BAB I ALIRAN MELEWATI AMBANG ( AMBANG LEBAR DAN AMBANG TAJAM ) 1.1 Teori
1.1.1 .1.1 Pend Pendah ahul ulua uan n Dari
suatu
aliran
air
dalam
saluran
terbuka,
khususnya dalam hidrolika kita mengenal aliran beraturan yang yang berubah berubah tiba-tiba tiba-tiba.. Perubahan Perubahan ini disebabka disebabkan n oleh adany adanyaa gangg gangguan uan pada pada penamp penampang ang salura saluran n dalam dalam arah arah vertikal, vertikal, yaitu suatu perubahan perubahan penampan penampang g yang tegak tegak lurus lurus terha terhadap dap arah arah aliran aliran,, misaln misalnya ya bendun bendung, g, amban ambang g pintu air dan sebagainya. sebagainya. Amba Ambang ng yang ang meru merupa paka kan n kena kenaik ikan an dari dari dasa dasarr salu salura ran n
terb terbuk ukaa
yang ang
meny menyeb ebab abka kan n
terg tergan ang gguny gunyaa
permukaan air di hulu dan di hilir secara kontinu disebut juga dengan dengan pelimpah. Pengamatan yang dilakukan pada percobaan ini: a.
Meng Mengam amat atii pro proil il suatu suatu alira aliran n pada pada salur saluran an terbu terbuka ka denga dengan n mengg mengguna unakan kan pelim pelimpah pah ambang ambang lebar lebar dan ambang tajam.
b.
Mengamati kecepatan kecepatan aliran dan debit yang mele!ati gangguan.
c.
"ehil "ehilang angan an energ energii antar antaraa hulu hulu dan hilir hilir gangg gangguan uan..
Laporan Praktikum Hidrolika Laboratorium Mekanika Fluida dan Hidrolika Jurusan Teknik Sipil-Fakultas Teknik Universitas Andalas Perbedaan karakteristik akan terlihat pada keadaan loncat yang
ditunjukkan
oleh
#1
dan
#$.
Dengan
membendung%memasang sekat aliran disebelah hilir maka akan didapat tingkatan-tingkatan mulai dari loncat, peralihan dan tenggelam. &elanjutnya dengan mengatur debit aliran, proil dari aliran ini dapat diamati dengan seksama untuk dibandingkan. 1.1.$ 'ujuan Percobaan 1. Mempelajari karakteristik dari bangunan pelimpah yang bisa dipakai dalam bangunan air, misalnya bendung, !aduk dan lain-lain. "arakteristik tersebut antara lain: a.
pengaruh massa air di hilir pelimpah terhadap massa air di hulu pelimpah (ditunjukkan dengan graik )e 1 vs )e$*
b.
pengaruh debit terhadap massa air di atas pelimpah (ditunjukkan dengan graik )e 1 vs +*
c.
pengaruh
kekasaran
permukaan
bendung
terhadap debit aliran (ditunjukkan dengan graik vs +*, dimana adalah koeisien pengaliran d.
pengaruh massa air di atas pelimpah terhadap koeisien kekasaran (ditunjukkan oleh graik )e1 vs *
Laporan Praktikum Hidrolika Laboratorium Mekanika Fluida dan Hidrolika Jurusan Teknik Sipil-Fakultas Teknik Universitas Andalas e.
menentukan
harga
)
desain
() d*
dari
ketinggian muka air di atas pelimpah yang mungkin terjadi dengan mengambil desain (d* tertentu (graik % d vs )e1% )d*. $. Menentukan koeisien pengaliran (*. 1.1. Alat dan ahan 1.
&aluran terbuka dengan penampang empat persegi panjang.
$.
Pompa air lengkap dengan bak penampung.
.
Alat ukur debit (gelas ukur* atau dengan cara lainnya.
/.
&ebuah alat pelimpah ambang lebar dan pelimpah ambang tajam.
0.
Alat pengukur tinggi muka air (meteran tara*.
.
Alat ukur jarak%posisi (meteran*.
2.
&ekat pengatur untuk mendapatkan posisi loncat, peralihan dan tenggelam.
3.
Alat-alat lainnya yang mendukung praktikum.
1.1./ 4umus Dasar dan Perhitungan Penurunan rumus:
Laporan Praktikum Hidrolika Laboratorium Mekanika Fluida dan Hidrolika Jurusan Teknik Sipil-Fakultas Teknik Universitas Andalas
)ukum ernoulli:
P 1
Z 1
+
H L
= Z 1 +
$
+
V 1
ρ . g $. g
=
Z $ +
P $
+
ρ . g $.
P 1 − P $ .
dengan mengunakan prinsip manometer, diperoleh:
)5 6 7 6 ∆)
Menghitung Debit Aliran 8ntuk
menghitung
debit
aliran,
digunakan
alat
pengukur debit venturimeter dengan rumus sebagai berikut:
Laporan Praktikum Hidrolika Laboratorium Mekanika Fluida dan Hidrolika Jurusan Teknik Sipil-Fakultas Teknik Universitas Andalas
)ukum ernoulli: 91 6 9$ $
P 1
V 1
P $
=
"arena saluran hori=ontal maka: 1 6 $
P 1 − P $
V $$
)ukum "ontinuitas: =
g
− V 1$
$. g
A1 . ;1 6 A$ . ;$
;1
=
A$ A1
;$
V 1
=
<,$0.d $$
=
$
<,$0d1
d $$ $ 1
d
;$
V $
Debit aliran: + 6 A1 . ;1 $ d $ $ Q = <.$0.π .d 1 . $ V $ d 1
ontoh: jika d1 6 .10 cm dan d $ 6 $.<< cm &ehingga:
Laporan Praktikum Hidrolika Laboratorium Mekanika Fluida dan Hidrolika Jurusan Teknik Sipil-Fakultas Teknik Universitas Andalas + 6 121.31 π (∆)*<.0
"oeisien pengaliran:
C
Q =
L. H e
1, 0
"eterangan:
6 koeisien pengaliran
(cm <.0%s*
5
6 lebar bendung (ambang*
(cm*
)e 6 tinggi energi total di atas ambang
(cm*
Catatan: H e diukur sebagai tinggi air di atas ambang dengan mengabaikan tinggi kecepatan (V 12 / 2g) yang kecil sekali dibandingkan dengan tinggi muka air 1.1.0 Prosedur Percobaan 1.
8kur panjang, lebar dan tinggi pelimpah ambang lebar, ambang lebar dipasang pada posisi tertentu dalam saluran.
$.
)idupkan generator pompa air, air dialirkan dengan debit tertentu.
.
esarnya debit diukur dengan venturimeter >ika venturimeter tidak ada, besarnya debit juga bisa ditentukan dengan cara menampung air pada suatu !adah,
bersamaan
dengan
mencatat
!aktu
Laporan Praktikum Hidrolika Laboratorium Mekanika Fluida dan Hidrolika Jurusan Teknik Sipil-Fakultas Teknik Universitas Andalas menggunakan st!p"atc#, lalu air tersebut diukur dengan menggunakan gelas ukur. /.
Atur aliran dengan memasang sekat pada sebelah hilir pelimpah, sehingga diperoleh:
"ondisi loncat pertama (5 1*
"ondisi loncat kedua (5 $*
"ondisi peralihan (P*
"ondisi tenggelam pertama (' 1*
"ondisi tenggelam kedua (' $*.
Catatan: •
$eadaan l!ncat adala# keadaan dimana tinggi muka air di #ulu saluran tidak dipengaru#i !le# tinggi muka air di #ilir
•
$eadaan perali#an adala# keadaan dimana tinggi muka air di #ulu saluran tepat dipengaru#i !le# tinggi muka air di #ilir
•
$eadaan tenggelam adala# keadaan dimana tinggi muka air di #ulu saluran dipengaru#i !le# tinggi muka air di #ilir Pada
masing
masing
kondisi
dicatat
kedalaman permukaan air pada titik-titik dimana terjadi perubahan proil aliran (sebanyak 3 titik* dan catat absis dari tiap-tiap titik pengukuran 0.
)itung ketinggian muka air untuk mendapatkan gambaran proil aliran.
Laporan Praktikum Hidrolika Laboratorium Mekanika Fluida dan Hidrolika Jurusan Teknik Sipil-Fakultas Teknik Universitas Andalas .
5angkah di atas diulangi untuk 1 buah debit aliran lain yang berbeda.
2.
8ntuk 0 buah debit yang berbeda, yang dicatat hanya
kedalaman
muka
air
hulu
(# 1*
dan
kedalaman muka air hilir (# $*. 3.
5angkah 1 s%d dilakukan kembali dengan mengganti
pelimpahan ambang lebar dengan
pelimpahan ambang tajam. ?.
uat graik )e 1 vs )e$.
1<. uat graik )e 1 vs +. 11. Dari graik )e 1 vs + ambil 1< pasang )e dan +. "emudian hitung . uat graik )e 1 vs dan vs +. 1$. )itung harga desain (d*. "emudian dari graik )e1 vs tentukan )d. 1. uat graik % d vs )e% )d. 1/. Analisa masing-masing graik. 10. uat kesimpulan. Catatan: %e!ri dilengkapi dengan pembuktian rumus dari:
d $$ Q = <.$0.π .d . V d 1$ $ $ 1
=
+ 5.) e
1, 0
Laporan Praktikum Hidrolika Laboratorium Mekanika Fluida dan Hidrolika Jurusan Teknik Sipil-Fakultas Teknik Universitas Andalas
1.2
Ambang Lebar
C!nt!# Per#itungan &mbang Lebar )e1 = #1 @ P )e$ = #$ @ P 8ntuk Debit Pertama (+ 1* Data-data : ∆) 6 1,3 cm)g Maka
+
6 121,31 . π . (∆h*<.0
+
6 0?,2 . (∆h*<.0
+
6 2$/,1 cm%dt
"ondisi loncat 1 (51* P 6 tinggi ambang 1<,$ cm #1 6 1, cm ................ )e1 6 1, @ 1<.$
6 ,1
cm
#$ 6 <,/....................... )e$ 6 <,/ @ 1<.$ 6 -?,0 cm "ondisi 5oncat (5* P 6 tinggi ambang 1<,$ cm #1 6 1, cm ................ )e1 6 1, @ 1<,$
6 ,1
cm
#$ 6 ,3 cm ................ )e$ 6 ,3 @ 1<,$
6 -,2 cm
"ondisi Peralihan (P* P 6 tinggi ambang 1<,$ cm #1 6 1, cm ................ )e1 6 1, @ 1<,$
6 ,1
cm
#$ 6 ?,3 cm .................. )e$ 6 ?,3 @ 1<,$
6 -<,/
cm
"ondisi 'enggelam ('1* P 6 tinggi ambang 1<,$ cm
Laporan Praktikum Hidrolika Laboratorium Mekanika Fluida dan Hidrolika Jurusan Teknik Sipil-Fakultas Teknik Universitas Andalas #1 6 1,3 cm .............. )e1 6 1,3 @ 1<,$ 6 ,13
cm
#$ 61$,10 cm ............... )e$ 6 1$,10 @ 1<,$ 6 1,?0
cm
"ondisi 'enggelam ('* P 6 tinggi ambang 1<,$ cm #1 6 1,3 cm ............. )e1 6 1,3 @ 1<,$ 6 ,
cm
#$ 61,0 cm ................ )e$ 6 1,0 @ 1<,$
cm
6 ,
Menentukan )arga "oeisien Pengaliran : C
Q
=
L. He1.0
"eterangan: 5 6 panjang ambang. Dari graik )e 1 vs + untuk nilai )e 1 6 0,$ cm didapatkan nilai + 6 1/<< cm%dt &ehingga:
C =
Q L. He1,0
=
1/<< (3*.0,$1,0
= 1/ ,203cm <.0 % dt
Dari beberapa harga + dan yang didapat dari perhitungan di atas, maka dibuat graik )e 1 vs . Pada graik )e 1 vs ini, ambil harga design (d* 6 10,0 cm<,0%dt didapat harga )e 1 6 )d 6 ,? cm. 8ntuk membuat graik %d vs )e 1%)d, maka setiap harga )e1 dibagi )d dan dibagi d.
Laporan Praktikum Hidrolika Laboratorium Mekanika Fluida dan Hidrolika Jurusan Teknik Sipil-Fakultas Teknik Universitas Andalas
1.3
Ambang Tajam
C!nt!# Per#itungan &mbang %a'am )e1 = #1 @ P )e$ 6 #$ @ P ontoh perhitungan untuk Debit pertama (+ 1* Data-data :
∆h
6 1,0 cm)g
&ehingga :
+
6 121,31 . π . (∆h*<.0
+
6 0?,2 . (∆h*<.0
+
6 1,<0 cm%dt
"ondisi 5oncat 1 (51* P 6 tinggi ambang 2,< cm #1 6 1/,$ cm ................ )e1 6 1/,$ @ 2,<
6 2,$
cm
#$ 6 /,$< cm................ )e$ 6 /,$< @ 2,<
6 -,$
cm
#1 6 1/,$ cm ............... )e1 6 1/,$ @ 2,<
6 2,$
cm
#$ 6 ,2< cm ............... )e$ 6 ,2< @ 2,<
6 -<,
cm
#1 6 1/,0 cm ............... )e1 6 1/,0 @ 2,<
6 2,0
cm
#$ 611,3 cm ................ )e$ 611,3 @ 2,<
6 /,3
cm
6 2,?
cm
"ondisi 5oncat (5* P 6 tinggi ambang 2,< cm
"ondisi Peralihan (P* P 6 tinggi ambang 2,< cm
"ondisi 'enggelam ('1* P 6 tinggi ambang 2,< cm #1 6 1/,?< cm ............. )e1 6 1/,?< @ 2,<
Laporan Praktikum Hidrolika Laboratorium Mekanika Fluida dan Hidrolika Jurusan Teknik Sipil-Fakultas Teknik Universitas Andalas #$ 611,?< cm .............. )e$ 611,?< @ 2,<
6 /,?
cm
#1 6 10,3< cm ............. )e1 6 10,3< @ 2,<
6 3,3
cm
#$ 61/,? cm ................ )e$ 6 1/,? @ 2,<
6 2,?
cm
"ondisi 'enggelam ('* P 6 tinggi ambang 2,< cm
Menentukan )arga "oeisien Pengaliran: ,
+ =
5.)e1.0
"eterangan: 5 6 panjang ambang. Dari graik )e 1 vs + untuk nilai )e 1 6 1,< cm didapatkan nilai + 6 10< cm%dt &ehingga:
=
+ 5.)e1,0
=
10< (3*.1,<1,0
=
13,20< cm <,0 %dt
Dari beberapa harga + dan yang didapat dari perhitungan di atas, maka dibuat graik )e 1 vs . Pada graik )e1 vs ini, ambil harga design (d* 6 $$,$< cm<.0%dt didapat harga )e1 6 )d 6 ,$0 cm. 8ntuk membuat graik %d vs )e1%)d, maka setiap harga )e1 dibagi )d dan dibagi d.
Laporan Praktikum Hidrolika Laboratorium Mekanika Fluida dan Hidrolika Jurusan Teknik Sipil-Fakultas Teknik Universitas Andalas
