LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT berkat rahmat, hidayah dan karunianya kepada kami semua sehingga kami dapat menyelsaikan LAPORAN PRAKTIKUM LABORATORIUM HIDROLIKA dengan dengan baik dan dan
lancar, serta
tepat pada waktunya. waktunya. Laporan ini dibuat dibuat dengan tujuan memperoleh ilmu mengenai Hidrolika dalam Teknik Sipil dalam suatu pengujian, sehingga dapat mengetahui kondisi atau keadaan tekanan air tersebut. Dalam kesempatan kali ini, kami menyadari bahwa pekerjaan ini tidak lepas dari bimbingan dan dorongan dari beberapa pihak, oleh karena itu kami banyak mengucapkan banyak terima kasih kepada : 1. Ibu Hj. Eva Ryanti, ST., MT ,selaku instruktur. 2. Bapak Harun Rasidi S, S.ST, MT selaku teknisi Laboratorium Hidrolika. 3. Teman-teman kelas D4/4C, yang telah bekerjasama sehingga bisa terlaksana Praktikum Laboratorium Hidrolika. Demikianlah yang kami buat, penulis menyadari bahwa laporan ini jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, kritik serta saran dari Bapak /Ibu serta teman-teman sangat dibutuhkan agar penulis dapat memperbaikinya. Akhir kata penulis ucapkan terima kasih Pontianak, 18 April 2018
Penulis
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ......................................................... ............................................................................... ......................................... ................... i DAFTAR ISI....................................... ............................................................. ............................................ ............................................. ............................. ...... ii BAB I PENDAHULUAN............................................ .................................................................. ............................................ ......................... ... 1 1.1.
Latar Belakang ............................................................. ................................................................................... ................................. ........... 1
1.2.
Tujuan ............................................. ................................................................... ............................................ ........................................ .................. 3
1.2.1.
Tujuan Umum ................................................ ...................................................................... ........................................ .................. 3
1.2.2.
Tujuan Khusus ...................................................... ............................................................................ ................................. ........... 3
1.3.
Waktu dan Tempat Pelaksanaan Pela ksanaan ................................................. ................................................................... .................. 5
1.4.
Materi Praktikum ........................................... ................................................................. ............................................ ......................... ... 5
BAB II DASAR TEORI ........................................... ................................................................. ............................................ ............................. ....... 7 2.1.
Sejarah Hidrolika ........................................... ................................................................. ............................................ ......................... ... 7
2.2
Pengertian Hidrolika Menurut Beberapa Ahli ............................................ ............................................ 10
BAB III PEMBAHASAN............................................. ................................................................... ............................................ ........................ 11 1.
Aliran Pada Saluran Terbuka ........................................... .................................................................. ............................... ........ 11 1.1. Aliran Permanen Seragam Pada Saluran Licin dan Kasar .......................... .......................... 11 1.2. Aliran Permanen Tidak Beraturan Akibat Pembendungan......................... ......................... 18 1.4. Bangunan Kontrol Ambang Tajam ......................................... ............................................................. .................... 27 1.5. Bangunan Kontrol Ambang Lebar .......................................... .............................................................. .................... 33 1.6. Crump Weir ............................................................. .................................................................................... ................................... ............ 38 1.7. Pintu Sorong/ Sluice Gate ............................................ ................................................................... ............................... ........ 44 1.8. Bendungan/Overflow Weir ........................... .................................................. .............................................. ....................... 49 Blended reverse curvature ........................................... .................................................................. ...................................... ............... 50 Ski jump ......................................... ............................................................... ............................................. .............................................. ....................... 51
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Sloping apron ............................................ ................................................................... ............................................. .................................. ............ 51 2.
Tumbukan Pancaran Fluida ..................................................... ............................................................................ ....................... 58
3.
Persamaan Energi Aliran Fluida ........................... ................................................. .......................................... .................... 68
4.
Koefisien Kecepatan Debit ........................................... .................................................................. .................................. ........... 73
6.
Pengukuran Tekanan Fluida ( Bourdon) Bourdon) .......................................... .......................................................... ................ 73
7.
Kehilangan Tekanan Dalam Pipa (Loss in band) ........................................... ........................................... 88
8.
Stabilitas Ponton ................................................... ......................................................................... .......................................... .................... 96
9.
Menghitung Debit Aliran Dengan Ambang Persegi dan Segitiga ................ 104
10.
Gaya Hidrostatis Pada Bidang Datar Data r........................................... ......................................................... .............. 112
11.
Rembesan Air Pada Pasir (permeability) ................................ .................................................. .................. 125
12.
Aliran Dibawah Dinding Penyekat ................................................. ........................................................... .......... 125
BAB IV PENUTUP ................................... ......................................................... ............................................ ........................................ .................. 139 1.1.
Kesimpulan ............................................ .................................................................. ............................................ ............................. ....... 139
1.2.
Saran............................................ .................................................................. ............................................ ........................................ .................. 139
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
BAB I PENDAHULUAN 1.1.
Latar Belakang
Hidrolika merupakan salah satu bagian dari cabang ilmu mekanika fluida. Hidrolika dipakai untuk studi, penelitian dan aplikasi dari hampir semua aspek dari sifat-sifat dan tingkah laku fluida yang berhubungan dengan para ahli rekayasa/engineers (Chadwick & Morfett, 1993). Secara lebih khusus bagi para ahli dan praktisi yang lebih berkecimpung dalam satu jenis fluida saja yaitu air. Hidrolika merupakan bagian ilmu praktis yang digunakan untuk menyelesaikan permasalahan yang berhubungan dengan aliran zat cair. Maka, ilmu ini harus dipahami dengan baik, bukan hanya melalui perkuliahan saja (teori), tetapi juga melalui percobaan di lapangan. Praktikum adalah cara tersendiri untuk memahami bagaimana teori tersebut dapat diterapkan, sehingga kita akan melihat perbandingan teori dan kondisi sesungguhnya. Pada zaman Mesir Kuno dan Babilonia, teknik hidrolika telah dipraktekkan dalam kehidupan sehari-hari. Bangunan Irigasi dan Drainase seperti bendungan, saluran dan aquaduck telah dibangun pada tahun 2500 SM. Sejarah ilmu hidrolika dimulai oleh Archimides (287 â €“ 212 SM) dan selanjutnya mengalami perkembangan ditandai dengan munculnya berbagai teori dari para ilmuwan. Pada abad ke-18 ilmu hidrolika mengalami perubahan, dimana hidrolika teoritis terpisah dari hidrolika praktis. Hidrolika teoritis berkembang menjadi ilmu hidrodinamika, dan hidrolika praktis sebagai ilmu hidrolika eksperimen. Sekitar akhir abad ke-19, Ludwig Prandh (1875-1953) menggabungkan teori hidrodinamika dan hidrolika eksperimen menjadi Ilmu Mekanika Fluida. Ilmu Hidrolika oleh para ahli dan praktisi dipakai sebagai alat untuk pemahaman, pengembangan dan eksploitasi bidang sumber daya air khususnya dalam rekayasa. Pengembangan sistem sosial dan sistem ekonomi mempunyai ketergantungan
yang
besar
terhadap
pengembangan
infrastruktur
fisik
(Grigg,1988) dalam kaitanya dengan lingkungan alam seperti dit unjukkan dalam diagram berikut ini.
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Sistem sosial Sistem ekonomi Infrastruktur phisik (physical infrastructure) Sistem penyediaan air Sungai Waduk beberapa infrastruktur keairan Drainase Pengendalian banjir Transportasi Lingkungan alam (natural environment ) Gedung-gedung Gambar 1.1. -Hubungan antara sistem sosial, ekonomi, infrastruktur dan Dll.
Lingkungan alam (Grigg,1988)
Dari Gambar 1.1 dapat dilihat bahwa peranan infrastruktur keairan (penyediaan air bersih, drainase, sungai dll.) adalah sangat penting karena merupakan bagian dari sistem infrastruktur yang mendukung sistem ekonomi dan sistem sosial sekaligus sebagai kerangka landasan kedua sistem itu dalam keseimbangan yang harmoni dengan alam lingkungan. Sistem penyediaan air memakai dasar-dasar aliran pada saluran terbuka dan aliran pada pipa tergantung dari bentuk penampangnya, sedangkan sungai dan drainase umumnya berdasarkan konsep aliran dalam pipa. Oleh karena itu untuk memahami infrastruktur keairan pengetahuan tentang hidrolika mutlak diperlukan. Daerah pengaliran sungai diseluruh indonesia berjumlah hampir 6000 (Le Groupe,1994). Problem klasik banjir di musim penghujan dan kekeringan di musim kemarau setiap tahun untuk beberapa daerah, merupakan masalah yang harus diatasi dengan solusi yang tepat. Sistem drainase kota sebagaai sarana untuk menyalurkan kelebihan air (teutama air hujan) di kota masih belum dapat mengatasi persoalan banjir yang terjadi di beberapa kota besar. Penyediaan air bersih dengan sistem jaringan pipa masih juga belum mampu mengatasi kebutuhan air bersih terutama di kota-kota besar. Saluran irigasi mulai dari bendung (saluran primer) sampai saluran kuarter kemudian saluran pembungan perlu direncanakan dengan analisis yang matang, sehingga fungsi dari masing-masing saluran dapat bekerja dengan baik. Halhal di atas merupakan beberapa contoh aplikasi hidrolika.
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Jenis-jenis aliran Pada umumnya, zat cair dibedakan menjadi dua macam, yaitu zat cair ideal yang tidak memiliki kekentalan, dan zat cair riil yang memiliki kekentalan. Kekentalan (viskositas) tersebut disebabkan karena adanya kohesi antara partikel zat cair yang menyebabkan perbedaan kecepatan partikel pada mesin aliran. Aliran zat cair riil disebut juga aliran viskos, yang dibedakan menjadi dua macam, yaitu : 1. Aliran Laminer Aliran Laminer adalah zat cair dimana partikel-partikelnya bergerak secara teratur mengikuti lintasan saling sejajar. Aliran ini terjadi apabila saluran kecil, kecepatan kecil dan kekentalan aliran besar. 2. Aliran Turbulen Aliran Turbulen adalah aliran zat cair dimana partikel-partikelnya bergerak tidak teratur dan garis lintasan saling berpotongan. Dengan berkurangnya pengaruh kekentalan atau bertambahnya kecepatan, aliran akan berubah dari aliran laminer menjadi turbulen. Contoh Aliran Turbulen, misalnya : aliran di sungai, aliran di saluran irigasi atau drainase, aliran di laut. 1.2.
Tujuan
1.2.1. Tujuan Umum
Adapun tujuan umum dari praktikum Hidrolika ini adalah : 1. Membantu para mahasiswa mengerti tentang pekerjaan yang biasa dilakukan di lapangan sebelum terjun ke masyarakat. 2. Sebagai ilmu terapan yang didapat mehasiswa sebagai bekal dalam praktik dilapangan 1.2.2. Tujuan Khusus
Tujuan khusus dari praktikum Hidrolika ini adalah diharapkan mahasiswa dapat : 1. Mengetahui prinsip hidrostatis dan pengamatan lembar format yang ada. 2. Mengetahui langkah kerja serta pengujian persamaan energi pengaliran fluida dengan baik dan benar.
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
3. Mengetahui cara menghitung tekanan terhadap beban, serta dengan menggunakan alat bourder,mengukur tekanan menggunakakn air raksa, 4. Mengetahui cara pengujian stabillitas benda apung dan menghitung beda tingginya. 5. Mengetahui cara pengujian,serta menghitung debit aliran dengan ambang. 6. Mengetahui teknis pada percobaan tumbukan pancaran fluida,serta pengaplikasi di lapangan. 7. Mengetahui cara pengujian Koefisien kecepatan dan debit serta hitungannya dengan baik dan benar. 8. Mengetahui cara pengujian dan mengisi form kehilangan tekanan dalam pipa dengan baik dan benar. 9. Mengetahui cara pengjian rembesan air pada pasir dengan baik dan benar serta mengisi form dan perhitungannya. 10. Mengetahui cara pengujian aliran dibawah dinding penyekat dengan baik benar,serta perhitungannya. 11. Mengetahui
cara
pengujian,serta
perhitungan
saluran
dengan,berbagai metode,seperti : a. Aliran permanen seragam pada saluran licin b. Aliran permanen seragam pada saluran kasar c. Aliran permanentidak beraturan akibat pembendungan d. Bangunan kontrol ambang tajam e. Bangunan kontrol amang lebar f.
Crum Weir
g. Pintu sorong/sluice gate h. Bangunan control -
Blended reverse curvature
-
Ski jump
-
Sloping apron
terbuka
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
1.3.
Waktu dan Tempat Pelaksanaan
Tempat : Politeknik Negeri Pontianak
1.4.
Materi Praktikum
1. Aliran pada saluran terbuka a. Aliran permanen seragam pada saluran licin b. Aliran permanen pada saluran kasar c. Aliran permanen tidak beraturan akibat pembendungan d. Bangunan kontrol ambang tajam e. Bangunan kontrol ambang lebar f. Crump Weir g. Pintu sorong / sluice gate h. Bangunan kontrol
Blended reverse curvature
Ski Jump
Sloping apron
2. Tumbukan pancaran fluida 3. Persamaan energi aliran fluida 4. Koefisien kecepatan dan debit 5. Pengukkuran tekanan fluida 6. Kehilangan tekanan dalam pipa
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
7. Stabilitas benda apung 8. Menghitung debit aliran dengan ambang 9. Gaya hidrostatis pada bidang datar 10. Rembesan air pada pasir 11. Aliran di bawah dinding penyek
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
BAB II DASAR TEORI 2.1.
Sejarah Hidrolika
Sejarah ilmu hidraulika dimulai oleh Archimedes (287-212 SM) yang mengemukakan hukum benda terapung dan teori yang mendukungnya. Pada masa kekaisaran Romawi, beberapa saluran/terowongan air dibangun setelah diketahuinya hukum – hukum aliran air. Sesudah kemunduran kekaisaran Romawi (476 SM), perkembangan ilmu hidraulika terhenti selama hampir 1000 tahun. Ilmu hidraulika mulai berkembang lagi, ketika Leonardo da Vinci (1452 – 1519 ) melakukan penelitian mengenai aliran melalui saluran terbuka, gerak relative fluida dan benda yang terendam dalam air, gelombang, pompa hidraulis, dan sebagainya. Pada masatersebut muncul juga seorang ahli matematika Belanda yaitu Simon Stevin (1548-1620) yang menyumbang perkembangan ilmu hidrostatika. Hasil karyanya yang dipublikasi pada tahun 1586 memberikan analisisgayayang dilakukan oleh zat cair pada bidang terendam. Prinsip hidrostatika yang dikemukakan yaitu : pada bidang horizontal yang terendam di dalam zat cair bekerjagayayang besarnya sama dengan berat kolom zat cair di atas bidang tersebut. Selain itu juga perlu diingat karya dari Galileo (1564-1642) yang menemukan hukum benda jatuh dalam zat cair. Masa antara Leonardo da Vinci sampai dengan Galileo disebut dengan zaman Renaisance. Padazaman setelah renaisance dapat dicatat Evangelista Torricelli (1608-1647), murid Galileo, yang menemukan kecepatan aliran melalui lobang. Selanjutnya Edme Mariote (1620-1684) menentukan secara eksperimental nilai koefisien debit pada lobang. Pada masa yang sama, Robert Hooke (1635-1703), yang terkenal dengan teori elastisitas, meneliti tentang anemometer dan baling – baling yang akhirnya menjadi dasar dalam perkembangan baling
– baling kapal. Antoin Parent (1666-1716) mempelajari kincir air dan mencari
hubungan antara kecepatan roda dan kecepatan air untuk mendapatkan rendemen maksimal. Pada tahun 1692, Varigon menemukan pembuktian secara teoritis theorema Torricelli untuk aliran melalui lubang.
7
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Pada abad ke-17, ilmu matematika dan mekanika mulai dikembangkan dalam ilmu hidraulika. Blaise Pascal (1623-1662), seorang ahli matematika terkenal, memberi sumbungan yang sangat penting pada bidang hidraulika dengan teori hidrostatika. Hokum Pscal tersebut menyatakan bahwa pada zat cair diam, tekanan hidrostatis pada suatu titik adalah sama dalam segala arah. Sir Isac Newton (1624-17280, ahli fisika terkenal juga memberikan sumbangan pada ilmu hidraulika dengan merumuskan hukun aliran fluida viskos (kental), yaitu bentuk hubungan antara tegangan geser yang terjadi dan gradien kecepatan. Pada decade kedua dari abad ke-18, karena pengaruh mate-matika terapan ke teknik praktis, perkembangan ilmu hidraulika mengalami perubahan. Hidraulika teoritis terpisah dari hidraulika praktis. Hidraulika teoritis dikembangkan menjadi ilmu hidrodinamika. Kelahiran ilmu hidrodinamika tidak lepas dari sumbangan dari empat ahli mate-matika pada abad ke-18 yaitu Daniell Bernoulli, Leonard
Euler, Clairault dan Jean d’Alembert.
Hidrodinamika merupakan aplikasi ilmu mate-matika untuk analisis aliran fluida. Ilmu ini mempelajari gerak zat cair ideal. Bernoulli (1700-1782) mengemukakan hukum kekekalan energi dan kehilangan energi selama pengairan. Studi mate-matika yang dilakukan oleh
d’Alembert (1717-1783) dan Clairault (1713-1765) yang kemudian di sempurnakan oleh Leonard Euler (1767-1783) merupakan dasar dari ilmu hidrodinamika. Persamaan yang menggambarkan aliran fluida ideal dikenal dengan persamaan Euler. Rintisan keempat ahli tersebut kemudian dilanjutkan oleh banyak ahli. Dapat disebutkan disini, Louis Nafier (17851836) dan Sir Geoege Stokes (1819-1903) yang menyempurnakan persamaan Euler menjadi persamaan gerak fluida viskos, yag dikenal dengan persamaan Nafier-Stokes. Sir George Airy (1801-1892) menemukan persamaan
gelombang amplitude kecil; Hermann von
Helmholtz (1821-1894) mempelajari aliran vortex, garis arus, analisis dimensi, dan sebagainya. Lord Kelvin (1824-1907) mengembangkan teori dinamika untuk berbagai bidang dan penemuannya yang terpenting adalah hokum pertama dan kedua thermodinamika. Lord Rayleigh (1842-1919) orang pertama yang mempopulerkan prinsip-prinsip kesebangunan dan analisis dimensi. Perkembangan hidrodinamika terpisah dengan studi hidraulika eksperimen, yang juga berkembang sangat pesat pada abad ke 18 dan 19. Hendri Pitot (1695-1771) menemukan alat untuk mengukur kecepatan aliran zat cair, dan alat tersebut kemudian dikenal dengan tabung 8
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Pitot. Antoine Chezi (1718-1798) mempelari tahanan hidraulis yang kemudian dikenal dengan rumus Chezy untuk aliran melalui saluran terbuka. Jean Borda (1733-1799) mempelajari aliran melalui lobang dan orang pertama yang menggunakan faktor 2g secara eksplisit dalam rumus-rumus hidraulika. Dapat disebut disini beberapa ahli lainnya seperti jean Babtise Belanger (1789-1874) yang mempelajari garis pembendungan (backwater); Benoit Fourneyron (1802-1867) mengembangkan turbin hidraulis; Gasper de Coriolis (17921843) mempelajari distribusi kecepatan aliran dan pengaruh perputaran bumi terhadap aliran. Jean Louis Poiseuille (1799-1869) mengembangkan persamaan aliran laminer, Barre de Saint Venan (1797-1886) mempelajari gerak gelombang disaluran terbuka: Arsene Dupuit (18041866) mengembangkan hidraulika air tanah; Antoine Charles Bresse (1822-1883) melakukan studi hitungan profil muka air. Henri Darcy (1803-1858) mengemukakan hukun tahaan aliran melalui aliran pipa yang diturunkan berdasarkan percobaan pipa, dan aliran melalui media berpori. Paul du Boys (1847-1924) melakukan penelitian gerak sedimen dasar di saluran dan sungai. Henri-Emile Bazin (1829-1917) melakukan studi ditribusi kecepatan pada arah transversal saluran dan mengusulkan rumus kekasaran dinding saluran dalam bentuk koefisien Chezy. Pada saat yang hampir bersamaan dengan Darcy dan Bazin. Emile Oscar Ganguiller (1818-1894) dan Wilhelm-Rudolph Kutter (1818-1888) juga mengusulkan rumus tahanan aliran. Rumus serupa juga diusulkan Philippe-Gaspard Gauckler (1826-1905) dan Robert Manning (1816-1897). Giovanni Venturi (1746-1822) mempelajari pengaruh perubahan penampang pipa dan saluran terhadap tekanan dan profil aliran. Osborn Reynolds (1842-1912) mengembangkan teknik model fisik gerak sedimen dasar dan meneliti masalah kavitasi. Selain itu dia juga mengusulkan bilangan tak berdimensi yang dikenal dengan angka Reynolds, dan meneliti kondisi aliran Laminer, Turbulen dan kritis. Pada sekitar akhir abad ke 19 dan awal abad ke 20 terjadi perkembangan yang sangat penting dalam sejarah ilmu hidraulika Ludwig Frandtl (1875-1953) menggabungkan teori hidrodinamika dan hidraulika eksperimen menjadi ilmu mekanika fluida. Sampai saat ini Frandtl dianggap sebagai pencetus lahirnya ilmu mekanika fluida. Karyanya yang terpenting adalah konsep lapis batas (1901). Murid beliau yaitu Paul Heinrich Blasius meneliti aliran melalui pipa halus dan mengusulkan hubungan antara koefisien gesekan dan angka Reynolds; dan Johann Nikuradse meneliti aliran melalui pipa kasar.
9
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
2.2
Pengertian Hidrolika Menurut Beberapa Ahli
Singh (1992), mengatakan bahwa hidrologi adalah ilmu yang membahas karakteristik kuantitas dan kualitas air di bumi menurut ruang serta waktu, termasuk proses hidrologi, pergerakan, penyebaran, sirkulasi tampungan, eksplorasi, pengembangan maupun man ajemen. Marta dan Adidarma (1983) menyebutkan tentang definisi atau pengertian hidrologi, ia mengatakan bahwa hidrologi adalah ilmu yang mempelajari tentang terjadinya distribusi juga pergerakan air, baik itu diatas maupun di bawah permukaan bumi, menyangkut reaksi sifat fisika maupun kimia air terhadap kehidupan serta lingkungan. Ray K. Linsley, Yandi Hermawan (1986) menjelaskan tentang pengertian hidrologi, yaitu bahwa hidrologi adalah ilmu yang membicarakan tentang air di bumi baik itu mengenai kejadiannya, jenis-jenis, sirkulasi, sifat kimia dan fisika serta reaksinya terhadap lingkungan maupun kehidupan.
10
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
BAB III PEMBAHASAN 1. Aliran Pada Saluran Terbuka 1.1. Aliran Permanen Seragam Pada Saluran Licin dan Kasar A.Maksud dan Tujuan
Setelah melaksanakan percobaan ini, diharapkan dapat:
Mendemonstrasikan aliran permanen seragam pada saluran licin dan kasar.
Menentukan koefisien kekasaran Manning untuk masing – masing saluran tersebut.
B.Dasar Teori
Pada umumnya, tipe aliran melalui saluran terbuka adalah torbulen karena kecepatan aliran dengan kekasaran dinding relatif besar. Aliran melalui saluran terbuka tersebut (uniform) apabila berbagai variabel aliran seperti kedalaman tampang basah, kecepatan dan debit pada setiap tampang disepanjang aliran adalah konstan. Pada aliran seragam, garis energi, garis muka air dan dasar saluran adalah sejajar sehingga kemiringan tiga garis tersebut adalah sama. Kedalaman air pada aliran seragam disebut dengan kedalaman normal. Aliran tersebut tidak seragam atau berubah ap abila variabel aliran seperti kedalaman tampang basah kecepatan disepanjang saluran tidak konstan. Apabila aliran terjadi pada jarak tiang panjang maka disebut aliran berubah beraturan. Sebaliknya apabila terjadi pada jarak yang pendek maka disebut aliran cepat. Aliran disebut permanen apabila variabel aliran disuatu titik seperti kedalaman dan kecepatan tidak berubah terhadap waktu apabila berubah terhadap waktu maka disebut aliran tidak permanen. Zat cair yang mengalir melalui saluran terbuka akan menimbulkan tegangan geser pada dinding saluran. Tahanan ini akan di imbangi oleh komponen gaya berat yang bekerja pada zat cair dalam arah aliran didalam aliran seragam komponen gaya berat dalam arah aliran adalah seimbang dengan tahanan geser. Tahanan ini tergantung pada kecepatan aliran. Berdasarkan keseimbangan gaya – gaya yang terjadi tersebut dapat diturunkan Rumus Manning sebagai berikut :
11 FIRZHA RIVANO
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Dimana :
V = Kecepatan aliran
= 1 ./ . /
n = Koefisien kekasaran Manning R = Radius (jari-jari) Hidrolik Is = Kemiringan saluran Apabila kecepatan aliran dapat diketahui, maka akan mudah bagi kita untuk menentukan harga koefisien Manning tersebut. C.Alat dan Bahan
Multi Purpose Teaching Flume
Multi Purpose Teaching Flume Point Gauge
Point Gauge Stopwatch
Stopwatch 12 FIRZHA RIVANO
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Mistar atau Pita Ukur
. Mistar atau Pita Ukur D.Langkah Kerja
1) Mempersiapkan alat – alat alat yang diperlukan untuk percobaan 2) Mengatur kemiringan dasar saluran yang telah ditentukan, yaitu 1%, 1,5% dan 2% dan dimulai dengan kemiringan 1% pada percobaan pertama
Mengatur Kemiringan 3) Mencatat kemiringan sebagai (Is) 4) Mengalirkan air dalam saluran dengan menjalankan pompa 5) Mengukur kedalaman di dua titik yang telah ditentukan jaraknya (L), titik 1 dibagian hulu, dan yang lain dihilir sebagai H1 dan H2 menggunakan point gauge
13 FIRZHA RIVANO
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Mengukur panjang 6) Mengukur debit aliran dengan membaca Volume air dan Waktu menggunakan stopwatch, misal tentukan volume 10 liter lalu mulai baca w aktu dari volume 0 – 10 10 liter menggunakan stopwatch
mengukur debit 7) Mengukur kemiringan muka air yang terjadi yaitu : 8) Iw = Is + H1-H2 / L 9) Mengamati keadaan aliran yang terjadi 10) Menentukan besarnya koefisien kekasaran manning untuk dasar saluran licin. E.Keselamatan Kerja
1. Patuhilah tata-tertib laboratorium yang berlaku 2. Ikuti petunjuk instruktur yang berwenang 3. Jaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadi 4. Lakukan pengujian dengan baik dan benar 5. Gunakan alat sesuai dengan fungsinya F.Analisa Data
Saluran Licin Kemiringan 1% ( Is ) 14 FIRZHA RIVANO
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Dik : Lebar saluran( B )
= 7,7 cm
Jarak titik 1-2
= 387 cm
Volume
= 10 Liter ( 10.000 cm³/detik )
Waktu (t )
= 7,26 detik
Kedalaman air ( h1 ) = 3,6 cm Kedalaman air ( h2 ) = 2,8 cm
Dit : angka kekasaran Luas penampang( A ) A1 = B A2 = B
× ×
h1 = 7,7 cm h2 = 7,7 cm
Keliling basah( P )
× ×
3,6 cm = 27,72 cm² 2,8 cm = 21,56 cm²
× ×
P1 = B+2h1 = 7,7 cm + ( 2 3,6 ) = 14,9 cm² P2 = B+2h2 = 7,7 cm + ( 2 2,8 ) = 13,3 cm²
Radius hidrolik( R )
/
R1 = A1 P1 = 27,72 cm² / 14,9 cm² = 1,860 cm R2 = A2/P2 = 21,56 cm² / 13,3 cm² = 1,621 cm
Radius hidrolik rata-rata ( R )
+ , +, = 740 = 1,740
R=
Hitung debit ( Q )
×1000 , × 1000=1,377/=1377,410
Q=
=
³/
Hitung kecepatan( V ) V1 =
= ,, = 49,690 / / 15
FIRZHA RIVANO
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
V2 =
= ,, =63,887 /
Hitung kecepatan rata-rata ( V ) Vtotal =
+ , +, = =56,788 /
Jari-jari hidrolik( R )
= ,, =1,860 = ,, =1,621 = ,+, =1,740 (× ) = ( ,,×,) = ,,×, =0,0025
R1 = R2 =
Rtotal
Hitung angka kekasaran( n ) n=
saluran licin
uraian satuan kedalaman saluran (Is) % kedalaman aliran ( h ) cm luas penampang ( A ) cm² keliling basah ( P ) cm radius hidrolik ( R ) cm rata-rata ( R ) cm kecepatan ( V ) Hz kecepatan ( V ) cm/det kecepatan rata ( V ) cm/det volume air ( Vol ) liter waktu ( t ) detik debit air ( Q ) cm³/det angka kekasaran ( n ) rata-rata ( n ) Lebar saluran ( B ) cm
titik 1 titik 2 1% 1% 3.6 2.8 27.72 21.56 14.9 13.3 1.86 1.62 1.74 49.69 63.89 56.79 10 10 7.26 7.26 1377.410 1,377 0.0030 0.0022 7.7
7.7
16 FIRZHA RIVANO
titik 1 1.5% 2.9 22.33 13.5 1.65
titik 2 1.5% 2.4 18.48 12.5 1.48
titik 1 2% 2.6 20.02 12.9 1.55
titik 2 2% 2.2 16.94 12.1 1.40
1.57
1.48
63.61 76.86 70.24 10 10 7.04 7.04 1,420 1,420 0.0027 0.0021 0.0025 7.7 7.7
68.71 81.20 74.95 10 10 7.27 7.27 1,376 1,376 0.0028 0.0022 7.7
7.7
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Saluran kasar uraian satuan kedalaman saluran (Is) % kedalaman aliran ( h ) cm luas penampang ( A ) cm² keliling basah ( P ) cm radius hidrolik ( R ) cm rata-rata ( R ) cm kecepatan ( V ) Hz kecepatan ( V ) cm/det kecepatan rata ( V ) cm/det volume air ( Vol ) liter waktu ( t ) detik debit air ( Q ) cm³/det angka kekasaran ( n ) rata-rata ( n ) lebar saluran ( B ) cm
titik 1 titik 2 1% 1% 4.9 2.9 37.73 22.33 17.5 13.5 2.16 1.65 1.91 35.62 60.19 39.25 10 7.44 7.44 1,344 1,344 0.0468 0.0232 7.7
7.7
titik 1 1,5% 4.5 34.65 16.7 2.07
titik 2 1,5% 2.8 21.56 13.3 1.62
titik 1 2% 4.2 32.34 16.1 2.01
titik 2 2% 2.5 19.25 12.7 1.52
1.85
1.76
41.53 66.74 42.01
43.55 73.17 41.13
6.95 6.95 1,439 1,439 0.0392 0.0207 0.0308 7.7 7.7
7.10 1,408 0.0366
7.10 1,408 0.0180
7.7
7.7
G.Kesimpulan
Dalam percobaan pratikum ini kita dapat Menentukan koefisien kekasaran chezy dan serta dapat menghitung kecepatan air yang mengalir pada permukaan licin dan kasar. H.Dokumentasi
17 FIRZHA RIVANO
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
1.2. Aliran Permanen Tidak Beraturan Akibat Pembendungan A.Maksud dan Tujuan
Mendemonstrasikan aliran permanen tidak beraturan akibat pembendungan
Menunjukan perbedaan koefisien kekasaran Chezy pada kedalaman normal dan pada aliran terbendung.
B.Dasar Teori
Pada umumnya tipe aliran melalui saluran terbuka adalah terbulen karena kecepatan aliran dan kekasaran dinding relative besar. Aliran melalui saluran terbuka disebut s eragam (uniform) apabila berbagai variable aliran seperti kedalaman, tampang basah, kecepatan dan debit pada setiap tampang di sepanjang aliran adalah konstan. Pada aliran seragam, garis energy, garis muka air dan dasar saluran adalah sejajar sehingga kemiringan tiga garis tersebut adalah sama. Kedalaman air pada aliran seragam disebut dengan kedalaman normal. Aliran disebut tidak seragam atau berubah apab ila variable aliran seperti kedalaman, tampang basah, kecepatan di sepanjang saluran tidak konstan. Apabila perubahan aliran terjadi pada jarak yang panjang, maka disebut aliran berubah beraturan. Sebaliknya apabila terjadi pada jarak yang pendek maka disebut aliran cepat. Aliran di sebut permanen apabila variable aliran di suatu titik seperti kedalaman dan kecepatan tidak berubah terhadap waktu maka disebut aliran tidak permanen. Zat cair yang mengalir melalui saluran terbuka akan menimbulkan tegangan geser pada dinding saluran. Tahanan ini akan di imbangi oleh komponen gaya berat yang bekerja pada zat cair dalam arah aliran. Di dalam aliran seragam, komponen gaya berat dalam arah aliran adalah seimbang dengan tahanan geser. Tahanan ini tergantung pada kecepatan aliran. Berdasarkan keseimbangan gaya-gaya yang terjadi tersebut dapat diturunkan rumus Manning sebagai berikut.
Dimana :
V= 1 ×R⁄ × I⁄ ….
V
= Kecepatan Aliran.
n
= Koefisien kekasaran Manning.
18 FAESAL SEPTIRIANI
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
R
= Jari-jari (radius) hidraulik.
I
= Kemiringan muka air
Apabila kecepatan aliran dapat diketahui, maka akan mudah bagi kita untuk menentukan haraga koefisien Manning tersebut. C.Alat dan Bahan
Multi purpose teaching flume
Multi purpose teaching flume
Point gauge
Point Gauge
Meteran Bendung/Penghalang ukuran 1cm, 2.5cm, dan 5cm Bendungan ukuran 1 cm, 2.5 cm, 5 cm
19 FAESAL SEPTIRIANI
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Stop Watch
Stop Watch
Hidrolik Bench
Hidrolik Bench
D.Langkah Kerja
1) Mengalirkan air kedalam saluran dengan menjalankan pompa 2) Apabila dasar saluran dimiringkan,catatlah kemiringannya sebagai is 3) Membendung pada ujung hilir saluran 4) Mengukur kedalaman di beberapa titik yang telah ditentukan jaraknya, disekitar daerah pembendungan 5) Mengukur debit aliran dan ukur pula kecepatan aliran di titik tersebut 6) Mengukur kemiringan muka air yang terjadi yaitu: iw=is+(hn-1/2-hn+1/2)/L dengan hn adalah kedalaman pada titik ke n 7) Mengamati keadaan aliran yang terjadi 8) Dari hasil pengukuran tersebut kita bias tentukan b esarnya koefisien kekasaran. Chezy pada titik baik pada aliran dengan pembendungan, amati apakah hasilnya konstan atau berubah.
20 FAESAL SEPTIRIANI
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
9) Menggambarkan sketsa saluran dan letak titik-titik pengukuran 10) Sketsa pengukuran
E.Keselamatan Kerja
1. Patuhilah tata-tertib laboratorium yang berlaku 2. Ikuti petunjuk instruktur yang berwenang 3. Jaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadi 4. Lakukan pengujian dengan baik dan benar 5. Gunakan alat sesuai dengan fungsinya
F.Analisa Data
Uraian : Jarak antar titik : 5 (92,5 cm) 4
(105 cm)
3
(96,5 cm)
Kemiringan saluran (Is)
= 1 % = 0,01
Lebar saluran (b)
= 7,7 cm = 0,077 m
Volume
= 5L = 0,005m³ = 5.000 cm³
Waktu
= 7,61 detik
Debit aliran (Q)
2
(92,5 cm)
= Volume / Waktu Q
,
= x 1000 = ? =
x 1000 = 1314,06
Ukuran sekat yang di gunakan =
/det
1. 50 cm 2. 5 cm 5. 0 cm
= h⁄L h⁄ 21 FAESAL SEPTIRIANI
1
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
=1% h⁄L h⁄ =1% h⁄L h⁄ =1% ( h) L ( h) 0 0 =1% 3,253, 96,5 = 0,012% =bxh = 7,7 cmcm x 3,5050 cmcm =26,95cm² =2.hb = 2 . 3,50 cm cm 7,7 cm = 1414,,4 cmcm²² = = ,,²² = 1,83cm 3 cm = = ,,³/ ² = 48,76 cm/det
Luas tampang basah (A)
Keliling basah (P)
Jari-jari Hidrolik (R)
Kecepatan aliran V (cm/det)
n
= / . / / / = ,, / . % = 0,002 22
FAESAL SEPTIRIANI
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Kemiringan 1%
t(detik)=
7.61
b(cm)=
7.7
V(liter)=
2
3
4
5
TITIK PENGUKURAN URAIAN (1 cm) 1 Q (cm³/detik)
1314.06
kedalaman aliran (h)
3.5
3.25
3.1
2.9
2.8
luas penampang basah (A)
26.95
25.025
23.87
22.33
21.56
keliling basah (P)
14.7
14.2
13.9
13.5
13.3
jari-jari hidrolik ( R)
1.83
1.76
1.72
1.65
1.62
R rata-rata
1.72
kecepatan aliran (v)
48.759
52.510
55.051
58.847
60.949
v rata-rata
55.223
n
0.003
2
3
4
5
TITIK PENGUKURAN URAIAN (2.5 cm) 1 Q (cm³/detik)
1314.06
kedalaman aliran (h)
3.4
3.23
3
4.5
5.8
luas penampang basah (A)
26.18
24.871
23.1
34.65
44.66
keliling basah (P)
14.5
14.16
13.7
16.7
19.3
jari-jari hidrolik ( R)
1.806
1.756
1.686
2.075
2.314
R rata-rata
1.927
kecepatan aliran (v)
50.193
52.835
56.886
37.924
29.424
v rata-rata
45.452
n
0.003
2
3
4
5
TITIK PENGUKURAN URAIAN (5cm) 1 Q (cm³/detik)
1314.06
kedalaman aliran (h)
4.8
5.1
6.5
7.4
8.3
luas penampang basah (A)
36.96
39.27
50.05
56.98
63.91
23 FAESAL SEPTIRIANI
10
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
keliling basah (P)
17.3
17.9
20.7
22.5
24.3
jari-jari hidrolik ( R)
2.136
2.194
2.418
2.532
2.630
R rata-rata
2.382
kecepatan aliran (v)
35.554
33.462
26.255
23.062
20.561
v rata-rata
27.779
n
0.006
kemiringan 1.5%
t(detik)=
6.93
b(cm)=
7.7
V(liter)=
2
3
4
5
TITIK PENGUKURAN URAIAN (1 cm) 1 Q (cm³/detik)
1443.00
kedalaman aliran (h)
2.9
2.7
2.6
2.5
2.4
luas penampang basah (A)
22.33
20.79
20.02
19.25
18.48
keliling basah (P)
13.5
13.1
12.9
12.7
12.5
jari-jari hidrolik ( R)
1.65
1.59
1.55
1.52
1.48
R rata-rata
1.56
kecepatan aliran (v)
64.622
69.408
72.078
74.961
78.084
v rata-rata
71.831
n
0.002
2
3
4
5
URAIAN (2.5 cm)
TITIK PENGUKURAN 1
Q (cm³/detik)
1443.00
kedalaman aliran (h)
2.9
2.7
2.6
2.5
5.3
luas penampang basah (A)
22.33
20.79
20.02
19.25
40.81
keliling basah (P)
13.5
13.1
12.9
12.7
18.3
jari-jari hidrolik ( R)
1.65407407
1.5870229
1.55193798
1.51574803
2.23005464
R rata-rata
1.707767527
kecepatan aliran (v)
64.622
69.408
72.078
74.961
35.359
v rata-rata
63.286
n
0.003
24 FAESAL SEPTIRIANI
10
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
TITIK PENGUKURAN URAIAN (5cm) 1
2
3
4
5
Q (cm³/detik)
1443.00
kedalaman aliran (h)
2.9
2.7
4.7
6.55
8.1
luas penampang basah (A)
22.33
20.79
36.19
50.435
62.37
keliling basah (P)
13.5
13.1
17.1
20.8
23.9
jari-jari hidrolik ( R)
1.654
1.587
2.116
2.425
2.610
R rata-rata
2.078
kecepatan aliran (v)
64.622
69.408
39.873
28.611
23.136
v rata-rata
45.130
n
0.004
kemiringan 2.5%
t(detik)=
7.38
b(cm)=
7.7
V(liter)=
2
3
4
5
TITIK PENGUKURAN URAIAN (1 cm) 1 Q (cm³/detik)
1355.01
kedalaman aliran (h)
2.5
2.2
2.2
2.2
2.2
luas penampang basah (A)
19.25
16.94
16.94
16.94
16.94
keliling basah (P)
12.7
12.1
12.1
12.1
12.1
jari-jari hidrolik ( R)
1.52
1.40
1.40
1.40
1.40
R rata-rata
1.42
kecepatan aliran (v)
70.390
79.989
79.989
79.989
79.989
v rata-rata
78.069
n
0.003
2
3
4
5
URAIAN (2.5 cm)
TITIK PENGUKURAN 1
Q (cm³/detik)
1355.01
kedalaman aliran (h)
2.5
2.2
2.2
2.2
2.4
luas penampang basah (A)
19.25
16.94
16.94
16.94
18.48
25 FAESAL SEPTIRIANI
10
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
keliling basah (P)
12.7
12.1
12.1
12.1
12.5
jari-jari hidrolik ( R)
1.51574803
1.4
1.4
1.4
1.4784
R rata-rata
1.439
kecepatan aliran (v)
70.390
79.989
79.989
79.989
73.323
v rata-rata
76.736
n
0.003
2
3
4
5
TITIK PENGUKURAN URAIAN (5cm) 1 Q (cm³/detik)
1355.01
kedalaman aliran (h)
2.5
2.2
2.2
2.2
7.5
luas penampang basah (A)
19.25
16.94
16.94
16.94
57.75
keliling basah (P)
12.7
12.1
12.1
12.1
22.7
jari-jari hidrolik ( R)
1.51574803
1.4
1.4
1.4
2.54405286
R rata-rata
1.652
kecepatan aliran (v)
70.390
79.989
79.989
79.989
23.463
v rata-rata
66.764
n
0.003
F.Kesimpulan
Dalam peristiwa pembendungan menunjukan perbedaan koefisien kekasaran chezy pada kedalaman normal dan pada aliran terbendung G.Dokumentasi
26 FAESAL SEPTIRIANI
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
1.4. Bangunan Kontrol Ambang Tajam A. Maksud dan Tujuan
Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat : Mendemonstasikan aliran melalui ambang tajam Menunjukan bahwa ambang tajam dapat digunakan sebagai alat ukur debit B. Dasar Teori
Jenis ini peluap ambang tajam merupakan salah satu konstruksi pengukur debit yang banyak dijumpai disaluran-saluran irigasi maupun laboratorium. Debit aliran yang terjadi pada amban g tajam dihitung dengan menggunakan formula sebagai berikut :
…. (3.1) / ……………..(3.2)
Q = x Cd x B x
x h2/3
Cd =
Dengan
h = tinggi muka air diatas ambang. Q = debit aliran B = lebar ambang g = tinggi gravitasi 9.81 m/det2 Cd = koefisien debit
Model ambang tajam ini terbuat dari baja tahan karat (stainless steel). Debit yang lewat diatas ambang tajam ini merupakan fungsi dari tinggi aliran diatas ambang.
27 FAESAL SEPTIRIANI
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
C. Peralatan dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan adalah sebagai berikut : Multi purpose teaching flume
Multi purpose teaching flume flume
hidraulik bench
Ambang tajam
\ ambang tajam
28 FAESAL SEPTIRIANI
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Point gauge (alat ukur tinggi muka air)
Point gauge
Mistar / Pita ukur
mistar
Stop watch
stopwatch
Alat tulis dan form percobaan h. Air E. Langkah Kerja
1) Menyiapkan dan menyetel peralatan sebelum memulai percobaan. 2) Menentukan kemiringan saluran yang telah ditentukan yaitu 0%
29 FAESAL SEPTIRIANI
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
pengaturan kemiringan saluran
3) Memasang ambang tajam pada model saluran terbuka, sebelum dipasang pada saluran sebaiknya ambang tersebut dibasahkan terlebih dahulu. 4) Mengalirkan air kedalam saluran dengan cara membuka kran terlebih dahulu lalu hidupkan pompa.
5) Mengukur debit yang terjadi. 6) Mengukur tinggi muka air diatas ambang tajam (h).
7)
Mengamati keadaan aliran yang terjadi pada saat terjadi aliran dengan punggung aliran berhimpit dengan badan bendung.
8) Dengan menggunakan rumus yang ada, menghitung koefisien debit pada ambang tajam. 30 FAESAL SEPTIRIANI
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
9) Mengulangi prosedur diatas dengan nilai debit yang lain. E. Keselamatan Kerja
1) Patuhilah tatatertib laboratorium yang berlau. 2) Ikutilah langkah kerja yang berlaku 3) Jaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadinya kerusakan. 4) Bersihkan alat setelah dipakai dan kembalikan pada tempat semula F. Perhitungan Hasil Data
Diket : P
= 11,08 cm
V
=5L
t
= 3,66 det
h
= 16,5 cm
b
= 7,7 cm
g
= 9,81 m/det2 = 981 cm/det2
ditanya : h, h , cd ?
Penyelesaian :
H
= h tot – P = 16,5 cm – 11,00 cm = 5,42 cm
Cd
=1370
⁄
=
H
=
,
Q
/ ⁄ . , √ . , ,/
= 5,42 cm = 12,62 cm
=
=
= 0,5
31 FAESAL SEPTIRIANI
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
G. Hasil Data
Tabel Hasil pengamatan pada aliran melalui ambang tajam
volume no
air (m3)
waktu (s)
debit aliran
keofisien h (m)
h3/2
(m3/s)
debit (cd)
1
1,37
3,66
16,5
5,42
12,62
0,5
2
0,54
9,25
15,5
4,42
9,29
0,26
3
0,68
7,37
14,5
3,42
6,32
0,47
H. Kesimpulan
Jenis ini peluap ambang tajam merupakan salah satu konstruksi pengukur debit yang banyak dijumpai disaluran-saluran irigasi maupun laboratorium. Debit aliran yang terjadi pada amban g tajam dihitung dengan menggunakan formula.Pada hasil Cd pada masing – masing percobaan < I.Dokumentasi
32 FAESAL SEPTIRIANI
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
1.5. Bangunan Kontrol Ambang Lebar A. Maksud dan Tujuan
Dapat menggunakan dan menerapkan rumus-rumus hidronamika dalam saluran
Mendemontrasikan aliran melalui ambang lebar
Menunjukkan bahwa ambang lebar dapat digunakan sebagai alat ukur debit
B. Dasar Teori
Peluap disebut ambang lebar apabila B > 0,4 hu dengan B adalah lebar peluap dan hu adalah tinggi peluapan.
Keterangan
Q = Debit aliran H = Tinggi tekanan total didahulu ambang = Y0 + V2/ 2g Y0 = Kedalaman air didahulu ambang P
= Tinggi ambang
yo = Tinggi muka air diatas hilir ambang hu = Tinggi muka air diatas hulu ambang = Y0 – P
Ambang lebar merupakan salah satu konstruksi pengukur debit. Debit aliran yang terjadi pada ambang lebar dihitung denga menggunakan formula sebagai berikut :
Dimana :
=ₐ. . ¹²
Q = Debit aliran H = Tinggi tekanan total dihulu ambang 33 FAESAL SEPTIRIANI
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Cd = Koefisien debit B = Lebar ambang
Debit aliran juga dapat dihitung sebagai berikut : Q = C d . dengan :
ᵥ . .ℎᵤ
Cv = Koefisien kecepatan hu = Tinggi muka air diatas hulu ambang Q = Debit aliran H = Tinggi tekanan total di hulu ambang. Cd= Koefisien debit B = Lebar ambang C. Peralatan dan Bahan
Multi purpose teaching flume
Multi purpose teacing flume
Model ambang lebar
Model Ambang Lebar
34 FAESAL SEPTIRIANI
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Point Gauge
Point Guage
Mistar Model ini merupakan tiruan ambang lebar disaluran irigasi. Model ini terbuat dari glass reinforced plastic yang berbentuk prisma segi empat dengan punggung streamline. Kontruksi ini pada umumnya banyak digunakan dilapangan unt uk mengukur debit disaluran terbuka, karena akan memberikan akurasi dan keandalan pengukuran, disamping itu juga kemudahan dalam pembuatan kontruksi dan perawatannya. D. Langkah Kerja
1) Membasahkan ambang lebar sebelum dipasang pada saluran terbuka 2) Mengalirkan air kedalam saluran terbuka 3) Mengukur debit aliran 4) Mencatat harga : H, Y0, Yc, hu 5) Mengamati aliran yang terjadi 6) Mengulangi percobaan untuk debit yang lain (3x debit) 7) Menggambarkan profil aliran yang terjadi
35 FAESAL SEPTIRIANI
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
E. Keselamtan Kerja
1. Patuhi tata tertib laboratorium yang berlaku 2. Ikuti petunjuk yang berwenang 3. Jaga peralatan dan bahan dari kerusakan
F. Analisa Data
Contoh hitungan bangunan kontrol ambang lebar Diketahui L ambang ( b ) = 7,7 cm = 0,077m T ambang ( P ) = 9,8 cm = 0,098m Yo = 14,5 cm , 13,5 cm , 12,5 cm Yc = 13,3 cm , cm , 1,98 cm .
Ditanya = Q Q
=
=
,
= 1396,65
⁄
Ditanya = H = h tot – P = 16,5 cm – 11,00 cm = 14,67 cm
H
H
Cd
= 14,67 cm = 56,21 cm
=
1396, 6 5 / ⁄ . , √ . ,
=
,/
= 3,23
36 FAESAL SEPTIRIANI
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Cv = Q / Cd. B. hu3/2 = 1396,65 / (1,704 x 0,094 x 0,075 x 0,0133) = 4,7754 Tabel Hasil Data Bangunan Kontrol Ambang Lebar No
Yo
Yc
Q
V²
H
H^3/2
Cd
Hu
Hu^3/2
Cv
1
14,5
13,3
1396,65
342,56
14,67
56,21
3,23
4,70
10,19
5,52
2
13,5
12,3
611,25
65,61
13,53
49,79
1,59
3,70
7,12
7,00
3
12,5
11,6
290,53
14,82
12,51
44,23
0,85
2,70
4,44
9,97
G. Kesimpulan
Dibutuhkan ketelitian dalam menghitung data sesuai rumus yang telah ditentukan, melihat hasil bacaan pada Yo kedalaman air di hulu. Dibutuhkan pembagian tugas dalam praktek agar terasa lebih ringan, efektif, dan lainnya. Dalam praktek ini harus sesuai prosedur, misalnya salah satun ya pada saat mengamati aliran yang terjadi ,aliran air kedalam saluran terbuka da n perlu ketelitian pada saat mengukur debit aliran. Diperlukkan kehati-hatian dalam praktek agar diharapkan tidak merusak alat dilab dan bisa menghindari kecelakaan kerja pada diri sendiri dan atau pun orang lain. H. Dokumentasi
37 FAESAL SEPTIRIANI
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
1.6. Crump Weir A. Maksud dan Tujuan
Setelah mengikuti praktikum ini diharapkan mahasiswa dapat :
Mendemonstrasikan aliran melalui crump weir.
Menunjukan bahwa crump weir dapat digunakan sebagai alat ukur debit.
B. Dasar Teori
Aliran melalui crump weir dapat dibedakan pada kondisi aliran modular dan non modular. Debit aliran yang terjadipada crump weir untuk kondisi aliran modular dihitung dengan menggunakan formula sebagai berikut:
. . /
Qm = Cd.B.Ho. Cd =
Dengan:
Qm = debit aliran modular Ho = tinggi tekanan total dihulu ambang Cd = koefisien debit B = lebar crump weir
Pada kondisi aliran non modular, aliran dihulu sudah dipengaruhi oleh perubahan tinggi tekanan dihilir. Oleh karena itu debit yang dihasilkan p ada kondisi aliran non modular perlu dikoreksi : Q = f.Qm Dengan: F = factor koreksi Q = debit non modular
38 GILANG YERI NURYAASIIN
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
C. Peralatan dan Bahan
Multi purpose teaching flume
. Multi purpose teacing flume
Model crump weir
Model crump weir
Model ini merupakan tiruan crump weir disaluran irigasi. Model ini terbuat dari glass reinforced plastic yang berbentuk prisma segitiga. Konstruksi ini digunakan untuk mengukur debit disaluran terbuka. Point gauge
Point Gauge
39 GILANG YERI NURYAASIIN
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Mistar/pita ukur
mistar
D. Langkah Kerja
1) Menyiapkan alat yaitu saluran terbuka
2) Memasang crump weir pada saluran terbuka
3) Mengalirkan air kedalam saluran
40 GILANG YERI NURYAASIIN
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
4) Mengukur debit aliran 5) Mencatat harga Ho, Yo, H1, dan Y1 6) Mengamati aliran yang terjadi 7) Berdasarkan rumus diatas menentukan besarnya harga Cd crump weir E. Keselamatan Kerja
1. Patuhi tata tertib laboratorium yang berlaku 2. Ikuti petunjuk yang berwenang
3. Jaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadi kerusakan F. Perhitungan Hasil Data
Diketahui Yo
= 9,4
V
= 5 lt = 5000 cm3
B
= 7,5 cm
Yi
= 3,9
t
= 3,27detik
p
= 4,9 cm
g
= 9,81 m/detik 2
=
cm 2 981 /detik
Ditanya Qm,Ho,Hi,Cd Qm = Ho
= 50003,27 =1529,051 3/ / ,, = Yo + Vo2/2.g
Vo ( dicaridulu ) = Q/A=
=21,68 cm/detik
41 GILANG YERI NURYAASIIN
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
3/ 2 1529, 0 51 ( ) 2 2 =9, 4 70,5
2 . 981 × =7,5 × 9,4 =70,53/ 2 ×2 =3, 9 (1529,051 29,2 .25981) × 1=29,25 √ . . , , ., , . . , , . , , , .
Ho
=Yo +
Ao
=
H1
= y1 +
A1
=B
Qm
= Cd x B x Ho x
Cd
=
= 9,64 cm
= 5,3
x Ho
=
=
=
= 0,217
kondisi non modular diketahui : yo = 9,7 cm
v = 5 liter = 5000 cm3
y1 = 8,7 cm
t = 4,19
ditanya : Q= F=
= , × 1000=1193,317 / = , , =0,780
42 GILANG YERI NURYAASIIN
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
kondisi modular no.
Y0
Y1
Qm
H0
H1
1
9.4
3.9
1369.86
9.59 5.02
A0
A1
V0²
V1²
Cd
v
t
70.5
29.25
377.55
2193.32
0.20
5
3.65
Kondisi non modular
no.
Y0
Y1
Q
H0
H1
A0
A1
V0²
V1²
Cd
v
t
f
1
9.7
8.7
1639.34
10.02
9.02
72.75
65.25
631.22
631.22
0.22
5
3.05
1.20
2
8.6
7.6
1587.30
9.00
8.00
64.5
57
775.48
775.48
0.25
5
3.15
1.64
3
7.8
7.1
1524.39
8.22
7.52
58.5
53.25
819.51
819.51
0.3
5
3.28
2.20
43 GILANG YERI NURYAASIIN
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
1.7. Pintu Sorong/ Sluice Gate A. Maksud dan Tujuan
Mendemonstrasikan aliran melalui pintu sorong
Menunjukan bahwa pintu sorong dapat digunakan sebagai alat ukur debit.
B. Dasar Teori
Pintu Sorong/Sluice Gate ini merupakan salah satu konstruksi pengukur dan pengukur debit. Pada pintu sorong ini prinsip konseversi energi da n momentum dapat diterapkan. Persamaan Bernouli hanya dapat diterapkan apabila kehilangan energi dapat diabaikan atau sudah diketahui.
Debit aliran yang terjadi pada pintu sorong pada kondisi aliran air bebas dihitung den gan menggunakan formula sebagai berikut :
Q = Cd.B.Yg.√2g.y0 Dengan : Q
= Debit aliran
Cd
= Koefisien debit
B
= Lebar pintu
g
= Percepatan gravitasi
Yg
= Tinggi bukaan pintu
Yo
= Tinggi air dihulu pintu sorong
44 GILANG YERI NURYAASIIN
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
C. Peralatan dan Bahan
Multi Purpose Teaching Flume
Multi Purpose Teaching Flume Pintu Sorong/Sluice Gate
Pintu Sorong/Sluice Gate Point Gauge
Point Gauge Meteran
Meteran
45 GILANG YERI NURYAASIIN
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
D. Langkah Kerja
1) Mengatur kedudukan saluran hingga dasar saluran menjadi datar/horizontal
2) Memasang pintu sorong pada saluran, jaga agar kondisi tetap vertikal
Pemasangan Pintu sorong posisi tetap vertikal 3) Mengalirkan air dan kemudian mengukur debitnya
Mengalirkan air dan Mengukur Debit 4) Mengatur Yg antara 20 mm, 30mm dan 40mm, kemudian diukur Y1 dan Y0 dan ukur debit yang terjadi
Mengatur Ukuran Yg, Y1, dan Y0
5) Mengamati aliran yang terjadi
46 GILANG YERI NURYAASIIN
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Mengamati Aliran Yang Terjadi E. Keselamatan Kerja
1. Patuhi tata tertib laboratorium yang berlaku 2. Ikuti petunjuk serta arahan yang diberikan oleh teknisi 3. Jaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadinya kerusakan 4. Jaga kebersihan pada saat praktikum 5. Dilarang minum dan makan di dalam ruangan pada saat praktikum F. Analisa Data
Diketahui : B = 7,5 cm = 0,075Vol = 5 liter = 5dm³ t
= 3.28 det
g
Yo = 11,9 cm = 0,119 m
= 9,81 m/det²
Y1 = 5,1 cm = 0,051 m
Yg = 20 mm = 2 cm = 0,02 m Perhitungan :
. / .. . . . , . √ . , . . / . ,, ² . ., /² /
Q
=
=
= 1.524cm³/ det
Cd
=
A
= Y0 x B = 0,119x 0,075 = 0,008925m²
V0
=
H0
= Y0 +
H0
= 0,1102 +
A
= Y0 x B = 5.1x 0,075 = 0,003825m²
=
=
=
= 0,66
= 0,1707 m³/det
= 0.1205 m
47 GILANG YERI NURYAASIIN
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
/ . .. ² , . ,/ /²
V1
= =
=
H1
= Y1 +
H1
= 0,051 m +
= 0.398m/det²
= 0,0591 m
Tabel Hasil Data Perhitungan Pintu Sorong No
Volume
Waktu
Yg
Yo
Y1
A1
Ao
Q
Cd
Ho
H1
1
5
3.28
2
11.9
5.1
38.25
89.25
1524.390244
0.67
12.05
5.91
2
5
3.15
3
7
5.2
39
52.5
1587.301587
0.60
7.47
5.98
3
5
3.04
4
4
5.2
39
30
1644.736842
0.62
5.53
5.98
B=7.5 cm G=981 cm/detik² G. Kesimpulan
Pintu Sorong/Sluice Gate ini merupakan salah satu konstruksi pengukur dan pengukur debit dan contoh aplikasi nya yaitu pintu air , pengukur debit bangunan irigasi dan dalam pengujian Pintu Sorong/Sluice Gate agar mahasiswa mengetahui bagaimana mendemostrasikan aliran melalui Pintu Sorong/Sluice Gate dapat digunakan sebagai alat ukur debit. Dari hasil pengujian pintu sorong didapatkan data Cd maksimum yaitu 0,680dan Cd minimum yaitu 0,358. Data H0 maksimum yaitu 0,119 dan H0 minimum yaitu 0,080. Data H1 maksimum yaitu 0,0724 dan H1 minimum yaitu 0,0690. H.Dokumentasi
48 GILANG YERI NURYAASIIN
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
1.8. Bendungan/Overflow Weir A. Maksud dan Tujuan
Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat : mendemonstrasikan aliran melalui bending menunjukan bahwa bendungan dapat digunakan sebagai alat ukur debit B. Dasar Teori
Debit melalui bending Bendung merupakan konstruksi untuk menaikkan elevasi muka air di sungai dan berfungsi pula sebagai sarana pengukur debit aliran. Disamping itu, bendung juga merupakan bentuk bangunan pelimpah yang paling sederhana. Sifat – sifat aliran melalui bendung pada awalnya dikenal sebagai dasar perencanaan pelimpah dengan mercu bulat, yakni profil pelimpah yang ditentukan sesuai dengan bentuk permukaan tirai luapan bawah di atas bendung mercu tajam. Debit yang mengalir di atas bendung dapat dihitung dengan formula sebagai berikut :
Q= 23 . Cd.B 2.g.(yoP)
Dengan (Yo – P) adalah jarak vertical antara muka air di hulu bendung dengan puncak bendung dan B adalah lebar bendung. Loncatan hidraulik pada bendung Aliran air yang melewati bendung akan mengalami loncatan hidraulik akibat terjadinya pelepasan energi karena berubahnya kondisi aliran dari super kritis menjadi aliran sub kritis. Pada umumnya loncatan hidraulik dipakai sebagai peredam energi pada hilir bendung, saluran irigasi atau struktur hidraulik yang lain serta untuk mencegah pengikisan struktur dibagian hilir. Suatu lompatan hidraulik dapt terbentuk pada saluran apabila memenuhi persamaan sebagai berikut :
21 = 12 1 1 8.
Dengan : y2
= tinggi muka air di hilir loncatan hidraulik
y1
= tinggi muka air di hulu loncatan hidraulik
Fr 1
= Bilangan Frude
= .
Adapun panjang loncatan air dapat hitung dengan rumus empiris sebagai berikut : 49 TIO JULIAN PUTRA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
L=5 s/d 7 (21)
Dengan : L = panjang loncatan hidraulik C. Peralatan dan Bahan
Multi porpose teaching flume
Multi purpose teaching flume Hidraulik bench
Hidaraulik bench
Model bendung/Ogee Weir dengan tiga macam lantai belakang : Blended reverse curvature
Blended reverse curvature
50 TIO JULIAN PUTRA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Ski jump
Gambar Ski jump Sloping apron
Gambar Sloping apron Mistar/Pita Ukur
Gambar Mistar
51 TIO JULIAN PUTRA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Point gauge
Point gauge Stop watch
Stop watch
D. Langkah Kerja
1) Memasang model bendung pada saluran terbuka
Gambar pemasangan model 2) Mengalirkan air kedalam saluran terbuka 3) Mengukur debit yang terjadi
52 TIO JULIAN PUTRA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
pengukuran debit 4) Mencatat harga Yo 5) Dengan menggunakan formula menentukan besarnya koefisien debit melalui bendung 6) Menggambar profil aliran terjadi 7) Mengamati loncatan hidrulik yang terjadi di hilir bendung, ukur y2, y1 dan L dan menentukan kecepatan yang terjadi pada aliran dihulu loncatan hidraulik
Pengukuran loncatan
Pengukuran y2,y1 8) Mengamati pula bagian mana yang akan mengalami gerusan yang membahayakan 9) Memasang lantai bendung yang lain pada bagian hilir di belakang model bendung tersebut. Mengamati loncatan hidraulik yang terjadi, bandingkan dengan kondisi yang sebelumnya 10) menggambarkan profil aliran yang terjadi 53 TIO JULIAN PUTRA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
E. Keselamatan Kerja
1. Patuhilah tata – tertib laboratorium yang berlaku 2. Ikuti petunjuk instruktur yang berwenang 3. Jaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadi F. Analisa Data Blended reverse curvature
B = 7,5 cm Q =
P = 9,8 cm
.,
= 1470,6 cm³/det
g = 9,81 m/det volume = 10 L = 10000 Yo = 22,4 cm
Y1 = 1,65 cm Y2 = 1,45 cm L = 14,5 cm Contoh perhitungan titik 1:
= 2 2() ⁄ 1470, 6 = 2 7,5 . 2 9,81 ⁄ .(22.4 9,8 )³ =0.0032
Tabel Hasil Data Reverse Curvature debit No
1
volume
waktu
aliran
air(m³)
(s)
(m³/s)
5000
3.22
1470,6
koefisien Yo
22.4
54 TIO JULIAN PUTRA
Y1
Y2
(m)
(m)
1.65
1,45
L
debit Cd
14,5
0,0032
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Ski Jump
Diketahui : B = 7,5 cm Q =
,
P = 9,8 cm
= 1694,5 cm³/det
g = 9,81 m/det volume = 10 L = 10000 Yo = 22,5cm
Y1 = 2,46 cm Y2 = 1,89 cm L = 34 cm
B
= 0,077 m
Q
=
P
= 0,178 m
. =169,5 cm/det Cd= 2.B. 2.3.Qg.(yoP)
⁄ 3 169, 5 = 2 7,5 . 2 9,81 ⁄ .(22.5 9,8 ) =0,004 Tabel Hasil Data SKY JUMP
debit No
1
volume
waktu
aliran
air(m³)
(s)
(m³/s)
5000
3.22
1694,5
koefisien Yo
22,5
Sloping apron
55 TIO JULIAN PUTRA
Y1
Y2
(m)
(m)
2,46
1,89
L
debit Cd
34
0.004
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Diketahui : B = 7,5 cm Q =
,
P = 9,8 cm
= 1408,4 cm³/det
g = 9,81 m/det volume = 10 L = 10000 Yo = 22,4cm
Y1 = 1,40cm Y2 = 1,40 cm L = 40 cm
Q= Cd=
2⁄3 2 () . , / 3
.cd.B
(−) , , ⁄( . −, ) =
Cd = 0,003
Tabel Hasil Data Sloping Apron debit No
1
volume
waktu
aliran
air(cm³) (s)
(cm³/s)
5000
1408,4
3.58
koefisien Yo
22.4
Y1
Y2
(m)
(m)
1.55
1.40
L
debit Cd
20
0.003
G. Kesimpulan
Dari hasil pengujian dengan metode over flow were dapat di ketahui bahwa : Hasil perhitangan tidak sesui jauh dibanding data L mungkin dikarnakan alat praktikum sudah lama atau tidak normal
H.Dokumentasi
56 TIO JULIAN PUTRA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
57 TIO JULIAN PUTRA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
2. Tumbukan Pancaran Fluida A.Maksud dan Tujuan
Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat:
Menjelaskan prinsip dari pancaran fluida dengan mencatat data pengamatan pada lembar format yang telah disediakan.
Menghitung hasil percobaantersebut dengan teliti dan benar.
Mengaplikasikan prinsip-prinsip tumbukan pancaran fluida pada bangunan-bangunan air seperti bendungan dinding dll.
B.Dasar Teori
Penerapan hokum Newton II
Fy = Qm x V x (cos θ + 1) Dimana : Fy = gaya akibat p-ancaran fluida (Newton) Qm = debit mengalir ( m3/detik )
θ = sudut balik (º ) Sedangkan debit yang mengalir :
Qm = ρ x Qt Dimana :
Ρ = kerapatan massa air ( kg/m3) Qt = debit terukur ( m3/detik ) Kecepatan adalah debit persatuan luas dapat diuraikan sebagai berikut: V=
, maka Qt = A x V
Dimana : A = Luas Nozzle (m2 ) V = Kecepatan aliran ( m/detik ) Sudut diperoleh dari pengukuran terhadap 180º :
Θ = 180º-α Dimana :
α = sudut pancaran terhadap sudut utama Besarnya sudut α tergantung dari type piringan : 58 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
a. Type piringan datar
Type piringan datar
b. Type piringan cekung
Type Piringan Cekung
c. Type piringan ½ cekung
Type piringan ½ cekung
59 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
d. Type piringan tajam
Type piringan tajam
C.Peralatan dan Bahan
Jet impact apparatus
Jet Impact Apparatus
Hidrauliks bench
hidraulik bench
Thermometer air
60 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Thermometer
Massa pemberat
Massa Pemberat
Stopwatch
Stopwatch
D.Langkah Kerja
1) Menyiapkan peralatan dan bahan yang akan digunakan dan pastikan peralatan dalam keadaan baik sebelum digunakan. 2) Meletakan jet impact didalam hidrolisks bench kemudian levelkan nivo tepat ditengah dan penahan harus setara dengan taraf keseimbangan. 3) Memasang beban maksimal diatas jet impact tersebut. 4) Mulai menghidupkan mesin dimana keran terlebih dahulu ditutup rapat dan buka secara perlahan. 5) Apabila mencapai maksimal dan pancaran yang dihasilkan air serta penahan beban sejajar dengan taraf keseimbangan, maka perubahan sudah bisa dilakukan.
61 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
6) Melanjutkan dengan perhitungan dengan menutup lubang penyumbat dan tentukan kapasitas volume yang akan diukur selanjutnya waktu yang diperlikan dengan stop watch. 7) Melakukan pengukuran secara terus menerus dengan jumlah volume dan massa beban yang berbeda sebanyak lima kali pengukuran. 8) Pada piringan yang berbeda, melakukan pengukuran sesuai dengan langkah yang diatas. E.Keselamatan Kerja
1. Mematuhi tata tertib laboratorium yang berlaku 2. Mengikuti petunjuk instruktur laboratorium 3. Menjaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadi kerusakan 4. Sebelum memulai praktek, diharapkan kepada mahasiswa agar mempelajari terlebih dahulu petunjuk kerja secara berurutan mulai da ri tujuan praktikum sampai dengan cara pelaksanaannya. 5. Mempersiapkan alat-alat yang akan dipergunakan dan pastikan bahwa alat tersebut dalam kondisi yang baik. 6. Memakai pakaian praktek laboratorium, untuk menghindari terjadinya hal-hal yang tidak diinginkan. F.Analisa Data
Diketahui : Diameter Nozzle (d)
: 8 mm = 0.008 m
Temperatur air (T)
: 30°C
Percepatan Gravitasi (g)
: 9.81 m/detik
A
: ¼ x π x d² = ¼ x 3.14 x (0.008)² = 0.00005 m²
ρ
: 996 kg/m³ (didapat didalam tabel.sesuai dgn suhu)
penjelasan perhitungan.diambil dari tabel1 Tipe Piringan Datar. baris pertama.dengan nilai ;
α = 90° θ = 180°- α = 180° - 90° = 90° 62 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
s = ρ x A x (Cos θ +1) = 996 x 0.00005 x (Cos 90° +1) = 0.0498 Dik : m = 0.6 kg V = 0.005 m³ t = 8.59 detik Jawab :
Q = = v = =
.. ..
= 0.0006 m³/detik = 11.641 m/detik
Fy = v² x s
= (11.641)² x 0.0498 = 6.75 N W=mxg = 0.6 x 9.81 = 5.89 N
Ƞ =
x 100% =
..
x 100% = 87%
Tipe Piringan Datar m
V
t
Q=V/t
v=Q/A
Fy=v²*s
W=m*g
ŋ=W/Fy
kg
m³
detik
m³/detik
m/detik
Newton
Newton
%
1
0.6
0.005
8.59
0.0006
11.641
6.749
5.886
87
2
0.48
0.005
10.15
0.0005
9.852
4.834
4.709
97
3
0.36
0.005
11.26
0.0004
8.881
3.928
3.532
90
4
0.24
0.005
14.02
0.0004
7.133
2.534
2.354
93
5
0.12
0.005
20.39
0.0002
4.904
1.198
1.177
98
no
α = 180° θ = 180°- α = 180° - 180° = 0°
s = ρ x A x (Cos θ +1) 63 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
= 996 x 0.00005 x (Cos 0° +1) = 0.0996 Dik : m = 1.03 kg V = 0.005 m³ t = 8.78 detik Jawab :
Q = = v = =
.. ..
= 0.006m³/detik = 11.39 m/detik
Fy = v² x s
= (11.39)² x 0.0996 = 12.92N W=mxg = 1.03 x 9.81 = 10.10 N
Ƞ =
x 100% =
..
x 100% = 78 % .
Tipe Piringan Cekung m
V
t
Q=V/t
v=Q/A
Fy=v²*s
W=m*g
ŋ=W/Fy
kg
m³
detik
m³/detik
m/detik
Newton
Newton
%
1
1.03
0.005
8.78
0.0006
11.390
12.920
10.104
78
2
0.82
0.005
11
0.0005
9.091
8.231
8.044
98
3
0.62
0.005
11.84
0.0004
8.446
7.105
6.082
86
4
0.41
0.005
14.63
0.0003
6.835
4.653
4.022
86
5
0.21
0.005
19.8
0.0003
5.051
2.541
2.060
81
no
α = 120° θ = 180°- α = 180° - 120° = 60°
s = ρ x A x (Cos θ +1) 64 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
= 996 x 0.00005 x (Cos 60° +1) = 0.0747 Dik : m = 0.75 kg V = 0.005 m³ t = 10.02 detik Jawab :
Q = = v = =
.. ..
= 0.005 m³/detik = 10 m/detik
Fy = v² x s
= (10)² x 0.0747 = 7.4 N W=mxg = 0.75 x 9.81 = 7.36 N
Ƞ =
x 100 % =
..
x 100% = 99% .
Tipe Piringan ½ Cekung m
V
t
Q=V/t
v=Q/A
Fy=v²*s
W=m*g
ŋ=W/Fy
kg
m³
detik
m³/detik
m/detik
Newton
Newton
%
1
0.75
0.005
10.02
0.0005
9.980
7.440
7.358
99
2
0.6
0.005
11.22
0.0004
8.913
5.934
5.886
99
3
0.45
0.005
12.54
0.0004
7.974
4.750
4.415
93
4
0.3
0.005
15.56
0.0003
6.427
3.085
2.943
95
5
0.15
0.005
21.8
0.0002
4.587
1.572
1.472
94
no
α = 30° θ = 180°- α = 180° - 30° = 150°
s = ρ x A x (Cos θ +1) 65 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
= 996 x 0.00005 x (Cos 150° +1) = 0.0067 Dik : m = 0.07 kg V = 0.005 m³ t = 9.56 detik Jawab :
Q = = v = =
.. ..
= 0.005 m³/detik = 10 m/detik
Fy = v² x s = (10)² x 0.0067 = 0.7 N W=mxg = 0.07 x 9.81 = 0.687 N
Ƞ =
x 100% =
..
x 100% = 94%
Tipe Piringan Tajam m
V
t
Q=V/t
v=Q/A
Fy=v²*s
W=m*g
ŋ=W/Fy
kg
m³
detik
m³/detik
m/detik
Newton
Newton
%
1
0.07
0.005
9.56
0.0005
10
0.7
0.687
94
2
0.05
0.005
10.43
0.0005
9.588
0.616
0.491
80
3
0.03
0.005
15.12
0.0003
6.614
0.293
0.294
100
4
0.01
0.005
23.9
0.0002
4.184
0.117
0.098
84
no
G.Kesimpulan
Adapun yang dapat penulis simpulkan dari percobaan tumbukan pancaran fluida (jet impact):
Jet impact merupakan suatu percobaan yang berfungsi mengukur besar gaya pancaran yang timbul akibat adanya tekanan air, sehingga mampu mengangkat beban yang bekerja diatasnya. 66 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Percobaan ini sangat memerlukan ketelitian yang akurat, missal untuk pembacaan dan perhitungan waktu, debit air yang diperlukan serta kedudukan jet impact harus betul-betul datar.
H.Dokumentasi
67 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
3. Persamaan Energi Aliran Fluida A.Maksud dan Tujuan
Mengamati besarnya tinggi energi total potensial, energi tekanan, energi kecepatan, dan
sekaligus total energi pada setiap penampang pipa. Mengitung besarnya tinggi energi total potensial, energi tekanan, energi kecepatan, dan
sekaligus total energi pada setiap penampang pipa. Membandingkan hasil pengamatan dengan hasil perhitungan tinggi total energi pada
setiap penampang pipa.. Membandingkan hasil kedua cara percobaan, yaitu kondisi aliran menyebar dan aliran
mengumpul Mengaplikasikan pada perencanaan jaringan tata pipa misalnya, waterturn, jaringan pipa
PDAM dll. B.Dasar Teori
Pada tahun 1738, Daniel Bernouli seorang ahli matematik dan filsof memperkenalkan teori persamaan energi aliran dan akhirnya dikenal sebagai Theorema Bernouli, yang merupakan prinsip dasar untuk memecahkan persoalan-persoalan aliran fluida. Persamaan energi ini, dihasilkan dari penerapan teori kekekalan energi dalam fisika klasik yang diorientasikan pada obyek aliran fluida. Energi yang dimiliki oleh suatu fluida yang mengalir terdiri atas; 1. energi tekanan
= m.g.p/(ρ/g)
2. energi potensial
= m.g.z
3. energi kinetik
= ½ .m.v2
Total energi = m.g.p/(ρ/g) + m.g.z + ½ .m.v2 konstan. Bila persamaan tersebut disederhanakan, maka dapat dituliskan sebagai berikut :
P Ρg
+
v2 2g
= Konstan
Persamaan energi untuk dua penampang yang ditinjau, berlaku :
68 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Z1 +
P1 ρg
+
v2 2g
= Z2 +
P2 ρg
v2
+
2g
Apabila kedua penampang tersebut berada dalam satu bidang datar, maka Z1 = Z2 saling menghilangkan, sehingga persamaan energinya sebagai berikut:
P1
+
Ρg
V12 2g
=
P2
+
ρg
V22 2g
Persamaan tersebut diperoleh dengan asumsi, bahwa : Aliran tidak terjadi gesekan Aliran langgeng Aliran stremline Fluida tak termampatkan Dan bila mana fluida yang mengalir terjasdi gesekan dengan media pembawanya, maka persamaan energi Bernouli menjadi
Z1 +
P1 ρg
+
V12 2g
= Z2 +
P2 ρg
V22
+
2g
+ h1
Dengan : h1 = hilang tinggi energi akibat gesekan
C.Peralatan dan Bahan
Pesawat Theorema Bernouli
Pesawat Theorema Bernouli
69 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Stopwatch
Stopwatch
Gelas ukur (Volumetric bench)
Gelas ukur (Volumetric bench)
Termometer
Termometer
Hidraulik bench
Hidraulik bench
D.Langkah Kerja
1) Meletakkan alat Theorema Bernouli di atas bangku kerja hidrolis, dan atur kedudukanya agar betul-betul horizontal dengan menyetel sekrup tiga kaki dan alat waterpass. 2) Menutup kran pengaliran (1C) dan jalankan pompa dengan memutar stater (1D). Membuka sedikit kran (6K) dan kemudian dengan hati-hati buka kran (1C) hingga tabung manometer terisi dengan air. 70 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
3) Dengan hati-hati membuka dua kran (1C,6K) dan stel keduanya sampai memberikan kombinasi aliran dan sistem tekanan yang berada pada tinggi kolom air manometer. Mengukur dan mencatat tinggi energi tekanan yang berbeda pada tinggi kolom air manometer. Mengukur dan mencatat tinggi energi tekanan (ha, hb, hc, hd, hf) pada kolom air manometer. Mengukur dan mencatat volume air pada tangki pengukur volume ( V ) dan waktu pengukuran ( T ) sampai 3 kali, ambil harga debit rata-rata ( Q ) pada setiap pengukuran. 4) Memasukkan probe/pitot total energi ke ujung pipa penyadap ( a ), mengukur dan mencatat tinggi total energi ( Ha ), kemudian, menggerakkan untuk mendekati posisi ujung pipa-pipa penyadap yang lain sehingga diperoleh tinggi total energi ( Ha, Hb, Hc, Hd, He, Hf ). 5) Mengulangi langkah 3 dan 4 untuk h yang berada dengan membuka kran (6k). Mencatat jarak dan diameter penampang pipa uji ( Aa, Ab, Ac, Ad, Ae, Af ). 6) Menghitung dan membuat tabel V2/2g, H, untuk penampang a, b, c, d, e, f, serta presentase penyimpangan H (pengamatan ), H(perhitungan) 7) Memplot grafik hubungan antara h, H(pengamatan), H(perhitungan), dan persentase penyimpangan H pada setiap penampang a, b, c, d, e, dan f E.Keselamatan Kerja
1. Patuhi tata tertib laboratorium yang berlaku 2. Ikuti petunjuk serta arahan yang diberikan oleh teknisi 3. Jaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadinya kerusakan 4. Jaga kebersihan pada saat praktikum 5. Dilarang minum dan makan di dalam ruangan pada saat praktikum 6. Menggunakan alat sesuai fungsinya F.Analisa Data
Diketahui : V=1000 cm³ ; t=10 detik ; h=19.5 cm ; ha=20 cm ; A= 4.909cm² ; g=981cm/det² Ditanya : hasil penyimpangan Penyelesaian : Qa = va =
= ³ =100³/ = ³/ .² =20.4/ 71 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Hkinetis =
² = ./² (.)² =0.21 − . −. 100%= . 100%=1.52 %
Ht = h + Hkinetis = 19.5 + 0.2 =19.7 cm Penyimpangan =
G.Kesimpulan
Untuk penyimpangan tinggi total energi tidak boleh melebihi 5% namun dalam percobaan besarnya penyimpangan energi total yang di hitung menggunakan rumus
H ( actualH ()teori Ht(isteori t i s ) ) X 100%
Di dapatkan hasil penyimpangan tinggi total energi adalah 0,01% H.Dokumentasi
72 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
4.
Koefisien Kecepatan Debit
A . Maksud dan Tujuan
Setelah melaksanakan percobaan ini, diharapkan dapat: Mengamati parameter-parameter dan variabel-variabel yang mempengaruhi besarnya nilai koefisien kacepatan pada Plat Orifice. Menghitung besarnya koefisien kecepatan aliran yang melewati orifice berdiameter 3mm dan 6mm. Membual grafik hubungan antara 2
h y versus x dan menentukan nilai Cv pada kemiringan ,
grafik tersebut. Mengaplikasikannya pada perencanaan jaringan pipa misalnya, waterturn, perlengkapan pengolahan air bersih, perlengkapan pengolahan air limbah dll. B.Dasar Teori
Pada tahun 1644, Torricelli memperkenalkan rumus kecepatan pancaran air yang melalui plat orifice. Kecepatan teoritis (Vteo) hasil percobaannya dapat dijelaskan dengan menggunakan persamaan energi Bernoulli sbb: Tinjauan lintasan aliran 1 dan 2 P 1
z1 +
. g
2
v1
2 g
2
P 2 . g
v2
2 g
2
v2
h+0+0=0+0+ V2 =
2 g
2 g .h
Tinjauan lintasan pancaran 2 dan 3 y = ½ .g.t2
t=
(2 y) / g x
x = v.t
v= = x
(2 y ) / g g /(2 y)
kecepatan aktual Cv
=
kecepatan teoritis
73 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Cv
x
=
C.Peralatan dan Bahan
Pesawat Orifice and Jet.
Pesawat orifice and jet Gelas ukur
Gelas Ukur Stopwatch
Stop watch Hidraulik bench
Hidraulik bench D.Langkah Kerja
74 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
1) Persiapan percobaan 2) Menghubungkan orifice and jet apparatus dengan hydraulies bench. 3) Memeriksa kehorizontalan orifice and jet apparatus dengan mengatur gelembung nivo berada di tengah.
Mendatarkan gelembung nivo 4) Prosedur percobaan 5) Menyelipkan selembar kertas millimeter ukuran A3 pada jepitan (8G) yang ada dipapan (8H) dan gerakkan jarum (8I) hingga ujung jarum tepat sejajar sisi atas dari lubang Orifice dan beri posisi pangkal pada lembaran kertas grafik, posisi tersebut dinyatakan sebagai sumbu y = 0. 6) Menaikan pipa overflow (8D), menghidupkan pompa, buka kran pengontrol dan alirkan air kedalam tangki. Atur bukaan kran pengontrol sehingga air tepat melimpah kedalam over flow pipe. Catat tinggi h perkirakan posisi vena contrakta dan catat jaraknya dari plat orifice. Ukur jarak setiap jarum terhadap posisi pena kontrakta.
Proses air melimpah kedalam over flow pipe 7) Mengatur tiap jarum (8I) untuk menentukan lintasan pancaran. Beri tanda posisi ujung jarum pada lembaran kertas, ukur penurunannya terhadap sumbu.
Pengaturan jarum untuk lintasan pancaran
75 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Pengukuran penurunan jarum terhadap sumbu 8) Mengulangi langkah kerja (a) sampai dengan (c) untuk beberapa macam harga dengan mengatur ketinggian over flow pipe (8D). 9) Mengulangi langkah kerja (a) sampai dengan (d) dengan menggunakan plat orifice yang berdiameter lain. 10) Menghitung dan mentabelkan 2 (h.y) 11) Menghitung besarnya Cv dengan menggunakan rumus. E.Keselamatan Kerja
1. Patuhilah tata-tertib laboratorium yang berlaku 2. Ikuti petunjuk instruktur yang berwenang 3. Jaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadinya kerusakan 4. Lakukan pengujian dengan baik dan benar 5. Gunakan alat sesuai dengan fungsinya 6. Bersihkan alat setelah dipakai dan kembalikan pada tempat semula F.Analisa Data
Diketahui : AØ3 mm = 0.07065 cm² ; AØ6 mm = 0.2826 cm² ; g = 981 cm/det² ; Atotal = 164 cm² Ditanya : Koefisien debit Penyelesaian : Contoh perhitungan nomor 1 (h1=40cm ; t=20detik ; øh2=38.4cm ; øh2=36.5cm) Mencari √h1 dan √h2
√h1=√40=6.32cm √h2=√38.4=6.19cm(ø3mm) √h1-√h2=6.32-6.20=0.12cm
√ √ ℎ 1√ℎ2 ² . ²√ /² 0.12
Cd =
=
= 0.68
76 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
√h2=√36,5=6.04cm(ø6mm) √h1-√h2=6.32-6.19=0.13cm
√ √ ℎ 1√ℎ2 ² .²√ /² 0.13
Cd =
=
= 0.68
Cd
√h1
h2 (cm) no
1
2
h1 (cm)
√h2
√h1-√h2
2*At
t (detik)
t*(A*√2g) Ø3 mm
Ø6 mm
20
38.4
36,5
40
37,3
60
x √h1-√h2
Ø3 mm
Ø6 mm
Ø3 mm
Ø6 mm
Ø3 mm
Ø6 mm
6.32
6.19
6,04
0.13
0.28
0.68
0.36
33
6.32
6.10
5,71
0.22
0.61
1.15
0.79
36
29,9
6.32
6
5,46
0.32
0,86
1.67
1.12
80
34,5
26,5
6.32
5.87
5,15
0.45
1,17
2.35
1.53
100
33
6.32
5.74
0.58
3.03
120
31,5
6.32
5.61
0.71
3.72
140
30,1
6.32
5.48
0.84
4.40
160
28,8
6.32
5.36
0,96
5.03
20
27,5
6.32
5,25
1,07
5.60
40
26,1
6.32
5,10
1,22
6.39
60
25
6.32
5
1.32
6.91
40
40
Diketahui : AØ3 mm = 0.07065 cm² ; AØ6 mm = 0.2826 cm² ; g = 981 cm/det² Ditanya : Koefisien debit Penyelesaian :
77 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Contoh perhitungan nomor 1 (h=40cm ; t=30detik ; Vø3=430ml ; Vø6=1600ml) Qteoritis ø3
= =
ø3 √2ℎ 0.07065 cm² (2.981/².40) ø6 √2ℎ 0.2826 cm² (2.981/².40)
= 19.792 cm³/detik Qteoritis ø6
= =
= 79.168 cm³/detik
³ ³ , ³/ = ,³/ =0,724 . ³/ = .³/ =0.67
Qactual ø3
=
=
= 14,333 cm³/detik
Qactual ø6
=
=
= 53.33 cm³/detik
Cd ø3 = Cd ø6 =
n o
1
2
3
4
h
4
t
cm
det
40
V
Qteoritis
Qactual
Ml
cm³/detik
cm³/detik
Cd (koefisien debit)
3
6
3
6
3
6
3
6
30
430
1600
19.792
79.168
14.333
53.333
0.724
0.674
40
30
450
1600
19.792
79.168
15.000
53.333
0.758
0.674
40
30
430
1600
19.792
79.168
14.333
53.333
0.724
0.674
38
30
440
1560
19.291
77.164
14.667
52.000
0.760
0.674
38
30
400
1525
19.291
77.164
13.333
50.833
0.691
0.659
38
30
400
1525
19.291
77.164
13.333
50.833
0.691
0.659
36
30
390
1500
18.776
75.106
13.000
50.000
0.692
0.666
36
30
350
1500
18.776
75.106
11.667
50.000
0.621
0.666
36
30
390
1500
18.776
75.106
13.000
50.000
0.692
0.666
34
30
385
1480
18.247
72.990
12.833
49.333
0.703
0.676
34
30
385
1480
18.247
72.990
12.833
49.333
0.703
0.676
34
30
385
1480
18.247
72.990
12.833
49.333
0.703
0.676
78 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
5
6
32
30
380
1440
17.703
70.810
12.667
48.000
0.716
0.678
32
30
375
1440
17.703
70.810
12.500
48.000
0.706
0.678
32
30
380
1440
17.703
70.810
12.667
48.000
0.716
0.678
30
30
370
1400
17.140
68.562
12.333
46.667
0.720
0.681
30
30
370
1400
17.140
68.562
12.333
46.667
0.720
0.681
30
30
370
1400
17.140
68.562
12.333
46.667
0.720
0.681
Diketahui : h=40cm ; x=5cm ; yø3=0.4 ; yø6=0.3 Ditanya : koefisien kecepatan Penyelesaian : Cvø3 = Cvø6 =
(())^. ((.))^. (())^. ((.))^. =
= 0.8
=
= 0.6
79 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
no {1}
y (cm) {4}
2*(h*y)^0,5) (cm) {5}=
CV=X/(2*((h*y)^0,5)) {6}={3}/{5}
h {2}
x (cm) {3}
40
5
0.4
0.3
8
6.93
0.6
0.7
40
10
0.9
0.7
12
10.58
0.8
0.9
40
15
1.8
1.6
16.97
16
0.9
0.9
40
20
2.8
2.8
21.17
21.17
0.9
0.9
40
25
4.4
4.4
26.53
26.53
0.9
0.9
40
30
6.3
6.5
31.75
32.25
0.9
0.9
40
35
8.5
8.6
36.88
37.09
0.9
0.9
40
40
11.2
11.2
42.33
42.33
0.9
0.9
37.5
5
0.4
0.3
7.75
6.71
0.6
0.7
37.5
10
1
0.8
12.25
10.95
0.8
0.9
37.5
15
2
1.8
17.32
16.43
0.9
0.9
37.5
20
3.1
3
21.56
21.21
0.9
0.9
37.5
25
4.8
4.7
26.83
26.55
0.9
0.9
37.5
30
6.7
6.8
31.7
31.94
0.9
0.9
37.5
35
9.3
9.4
37.35
37.55
0.9
0.9
37.5
40
11.9
12
42.25
42.43
0.9
0.9
35
5
0.5
0.3
8.37
6.48
0.6
0.8
35
10
1
0.8
11.83
10.58
0.8
0.9
35
15
2
1.8
16.73
15.87
0.9
0.9
35
20
3.2
3.6
21.17
22.45
0.9
0.9
35
25
5.1
5
26.72
26.46
0.9
0.9
35
30
7.5
7.3
32.4
31.97
0.9
0.9
35
35
9.8
9.9
37.04
37.23
0.9
0.9
35
40
12.9
12.9
42.5
42.5
0.9
0.9
32.5
5
0.5
0.4
8.06
7.21
0.6
0.7
32.5
10
1.1
1
11.96
11.4
0.8
0.9
32.5
15
2.2
2
16.91
16.12
0.9
0.9
32.5
20
3.8
3.7
22.23
21.93
0.9
0.9
32.5
25
5.5
5.6
26.74
26.98
0.9
0.9
32.5
30
7.7
7.7
31.64
31.64
0.9
0.9
32.5
35
10.8
10.8
37.47
37.47
0.9
0.9
32.5
40
13.8
13.8
42.36
42.36
0.9
0.9
30
5
0.5
0.4
7.75
6.93
0.6
0.7
30
10
1.2
1
12
10.95
0.8
0.9
30
15
2.3
2.1
16.61
15.87
0.9
0.9
30
20
3.7
4
21.07
21.91
0.9
0.9
30
25
5.9
6
26.61
26.83
0.9
0.9
30
30
8.4
8.5
31.75
31.94
0.9
0.9
30
35
11.5
11.5
37.15
37.15
0.9
0.9
30
40
14.8
15
80 42.14
42.43
0.9
0.9
1
2
3
4
5
SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
G.Kesimpulan
Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, didapat kesimpulan sebagai berikut: 1. Orifice merupakan salah satu metode yang digunakan dalam menentukan debit air. 2. Debit air merupakan jumlah/volume air per satuan waktu. 3. Kecepatan aliran berbanding lurus dengan debit air yaitu semakin besar kecepatan aliran maka semakin besar debit air. 4.
Jarak garis berbanding lurus dengan debit air yaitu semakin jauh jarak garis maka semakin besar debit air.
5. Grafik menunjukkan adanya peningkatan debit air pada ketinggian tertentu.
H. Dokumentasi
81 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
5. Pengukuran Tekanan Fluida ( B ourdon) A.Maksud dan Tujuan
Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat : Menghitung tekanan relatif secara teoritis terhadap masa beban. Mengukur tekanan realtif dengan alat ukur bourdon. Mengukur tinggi tekanan dengan Manometer Air Raksa. Membandingkan ke 3 cara tersebut. B.Dasar Teori
`
Tekanan fluida adalah gaya tekan persatuan luas
= [/]
Tekanan relatif menurut alat ukur merupakan tekanan lebih hidrostatik tanpa memperhitungkan tekanan atmosfir. Tekanan dapat didefinisikan sebagai berat kolom air yang didesak persatuan luas :
= [/]
atau sudah lazim disederhanakan
Karena terbukti :
=∙ℎ
w = m.g
w = Berat (N)
m = p.V
m = Massa (Kg)
V = A.h
g = Percepatan Grafitasi (m/det 2)
=
= Kerapatan Massa Air (kg/m 3)
V = Volume (m3) A = Luas (m2)
Disederhanakan :
P= WA = . = . . = ⁄ . . ℎ .
h = Tinggi (m)
=
Berat Jenis (N/m2)
Maka terbukti :
82 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
P= γ.ℎ
C.Peralatan dan Bahan
Manometer Hg
gambar manometer Hg Bourdon
gambar bourdon Piston
gambarPiston Beban
83 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
gambarbeban Ember Air bersih D.Langkah Kerja
1) Tekanan relatif secara teoritis terhadap massa beban 2) Diketahui diameter piston adalah 17,76 mm. 3) Mencari luas permukaan piston 4) Menggunakan alat ukur bourdon 5) Mengisi silinder dengan air dan masukkan pistonnya. 6) Mengeluarkan sisa udara, tidak ada gelembung udara dalam pipa 7) Membaca skala pengukur pada bourdon, P0= .... kN/m2 8) Memberi bebaan pada piston mi = 0,5 Kg, baca skala Px = .... kN/m2 9) Menambah beban sebesar 1kg, 2kg, 2,5 kg, 3 kg, 3,5 kg, dst. 10) Putar-putar piston agar tidak macet, baca skala pada alat ukur. 11) Ulangi pembacaan dengan mengurangi beban hingga nol. 12) Tekanan dapat dihitung dengan mengurangi beban hingga nol. 13) Tekanan dapat dihitung sebagai : PB = Px - P0 14) Mengukur tinggi tekanan pada manometer 15) Baca sekali tinggi pada manometer Hg saat piston dimasukkan. 16) Tinggi tekan saat belum dibebani adalah h0 = ha – h b. 17) Setelah dibebani dengan m1: ..... Kg, baca ha dan hb 18) Beda tinggi tekan hx = ha – hb. Tinggi tekan : hx – h0 19) Tekanan menurut manometer dapat dihitung sebagai :
= ∙ℎ
dimana
=133,4
84 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
E.Keselamatan Kerja
1. Patuhilah tatatertib laboratorium yang berlau. 2. Ikutilah langkah kerja yang berlaku 3. Jaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadinya kerusakan. 4. Bersihkan alat setelah dipakai dan kembalikan pada tempat semula F.Analisa Data
Teoritis Diameter Nozzle (d)
: 17,67 mm
Percepatan Gravitasi (g)
: 9,81 m/det
A
: ¼ x π x d² = ¼ x 3,14 x (17,67)² = 0,245 m²
Ditanya PT ? PT
=mxg/A = 0,5 kg X 9,81m/det² / 0,245 m² = 20,02 N
Bourdon Diketahui : Po1 = 20 KN/m² Po2 =
KN/m²
Po3 =
KN/m²
Po4 =
KN/m²
Px1 =
KN/m²
Px2 = 40 KN/m² Px3 = 61 KN/m² Px4 = 71 KN/m² Px5 = 65 KN/m²
Ditanya = PB = Px – Po PB1 = 21 KN PB2 = 41 KN PB3 = 61 KN 85 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
PB4 = 53 KN Manometer Hg Diketahui : ha
= 572 mm
hb
= 430 mm
Ditanya
=ho ?
Penyelesaian : = ha – hb
ho
= 572mm – 430mm = 142mm = 0,142 m = ha – hb
hx
= 649mm – 354mm = 295mm = 0,295 m
h = hx – ho= 153 mm= 0,153 m Pm
=
ɣHg*h
= 133.4 KN/m3x 0.153m = 1.99 KN/m3
Table. data hasil pengolahan pengukuran tekanan fluida No
Teoritis
Bourdon
Manometer Hg Pr=Px-
ho=ha-
hx=ha-
m(kg)
pt=m*g/A(KN/m²)
Po
Px
Po
ha(mm)
hb(mm)
hb(mm)
hb(mm)
h=hx-ho(mm)
Pm=ɣhg*h(KN/m²)
1
0
20.02
20
-
20
572
430
142
-
-
-
2
0.5
40.04
-
40
20
649
354
-
295
153
1.99
3
1
60.06
-
61
41
727
276
-
451
309
4.03
4
1.5
80.08
-
71
51
763
245
-
518
376
4.9
5
2
100.1
-
65
45
740
265
-
475
333
4.34
G.Kesimpulan
Dibutuhkan ketelitian dalam menghitung data sesuai rumus yang telah ditentukan, melihat hasil bacaan pada manometer Hg saat piston dimasukkan, dan lainnya. Dibutuhkan pembagian tugas dalam praktek agar terasa lebih ringan, efektif, dan lainnya.
86 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Dalam praktek ini harus sesuai prosedur, misalnya salah satun ya mengeluarkan sisa udara, sampai gelembung udaranya tidak ada didalam pipa, dan mungkin diperlukan ketelitian juga untuk melihat apakah ada gelembung udaranya atau tidak. Diperlukkan kehati-hatian dalam praktek agar diharapkan tidak merusak alat dilab dan bisa menghindari kecelakaan kerja pada diri sendiri dan atau pun orang lain. H.Dokumentasi
87 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
6. Kehilangan Tekanan Dalam Pipa (Loss in band) A.Maksud dan Tujuan
Menunjukan hubungan antara kehilangan energi akibat gesekan dengan kecepatan aliran melalui pipa berdinding halus. B.Dasar Teori
Hilangnya energi yang terjadi pada bagian-bagian pipa, biasanya juga disebut dengan head loss atau hilang tekanan dalam meter yang dihitung dengan rumus :
Ah
Kv 2
2 g
Dimana :
K = Koefesien kehilangan tekanan V = Kecepatan aliran dalam pipa
Karena kompleksnya aliran dalam jumlah ( banyak ) bagian – bagian pipa ( fitting ), maka K biasanya ditentukan dengan percobaan ( eksperimen ). Untuk eksperimen bagian-bagian pipa ( pipe fitting ) banyanya kehilangan dihitung dengan dua pembacaan manometer, yang didapatkan sebelum dan sesudah tiap-tiap bagian-bagian pipa ( fitting ), dan kemudian K ditentukan dengan rumus sebagai berikut : K
h
V 2
2 g
Dikarenakan perubahan pada daerah persimpangan ( cross-sectional ) pipa yang melalui pembesaran dan pembengkokan, maka sistem mengalami perubahan penambah an pada statistika tekana. Perhitungan ini adalah sebagai berikut : 2
V 1
2 g
V 2
2
2 g
Untuk menghilangkan efek dari perubahan daerah pada head ukur yang diukur, nilai ini harus ditambah pada pembacaan head loss kalau terjadi pembesaran, dan kemungkinan jika terjadi pengecilan Terutama untuk eksperimen gate-valve ( katup gerbang ), perbedaan tekanan sebelum dan sesudah pintu gerbang diukur secara langsung dengan menggunakan ukuran tekanan differensial. Ini dapat dikonfirmasikan kedalam sebuah ekivalen dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : 88 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
1 bar = 10,3 m air = 147 pon per inchi persegi ( psi ) Koefesien selisih dihitung dengan seperti hitungan untuk gate -valve diatas. Bilangan Reynold adalah bilangan yang tidak berdimensi yang biasanya digunakan dalam membandingkan karekteristik aliran
C.Peralatan dan Bahan
Hidrauliks Bench
Gambar Hidaraulik bench Energi Losse in Bends Fitting Apparatus
Gambar Lost in bends fitting apparatus Stopwatch
Gambar Stopwatch Clamps Termometer
89 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Gambar Thermometer
D.Langkah Kerja
1) Prosedur 2) Mengatur peralatan yang kendor pada bangku kerja hidrolika, jadi bagian dasrnya datar ( hal ini diperlukan untuk ketepatan pengukuran ketinggian dari manometer ). 3) Menyambungkan penguji lubang masuk bor, pada penyedian aliran bangku kerja dan jalankan pertambahan karet lubang buang pada tangki volume metrik dan jagalah pada tempatnya 4) Membuka katup meja, katup gerbang ( gate-valve ), dan katup kontrol aliran, kemudian menghidupkan pompa untuk mengisi test rig ( perlengkapan uji ) dengan air. Agar udara dapat dibuang dari daerah tekanan keran dan manometer, maka menutup katup bench dan katup kontrol aliran pada test rig, setelah itu membuka baut penglepasan udara dan memindahkan tutupnya dari katup udara. 5) Berikutnya menghubungkan turbin bor kecil dari katup udara ketangki volume matrik. Dan sekarang membuka katub bench dan biarkan aliran melalui manometer untuk membersihkan semua udara dari daerah tekanan keran dan manometer tersebut 6) Mengencangkan baut katup udara dan membuka setengah katup bench dan katup kontrol tes rig 7) Berikutnya membuka katup penglepasan udara perlahan-lahan untuk agar udara dapat masuk kebagian atas manometer. Mengencangkan kembali baut tersebut apabila level manometer mencapai ketinggian yang pas. 8) Memeriksa semua level manometer pada skala rata-rata maksimum volume aliran ( sekitar 17 liter/menit ). Level ini dapat diukur lebih banyak lagi dengan cara menggunakan baut kontrol pelepasan udara dengan pompa tangan yang sudah tersedia. Baut penglepasan udara mengontrol udara yang mengalir melalui katup udara, jadi apabila menggunakan pompa tangan maka baut penglepasan udara tersebut harus dibuka. 90 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Untuk menahan tekanan pompa tangan pada sistem tersebut, bautnya harus ditutup setelah pemompaan.
Percobaan A : Mengukur selisih luas bagian-bagian pipa, kecuali katup gerbang yang harus dijaga untuk selalu terbuka penuh. Atur aliran dari tombol katup kontrol dan dalam pemberian laju aliran, lihat selisih akhir dari manometer yang mengukur setelah derajat udaranya tetap. Dalam menentukan laju volume tangki air. Untuk mencapai hal tersebut harus dengan menutup bola katup dan mengukur dengan stopwatch waktu yang diperlukan untuk men campurkan volume fluida yang ada ditangki yang berasal dari gelas ukur, kamu harus mencampurkan cairan fluida itu kurang lebih 1 menit untuk memperkecil kemungkinan terjadi kesalahan. Ulangi langkah diatas untuk mendapatkan nilai totalnya sebanyak 3 kali pengukuran laju aliran kira0kira 8-17 liter permenitnya. Ukur suhu aliran luar p ada laju aliran terendah, bersamaan dengan tabel viskositas kinematika air ditekanan a tmosfir secara detail yang digunakan untuk menentukan bilangan Reynold
E.Keselamatan Kerja
1. Patuhi tata tertib laboratorium yang berlaku 2. Ikuti petunjuk yang berwenang 3. Jaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadi kerusakan
91 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Tabel Kinematic
F.Analisa Data
LOSSES IN BEND MITRE Diketahui : Volume (V)
= 1350 ML = 1,35 L = 1,35/1000 = 0,00135 m³
Time (t)
= 10 detik
h1
= 0,195 m
h2
= 0,175 m
Diameter tabung
= 0,0196 m
Dit : Headloss ? Penyelesaian :
92 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Head Loss (hl) = h1-h2 = 0,194 m - 0,185 m = 0,009 m Dit : Qt ? Flow Rate (Qt)
= V/t = 0,005 m³/4,6 detik = 0,00109 m³/detik
Dit : Velocity ? Velocity (v)
= Qt/A
Cari dulu Luas Penampang (A) Luas Penampang (A)
= ¼ . ∏.d² =¼ . 3,14 .0,0196 m² = 0,0003015 m²
Velocity (v)
= Qt/A =
,, ²/
=3,615 m/detik Mencari v²/2g ? v²/2g
=
(, ,/²) /²
= 0,666 m
K
=
=
h v²/2g
(,,)
= 0,0135 Viscositas
°
= Temperatur = 31 C = 0,785 x
10−
m²/s
93 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Re
v.d
= =
V
,,/. , /
= 9025.99
Jadi Reynold = 9025.99 > 4000 (aliran bersifat turbulen) Hasil Data Percobaan Pertama Tabel Hasil Data Percobaan Pertama Lost In Bland Fitting
Manometer
Manometer
Head Loss
Volume
Time
Flow Rate
h1
h2
V
t
(m)
(m)
h1h2 (m)
m3
MITRE
0,194
0,185
0,009
ELBOW
0,218
0,21
SHORT BEND
0,226
LONG BEND
A
v²/2g
k
Reynold
Velocity
Viscosity
Qt=V/t
v
v
s
m3/s
m/s
0,005
4,6
0,001087
0,000302
0,6622
0,013591919
89994,670
3,604378
7,85E-07
0,008
0,005
4,6
0,001087
0,000302
0,6622
0,012081705
89994,670
3,604378
7,85E-07
0,222
0,004
0,005
4,6
0,001087
0,000302
0,6622
0,006040853
89994,670
3,604378
7,85E-07
0,234
0,231
0,003
0,005
4,6
0,001087
0,000302
0,6622
89994,670
3,604378
7,85E-07
ENLARGEMENT
0,234
0,23
0,004
0,005
4,6
0,001087
0,000302
0,6622
0,00453064 0,006040853
89994,670
3,604378
7,85E-07
CONTRACTION
0,233
0,227
0,006
0,005
4,6
0,001087
0,000302
0,6622
0,009061279
89994,670
3,604378
7,85E-07
GATE VALVE
Percobaan Kedua Fitting
Manometer
Manometer
Head Loss
Volume
Time
Flow Rate
Velocity
v2/2g
k
Reynold
A
h1
h2
V
t
Qt=V/t
v
(m)
(m)
h1h2 (m)
m3
s
m3/s
m/s
MITRE
0,167
0,131
0,036
0,005
10
0,0005
1,658014
0,1401
0,25693608
41397,548
0,000302
ELBOW
0,214
0,192
0,022
0,005
10
0,0005
1,658014
0,1401
0,157016493
41397,548
0,000302
SHORT BEND
0,237
0,224
0,013
0,005
10
0,0005
1,658014
0,1401
0,092782473
41397,548
0,000302
LONG BEND
0,258
0,25
0,008
0,005
10
0,0005
1,658014
0,1401
0,057096907
41397,548
0,000302
ENLARGEMENT
0,259
0,249
0,01
0,005
10
0,0005
1,658014
0,1401
0,071371133
41397,548
0,000302
CONTRACTION
0,257
0,238
0,019
0,005
10
0,0005
1,658014
0,1401
0,135605153
41397,548
0,000302
Viscosity
v
GATE VALVE
94 REFINDO ALDI WIJAYA
7,85E07 7,85E07 7,85E07 7,85E07 7,85E07 7,85E07
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Tabel Hasil Data Percobaan Kedua Lost In Bland
Percobaan Ketiga Fitting
Manometer
Manometer
Head Loss
Volume
Time
Flow Rate
Velocity
h1
h2
V
t
Qt=V/t
v
(m)
(m)
h1h2 (m)
m3
s
m3/s
m/s
v2/2g
k
Reynold
A
Viscosity
v
MITRE
0,119
0,050
0,069
0,005
10
0,0005
1,658014
0,1401
0,49246082
41397,548
0,000302
ELBOW
0,209
0,165
0,044
0,005
10
0,0005
1,658014
0,1401
0,314032987
41397,548
0,000302
SHORT BEND
0,257
0,224
0,033
0,005
10
0,0005
1,658014
0,1401
0,23552474
41397,548
0,000302
LONG BEND
0,290
0,274
0,016
0,005
10
0,0005
1,658014
0,1401
0,114193813
41397,548
0,000302
ENLARGEMENT
0,295
0,273
0,022
0,005
10
0,0005
1,658014
0,1401
0,157016493
41397,548
0,000302
CONTRACTION
0,291
0,252
0,039
0,005
10
0,0005
1,658014
0,1401
0,27834742
41397,548
0,000302
GATE VALVE
Tabel Hasil Data Percobaan Ketiga Lost In Bland
G.Kesimpulan
Dari hasil pratikum lab LOSS IN BAND ini kita bisa tau kehilangan tekanan pada aliran pipa tersebut dengan nilai koefisien kehilangan energ y (K) memiliki nilai yang tergantung pada jenis penampang dan lengkungannya. Untuk percobaan pertama, nilai koefisien kehilangan yang didapatkan dari percobaan dan nilai kesalahan relatifnya. H.Dokumentasi
95 REFINDO ALDI WIJAYA
7,85E07 7,85E07 7,85E07 7,85E07 7,85E07 7,85E07
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
7. Stabilitas Ponton
A.Maksud dan Tujuan Percobaan
Menentukan tinggi metasentrik dari suatu model ponton.
Untuk menyelidiki dan menetukan stabilitas benda terapung (ponton).
Membandingkan hasil analitis stabilitas benda terapung dengan hasil percobaan.
B.Dasar Teori
Tongkang atau Ponton adalah suatu jenis kapal yang dengan lambung datar atau suatu kotak besar yang mengapung, digunakan untuk mengangku t barang dan ditarik dengan kapal tunda atau digunakan untuk mengakomodasi pasang-surut seperti pada dermaga apung. Untuk kondisi massa pemberat tidak digeser GM = BM-BG BM = I/V I = L.b3 12 Dimana : L = panjang pontong B = lebar ponton di V = Volume air yang dipindahkan Volume air yang dipindahkan ponton = berat total ponton VPg
=W+P
( L.b.di ) P = W+ P Ttitik B berada pada : di/2 GM = BM- BG
[/2] ..³. [/2]
= =
-
Syarat, jika GM = > 0 maka benda stabil GM = 0 maka benda dalam keadaan stabil netral GM < 0 maka benda tidak stabil Untuk kondisi massa pemberat digeser 96 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
GM =
Ø
x Cot Ø atau GM = X
Dimana :
P = massa pemberat bergerak X = jarak pemberat digeser dari kiri kekanan Ø = sudut pembacaan
C.Alat Dan Bahan
Metacentric height apparatus
Timbangan
Benang Termometer
Baskom
97 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Air D.Keselamatan Kerja
1. Patuhilah tata tertib laboratorium 2. Ikuti petunjuk struktur 3. Jaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadinya kerusakan. E.Langkah Kerja
Posisi pembatas diatas (digeser) 1) Menimbang berat massa (P) tanpa adanya ponton (W) = 385,6 g. 2) Menimbang berat ponton (W) tanpa adanya massa (P) = 1026,2 g. 3) Memasukkan viston pada ponton, dan pasang benang ke tiang tegak lurus yang ada di ponton, pastikan massa tidak terbaca dahulu ( dalam kondisi 0). Kemudian cari titik beratnya sampai keadaan benang dan tiang datar, tegak. Dengan cara mainkan benangnya sampai keadaannya benar-benar seimbang. 4) Memasukkan benda uji kedalam air ( tersedia didalam baskom).
5) Mengukur jarak titik berat benang = 0,111 m.. 6) Lalu mengukur di = 0,022 m 7) Kemudian mengukur volume, untuk mendapatkan hasil volume kita harus memerlukan data : Lx = 0,35 m
Bx = 0,20 m
di = 0,022 m. 98 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Posisi ditengah 8) Menimbang berat massa (p) tanpa adanya ponton ( w) = 0,386 kg.
9) Menimbang berat ponton (w) tanpa adanya massa (p) = 1,026 kg. 10) Memasukkan piston pada ponton dan pasang benang ke tiang tegak lurus yang ada di ponton, pastikan massa tidak terbaca dahulu ( dalam kondisi 0). Kemudian cari titik beratnya sampai keadaan benang dan tiang datar,tegak. Dengan cara mainkan benan gnya sampai keadaanya benar-benar seimbang. 11) Mengukur jarak titik berat benang = 0,093 m. 12) Lalu mengukur di = 0,018 m. 13) Lalu ukur volume untuk mendapatkan hasil volume kita harus memerlukan data : 14) Lx = 0,35 m
Bx =0,20 m
di = 0,018 m.
Posisi massa diatas (tidak digeser). 15) Menimbang berat massa (p) tanpa adanya ponton (w) =0,386 kg.
16) Menimbang berat ponton (w) tanpa adanya massa (p) = 1,026 kg. 99 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
17) Memasukkan piston pada ponton dan pasang benang ke tiang tegak lurus yang ada di ponton, pastikan amssa tidak terbaca dahulu ( dalam kondisi 0). Kemudain cari titik beratnya sampai keadaan bennag dan tiang datar, tegak. Dengan cara mainkan benan gnya sampai dalam keadaan benar-benar seimbang. 18) Memasukkan benda uji kedalam baskom.
19) Ukur jarak titik berat benang = 0,111 m. 20) Lalu ukur di = 0,022 m. 21) Lalu ukur volume = untuk mendapatkan hasil volume kita harus memerlukan data: 22) Lx = 0,35 m
Bx = 0,20 m
di = 0,022 m. Selanjutnya langkah yang posisi ditengah
sama caranya dengan posisi yang diatas. F.Analisa Data
Diketahui : Untuk kondisi massa pemberat bergerak tidak bergeser A1. Posisi massa diatas P
= 0,386 kg
W = 1,026 kg Y di
= 0,111 m
= 0,022 m
Vol (atas)
= L x b x d1 = 0,35 m x 0,20 m x 0,022 m = 0,00154 m3
BG (atas)
= y -1/2 .d1
100 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
= 0,111 m – ½ . 0,022 m = 0,1 m BM (atas) = I/v I
= (l . b3) / 12
= (0,35 m . 0,203 m ) / 12 = 0,00023 m4
BM (atas) = I/v =
,,
= 0,15 m
GM (atas) = BM – BG = 0,15 m – 0,1 m = 0,05 m2 > 0 stabil Untuk kondisi massa pemberat bergerak tidak bergeser B1. Posisi massa ditengah P
= 0,386 kg
W = 1,026 kg Y di
= 0,093 m
= 0,018 m
Vol (tengah)
= L x b x d1
= 0,35 m x 0,20 m x 0,018 m = 0,00126 m3 BG (tengah)
= y -1/2 .d1
= 0,093 m – ½ . 0,018 m = 0,084 m BM (tengah) = I/v I
= (l . b3) / 12
= (0,35 m . 0,203 m ) / 12 = 0,00023 m4 BM (tengah)
= I/v 101 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
=
,,
= 0,18 m
GM (tengah) = BM – BG = 0,18 m – 0,084 m = 0,096 m2 > 0 stabil
Untuk kondisi massa pemberat bergerak di geser. C1. Posisi massa berada diatas Dik : p = 0,386 kg W = 1,026 kg X = 0,01 m
Θ = 2,3˚ GM = p/w . x/tgθ = (0,386 kg / 1,026 kg) . (0,01 m/ tg 2,3˚) = 0,094 m Hasil Data a. Untuk kondisi massa pemberat tidak digeser (tetap) p kondisi (kg)
W (kg)
di
Y
vol
BG
BM
y(m)
(m)
Lxbxdi
1/2xdi I/V
GM = BM-BG
KET
posisi massa berada
0,386
1,026
0,022
0,111
0,00154
0,1
0,15
0,05
Stabil
0,386
1,026
0,018
0,093
0,00126
0,084
0,18
0,096
Stabil
diatas posisi massa berada ditengah Data hasil kondisi massa pemberat tidak digeser Ket : panjang ponton (L) = 0,35 m 102 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
lebar ponton ( b) = 0,20 m b. Untuk kondisi massa pemberat bergerak digeser jarak kondisi
berada diatas
ditengah
1,026
0,04
0,094
0,386
1,026
0,06
P
W
(m)
(Ø)
(kg)
(kg)
0,094054581
0,386
0,125406108
2,3
0,02
3,6
0,03
5,1
0,125406108
0,386
1,026
0,09
0,125
0,04
6,7
0,125406108
0,386
1,026
0,12
0,125
0,05
7,8
0,134363687
0,386
1,026
0,14
0,134
3
0,075243665
0,386
1,026
0,05
0,075
0,083604072
0,386
1,026
0,09
posisi massa 0,01 berada
GM = X
sudut GM = P/W . x/tgØ
posisi massa 0,01
tg Ø
(x)
0,125
0,02
5,3
0,084
0,03
7,7
0,080618212
0,386
1,026
0,14
0,081
0,04
9,3
0,094054581
0,386
1,026
0,16
0,094
0,05
11,2
0,094054581
0,386
1,026
0,2
0,094
data hasil kondisi massa pemberat bergerak digeser
G.Kesimpulan
Patuhilah tatatertib laboratorium yang berlaku. Ikutilah langkah kerja yang berlaku. Jaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadinya kerusakan. Bersihkan alat setelah dipakai dan kembalikan pada tempat semula. H.Dokumentasi
103 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
8. Menghitung Debit Aliran Dengan Ambang Persegi dan Segitiga A.Maksud dan Tujuan
Menyelidiki hubungan antara ketinggian muka air diatas ambang persegi dan segitiga. Mengetahui perbedaan koefisien debit aliran antara bentuk persegi dan segitiga. B.Dasar Teori
Pada percobaan kali ini terdapat 2 bentuk aliran yaitu yang terjadi dari bentuk ambang persegi dan ambang segitiga. Adapun rumus yang digunakan untuk mengetahui debit yang mengalir sbb; Untuk ambang persegi :
Q = Cd*2/3 B √2gH^3/2 Dimana : Cd = Koefisien debit untuk ambang persegi
Cd = Dimana :
Q
2/3 * B √2gH^3/2
Cd = Koefisien debit untuk ambang segitiga
θ = Sudut pada ambang segitiga H = Tinggi air diatas ambang Sehingga Cd =
/ . ..
C.Peralatan dan Bahan
Plat ambang segitiga dan persegi
Gambar Plat ambang
104 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Hidraulik Bench
Point Gouge
Gambar Point Guage
Stop watch
Gambarstopwatch
Lilin (Plastisin) 105 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
D.Langkah Kerja
1) Persiapkan dahulu peralatan dan bahan yang akan dipergunakan. 2) Kemudian melepaskan pangkal penghubung dari dasar open channel dan ganti dengan lubang pengantar. 3) Pasang sekat penenang kedalam alur disisi-sisi open channel. 4) Plat ambang sebagai alat pengukur dapat dipasang dipenyanggah ambang dengan mengeraskan mur kupu-kupu. 5) letakkan jarum pengukur muka air (point gauge) pada dasar plat ambang sebagai titik datum pengukur ketinggian muka air untuk ambang persegi maupun segitiga. 6) Alirkan air ke saluran dengan membuka katup pengontrol, jalankan pompa dengan menjalankan starter dan membuka kran. 7) Biarkan sebentar tinggi muka air naik hingga tin ggi aliran melewati diatas plat ambang. 8) Tutup katup pengontrol dan biarkan air sampai stabil. 9) Arahkan nonius pengukur ketinggian tepat pada nol saat jarum mencapai muka air yang dianggap sebagai datum. 10) Penyetelan yang halus dapat dipergunakan skrup, untuk ini posisi alat ukur diperkirakan di tengah-tengan antara plat ambang dan sekat penampang. 11) Alirkan air ke channel dan atur katup pengontrol untuk mendapatkan ketinggian h yang dikehendaki, dengan pertambahan ± 1cm setiap percobaan. 12) Ukur debit, amati aliran yang terjadi, dan ulangi percobaan untuk debit, dan ambang yang lain. E.Keselamatan Kerja
1. Patuhi tata tertib laboratorium yang berlaku. 2. Ikuti petunjuk serta arahan yang diberikan oleh teknisi. 3. Jaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadinya kerusakan. 4. Jaga kebersihan pada saat praktikum. 5. Dilarang minum dan makan di dalam ruangan pada saat praktikum.
106 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
F.Analisa data
Ambang empat perssegi dengan lebar 3 cm = 0,03 m
Δh = h max - h min = 67 m – 14,5 m = 52,5 m2 1/4 Δ = 52,5/1/4 = 13,125 mm Mencari h2 sampai h4: H2 = h1-(1/4Δ = 67-13,125 = 58 mm>0,058 m H3 = h2-(1/4Δ = 53,88-13,125 = 45 mm >0,045 m H4 = h3-(1/4Δ = 40,75-13,125 = 32 mm >0,032 m Mencari Q1 sampai Q5 : Q1 = 0,005 m3 / 05,75 det = 0,00087 m3/det Q2 = 0,005 m3 / 07,09 det = 0,00071 m3/det Q3 = 0,005 m3 / 13,79 det = 0,00036 m3/det Q4 = 0,005 m3 / 19,19 det = 0,00026 m3/det Q5 = 0,0007 m3 / 10 det = 0,00007 m3/det
Mencari Cd1 sampai Cd5 Cd1 =
Cd2 =
Cd3 =
Cd4 =
Cd5 =
0,00087 m3/det
2/3 x 0,03 x √2.9,81 x 0,0673/2 0,00077 m3/det
2/3 x 0,03 x √2.9,81 x 0,053883/2 0,00036 m3/det
2/3 x 0,03 x √2.9,81 x 0,040753/2 0,00026 m3/det
2/3 x 0,03 x √2.9,81 x 0,027633/2 0,00007 m3/det
2/3 x 0,03 x √2.9,81 x 0,014,5
3/2
=
0,566
=
0,636
=
0,497
=
0,640
=
0,452
107 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Ambang empat persegi dengan lebar 5 cm = 0,05 m
Δh = h max - h min = 59 – 19 = 40 mm 1/4 Δ = 40/1/4 = 10 mm Mencari h2 sampai h4: H2 = h1-(1/4Δ) = 59- 10 = 49 H3 = h2-(1/4Δ) = 46,75- 10 = 36,75 H4 = h3-(1/4Δ) = 37,5- 10 = 27,5 Mencari Q1 sampai Q5 : Q1 = 0,005 m3 / 4,18 det = 0,0012 m3/det Q2 = 0,005 m3 / 07,23 det = 0,0009 m3/det Q3 = 0,005 m3 / 12,73 det = 0,0007 m3/det Q4 = 0,005 m3 / 41,97 det = 0,0006 m3/det Q5 = 0,005 m3 / 22,57 det = 0,0002 m3/det Mencari Cd1 sampai Cd5 Cd1 =
Cd2 =
Cd3 =
Cd4 =
Cd5 =
0,0012 m3/det
2/3 x 0,05 x √2.9,81 x 0,059
3/2
0,0009 m3/det
2/3 x 0,05 x √2.9,81 x 0,046753/2 0,0007 m3/det
2/3 x 0,05 x √2.9,81 x 0,03753/2 0,0006 m3/det
2/3 x 0,05 x √2.9,81 x 0,028253/2 0,0002 m3/det
2/3 x 0,05 x √2.9,81 x 0,019
3/2
=
0,606
=
0,694
=
0,700
=
0,919
=
0,638
108 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Ambang segitiga sudut θ = 90° Δh = h max - h min = 45 – 18 = 27 mm 1/2 Δ = 27 / ½ = 13,5 mm Mencari h2 h2 = h1 - (1/2Δ) = 45 – 13,5 = 27 mm Mencari Q1 sampai Q3 : Q1 = 0,005 m3 / 9,26 det = 0,00054 m3/det Q2 = 0,005 m3 / 15,12 det = 0,00033 m3/det Q3 = 0,00044 m3 / 10 det = 0,000044 m3/det
Mencari Cd1 sampai Cd3 15 x 0,00054 m3 Cd1 =
=
0,632
=
0,795
=
1,181
8 x tg(90/2) x √ 2.9,81 x 0,045^5/2
15 x 0,00018 m3 Cd2 =
8 x tg(90/2) x √ 2.9,81 x 0,0315^5/2
15 x 0,000044 m3 Cd3 =
8 x tg(90/2) x √ 2.9,81 x 0,018^5/2 Hasil Data A. Ambang empat perssegi dengan lebar 3 cm No 1. 2. 3. 4.
Tinggi Muka Air ( H) Mm m 67 0,0670 53,88 0,0539 40,75 0,0408 27,63 0,0276
Volume Liter m³ 5 0,005 5 0,005 5 0,005 5 0,005
Waktu (t) detik 5,75 7,09 13,79 19,19
Debit (Q) m³/det 0,00087 0,00071 0,00036 0,00026
H3/2 m 0,017 0,013 0,008 0,005
Cd 0,5659 0,6364 0,4975 0,6403
109 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
5.
14,5
0,0145
0,7
0,0007
10
0,00007
0,002
0,4525
Waktu (t) detik 4,33 5,36 7,40 8,62 22,50
Debit (Q) m³/det 0,0012 0,0009 0,0007 0,0006 0,0002
H3/2 m 0,014 0,010 0,007 0,005 0,003
Cd
Waktu (t) detik 9,26 15,12 10
Debit (Q) m³/det 0,00054 0,00033 0,00004
H5/2 m 0,00036 0,00012 0,00002
B. Ambang empat persegi dengan lebar 5 cm No 1. 2. 3. 4. 5.
Tinggi Muka Air ( H) Mm m 59 0,0590 46,75 0,0468 37,5 0,0375 28,25 0,0283 19 0,0190
Volume Liter m³ 5 0,005 5 0,005 5 0,005 5 0,005 5 0,005
0,6063 0,6944 0,7001 0,9192 0,6385
C.Ambang segitiga sudut θ = 90° No 1. 2. 3.
Tinggi Muka Air ( H) Mm m 45 0,042 31,5 0,0315 18 0,012
Volume Liter m³ 5 0,00500 5 0,00500 0,44 0,00044
G.Kesimpulan
Dari hasil praktikum didapatkan nilai Cd pada Ambang empat perssegi dengan lebar 3 cm adalah Cd maksimum 0,622 dan Cd minimum 0,303. Nilai Cd pada ambang empat persegi dengan lebar 5 cm adalah Cd maksimum 0,569 dan C d minimum 0,034. Nilai Cd pada ambang segitiga sudut 90° adalah Cd maksimum 0,588 dan Cd minimum 0,423.
110 REFINDO ALDI WIJAYA
Cd 0,632 1,168 1,181
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
H.Dokumentasi
111 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
9.
Gaya Hidrostatis Pada Bidang Datar
A.Maksud dan Tujuan
Dalam pecobaan ini diharap Mahasiswa dapat :
Menjelaskan prinsip hidrostatika dengan mencatat data pengamatan pada lembar format yang sudah disediakan
Menghitung besar dan kedudukan titik pusat kerja gaya hidrostatis pada bidang datar yang tercelup sebagian dan tercelup penuh didalam air.
Mengaplikasikan prinsip hidrostatika pada bangunan-bangunan air, misalnya pintu sorong, dinding saluran, tubuh bendung, dinding reservoir, dan lain-lain.
B.Dasar Teori
Perpotongan antara garis kerja hidrostatis dan bidang ve rtical yang tercelup seluas A di titik C disebut titik pusat kerja gaya. Kedalamannya terhadap muka air sama dengan h’.
h’ =
Dimana : Ix = momen inersia terhadap sumbu x yang melalui titik C dan sejajar dengan permukaan air. h = kedalaman titik berat (c) terhadap permukaan air. C= Titik berat dari luasan bidang yang tercelup. Dengan meggunakan teori momen inersia sumbu sejajar maka didapatkan Ix = Ic + Ah² Dengan Ic = momen inersia dari bidang vertical yang tercelup dan sejajardengan sumbu xSehingga pada bidang vertical tersebut berlaku rumus umum :
F = ρ .γ . h. A h’ = Ic + Ah² Ah Dengan :
h’ = jarak titik tangkap gaya hidrostatis (jarak pusat tekanan) terhadap permukaan air. h = jarak titik berat luasan bidang yang tercelup terhadap permukaan air. Dalam praktek akan terjadi keseimbangan antara momen hidrostatis dan momen massa pemberat terhadap as tajam, dengan kondisi sebagai berikut. 112 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Tercelup sebagian.
Pivot
H
H-d
d
Chh’
h’’
C
P
D
PF B
Dimana : d = tinggi permukaan air saat pengukuran F = Gaya hidrostatis pada bidang vertical h = jarak titik berat kuasan bidang yang tercelup sebagian sampai permukaan air
h’= jarak pusat tekanan terhadap permukaan air h”= jarak gaya hidrostatis sampai pada as tajam (tumpuan) F = ρ .γ . h. A (Newton) A=B.d Dan,
h = C = d/2
Jadi, F = ρ .γ . Bd²/2 . . . . . . . . . . . (1) Momen yang terjadi terhadap as tajam (tumpuan) Actual (percobaan)
M = F h” (Nm) Momen keseimbangan akibat pemberat (W) dengan lengan keseimbangan (L)
F h” = W L = mgL Substitusikan pada persamaan 1 menjadi :
h” = mgL/F = mgL/ρ.γ. Bd²/2 = 2mL/ρ.B.d² (meter) 113 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Teoritis
h’ = Ix/Ah . . . . . . . . . . . (2) Ix = momen inersia terhadap sumbu x yang melalui titik C dan sejajar dengan permukaan air. Dengan menggunakan teori momen inersia sumbu sejajar maka akan didapat : Ix
= Ic + Ah²
Ix
= 1/12 Bd³ + B.d (d/2)² = 1/12 Bd³ + ¼ Bd³ = 4/12 Bd³ = Bd³/3 (m4) . . . . .(3)
Jarak pusat tekanan sampai as tajam (tumpuan)
h” = h’ + H – d (m) . . . . . .(4) masukkan persamaan (3) ke (2) dan persamaan (4) menjadi :
h” = Bd³/3
+H-d
Bd. d/2 = (Bd³/3 x 2/Bd²) + H – d = 2/3 d + H – d = H – d/3 (meter)
114 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Tercelup penuh
Pivot
H-d
h’
H D/2C h P
h’’
C
P
D
F B
Dimana : d = tinggi permukaan air saat pengukuran F = Gaya hidrostatis pada bidang vertical h = jarak titik berat kuasan bidang yang tercelup sebagian sampai permukaan air
h’ = jarak pusat tekanan terhadap permukaan air h” = jarak gaya hidrostatis sampai pada as tajam (tumpuan) F = ρ .γ . h. A Dimana : A = B.D Dan
h = d – D/2
Jadi, F = ρ.γ.B.D (d – D/2) (N) . . . . . (5) Momen yang terjadi terhadap as tajam (tumpuan) Actual (percobaan)
M = F h” (Nm) Momen keseimbangan akibat pemberat (W) dengan lengan keseimbangan (L)
Fh” = W . L = mgL Substitusikan pada persamaan (5) menjadi :
h” = mgL/F =
mgL 115 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
ργBD(d-D/2)
(m)
Teoritis
h’ = Ix/Ah . . . . . . . . . . . (6) Ix = momen inersia terhadap sumbu x yang melalui titik C dan sejajar dengan permukaan air. Dengan menggunakan toeri momen inersia sumbu sejajar, maka didapatkan : Ix = Ic + Ah² Ix = 1/12 Bd³ + B.d (d/2)² = BD (D²/12 + (d-D/2) ²) (m) . . . . . . . . . . (7) Jarak pusat tekanan sampai as tajam (tumpuan)
h” = h’ + H – d (m) . . . . . . . . . . . (8) masukkan persamaan (7) ke (6) dan persamaan (8) menjadi :
h”= BD (D²/12 + (d-D/2) ²) BD. (d - D/2)
h” =
+ H – d
(D²/12 + (d-D/2) ²)
+ H – d
d - D/2 C.Peralatan dan Bahan
Pipet
Gambar Pipet Alat tekanan hidrostatis
Gambar Kuadran Thermometer
116 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Gambar Thermoneter Bangku kerja hidrolis
GambarHidraulics Bench
Massa pemberat
Gambar Massa Pemberat
D.Langkah Kerja
1) Menempatkan toroidal quadran diatas dua perletakan dan ikatan pada lengan neraca dengan sekrup penjepit. 2) Menempatkan toroidal quadran 3) Mengukur H,B,D dan jarak L dari as tajam ke as batang gantungan neraca. 4) Meletakkan prespex tank diatas bangku kerja hidrolis dan menempatkan lengan neraca diatas ujung tumpuannya. 117 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
5) Memasang sebuah pipa air ke pipa pembuang dan langsung membebaskan ujungnya ke saluran terbuka.
6) Menghubungkan slang penyalur kemulut penyalur luar yang ada di bangku hidrolis dan menempatkan ujung slang kedalam lubang segitiga di atas puncak prespex tank. 7) Mendatarkan tangki dengan memakai penyetel kaki bersamaan dengan Kodak sebagai indikatornya
8) Mempergunakan pembahasan permukaan air sebagai penunjuk skala dapat menunjukan angka nol, tanpa memasang beban neraca dan mengatur sampai lengan neraca tepat horizontal. Keadaan ini tercapai bila garis penunjuk sebidang dengan lengan neraca. 9) Menggantungkan massa pemberat pada lengan neraca, mengoprasikan stater pompa, membuka kran pengendalian aliran, air akan mengalir ke prespex-tank sehingga lengan neraca jadi horizontal. menutup kran pengendali aliran tadi, dan mencatat massa pemberat dan ketinggian air pada skala. Hal ini akan menunjukan pada permukaan
118 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
torroid. Untuk membetulkan penyetelan bila permukaan air mencapai berlebihan, dapat dikurangi dengan mengalirkan melalui kran pembuangan.
10) Mengurangi massa pemberat dan menurunkan permukaan air sampai keadaan seimbang, dan mencatat nilainya. Demikian seterusnya pembacaan dilakukan sampai permukaan air tidak terbaca lagi.
11) Menghitung dan mentabelkan D,B, L, M, d, F, h” (actual) dan h” (teoritis). E.Keselamtan Kerja
1. Mematuhi tata tertib laboratorium yang berlaku. 2. Mengikuti petunjuk instruktur laboratorium yang berwenang. 3. Menjaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadinya kerusakan F.Analisa Data
Parameter : Jarak titik tumpuan neraca terhadap titik gantungan panic massa ( L )
= 275 mm
Jarak dari dasar kuadran (1/4 lingkaran) sampai dengan As tajam(tumpuan)H
= 200 mm
Tinggi budang vertical( D )
= 100 mm
Lebar bidang vertical ( B )
= 75 mm
Berat spasifik ( kerapatan cairan ) ρ = 1000 kg/m³ 119 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Suhu (t) Berat Massa (M) Tinggi Air (d) Gaya Hidrostatis (F)
Titik Pusat Gaya (Percobaan & Teoritis) = h’’ Luas Penampang (A)
Diketahui :
Suhu (t) = 25ºc ……. ρ = 997,1 kg/m³ Suhu (t) = 27ºc ……. ρ = x kg/m³ Suhu (t) = 30ºc ……. ρ = 995,7 kg/m³ Diinterpolasi menjadi X = 997,1 +
(−) (−)
x (995,75 -997,1) = 996,54
Jadi ρ= 996,54 kg/m³ disuhu 27ºc
PENUH Diket :
ρ = 996,54 kg/m³ g = 9,81m/dtk² B = 0,075 m D = 0,1 00 m H = 0,2 00 m d1 = 0,155 m (tercelup penuh d > 0.100 m) M = 450 gr = 0,45 0kg L = 0,275 m Mencari Mencari Gaya Hidrostatis (F) = ? Penyelesaian :
F= ρ . g . B . D . Cari dulu
A = B.D 120 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
= 0,075 m x 0,100m = 0,0075 m² h = d-
= 0,0155 m -
,
F = = ρ . g . B . D .
= 0,00775 m
= 996,54 kg/m³ x 9,81m/dtk² x 0,075 m x 0,100 m . =7,699 N
0.155 .
Mencari h’’ (actual) Percobaan h' ' (aktual )
h”
=
m. g .l
F
, , ,,/
= 0,158 m
Mencari h’’ (actual) Teoritis h’’
= h’ + H-d
cari dulu Ix
= 1/12 B.D³ + B..D
= 1/12 0,075 X 0,100 ³ + 0,075 X 0,100 = 0.0000826
h’
0,155 ,
, , ,
= =
= 1,421 m
h’’ (teoritis)
= h’ + H – d = 1,421 + 0,200 – 0,155 = 1,466 m
121 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
SEBAGIAN
Diket :
ρ = 996,54 kg/m³ g = 9,81m/dtk² B = 0,075 m D = 0,1 m H = 0,2 m d2 = 0,04 m (tercelup sebagian d < 0.100 m) M = 90 gr = 0,09 kg L = 0,275 m Mencari Mencari Gaya Hidrostatis (F) = ? F
=ρ.g.A.h
Cari dulu A
=Bxd
= 0,075 m x 0,04 m = 0,003 m²
,
h
= =
= 0,02 m
F
=ρ.g.A.h
= 996,54 kg/m³ x 9,81m/dtk² x 0,003 m² x 0,02 m = 0,587 N
Mencari h’’ (actual) Percobaan h' ' (aktual )
h”
=
m. g .l
F
, , ,,/
= 0,414 m
Mencari h’’ (actual) Teoritis h’’ (teoritis)
= H – d/3 = 0,200 m – 0,04 m/3 = 0,187 m 122 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Hasil Data No
1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Tinggi Bidang Vertikal
D (m) 2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
Lebar Bidang Vertikal
B (m) 3 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075
Jarak titik Tumpuan
L (m) 4 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3
Jarak Dasar Quadran ke Tumpuan H (m) 5 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2
Berat Massa
M (kg) 6 0,450 0,420 0,390 0,360 0,330 0,300 0,270 0,240 0,210 0,180 0,150 0,120 0,090 0,060 0,030
Tinggi Air
d (m) 7 0,155 0,149 0,140 0,134 0,126 0,120 0,112 0,101 0,095 0,090 0,082 0,073 0,040 0,050
Gaya Hidro
F (N) 8 7,699 7,259 6,599 6,159 5,572 5,132 4,546 3,739 3,309 2,969 2,465 1,954 0,587 0,917
Titik Pusat Gaya (Percobaan)
h" (m) 9 0,158 0,156 0,159 0,158 0,160 0,158 0,160 0,173 0,171 0,164 0,164 0,166 0,414 0,177
Titik Pusat Gaya (Teoritis) h" (m) 10 1,466 1,472 1,481 1,487 1,495 1,501 1,509 1,520 0,168 0,170 0,173 0,176 0,187 0,183
A
h
h'
(m²) 11 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,007 0,007 0,006 0,005 0,003 0,004
(m) 12 0,105 0,099 0,090 0,084 0,076 0,070 0,062 0,051 0,048 0,045 0,041 0,037 0,020 0,025
(m)
Tabel Data Hasil Pengolahan
G.Kesimpulan
Dari hasil praktikum yang telah dilaksanakan,dapat disimpulkan bahwa : Dengan adanya alat ini kita dapat menghitung besar dan kedudukan titik pusat kerja gaya hidrostatis pada bidang datar yang tercelup sebagian dan tercelup penuh didalam air. Kita dapat juga mengaplikasikan ilmu hidrostatis ini dalam pembuatan pintu sorong, dinding saluran, tubuh bendung, dinding reservoir, dan lain-lain.
123 REFINDO ALDI WIJAYA
1,421 1,421 1,421 1,421 1,421 1,421 1,421 1,421 1,421 1,421 1,421 1,421 1,421 1,421
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
H.Dokumentasi
124 REFINDO ALDI WIJAYA
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
10. Rembesan Air Pada Pasir (permeability) A.Maksud dan Tujuan
Setelah melakukan percobaan ini, diharapkan dapat :
Mengerti karakteristik fisik butiran tanah.
Mengamati rembesan air pori yang mengalir diantara butiran.
Mengukur kecepatan air pori yang merambat dalam butiran.
Menghitung diameter rata – rata butiran dengan Rumus Kozeny – Carman.
Menentukan keraoatan massa butiran.
Membandingkan hasil pengukuran di laboraturium dengan hasil penelitian yang di keluarkan secara umum.
Mengaplikasikan pada jenis butiran sesungguhnya, misalkan media butiran berupa pasir halus atau lumpur.
B.Dasar Teori
Tanah (Soil) terdiri dari berbagai jenis ukuran butiran d ari kasar hingga halus. Kalau kita ambil suatu bagian kecil dari molekul tanah maka bias diilustrasikan sebagai butiran berbentuk bulat – bulat kecil yang tak terlihat kasat mata. (seperti pada gambar di bawah ini).
A
Penampang Tanah
Detail A
Gambar detail butiran tanah/pasitr jika ada air yang menga lir di dalamnya Diantara butiran – butiran tersebut terdapat celah/rongga yang merupakan pori dan dapat dialiri cairan (fluida) secara gravitasi dan mempunyai kecepatan rembes (permeabilitas). Melalui penelitian dan pendekatan teoritis terhadap kecepatan rembes pada masing – masing jenis material, secara umum nilai rata – rata permeabilitas ditunjukkan seperti pada table di bawah ini: kecepatan permeabilitas material 125 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Kerikil
1
m/detik
PasirKasar
1x10-2
m/detik
PasirHalus
1x10-5
m/detik
Lumpur/Lanau
1x10-9
m/detik
Lempung
1x10-11
m/detik
Dari table di atas terlihat bahwa semakin kasar dia meter jenis butiran maka kecepatan rembesan besar berkisar 1 m/detik, sebaliknya semakin halus/rapat jenis tanah maka kecepatan rembesan/permeabilitas sangat kecil berkisar 1x1011 m/detik. Air dalampori akan mempunyai kecepatan rembes yang dapat diukur berdasarkan debit yang mengalir terhadap luasan poti yang dilaluinya. Rumus umum yang digunakan adalah : Va = q/A
Q
= Debit pada alat ukur [m3/detik]
A=
A
= Luas tabung sampel [cm2]
. π . d
d
= Diameter tabung sampel [cm]
Rumus dasar diambil dari hokum DARCY :
k . .[m⁄detik]
Va =
Va
= Kecepatan rata – rata [m/detik] k
= Permeabilitas [m/detik]
dh
= Tinggi tekanan manometer [cm]
dl
= Tinggi butiran benda uji [cm]
Sehingga kecepatan rembes dapat diuraikan sebagai : k=
/
Konsep dari Permeabilitas dikembangkang oleh Kozeny dan dilanjutkan berikut oleh Carman. Berdasarkan penelitian mereka dapat dianalogikan bahwa media butiran memiliki pori yang menyerupai tabung kapiler dan garis radius hidarulik mendekati media butiran kasar/kerikil sehingga secara Empiril dapat diterjemahkan menjadi suatu bentuk persamaan : k=
. . . (.) .
Dari Hukum Darcy maka dapat dirangkai menjadi suatu persamaan yang dikenal sebagai Rumus Kozeny – Carman :
dldh = 5 .μρ.g.Va . (1ε ε) . ds6 126 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Sehingga dapat dihitung diameter rata – rata butiran :
/ μ . V a (1ε) dl ds= 180 . ρ.g . ε . dh dimana :
ds
= Diameter rata – rata butiran [mm]
µ
= Kekentalan dinamis
[Kg/m.detik]
= Kerapatan massa air
[Kg/m2]
= Percepatan gravitasi
[m/detik 2]
= Porositas
[non dimensi]
g
Porositas dapat dihitung sebagai :
ε= p = −pp Vt= . π . d.dl
Vp
= Volume air pori
[cm]
Vt
= Volume tabung butiran
[cm3]
Vs
= Volume butiran
[cm3]
Segingga Kerapatan Massa butiran menjadi :
ρs=
ρ
s
= Kerapatan massa butiran
[Kg/m3]
ms
= Massa butiran ditimbangi
[Kg]
C.Peralatan dan Bahan
Hydraulic Bench
Gambar Hidraulik bench Permeability + tangki Timbangan Digital
127 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Gambar Timbangan Termometer Air
Gambar Termometer
Tabung sampel Air bersih Pasir Kuarsa D.Langkah Kerja
1) Mempersiapkan peralatan dan bahan yang akan diperlukan. 2) Mengeringkan benda uji kedalam oven hingga kering selama
24 jam.
3) Menimbang benda uji seberat 450 gr. 4) Memasukkan kedalam tabung sample butiran untuk menghitung volume tabung yang terisi butiran dan pori ( Vt ). 5) Menyiapkan air bersih sebanyak 500 ml ( Vawal ), kemudian memasuki kedalam tabung tersebut diatas hingga jenuh.
Gambar memasukkan air 128 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
6) Mengeluarkan air yang berlebih dalam babung + benda uji kedalam Piknometer, kemudian mencatat sisa air pada piknometer ( Vsisa ). Maka volume pori benda uji dapat dihitung sebagai Vp = Vawal – Vsisa. 7) Mempersiapkan peralatan permebilitas. 8) Memasang tabung + benda uji pada alat permebilitas. 9) Menutup kran masuk ( 7 ) dan keluar ( 8 ) yang menuju Monometer Hg untuk pengukuran Manometer air ( tekanan rendah ) dan sebaliknya. 10) Memasang selang dari tangki atas pada Hidraulic Bench dan menghidupkan air pada mesin tersebut. 11) Membuka kran ( 1 ) untuk aliran dari atas kebawah dan kran ( 2 ) bila aliran dari bawah keatas. 12) Memastikan tidak terdapat gelombang udara dalam selang-selang pada alt permebilitas. 13) Mencatat tinggi benda uji dalam tabung. 14) Melevelkan air pada monometer air, dengan cara mengatur suplai air yang menuju monometer air dan mengatur sekrup pelipah pada bagian atas monometer air.
Gambar melevelkan air 15) Mengatur tiga variasi debit 300, 400, dan 500 L/menit.
129 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Gambar mengatur tiga variasi 16) Mencatat data pada variasi 1 debit pada monometer air ( dh ). 17) Melakukan langkah tersebut pada variasi debit yang berbeda. 18) Setelah pengujian selesai, matikan mesin dan men gelurkan butiran dari tabung kemudian membersihkan dan mengeringkan peralatan. 19) Menganalisa data hasil pengujian sesuai dengan d asr teori diatas. E.Keselamatan Kerja
1. Mematuhi tata tertib laboratorium yang berlaku. 2. Mengikuti petunjuk instruktur laboratorium . 3. Menjaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadi kerusakan. 4. Sebelum memulai praktek, diharapkan kepada mahasiswa agar mempelajari terlebih dahulu petunjuk kerja secara berurutan mulai da ri tujuan praktikum sampai dengan cara pelaksanaannya. 5. Mempersiapkan alat-alat yang akan dipergunakan dan pastikan bahwa alat tersebut dalam kondisi yang baik. 6. Memakai pakaian praktek laboratorium, untuk menghindari terjadinya hal-hal yang tidak diinginkan
F.Analisa Data
Permeabilitas Konversi Q = 100 . (1/60) = 1,67 cm3/detik A=
. . = . .3,80 = 11,34
130 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
= ,, =0,147 / , = / ,/ = 1,252/
Va= k=
Diameter Rata – Rata Butiran
Vp = Vawal – Vsisa = 200 – 164 = 36 cm3
Vt = ¼ x π d2 x dl = ¼ x π x (3,802) x 23 = 260,714 cm3
= Vp / (Vt – Vp) = 36 / (260,714-80) = 0,356
Ds =
( ) . − 180 × . × ×
/ − 8, 1 96. 1 0 . 0 , 1 47 (10, 3 56) 36 = 180 × 995,98.9,81 × 0,356 × 0,5 =0,0009675
Kerapatan Massa Butiran
Vs = Vt – Vp = 260,714 – 36 =224.714 cm3
ρs
= ms/Vs = 450/223,714 = 2,3 g/cm3
2,36 x 1000 = 0,0027 Kg/m3 Data selanjutnya dapat dilihat di tabel dibawah ini : Temperatur
Kekentalan Dinamis
Kerapatan Massa Air
T
µ
P
˚C
kg/m.detik
kg/m³
1
0
1.778 x 10-3
1000
2
10
1.307 x 10-3
1000
3
20
1.003 x 10-3
998
4
30
0.779 x 10-3
996
5
40
0.657 x 10-3
992
6
50
0.548 x 10-3
988
No
131 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
SI N o
PARAMETER
M
SATUAN
BO L
A
VARIASI DEBIT
1
2
KETERANGAN
3
Permeabilitas [cm3/meni Pembacaan pada flow Q
1
2
sampel
3
Luas tabung sampel Kecepatan rata – rata Tinggi tekan
5
manometer Tinggi butiran
6
300
t]
benda uji
meter
1,67
3,33
5
[cm3/detik Konversi . 1/60 detik ] Diameter Tube Pore =
d
3,80
3,80
3,80
A
11,34
11,34
11,34
va
0,147
0,293
0,441
dh
0,5
0,5
0,5
dl
23
23
23
6,762
13,478
20,286
0,0676
0,13,4
0,20,2
2
78
86
29
29
29
8,196.
8,196.
8,196.
[Kg/m/det
10
10
10
ik]
995,98
995,98
995,98
[kg/m3]
G
9,81
9,81
9,81
[m/detik 2]
Diketahui
Va
0,147
0,293
0,441
[m/detik]
/ ×(1/100)
k 7
200
Debit pada alat ukur Diameter tabung
4
100
Permeabilitas
[cm3] [cm]
38mm
1⁄4 × ×
[cm/detik] Q/A
[cm]
Pembacaan dalam mm
[cm]
Pembacaan dalam mm
/ v [[/ ] /
Diameter rata - rata B butiran
1
Temperatur Air
2
Kekentalan dinamis
3
Kerapatan massa air
4
Percepatan gravitasi Kecepatan rata –
5
rata
T
Pengukuran thermometer [oC]
air Tabel A.1 dan interpolaso linier
132 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
6
Volume air pori Volume tabung
7
8
butiran
Porositas
Diameter rata - rata 9
C
2
Vt
Ds
butiran
sampel
Volume butiran
ms
Vs
Kerapatan massa 3
36
36
36
274.4
274.4
274.4
36
36
36
0,150
0,150
0,150
0,004
0,004
0,004
9
9
9
0.004
0.004
0.004
9
9
9
30
30
30
239.4
239.4
239.4
36
36
36
7.9
7.9
7.9
0,007
0,007
0,007
9
9
9
[cm3]
V awal – V sisa
[cm3] [non
1⁄4 × × d ×dl
dimensi]
Vp/(Vt-Vp)
[mm]
180 × .. × ( − ) × ⁄
[Gram]
Penimbangan
[Cm2]
Vt – Vp
[g/Cm3]
ms/Vs
[m]
Kerapatan massa butiran Massa butiran
1
Vp
butiran
s
Konversi X 1000 Kg/m3 [Kg/m3]
G.Kesimpulan
Setelah melakukan percobaan permebelity kita dapat menganalisa kecepatan rembes ( permebelitas ), Diameter rata-rata butiran ( ) dan Kerapatan massa butir ( ps ) secara Empirik menggunakan rumus dasar yang diambil dari Hukum darcy dan pengembangannya yaitu rumus Konzeny-Carman.
H.Dokumentasi
133 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
134 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
11. Aliran Dibawah Dinding Penyekat A.Maksud dan Tujuan
Setelah mengikuti praktikum ini diharapkan mahasiswa dapat :
Menentukan pola aliran yang terjadi dibawah dinding pilar penyekat, dibawah dinding bangunan air, misalnya: tembok penahan tanah ,dinding turap, bending dll.
Mengetahui alat-alat untuk menyelediki gaya seepage pada bangunan air dan dapat menghitung gaya seepage secara teoritis
Mengerti dan dapat mengatasi kesulitan – kesulitan dalam menyelidiki gaya seepage dan mengetahui gradien hidrolik pada saat timbulnya gejala piping hingga keruntuhan kratas trophic.
B.Dasar Teori
Air menembus pasir,maka akan timbul gaya pada partikel pasir air yang disebut gaya seepage atau laju aliran. Besarnya gaya seepage ini dapat dihitung dengan persamaan: R = i.ᵧw Keterangan : R = gaya seepage I = gradient hidrolik
ᵧw = beratjenis air sedangkan gradient hidrolik berbanding lurus dan harga tekanan muka air disebelah hulu dan hilir dinding pemyekat, juga berbanding terbalik dengan panjang jalan alirannya. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut:
i 1=
dalam praktikum, pilar penyekat kemudian secara perlahan ditarik sehingga kedalaman penetrasinya pada pasir berkurang sehingga pada gilirannya akan menaikkan gradient hidrolik dan gaya seepage ke arah atas. Bilagaya seepage padapasirmelebihigayakebawahdariberatbagian yang tenggelam, pada kondisi ini pasir mulai bergerak kebawah atau membuih dan gejala ini disebut piping. Jika pilar penyekat dinaikkan lebih jauh lagi, agaknya keruntuhan keatas trophic akan terjadi,
C.Peralatan dan Bahan
135 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
Tangki tranparn
Gambar Tangki trasparan
Pilar penyekat System injector zat pewarna
Gambar System injector zat perwarna
Mistar/pita ukur Spidol Pasir kasar Air D.Langkah Kerja
1) Menyusun alat seperti diatas, dengan satu panel dipasang sebagai dinding piar penyekat 2) Mengatur perbedaan tinggi air pada bagian hilir dan bagian hulu pilar agar tetap konstan, setelah itu injeksikan zat pewarna 3) Plot garis-garis aliran mengikuti jejak-jejak yang dibuat oleh zat pewarna
4) Ukur pada harga H,I, dan hitunglah harga I,R dengan persamaan diatas. E.Keselamatan Kerja
136 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
1. Patuhi tata tertib laboratorium yang berlaku 2. Ikuti petunjuk yang berwenang 3. Jaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadi kerusakan F.Analisa Data
Diket : h1 = 52 cm h2 = 36 cm L = 78 cm Ditanya : h? Penyelesaian : h
= h1- h2
= 52 cm – 36 cm = 16 cm
Ditanya : i ? Penyelesaian :
i = =
= 0,205
Ditanya : R ? Penyelesaian : R = ɣ . i Cari dulu
ɣ
=s.ρ.g
= 1 x 1000 kg/m³ x 10 m/det² = 10000 N/m³ = 10 KN/m³
R
= ɣ . i
= 10 KN/m³ x 0,205 = 2,05 KN/m³ Hasil Data Percobaan 1
137 SYERUAN AKBAR
LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA
ɣ= (s.ρ.g) Parameter
Fungsi
h1 (cm)
52
h2 (cm)
36
L (cm)
78
h (cm)
i
R
0,205
2,05
16
10 0,267
Satuan
52
36
60
52
36
40
2, 67
16
10
0,4 Penampang
16
(KN)
4 10
G.Kesimpulan
Setelah melakukan percobaan ini di dapat data R pada Fungsi = 2,05 kN/m3, R pada Satuan = 2,67 kN/m3, serta R pada Penampang = 4 kN/m3.
H.Dokumentasi
138 SYERUAN AKBAR