadhany Saputra (25-2015-049) Gaya yang dilakukan beban (Fg ) bisa menahan atau mengimbangi gaya tekanan hidrostatik sebesar Fp dengan jarak lD terhadap titik O.

2.

Luthfi Auliaur Rahman (25-2015-050) Semakin besar nilai timbangan maka water level pun akan semakin besar.

3.

Naufan Muhammad Pasya (25-2015-051) Apabila water level s semakin besar, maka nilai ID semakin kecil.

4.

Bizantio Wiranta Ranadipura (25-2015-052) Makin besar nilai s (water level) maka hasil perhitungan dari e, Pc, A, dan Fp juga akan makin besar.

5.

Fariza Alfiani (25-2015-053) Tekanan pun dipengaruhi oleh besarnya gaya gravitasi juga rapat jenis cairan yang dimasukkan serta tinggi air terhadap permukaan air.

6.

Khoirunnisa Nur Alifah (25-2015-054) Tekanan hidrostatis adalah besarnya suatu tekanan pada zat cair yang dipengaruhi oleh massa jenis zat cair, kedalaman zat cair dan percepatan gravitasi.

7.

Muhammad Syahrul Hadiana (25-2015-055) Berdasarkan percobaan, kesetimbangan momen benda dengan momen benda di air bisa dikatakan sama karena perbedaan pembulatan.

8.

Kamila Khalishah (25-2015-057) Faktor yang mempengaruhi tekanan hidrostatik adalah kedalaman zat cair dan massa jenis zat cair itu sendiri.Dimana tekanan hidrostatik berbanding lurus dengan kedalamannya (h) dan massa jenis zat cairnya (ρ).

III.9 DOKUMENTASI

20


BAB IV TINGGI METACENTRUM BENDA APUNG IV.1

IV.2

IV.3

MAKSUD 

Untuk mengetahui cara kerja alat Metacentric Height Apparatus.



Mengetahui menghitung tinggi metacentric.

TUJUAN 1.

Mahasiswa mengerti tentang tinggi metacentric.

2.

Mahasiswa dapat menghitung tinggi metacentric.

ALAT DAN BAHAN 1.

Satu set alat Metacentric Height Apparatus.

Gambar 4. Metacentric Height Apparatus

IV.4

DASAR TEORI Stabilitas Benda Terapung : 1.

Stabil jika zm> 0

2.

Tidak stabil jika zm< 0

21


Persamaan – persamaan yang digunakan : 𝑍𝑚 = 𝑥𝑠 . 𝑐𝑜𝑡 𝛼 𝑋𝑠 =

𝑚ℎ . 𝑥 = 0.055𝑥 𝑚 + 𝑚v + 𝑚ℎ

𝑍𝑠 =

𝑚𝑣 . 𝑥 + (𝑚 + 𝑚ℎ ). 𝑧𝑔 = 5.364 + 0.156𝑧 𝑚 + 𝑚v + 𝑚ℎ

𝑑𝑥𝑠 𝑥𝑠 = 𝑑𝛼 𝛼

IV.5


Isi bak dengan air sesuai kebutuhan

2.

Siapkan benda apung

3.

Tentukan nilai x

4.

Tentukan nilai z sesuai petunjuk asisten

5.

Masukkan benda apung ke dalam bak, amati yang terjadi

6.

Ukur sudut derajat kemiringan benda apung

7.

Lakukan prosedur ini dengan nilai 0,5 cm hingga 4 cm

22


IV.6

DATA PERCOBAAN Pengukuran 1 x = 1cm

xs= 0.055 cm Kondisi

a (0)

zs (cm)

zm (cm)

𝒅𝒙𝒔 𝒅𝜶

Pengamatan

3

40

5.832

0.787

0.014

Stabil

6

50

6.300

0.629

0.011

Stabil

9

50

6.768

0.629

0.011

Stabil

12

90

7.236

0.347

0.006

Stabil

15

200

7.704

0.151

0.003

Stabil

18

290

8.172

0.099

0.002

Stabil

z (cm)

Grafik hubungan antara

𝑑𝑥𝑠

dengan zs

𝑑𝛼

9.000 8.000 7.000 6.000 y = -1780.1x2 - 147.8x + 8.2899

5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0.000 0.000

0.002

0.004

0.006

23

0.008

0.010

0.012

0.014

0.016


Pengukuran 2 x = 2cm

xs= 0.11 cm Kondisi

a (0)

zs (cm)

zm (cm)


Pengamatan

3

50

5.832

1.257

0.022

Stabil

6

60

6.300

1.047

0.018

Stabil

9

80

6.768

0.783

0.014

Stabil

12

140

7.236

0.441

0.008

Stabil

15

220

7.704

0.272

0.005

Stabil

18

300

8.172

0.191

0.004

Stabil

z (cm)


𝑑𝑥𝑠 𝑑𝛼

dengan zs

9.000 8.000

7.000 6.000 5.000

y = 2088x2 - 168.19x + 8.5952

4.000 3.000 2.000 1.000 0.000 0.000

0.005

0.010

24

0.015

0.020

0.025


Pengukuran 3 x = 3 cm

xs= 0.165 cm Kondisi

a (0)

zs (cm)

zm (cm)


Pengamatan

3

60

5.832

1.670

0.028

Stabil

6

90

6.300

1.042

0.018

Stabil

9

120

6.768

0.776

0.014

Stabil

12

170

7.236

0.540

0.010

Stabil

15

250

7.704

0.354

0.007

Stabil

18

320

8.172

0.264

0.005

Stabil

z (cm)


𝑑𝑥𝑠 𝑑𝛼

dengan zs

9.000 8.000

7.000 6.000 5.000

y = 4029.8x2 - 231.13x + 9.153

4.000 3.000 2.000 1.000 0.000 0.000

0.005

0.010

25

0.015

0.020

0.025

0.030


IV.7

CONTOH PERHITUNGAN Pengukuran Tabel Pertama : Xs

= 0.055 × X = 0.055 × 1 = 0.055 cm

Zs

= 5.364 + 0.156 Z = 5.364 + 0.156 (3) = 5.832 cm

Zm

= Xs × cot𝛼 = 0.055× cot 40 = 0.787 cm

dxs/ d𝛼

= Xs / 𝛼 = 0.055 / 4 = 0.014 cm

Pengukuran Tabel Kedua : Xs

= 0.055 × X = 0.055 × 2 = 0.11 cm

Zs

= 5.364 + 0.156 Z = 5.364 + 0.156 (6) = 6.300 cm

26


Zm

= Xs ×cot𝛼 = 0.11 ×cot 60 = 1.047 cm

dxs/ d𝛼

= Xs / 𝛼 = 0.11 / 6 = 0.018 cm

Pengukuran Tabel Ketiga : Xs

= 0.055 × X = 0.055 × 3 = 0.165 cm

Zs

= 5.364 + 0.156 Z = 5.364 + 0.156 (12) = 6.768 cm

Zm

= Xs × cot𝛼 = 0.165× cot 120 = 0.776 cm

dxs/ d𝛼

= Xs / 𝛼 = 0.165/ 12 = 0.014 cm

27


IV.8

KESIMPULAN 1.

Andriansyah Ramadhany Saputra (25-2015-049) Berdasarkan hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa semain tinggi beban vertical dari dasar dan semakin jauh beban horizontal dari titik 0 (tengah-tengah) benda apung. Benda kemiringan yang diterima akan lebih besar daripada beban yang berada di dasar benda apung dan berada di tengah-tengah benda apung dengan kondisi dan besar beban yang sama.

2.

Luthfi Auliaur Rahman (25-2015-050) Jika nilai Zm lebih dari nol maka benda tersebut stabil sebaliknya jika kurang dari nol maka benda tersebut tidak stabil dan hasil percobaan menunjukan kondisi yang stabil

3.

Naufan Muhammad Pasya (25-2015-051) Apabila jarak titik metacentrum di atas titik pusat berat, maka benda stabil karena ada gaya apung yang menimbulkan momen untuk mengembalikan benda pada kedudukan semula dan stabil.

4.

Bizantio Wiranta Ranadipura (25-2015-052) Kestabilan suatu benda terapung dipengaruhi oleh titik berat dan tinggi metacentrumnya..

5.

Fariza Alfiani (25-2015-053) Sudut atau angle berpengaruh pada tinggi metacentrum yang apabila semakin besar sudutnya maka semakin kecil tinggi metasentrum (Zm), yang juga dapat menentukan benda tersebut tenggelam atau terapung.

6.

Khoirunnisa Nur Alifah (25-2015-054) Semakin besar sudut maka tinggi metasentrum (Zm) semakin kecil. Pada hasil praktikum Zm yang didapat adalah Zm > 0, itu berarti bahwa kondisi pengamatan stabil.

7.

Muhammad Syahrul Hadiana (25-2015-055) Semakin jauh jarak antara titik metacentrum dengan titikberat benda maka benda semakin tidak stabil.

28


8.

Kamila Khalishah (25-2015-057) Nilaixs, z dan 𝛼 akan mempengaruhi hasil zm dan dxs/d𝛼 (stability gradient). Semakin besar nilai z dan 𝛼 maka semakin kecil zm dan stability gradientnya. Nilai zm juga menentukan kondisi stabilitas benda.

IV.9

DOKUMENTASI

29


BAB V DIMENSI PIPA

V.1

MAKSUD 

Untuk mengetahui penggunaan alat ukur jangka sorong dan mengetahui dimensi pipa.

V.2

TUJUAN 1.

V.3

V.4

Mahasiswa dapat mengerti cara dan penerapan pengukuran pipa.

ALAT DAN BAHAN 1.

Pita Ukur

2.

Jangka Sorong


Persiapkan alat alat yang digunakan.

2.

Ukurdenganmenggunakanjangkasorong,

diameter

dalam

pipa

dan

diameter luar pipa. 3.

Ukur jarak tiap segmen dengan menggunakan pita ukur, yaitu jarak bak udik dan bak hilir, bak dan ambang ukur Thompson, sambungan pipa pada piezometer.

V.5

DATA PERCOBAAN Pipa Warna

: Biru

Hulu - 4

Panjang (m) 0.07

D luar (m) 0.03215

D dalam (m) 0.0254

A (m2) 0.0005

P (m) 0.0798

0.00635

4 - 4E

4.635

0.03215

0.0254

0.0005

0.0798

0.00635

4E - 4D

0.2

0.03215

0.0254

0.0005

0.0798

0.00635

4D - 4C

0.93

0.03215

0.0254

0.0005

0.0798

0.00635

Segmen

30

R


V.6

4C - 4B

0.44

0.03215

0.0254

0.0005

0.0798

0.00635

4B - 4A

0.388

0.03215

0.0254

0.0005

0.0798

0.00635

4A - Hilir

0.15

0.03215

0.0254

0.0005

0.0798

0.00635

Segmen

Tinggi (m)

Hulu

68,942

4

68,142

4E

66,417

4D

89,692

4C

92,067

4B

71,017

4A

68,267

Hilir

68,585

CONTOH PERHITUNGAN A = 1⁄4 𝑥 𝜋 𝐷𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 2 = 1⁄4 𝜋 𝑥 0.032152 = 0.0005 m2 P = 𝜋 𝑥 𝐷𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 = 𝜋 x 0.03215 = 0.0798 m R=

V.7

𝐴 𝑃

=

0.0005 0.0798

= 0.00635 m

KESIMPULAN 1.

Andriansyah Ramadhany Saputra (25-2015-049) Dengan

memahami

penggunaan

jangka

sorong,

kita

dapat

mengidentifikasi diameter suatu pipa. 2.

Luthfi Auliaur Rahman (25-2015-050) Pengukuran dimensi pipa harus detail, maka pembacaan alat ukur harus teliti.

3.

Naufan Muhammad Pasya (25-2015-051) Diameter

pipa

berpengaruh

terhadap

mempengaruhi karakteristik debit aliran. 31

panjang

pipa

dan

dapat


4.

Bizantio Wiranta Ranadipura (25-2015-052) Dengan pemahaman penggunaan jangka sorong, kita dapat mengetahui dimensi pipa.

5.

Fariza Alfiani (25-2015-053) Dari hasil pengukuran dapat kita cari luas dari pipa tersebut selain itu juga kita bisa mencari perimeter basah dan juga jari-jari hidrauliknya. Dalam percobaan ini bisa terjadi faktor-faktor kesalahannya juga, seperti pembacaan alat ukur yang tidak teliti.

6.

Khoirunnisa Nur Alifah (25-2015-054) Dengan menggunakan jangka sorong kita bisa mengukur berapa dimensi pipa dengan ketelitian 0,1 m.

7.

Muhammad Syahrul Hadiana (25-2015-055) Jarak Segmen yang diukur yaitu jarak bak udik dan bak hilir, bak dan ambang ukur Thompsom, sambungan pipa pada piezometer.

8.

Kamila Khalishah (25-2015-057) Dengan mengetahui ukuran diameter pipa kita bisa menghitung nilai P,R dan mengetahui luas pipa yang akan mempengaruhi aliran debit. Bagian yang diukur dengan jangka sorong yaitu diameter dalam pipa dan diameter luar pipa.

V.8

DOKUMENTASI

32


BAB VI DEBIT AIR

VI.1

MAKSUD Untuk mengkalibrasi koefisien ambang ukur Thompson.

VI.2

TUJUAN 1.

Mahasiswa dapat mengukur debit dengan menggunakan ambang ukur Thompson.

2.

Mahasiswa dapat menghitung koefisien debit dan debit dengan persamaan Thompson.

VI.3

VI.4

ALAT DAN BAHAN 1.

Bak ukur debit dengan ambang Thompson.

2.

Stopwatch.

3.

GelasUkur.

4.

Ember.

DASAR TEORI 1.

Ambang Ukur Thompson Ambang ukur Thompson merupakan salah satu ambang ukur yang ada. Bentuk ambang ukur menyerupai huruf “V” dengan sudutnya sebesar 90°. Persamaan Thompson yang dipergunakan adalah : 5 1 𝑄 = 𝐶. tan 𝛼 ℎ2 2

Dimana :

h = tinggi air pada ambang α = 90° C = koefisien Thompson = 1,39 Q = debit aliran (m3/s)

2.

Debit Aliran

33


Jumlah zat cair yang mengalir melalui tampang lintang aliran tiap satu satuan waktu disebut debit aliran (Q). Debit aliran biasanya diukur dalam volume zat cair tiap satuan waktu, sehingga satuannya adalah meter kubik per detik (m3/s) atau satuan lain (liter/detik, liter/menit, dan sebagainya). Didalam zat cair ideal, dimana tidak terjadi gesekan, kecepatan aliran v adalah sama disetiap titik pada tampak lintang. Apabila tampang aliran tegak lurus pada arah aliran adalah A, maka debit aliran diberikan oleh bentuk berikut : 𝑄 = 𝐴. 𝑣 Apabila zat cair tidak kompresibel mengalir secara kontinyu melalui pipa atau saluran terbuka, dengan tampang aliran konstan maupun tidak konstan, maka volume zat cair yang lewat tiap satuan waktu adalah sama disetiap penampang. Keadaan ini disebut dengan Hukum Kontinuitas aliran zat cair. 𝑣1 . 𝐴1 = 𝑣2 . 𝐴2 atau 𝑄 = 𝐴. 𝑣 adalah konstan. VI.5


Siapkan Stopwatch dan ember.

2.

Setelah aliran stabil, tampung air pada ember secukupnya dan catat waktu di Stopwatch.

3.

Ukur banyaknya air yang ditampung tadi dengan menggunakan gelas ukur, catat hasilnya.

4.

Hitung debit dan hitung koefisien Thompson yang terjadi.

5.

Bandingkan dengan angka yang ditentukan.

6.

Lakukan prosedur ini beberapa kali sehingga diperoleh angka yang mendekati dengan toleransi < 5%.

7.

VI.6

Ukur tinggi zat cair pada masing - masing piezometer.

DATA PERCOBAAN Koefisien Ambang Ukur Thompson

34


1.

hawal

= 10.24 cm

2.

hakhir

= 15.51 cm

3.

∆h

= 5.27 cm

Volume

Waktu

Q

(m3)

(dt)

(m3/dt)

1

0.00085

1.47

0.000578 0.000388

1.491

7.25

2

0.00074

1.19

0.000622 0.000388

1.603

15.33

3

0.00088

1.22

0.000721 0.000388

1.860

33.78

4

0.00086

1.47

0.000585 0.000388

1.508

8.51

5

0.00090

1.54

0.000584 0.000388

1.507

8.39

6

0.00072

1.13

0.000637 0.000388

1.643

18.18

7

0.00080

1.28

0.000625 0.000388

1.611

15.92

8

0.00066

1.18

0.000559 0.000388

1.442

3.74

9

0.00096

1.31

0.000733 0.000388

1.889

35.92

10

0.00064

1.00

0.000640 0.000388

1.650

18.70

11

0.00082

1.25

0.000656 0.000388

1.691

21.67

12

0.00080

1.22

0.000656 0.000388

1.691

21.62

13

0.00084

1.15

0.000730 0.000388

1.883

35.47

14

0.00076

0.96

0.000792 0.000388

2.041

46.83

15

0.00090

0.94

0.000957 0.000388

2.468

77.58

Percobaan

∆h5/2

Cp

Toleransi C (%)

Data Tinggi Piezometer Segmen

Tinggi Awal (m)

Tinggi Akhir (m)

Tinggi Rerata (m)

Hulu

1.650

1.650

1.650

4

1.447

1.335

1.391

4e

1.104

1.105

1.105

4d

0.917

0.919

0.918

4c

0.854

0.855

0.855

35


VI.7

4b

0.778

0.769

0.774

4a

0.563

0.563

0.563

CONTOH PERHITUNGAN Percobaan ke-8

VI.8



Volume

= 680 ml



dt

= 1.18 s



∆h

= 4.32 cm

= 0.0432 m



∆h5/2

= 0.04325/2

= 3.88 x 10-4 m



Q

= V/dt

= 680 x 10-6 / 1.18 = 5.76 x 10-4 m3/s



Cp

= Q / ∆h5/2

= 5.76 x 10-4 / 3.88 x 10-4 = 1.486 m2/s



CToleransi

=

= 680 x 10-6 m3

𝐶−1.39 1.39

× 100 %

=

1.486−1.39 1.39

× 100 %

= 6.88 %

KESIMPULAN 1.

Andriansyah Ramadhany Saputra (25-2015-049) Seperti kita tahu bahwa pada persamaan Thompson, semakin tinggi volume air pada ambang akan mempengaruhi debit suatu aliran.

2.

Luthfi Auliaur Rahman (25-2015-050) Nilai debit dapat mempengaruhi koefisien ambang Thompson (C).

3.

Naufan Muhammad Pasya (25-2015-051) Selain debit, koefisien ambang Thompson juga dipengaruhi oleh perubahan ketinggian.

4.

Bizantio Wiranta Ranadipura (25-2015-052) Semakin kecil nilai delta h maka semakin besar nilai koefisiennya begitu pula sebaliknya.

5.

Fariza Alfiani (25-2015-053) Syarat untuk nilai toleransi C adalah ≤5% dan diperoleh satu nilai yang menghasilkan angka ≤5% yaitu toleransi C8 sebesar 3.74

6.

Khoirunnisa Nur Alifah (25-2015-054)

36


Kesalahan yang terjadi pada percobaan yang lainnya disebabkan oleh faktor saat melakukan pengukuran yang kurang teliti. 7.

Muhammad Syahrul Hadiana (25-2015-055) Faktor toleransi harus ≤5% sebab merupakan ketelitian praktikan saat pengukuran.

8.

Kamila Khalishah (25-2015-057) Nilai koefisien C dipengaruhi oleh debit dan perubahan ketinggi (delta h). Semakin mendekati nilai koefisien Thompson yaitu 1.39 semakin kecil nilai toleransi yang diperoleh.

VI.9

DOKUMENTASI

37


BAB VII GARIS ENERGI

VII.1 MAKSUD 

Untuk mengetahui besarnya garis energi serta besarnya kehilangan energi yang terjadi pada sistem perpipaan.

VII.2 TUJUAN 1.

Mahasiswa mengerti tentang garis energi.

2.

Mahasiswa dapat menghitung persamaan garis energi.

3.

Mahasiswa dapat menghitung kehilangan energi pada sistem perpipaan.

VII.3 ALAT DAN BAHAN 1.

Piezometer.

2.

Data-data yang ada.

3.

Hasil perhitungan sebelumnya.

VII.4 DASAR TEORI Garis Energi Garis Energi adalah pernyataan grafis dari energi tiap bagian energi total terhadap suatu data yang dipilih sebagai suatu harga linier dalam meter fluida, dapat digambarkan pada tiap bagian yang mewakilinya dan garis yang diperoleh dengan cara tersebut akan miring dalam arah aliran. Hukum Bernoulli Hukum ini merupakan penerapan prinsip kekekalan energi. Dimana energi tidak dapat diciptakan ataupun dihilangkan, melainkan dapat dirubah kebentuk lain. Di dalam hukum Bernoulli ini selalu ada kehilangan energi. Persamaan yang digunakan :

38

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA FTSP – JURUSAN TEKNIK LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL Jln. PKH. Mustofa No.23 Bandung – 40124 Telp.022 – 7272215 𝑣12 𝑝1

𝑣2

𝑝

+ +𝑧 = 2𝑔2 + 𝜌𝑔2 + 𝑧2 + ∆𝐻 2𝑔 𝜌𝑔 1 Dimana :

p

= tekanan air

𝞺

= kerapatan air (kg/𝑚3 )

∆𝐻

= kehilangan energi (m)

v

= kecepatan aliran (m/dt)

g

= percepatan gravitasi (m/𝑑𝑡 2 )

p/𝜌𝑔

= tinggi tekan

v2/2g = tinggi kecepatan z

= tinggi tempat (m)

Persamaan Chezy Persamaan Cheezy adalah sebagai berikut : V = C . √𝑅. 𝐼 Dimana :

V = kecepatan aliran (m/dt) C = koefisien Chezy R = jari-jari hidraulik (m) I = kemiringan garis energi

Persamaan Darcy-Weishbach Persamaan Darcy-Weishbach untuk kehilangan energi adalah sebagai berikut: ∆𝐻 = Dimana :

𝜆. 𝐿. 𝑉 2 2. 𝑔. 𝐷

Δ𝐻

= kehilangan energi

𝜆

= koefisien tak berdimensi

39


V

= kecepatan aliran

g

= percepatan gravitasi (m/𝑑𝑡 2 )

D

= diameter pipa (m)

L

= panjang pipa (m)

VII.5 DATA PERCOBAAN Metode Bernoulli Segmen

v (m/s)

v2/2.g (m)

p/𝜌.g (m)

H (m)

∆H (m)

Hulu-4

1.118

6.131

0.977

7.781

0.203

4-4E

1.118

6.131

0.782

7.578

0.230

4E-4D

1.118

6.131

0.569

7.348

0.187

4D-4C

1.118

6.131

0.150

7.162

0.063

4C-4B

1.118

6.131

0.063

7.098

0.081

4B-4A

1.118

6.131

0.192

7.017

0.211

4A-Hilir

1.118

6.131

0.009

6.807

6.807

Metode Darcy-Weisbach Segmen

I

C

𝜆

∆H (m)

Hulu-4

2.893

8.249

1.153

0.203

4-4E

0.050

62.982

0.020

0.230

4E-4D

0.933

14.529

0.372

0.187

4D-4C

0.068

53.692

0.027

0.063

4C-4B

0.184

32.699

0.073

0.081

4B-4A

0.543

19.048

0.216

0.211

4A-Hilir

45.379

2.083

18.093

6.807

VII.6 CONTOH PERHITUNGAN Segmen Hulu-4

40


Metode Bernoulli 𝑄

5.59 𝑥 10−4



v=𝐴=



v2/(2.g) = 1.1182/(2×9.8) = 6.131 m



p/(𝜌. 𝑔) = tinggi piezometer – tinggi pipa + ½ Dluar

0.0005

= 1.118 m/s

= 1.650 – 0.68942 + (½ x0.03215) = 0.977 m 

= tinggi piezometer + v2/(2.g)

H

= 1.650 + 6.131 = 7.781 m 

∆H

= Hsebelum-Hsetelah = 7.781-7.578 = 0.203 m

Metode Darcy-Weisbach 

I = ∆H/L = 0.230/0.07 = 2.893



C = √(𝑅×𝐼) = √(0.00635×2.893) = 8.249



λ=



∆H =

𝑣

8×𝑔 𝐶2

1.118

=

8×9.81 8.2492

λ×L×v2 2×𝑔×𝐷

=

= 1.153

1.153×0.07×1.1182 2×9.81×0.03215

= 0.203 m

VII.7 KESIMPULAN 1.

Andriansyah Ramadhany Saputra (25-2015-049) Kehilangan energi dipengaruhi oleh kecepatan aliran, koefisien, gravitasi, dan dimensi pipa.

2.

Luthfi Auliaur Rahman (25-2015-050) Besarnya kehilangan energi pada persamaan Darcy Weisbach ditentukan oleh koefisien tak berdimensi, panjang pipa, diameter pipa, dan kecepatan aliran.

3.

Naufan Muhammad Pasya (25-2015-051)

41


Kecepatan didapat dari perbandingan debit pada percobaan bab VI dan luas pipa pada percobaan bab V . 4.

Bizantio Wiranta Ranadipura (25-2015-052) Garis energi dipengaruhi oleh diameter pipa dan kecepatan aliran.

5.

Fariza Alfiani (25-2015-053) Koefisien Chezy didapatkan untuk menentukan koefisen tak berdimensi pada persamaan Darcy Weisbach.

6.

Khoirunnisa Nur Alifah (25-2015-054) Semakin besar panjang dan kecepatan pipa semakin besar kemungkinan kehilangan energi yang dihasilkan.

7.

Muhammad Syahrul Hadiana (25-2015-055) Berdasarkan percobaan menggunakan persamaan Bernaulli maupun Darcy Weisbach, hasil percobaan memiliki nilai kehilangan energi yang sama berarti kedua persamaan tersebut bisa digunakan.

8.

Kamila Khalishah (25-2015-057) Besarnya garis energi dan besarnya kehilangan energi yang terjadi pada sistem perpipaan dapat diketahui apabila tinggi tekan dan kecepatan aliran besar.

VII.8 DOKUMENTASI

42


BAB VIII JENIS ALIRAN

VIII.1 MAKSUD 

Mengetahui penggunaan alat Osborne Reynolds.

VIII.2 TUJUAN 1.

Dapat menggunakan alat Osborne Reynolds.

2.

Mengerti dan mengetahui aliran laminer dan turbulen.

VIII.3 ALAT DAN BAHAN 1.

Osborne Reynolds Demonstration Apparatus dan kelengkapannya.

2.

Tinta.

3.

Slang.

4.

Air.

5.

Stop Wacth.

6.

Thermometer.

Gambar 9.1 Osborne Reynolds Keterangan Gambar : 43


1.

Base plate

2.

Water reservoir

3.

Flow optimised inflow

4.

Aluminium well

5.

Metering tap

6.

Brass inflow tip

7.

Overflow section

8.

Test pipe section

9.

Ball block

10. Connection for water supply

11. Waste water discharge

12. Drain cock

13. Control valve

14. Lid

15. O-ring

VIII.4 DASAR TEORI Hukum Newton Tentang Kekentalan Zat Cair Kekentalan zat cair menyebabkan terbentuknya gaya-gaya geserantara duaelemenzat cair. Keberadaan kekentalan inimenyebabkan terjadinya kehilangan tenaga selama pengaliran atau diperlukannya energi untuk menjamin adanya pengaliran. Hukum Newton tentang kekentalan menyatakan bahwa tegangan geser antara dua partikel zat cair yang berdampingan adalah sebanding degan perbedaan kecepatan dari kedua partikel (gradien kecepatan).

Hukum Newton Tentang Kekentalan Zat Cair Aliran viskositas dapat dibedakan menjadi 2 tipe yaitu aliran laminer dan aliran turbulen. Dari percobaan Osborne Reynolds dapat disimpulkan bahwa aliran laminer pada kecepatan kecil, pencampuran tidak terjadi dan partikel - partikel zat cair bergerak dalam lapisan - lapisanyang sejajar,dan menggelincir terhadap lapisan di samppingnya. Sedangkan aliran turbulen bahwa kecepatan lebih besar, warna menyebar pada seluruh penampangnya pipadan terlihat bahwa percampurandaripartikel-partikel zat cair terjadi. Reynoldsmenunjukkan bahwa aliran dapat diklasifikasikan berdasarkan

44


suatu angka tertentu. Angka tersebut diturunkan dengan membagi kecepatan aliran di dalam pipa dengan angka Reynolds. Angka Reynolds mempunyai bentuk berikut ini : Re = (v×D) / ν D = 1 cm = 0.01 m ν = 9.14 × 10-7 m2/s  T = 24oC

Re<2300

Re=2300

Re>2300

Laminar

Critical

Turbulent

VIII.5 PROSEDUR PELAKSANAAN 1.

Isi tabung tinta dengan tinta yang sudah dicampur dengan air.

2.

Tempatkan alat diatas Hydraulic Bench.

3.

Hubungkanslang inlet ke pipa inlet.

4.

Alirkan air dari pipa inlet untuk mengisi water reservoir hingga ketinggian di atas flow-optimised inflow.

5.

Buka kran pembuangan dan pastikan aliran air stabil.

6.

Buka kran pipa tinta, atur supaya tidak terlalu banyak.

7.

Atur kran inflow dan kran pembuangan hingga diperolehjenis aaliranyang ditunjukkan oleh perilaku tinta di tabung pengamataan.

8.

Ukur volume air yang melalui pembuangan dan catat waktunya menggunakan stop watch.

9.

Lakukan percobaan ini beberapa kali. 45


10. Ukur suhu air pada saat percobaan.

VIII.6 DATA PERCOBAAN Suhu air saat percobaan T = 24oC Viskositas Zat Cari (ν) = 9.14 × 10-7 m2/s

Jenis Aliran (Pengamatan)

V (m3)

t (s)

Q (m3/s)

5.4 x 10-5

9.00

6 x 10-6

Turbulen

9.10 x 10-5

3.19

2.85 x 10-5

Laminer

2.40 x 10-5

12.03

2x 10-6

Turbulen

5.90 x 10-5

3.28

1.8 x 10-5

Laminer

1.80 x 10-5

11.00

1.64 x 10-6

Critical

v (m/s) 0.0764

Q

0.0254

0.0208

= V/t = 2.85 x 10-5 m3/s

A

= ¼ x π x D2 = ¼ x π x (0.01)2 = 7.8540 x 10-5 m2



v

= Q/A = 2.85 x 10-5 / 7.8540 x 10-5 = 0.3634 m/s



Re = (v × D) / ν = (0.3634 × 0,01) / 9.14 × 10-7 = 3975.9 Re < 2300 maka jenis alirannya adalah laminar.

VIII.8 KESIMPULAN 46

(Perhitungan)

836.2 Laminer

278.1 Laminer

0.2291 2507.0 Turbulen

= 9.10 x 10-5/ 3.19 

Jenis Aliran

0.3634 3975.9 Turbulen

VIII.7 CONTOH PERHITUNGAN 

Re

228.1 Laminer


1.

Andriansyah Ramadhany Saputra (25-2015-049) Pengunaan alat Osborne Reynolds dapat mengetahui suatu jenis aliran.

2.

Luthfi Auliaur Rahman (25-2015-050) Jenis aliran air terdiri dari laminar, transisi atau kritikal dan turbulen. Jenis-jenis aliran tersebut dipengaruhi oleh debit air.

3.

Naufan Muhammad Pasya (25-2015-051) Apabila bilangan reynoldnya kurang atau sama dengan 2300 maka termasuk jenis aliran laminer, apabila bilangan reynold sama dengan 2300 maka termasuk jenis aliran critical, dan apabila lebih dari 2300 bilangan reynoldnya maka termasuk jenis aliran turbulen.

4.

Bizantio Wiranta Ranadipura (25-2015-052) Jenis-jenis aliran tersebut menyebabkan terbentuknya gaya geser antara dua elemene zat cair yang dsebabkan oleh kekentalan zat cair tersebut.

5.

Fariza Alfiani (25-2015-053) Jika kekentalan suatu zat sangat kecil maka kemungkinan besar aliran tersebut turbulen.

6.

Khoirunnisa Nur Alifah (25-2015-054) Selain kekentalan suatu zat, kecepatan aliran dan diameter pipa juga menentukan jenis aliran tersebut.

7.

Muhammad Syahrul Hadiana (25-2015-055) Diameter pipa dan kecepatan aliran yang besar menghasilkan bilangan Reynolds besar.

8.

Kamila Khalishah (25-2015-057) Berdasarkan

percobaan

pertama

jenis

aliran

pengamatan

dan

perhitungan berbeda hal ini disebabkan sulitnya melihat perbedaan antara aliran laminar dengan aliran transisi secara visual. Namun secara perhitungan dapat ditentukan jenis aliran tersebut.

VIII.9 DOKUMENTASI

47


BAB VII

VIII.10

MAKSUD

VIII.11

TUJUAN

VIII.12

ALAT DAN BAHAN

VIII.13

DASAR TEORI

VIII.14

PROSEDUR PELAKSANAAN

VIII.15

DATA PERCOBAAN

VIII.16

CONTOH PERHITUNGAN

VIII.17

KESIMPULAN

VIII.18

DOKUMENTASI

48

154953_Laporan Praktikum Mekanika Fluida Kel.2-Edit

Recommend Documents