Lapak Mekflu Bab 4 Hubungan Tekanan (P), Kecepatan (v), Dan Elevasi (Z)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air merupakan fluida yang terdapat di mana saja. Dalam kehidupan seharihari, kita membutuhkan air untuk melakukan berbagai aktifitas, dan untuk mendapatkan air tersebut kita harus mengalirkannya dari sumber air ke rumah. Tentu saja cara itu memerlukan sebuah cara yang panjang dengan menggunakan pipa yang dihubungkan dari satu pipa ke pipa yang lain sampai ke rumah kita. Cara tersebut merupakan salah satu aplikasi dari hukum Bernoulli dimana hukum ini berlaku pada aliran air melalui pipa dari tangki menuju bak-bak penampung. penampung. Hukum Bernoulli ini menjelaskan tentang konsep dasar aliran fluida, bahwa peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan pada aliran tersebut. Namun, apakah hukum ini benar? Kita akan menjawabnya pada praktikum kali ini dengan mengetahui hubungan antara tekanan, kecepatan, dan elevasi.

1.2 Tujuan

Tujuan dari praktikum kali ini adalah : 1. Mengukur kecepatan aliran dalam pipa. 2. Mengukur tekanan dalam pipa. 3. Mengetahui faktor kemiringan / sudut yang mempengaruhi kecepatan dan tekanan aliran dalam pipa.

1

Trusted by over 1 million members

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.











BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Prinsip Bernoulli

Prinsip Bernoulli adalah sebuah istilah di dalam mekanika fluida yang menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan pada aliran tersebut. Prinsip ini sebenarnya merupakan penyederhanaan dari Persamaan Bernoulli yang menyatakan bahwa jumlah energi pada suatu titik di dalam suatu aliran tertutup sama besarnya dengan jumlah energi di titik lain pada jalur aliran yang sama. Prinsip ini diambil dari nama ilmuwan Belanda/Swiss yang bernama Daniel Bernoulli.

2.2 Hukum Bernoulli

Asas Bernoulli berbunyi pada pipa mendatar (horizontal), tekanan fluida paling besar adalah pada bagian yang kelajuan alirnya paling kecil, dan tekanan paling kecil adalah pada bagian yang kelajuan alirnya palig besar. Anda telah mengetahui bahwa untuk zat cair yang tidak bergerak (fluida statis), tekanan pada kedalaman yang sama dimana pun sama besarnya. Ini ditunjukkan oleh permukaan zat cair dalam tabung-tabung suatu bejana berhubungan yang akan sama tingginya jika diisi oleh zat cair sejenis . Hukum ini diterapkan pada zat cair yang mengalir dengan kecepatan berbeda dalam suatu pipa. Oleh karena itu, peristiwa ini kita sebut sebagai asas bejana berhubungan. berhubungan. Dalam bentuknya yang sudah disederhanakan, secara umum terdapat dua bentuk persamaan Bernoulli; yang pertama berlaku untuk aliran tak-termampatkan (incompressible flow), dan yang lain adalah untuk fluida termampatkan (compressible flow).

2.2.1 Aliran Tak-termampatkan Tak-termampatkan

Aliran tak-termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan tidak berubahnya besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fl uida taktermampatkan adalah: air, berbagai jenis minyak, emulsi, dll. Bentuk Persamaan Bernoulli untuk aliran tak-termampatkan adalah sebagai berikut:











dimana: v = kecepatan fluida g = percepatan gravitasi bumi h = ketinggian relatif terhadapa suatu referensi r eferensi p = tekanan fluida ρ = densitas fluida fluida Persamaan di atas berlaku untuk aliran tak-termampatkan dengan asumsi-asumsi sebagai berikut: • Aliran bersifat tunak (steady state) • Tidak terdapat gesekan Dalam bentuk lain, Persamaan Bernoulli dapat dituliskan sebagai berikut:

2.2.2 Aliran Termampatkan

Aliran termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan berubahnya besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida termampatkan adalah: udara, gas alam, dll. Persamaan Bernoulli untuk aliran termampatkan adalah sebagai berikut:

di mana: = energi potensial gravitasi per satuan massa; jika gravitasi konstan maka = entalpi fluida per satuan massa

Catatan:, di mana

adalah energi termodinamika per satuan massa, juga disebut sebagai energi











Hukum Bernoulli menyatakan bahwa jumlah dari tekanan (P), energi ki netik per satuan 2

volume (1/2 PV ), dan energi potensial per satuan volume (ρgh) memiliki nilai yang sama pada setiap titik sepanjang suatu garis arus.

2.3 Aliran Fluida

Aliran fluida dapat dikategorikan: 1. Aliran laminar Aliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisan – lapisan, atau lamina – lamina dengan satu lapisan meluncur secara lancar . Dalam aliran laminar ini viskositas berfungsi untuk meredam kecendrungan terjadinya gerakan relatif antara lapisan. Sehingga aliran laminar memenuhi hukum viskositas Newton. 2. Aliran turbulen Aliran dimana pergerakan dari partikel – partikel fluida sangat tidak menentu karena mengalami percampuran serta putaran partikel antar lapisan, yang mengakibatkan mengakibatkan saling tukar momentum dari satu bagian fluida kebagian fluida yang lain dalam skala yang besar. Dalam keadaan aliran turbulen maka turbulensi yang terjadi membangkitkan tegangan geser yang merata diseluruh fluida sehingga menghasilkan kerugian – kerugian – kerugian kerugian aliran. 3. Aliran transisi Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran turbulen.

2.4 Debit Aliran

Debit aliran dipergunakan untuk menghitung kecepatan aliran pada masing masing pipa experimen diaman rumus debit aliran : Q = V*A

Dengan Q

= debit air

V

= kecepatan air

A

= luas penampang aliran

Atau Q=V/t

dengan Q = debit aliran











2.3 Penerapan Hukum Bernoulli dapat kita lihat pada: a. Tabung Venturi

Tabung Venturi adalah sebuah pipa yang memiliki bagian yang menyempit.Dua contoh tabung venturi adalah karburator mobil dan venturimeter. 1. Karburator Karburator berfungsi untuk menghasilkan campuran bahan bakar dengan udara, kemudian campuran ini dimasukkan ke dalam silinder-silinder mesin untuk tujuan pembakaran. 2. Venturimeter Tabung venturi adalah dasar dari venturimeter, yaitu alat yang dipasang di dalam suatu pipa aliran untuk mengukur kelajuan cairan.

b. Tabung Pitot

Tabung Pitot adalah alat ukur yang kita gunakan untuk mengukur mengukur kelajuan gas.

c. Penyemprot Parfum

Penyemprot Parfum adalah salah satu contoh Hukum Bernoulli. Ketika Anda menekan tombol ke bawah, udara dipaksa keluar dari bola karet termampatkan melalui lubang sempit diatas

tabung

silinder

yang

memanjang

ke

bawah

sehingga

memasuki

cairan

parfum.Semburan udara yang bergerak cepat menurunkan tekanan udara pada bagian atas tabung, dan menyebabkan tekanan atmosfer pada permukaan cairan memaksa cairan naik ke atas tabung. Semprotan udara berkelajuan tinggi meniup cairan parfum sehingga cairan parfum dikeluarkan sebagai semburan kabut halus.

d. Penyemprot Racun Serangga

Penyemprot Racun Serangga hampir sama prinsip kerjanya dengan penyemprot parfum. Jika pada penyemprot parfum Anda menekan tombol, maka pada penyemprot racun serangga Anda menekan masuk batang penghisap.

e. Gaya Angkat Sayap Pesawat Terbang

Gaya Angkat Sayap Pesawat Terbang juga merupakan salah satu contoh Hukum











1. Berat pesawat yang disebabkan oleh gaya gravitasi bumi. 2. Gaya angkat yang dihasilkan oleh kedua sayap pesawat. 3. Gaya ke depan yang disebabkan oleh mesin pesawat. 4. Gaya hambatan yang disebabkan oleh gerakan udara.

f. Dua perahu yang saling berdekatan akan berbenturan

Mengapa dua perahu yang saling berdekatan dan saling sejajar lama-kelamaan akan saling berbenturan? Karena pada waktu kedua perahu melaju ke depan, air tersalur pada daerah yang sempit diantara keduanya. Laju alir air relatif lebih besar pada daerah yang sempit ini dibandimgkan dengan daerah yang lebar di sisi bagian luar kedua perahu. Sesuai asas Bernoulli, laju alir yang meningkat menyebabkan penurunan tekanan air diantara kedua perahu dibandingkan dengan tekanan air di sisi bagian luar perahu sehingga mendorong kedua perahu saling mendekati dan akibatnya dapat berbenturan.

g. Aliran air yang keluar dari keran

Putarlah keran air anda di rumah r umah Anda pada kecepatan penuh. penuh. Akan Anda amati bahwa aliran

air

agak

menyempit

ketika

mulai

jatuh.

Apakah

penyebabnya?

Aliran udara di B dan C dihambat oleh aliran air, sehingga kelajuan udara di B dan C (bagian tepi aliran air) lebih kecil dari pada kelajuan udara di A (bagian tengah aliran air). Sesuai dengan asas Bernoulli, tekanan udara di B dan di C lebih besar dari pada tekanan udara di A, sehingga gaya F mendorong B dan C saling mendekati. Akibatnya, aliran air menyempit di B dan C.

h. Lintasan melengkung baseball yang sedang berputar

Bola pada gambar sedang bergerak kekanan dan berputar berlawanan arah jarum jam. Tentu saja arah aliran udara relatif terhadap bola adalah kekiri. Aliran udara melalui daerah B diperbesar karna searah dengan arah putaran bola, sedangkan aliran udara di daerah A dihambat karena berlawanan dengan dengan arah putaran bola. Ini menyebabkan kelajuan udara di A lebih kecil dari pada di B. Sesuai dengan asas Bernoulli, tekanan udara di A lebih besar dari pada tekanan udara di B, sehingga bola terdorong keatas oleh gaya F. Akibatnya, lintasan bola tidak lurus tetapi melengkung ke atas, seperti yang ditunjukkan oleh garis patah-patah .













BAB III METODE PRAKTIKUM

3.1 Alat

Alat yang digunakan : a. Alat tulis b. Kalkulator c. Mistar 30 cm d. Gelas ukur 1000 mL e. Stop watch f.

Jaringan pipa yang dihubungkan dengan manometer air.

g. Bak untuk Constant Head. h. Bak limpasan. i.

Pompa air 200 Watt.

j.

Bak sirkulasi air.

3.2 Bahan

Bahan yang digunakan : Air dalam sistem sirkulasi

3.3 Prosedur Pelaksanaan

1. Pada saat praktikum dimulai, Asdos membuka stop kran inlet dari Bak Thorn (BT) yang menuju Bak Konstan (BK). 2. Memeriksa semua stop keran BK yang menuju ke alat ukur (instrumen) bermanometer harus dalam keadaan tertutup. 3. Melepaskan selang pada stop keran BK , setelah itu menentukan 3 (tiga)











BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Hasil

Debit Pada Keran Bak Konstan Bukaan ke -

Debit (l/det)

Debit rata-rata (l/det)

1

0.1643

0.1684

0.17 0.1711 2

0.08

0.0805

0.0815 0.08 3

0.1818

0.165

0.16 0.1531

Q

Posisi ke-

(l/det)

(instrument)

P1(cm)

V1(m/s)

P2(cm)

Q1

1

9.5

14.2

2

9

3 Q2

Data Pengukuran (cm)

H total

H total

V2(m/s)

P1 dan V1

P2 dan V2

10.3

13.7

109.7

110

13.5

9.8

13

119.8

120.1

9.8

10.8

8

11.6

128.3

128.6

1

9.8

10.8

9.8

10.8

106.6

106.6

2

8.9

9.8

8.9

9.8

116

116











Perbandingan Z data dengan Z Hitungan Bukaan

Posisi

Z Hitungan (cm)

ke-

ke-

(Z4+V tertinggi)

H Total1

H Total2

1

1

149.7

109.7

110

2

149.3

119.8

120.1

3

147.5

128.3

128.6

1

146.3

106.6

106.6

2

145.3

116

116

3

141.8

120.6

120.6

1

151.5

112.5

112.5

2

153.5

116.5

116.5

3

153.8

117.3

117.3

2

3



Z Data (cm)

Menghitung Tekanan (P)  =h 

P = .h

 = 9810 N/m3 

Bukaan ke-1 : 1. P1

= .h1.1

4. P2

= 9810 x 0.095

= 9810 x 0.103

2

= 1010.43 N/m

= 931.95 N/m 2. P1

= .h2.1

= .h1.2

5. P2

= 9810 x 0.09 = 882.9 N/m

2

= .h2.2 = 9810 x 0.098 = 961.38 N/m

2

2











3.

P1

= .h1.3

5.

P2

= 9810 x 0.053 = 519.93 N/m 4.

P2

= .h2.2 = 9810 x 0.089

2

= 873.09 N/m

= .h2.1 6.

= 9810 x 0.098 = 961.38 N/m

P2

2

= .h2.3 = 9810 x 0.053 = 519.93 N/m



2

Bukaan ke-3 : 1. P1

= .h1.1

4. P2

= 9810 x 0.105 = 1030.05 N/m 2. P1

2

= .h1.2

= 1030.05 N/m 5. P2

= 1226.25 N/m 3. P1

= .h1.3

= 1275.3 N/m

Menghitung Kecepatan (v)  =h  2

v = 2gh

 v =  

= .h2.2

2

= 1226.25 N/m = .h2.3 = 9810 x 0.13

2

2

= 9810 x 0.125

6. P2

= 9810 x 0.13

= .h2.1 = 9810 x 0.105

= 9810 x 0.125



2

= 1275.3 N/m

2

2











5. v2



 =  

 =  

  = √ 

  = √ 

= 0.7927 m/s

= 0.8404 m/s

Bukaan ke-2 :

 1. v1 =  

 4. v2 =  

  = √ 

  = √ 

= 0.4429 m/s

= 0.4429 m/s

 2. v1 =  

 5. v2 =  

  = √ 

  = √ 

= 1.3288 m/s

= 1.3288 m/s

 3. v1 =  



6. v2

 6. v2 =  

  = √ 

  = √ 

= 0.5050 m/s

= 0.5050 m/s

Bukaan ke-3 :

 1. v1 =  

 4. v2 =  

  = √ 

  = √ 

= 1.039 m/s

= 1.039 m/s

 2. v1 =  

 5. v2 =  

  = √ 

  = √ 

= 1.039 m/s

= 1.039 m/s

 3. v1 =  

 6. v2 =  















Grafik Perbandingan Antara Tekanan (P 1) dengan Kecepatan (v 1)

1400

Perbandingan Grafik P1 dengan V1

1200 1000 1

P

800 Q1

600 400

Q2

200

Q3

0 0.9603 0.9396 0.4429 0.4429 1.3288 0.505 1.039 1.039 1.019

v1



Grafik Perbandingan Antara Tekanan (P 2) dengan Kecepatan (v 2)

Perbandingan Antara P2 dengan v2 1400 1200 1000 800











4.2 Pembahasan

Dari hasil praktikum ini, kita dapat melihat bahwa dalam aliran pipa ini terdapat hubungan dalam tekanan (P), kecepatan (v), dan elevasi (z). Sehingga ada rumus yang berlaku untuk hal ini, yaitu :

      Namun, hasil dari percobaan ini cukup tidak sesuai. Karena dari hasil yang praktikan dapatkan, praktikan melihat bahwa antara P 1 dengan P 2 ada yang tidak sama, begitu juga dengan v 2 dan v1. Walaupun pada 2 percobaan pada debit berbeda berikutnya memang sudah mulai terlihat benar. Dengan memperlihatkan bahwa P1 dengan P 2 itu sama dan v 1 dengan v 2 itu sama pula. Pada bukaan pertama, yaitu ketika debitnya sebesar 0.1684 l/detik, terlihat disana bahwa P 1 dengan P 2nya berbeda. Kecepatannya juga berbeda. Hal ini terjadi mungkin saja karena adanya kelalaian praktikan dalam melakukan praktikum ini. Dimana praktikan telah melakukan kesalahan dalam melihat skala yang terjadi pada instrument percobaan. Seharusnya ketika gelembung dari selang itu sudah hilang dan selangnya telah dilepaskan, praktikan langsung melihat berapa kecepatan dan tekanan yang terjadi agar tidak ti dak terjadi kesalahan yang fatal.











Untuk grafik yang didapatkan, praktikan mendapatkan grafiknya terlihat cukup baik. Dimana Q 1, Q2, dan Q3nya terlihat sama. Dari grafik tersebut dapat dibuktikan bahwa hukum Bernaoulli ini berlaku pada aliran fluida pada pipa yang dialirkan melalui pipa ke dalam instrument percobaan yang terjadi pada percobaan kali ini. Dimana hal tersebut terlihat bahwa dengan bertambahnya bertambahnya kecepatan yang terjadi, terjadilah penurunan tekanan pada zat cair itu. Sehingga terdpat juga penurunan energi potensial pada aliran fluida tersebut. Pada perbandingan gambar dalam petunjuk praktikum dengan gambar dari hasil praktikum ini, terdapat banyak perbedaan. Pada hasil percobaan praktikan, memang terjadi beberapa kesalahan dalam melihat skala yang terjadi. Sehingga tekanannya dan kecepatannya tidak sama dengan yang seharusnya terjadi. Dari semua percobaan yang dilakukan, adanya kesalahan dalam pengukuran tekanan itu bisa saja dipengaruhi oleh adanya gelembung udara yang masih tersisa di

selangnya. selangnya. Bila hal ini terjadi, maka tekanan dalam pipanya pipanya itu dapat

berpengaruh. berpengaruh. Akan adanya ketidaksesuaian ketidaksesuaian tekanan yang dihasilkan. Dalam percobaan ini pun harus diperhatikan keadaan tornnya. Torn ini harus selalu dalam keadaan penuh agar tekanan air yang dikeluarkannya bisa selalu sama. Ini pun dapat mempengaruhi ke debit airnya, angan lupa juga untuk











BAB V PENUTUP

5.1

Kesimpulan

Kesimpulan dari praktikum ini adalah : 1. Faktor kemiringan berpengaruh terhadap kecepatan dan tekanan pada pipa. 2. Kecepatan airan fliuda benar dapat dihitung dengan menggunakan

. rumus v =   3. Tekanan dalam aliran fluida dapat dihitung dengan rumus P = .h.

5.2

Saran

Saran kepada praktikan untuk praktikum selanjutnya adalah : 1. Sebelum memulai praktikum diharapkan untuk membaca materi yang akan

dipraktikumkan

agar

tidak

terjadi

kebingungan

dalam

mengerjakan praktikum. 2. Periksalah keadaan tangki Thorn dan bak Constant Head agar dalam











DAFTAR PUSTAKA

Sistanto, Bambang Aris, dkk. 2010. Penuntun Praktikum Mekanika Fluida. Jatinangor: Jurusan Teknik dan Manajemen Industri Pertanian Universitas Padjadjaran. Anonim.

2008.

Hukum

Bernoulli.

Terdapat

pada

http://www.fisikaasyik.com/home02/content/view/112/44/ (diakses pada 6 Mei 2011, 20.14 WIB) Dzulfikar,

Achmad.

2008.

Hukum

Bernaoulli.

Terdapat

pada

http://www.gudangmateri.com/2008/05/hukum-bernoulli.html (diakses pada 6 Mei 2011, 20.14 WIB) Dzulfikar,

Achmad.

2008.

Asas

Bernoulli.

Terdapat

pada

http://www.gudangmateri.com/2008/05/asas-bernoulli.html (diakses pada 6 Mei 2011, 20.14 WIB) Santoso,

Lukman.

2010.

Energy

Line.

Terdapat

pada

http://www.mahasiswasibuk.co.cc/1 http://www.mahasiswa sibuk.co.cc/1_62_Energy-Line.h _62_Energy-Line.html tml (diakses pada 6 Mei 2011, 20.15 WIB) Anonim.

2011.

Prinsip

Bernoulli.

Terdapat

pada













Lampiran

Gambar 1. Bak Constant Head

Gambar 2. Instrumen Percobaan





















































Lapak Mekflu Bab 4 Hubungan Tekanan (P), Kecepatan (v), Dan Elevasi (Z)

Recommend Documents