I .PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Salah satu fungsi utama dari DAS adalah sebagai pemasok pemasok air dengan kuantitas dan kualitas yang baik terutama bagi orang di daerah hilir. Alih guna lahan hutan menjadi lahan pertanian akan mempengaruhi kuantitas dan kualitas tata air pada daerah aliran sungai (DAS) yang akan lebih dirasakan dirasakan oleh masyarakat masyarakat di daerah hilir. Konversi hutan menjadi lahan pertanian mengakibatkan penurunan fungsi hutan dalam mengatur tata air, mencegah banjir, longsor dan erosi pada DAS tersebut. Untuk menjaga agar air yang keluar dari DAS tidak melebihi dari kapasitas penerimaan dihilir, perlu dilakukan perhitungan debit air. Perhitungan debit air ini penti penting ng untuk untuk menent menentuka ukan n langka langkah h selanj selanjutn utnya ya agar agar fungsi fungsi DAS dapat dapat berjal berjalan an dengan baik dan menguntungkan bagi manusia dan ekosistem. Untuk menaksir atau memperkirakan debit aliran dan laju aliran air bersih terdapat beberapa metode yang dapat digunakan yaitu berdasarkan jumlah pemakai, jenis jenis,, dan jumlah jumlah alat alat plambi plambing, ng, unit unit beban beban alat alat plambi plambing, ng, dan pemaka pemakaian ian air terhadap waktu.
B. Tujuan
Tujuan dari praktikum “Debit Aliran” ini adalah untuk memahami prinsip pengukuran debit aliran. II. TINJAUAN PUSTAKA
Pada umumuya aliran fluida dapat dibedakan atas aliran dalam saluran, yaitu aliran yang dibatasi oleh permukaan-permukaan keras, dan aliran sekitar benda, yang dikelilingi oleh fluida yang selanjutnya tidak terbatas. Daerah Aliran Sungai (DAS) menurut menurut Dictionary of Scientic and Technical Technical Term (Lapedes et al, 1974), DAS (Watershed (Watershed)) diartikan diartikan sebagai suatu kawasan kawasan yang mengalirkan mengalirkan air ke satu sungai utama. DAS adalah suatu wilayah penerima air hujan yang dibatasi oleh punggung bukit atau gunung, dimana semua curah hujan yang jatuh diatasnya akan mengalir di sungai utama dan akhirnya bermuara ke laut. Debit aliran adalah jumlah air yang mengalir dalam satuan volume per waktu. Debit adalah satuan besaran air yang keluar dari Daerah Aliran Sungai (DAS). Satuan debit yang digunakan adalah meter kubir per detik (m3/s). Debit aliran adalah laju aliran air (dalam bentuk volume air) yang melewati suatu penampang melintang sungai per satuan waktu (Asdak,2002). Dalam praktek, sering variasi kecepatan pada tampang lintang diabaikan, dan kecepatan aliran dianggap seragam di setiap titik pada tampang lintang yang besarnya sama dengan kecepatan rerata V, sehingga debit aliran adalah:
Q=A.V
Dengan : Q = Debit Aliran (m3/s) A = Luas Penampang (m2) V = Kecepatan Aliran (m/s) ` Aliran zat cair dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis seperti berikut:
Aliran invisid dan viskos. viskos. Aliran invisid adalah aliran dimana kekentalan zat cair, m, dianggap nol (zat cair ideal). Aliran viskos adalah aliran di mana kekentalan diperhitungkan (zat cair riil) Aliran kompresibel dan tak kompresibel. Semua fluida (termasuk zat cair) adalah kompresibel kompresibel sehingga sehingga rapat massanya massanya berubah berubah dengan perubahan tekanan. Pada Pada aliran aliran mantap mantap dengan dengan mantap mantap dengan dengan perbuha perbuhan n rapat rapat massa massa kecil, kecil, sering sering dila dilaku kukan kan peny penyed eder erha hana naan an denga dengan n meng mengang angga gap p bahwa bahwa zat zat cair cair adal adalah ah tak tak kompresibel dan rapat massa adalah konstan. Aliran laminer dan turbulen. Aliran laminer terjadi apabila partikel-partikel zat cair bergerak teratur dengan membentuk garis lintasan kontinyu dan tidak saling berpotongan berpotongan.. Aliran Aliran laminer laminer terjadi terjadi apabila apabila kecepatan kecepatan aliran aliran rendah, rendah, ukuran saluran sangat kecil dan zat cair mempunyai kekentalan besar. Pada aliran turbulen , partikel partikel partikel zat cair bergerak tidak teratur dan garis lintasannya lintasannya saling berpotongan. berpotongan. Aliran turbulen terjadi apabila kecepatan aliran besar, saluran besar dan zat cair mempunyai kekentalan kecil. Aliran di sungai, saluran irigasi/drainasi dan di laut adalah contor dari aliran turbulen.
A li
r
a
n
mantap (steady flow) dan tak mantap (unsteady flow). flow) . Aliran mantap ( steady steady flow) flow) terjadi terjadi jika variabel dari aliran aliran (seperti (seperti kecepatan kecepatan V, tekan tekanan an p, rapa rapatt mass massaa r, tampang aliran A, aliran A, debit Q, dsb) disembarang titik pada zat cair tidak berubah dengan waktu. Aliran Aliran tak mantap mantap (unsteady flow) flow) terjadi jika variabel aliran pada setiaP titik berubah dengan waktu.
Aliran seragam dan tak seragam. Aliran Aliran disebu disebutt seragam seragam (uniform uniform flow) flow) apabila tidak ada perubahan besar dan besar dan arah dari kecepatan dari satu titik ke titik yang
lain di sepanjang aliran. Aliran tak seragam (non (non uniform flow) flow) terjadi jika semua variabel aliran berubah aliran berubah dengan jarak. Aliran satu, dua dan tiga dimensi. Dalam aliran satu dimensi (1-D), kecepatan di setiap titik pada tampanglintang mempunyai besar dan arah yang sama. Dalam aliran dua dimensi (2-D), semua partikel dianggap mengalir dalam bidang dalam bidang sepanjang aliran, aliran, sehingga tidak ada aliran tegak lurus pada bidang tersebut. tersebut.Kebanyakan aliran di alam adalah tiga dimensi, di mana komponen kecepatan u,v, dan w adalah fungsi dari koordinat ruang x, y, dan z. analisa dari aliran ini adalah sangat sulit. Aliran rotasional dan tak rotasional. Aliran Aliran rotasional rotasional terjadi terjadi apabila apabila setiap setiap partikel zat cair mempunyai kecepatan sudut terhadap pusat massanya. Partikel zat cair cair akan akan bero berota tasi si apabi apabila la dist distri ribus busii kece kecepat patan an tida tidak k mera merata ta.. Pada Pada alir aliran an tak tak rotasional, distribusi kecepatan di dekat dinding batas merata sehingga partikel zat cair tersebut tidak berotasi terhadap pusat terhadap pusat massanya. Aliran Kritis, Subkritis dan Superkritis. Aliran kritis merupakan kondisi aliran yang dipakai sebagai sebagai pegangan pegangan dalam dalam menent menentukan ukan dimesi dimesi banguna bangunan n ukur ukur debit debit. Aliran Aliran subkritis subkritis dan aliran aliran superkriti superkritiss dapat diketahui melalui nilai nilai bilangan Froude (F) . Bilangan Froude tersebut membedakan jenis aliran menjadi tiga jenis yakni: Aliran kritis, Subkritis dan superkritis (Queensland Department of Natural Natural Resources and Mines, 2004). Metode Euler memberikan harga variabel fluida pada suatu titik pada suatu waktu. Dalam bentuk fungsionil, medan kecepatan dapat dituliskan sebagai berikut: V = v ( x, y, z, t)
Dimana x, y, z, dan t semuanya merupakan variabel beban untuk suatu titik tertentu (X1, Y1, ZI) dan waktu tl . metode Euler dapat dihubungkan dengan metode analisa dengan volume atur.
III. METODELOGI
A. Alat
1. Pipa kaca
2. Selang 3. Air 4. Potongan daun kering
5. Penggaris 6. Stopwacth
B. Cara Kerja
1. Pipa kaca dihubungkan dengan selang untuk mengalirkan air kedalam saluran. 2. Kran dibuka dan air dibiarkan mengalir sampai saluran stabil. 3. Tinggi dan lebar aliran dalam pipa kaca diukur. 4. Potongan daun kering dialirkan dalam pipa kaca sejauh 1 meter dan waktu
yangditempuh dicatat. Percobaan diulang 3 kali.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil
l = 6 cm = 0,06 m h = 6 cm = 0,06 m
t1 = 42,36 s t2 = 38,87 s t3 = 39,08 s V1=P1t1=142,36=0,024 ms V2=P2t2=138,87=0,026 ms V2=P3t3=139,08=0,026ms A=l.h=0,06 . 0,06=0,0036 m2 Q1=A.V1=0,0036 Q1=A.V1=0,0036 . 0,024=8,6×10-5 0,024=8,6×10-5 m3/s Q2=A.V2=0,0036 Q2=A.V2=0,0036 . 0,026=9,36×10-5 0,026=9,36×10-5 m3/s Q3=A.V3=0,0036 Q3=A.V3=0,0036 . 0,026=9,36×10-5 0,026=9,36×10-5 m3/s
B. Pembahasan
Pada percobaan untuk mengukur debit air ini dilakukan dilakukan dengan cara mengamati mengamati daun kering yang melaju pada aliran fluida. Sebelum itu, dilakukan dilakukan pengukuran lebar, tinggi dan panjang pipa kaca. Pengukuran ini dilakukan agar dapat mengetahui luas penampang pipa. Debit aliran adalah laju aliran air yang melewati suatu penampang melintang pada sungai per satuan satuan waktu. Fungsi dari pengukuran debit aliran adalah untuk mengetahui seberapa banyak air yang mengalir pada suatu sungai dan seberapa cepat air tersebut mengalir mengalir dalam satu detik. Praktikum Praktikum tentang debit aliran aliran kali ini dilakukan dilakukan pada aliran aliran terbuka yang terbuka terbuka dari kaca dengan panjang 1 meter dan
lebar 0,06 meter. Yang diisi air hingga mencapai tinggi 0,06 m sehingga sehingga luas penamapang dari pipa tersebut adalah 0,0036 m2. Hasil pengamatan yang dilakukan tiga kali ini berbeda. Waktu yang ditempuh oleh daun kering pada ketiga percobaan tersebut berturut-turut adalah 42,36 s, 38,87 s, dan 39,08 39,08 s. Karena Karena berbedany berbedanyaa waktu waktu yang yang ditemp ditempuh, uh, maka maka kecepat kecepatan an daun daun kering tersebut juga berbeda-beda. Kecepatan daun kering untuk ketiga percobaan tersebut adalah 0,024 ms, 0,026 ms dan 0,026 ms. Dengan mengalikan luas penampang pipa dengan kecepatan daun kering, maka didapatkan debit air tersebut masing-masing adalah 8,6×10-5 m3/s, 9,36×105 m3/s dan 9,36×10-5 m3/s. Hasil perhitungan pada percobaan kedua dan ketiga
adalah sama, hal ini karena dilakukannya pembulatan bilangan pada hasil kecepatan. Sehingga nilai untuk debit juga relatif sama. Dengan mengamati pergerakan daun kering, dapat disimpulkan bahwa fluida dalam pipa tersebut mengalami suatu pergerakan yang disebut dengan aliran laminer. Aliran Aliran lamine laminerr terjad terjadii apabil apabilaa partik partikelel-par parti tikel kel zat cair cair berger bergerak ak teratu teraturr dengan dengan membentuk membentuk garis lintasan lintasan kontinyu kontinyu dan tidak saling berpotongan. Aliran laminer terjad terjadii apabila apabila kecepa kecepatan tan aliran aliran rendah rendah,, ukuran ukuran salura saluran n sangat sangat kecil kecil dan zat cair cair mempunyai kekentalan besar.
.
Seperti Seperti yang telah disinggung disinggung diatas, diatas, waktu yang ditmpuh ditmpuh untuk ketiga percobaan tersebut berbeda-beda. Hal ini dikarenakan beberapa faktor, seperti adanya pengaruh pengaruh dari luar (angin, (angin, getaran,) getaran,) yang mempengaruh mempengaruhii kecepatan kecepatan mengalirnya mengalirnya fluida. Jika angin yang bertiup meningkat, maka aliran fluida akan bertambah cepat. Jika terdapat getaran mendadak seperti karena pipa tersenggol praktikan, maka fluida
akan berpencar dan tidak stabil alirannya dan menghambat gerakkan fluida. Adanya perbedaan massa daun kering juga mempengaruhi hasil pengamatan. Karena setiap sobekan daun kering pada tiap-tiap percobaan berbeda-beda. Sedangkan faktor yang mempengaruhi debit aliran adalah : 1. Angin Karena angin berpengaruh pada kecepatan aliran fluida, maka berpengaruh pula pada debit air. Semakin cepat angin yang berhembus pada aliran tersebut, maka debit aliran akan semakin tinggi. Dan semakin lambat angin yang berhembus maka aliran akan memiliki kecepatan yang rendah dan debit air pun akan rendah. 2. Kecepatan aliran Kecepatan aliran sangat berpengaruh dalam debit aliran. Semakin cepat aliran mengalir, maka semakin besar debit aliran yang dihasilkan. Semakin lambat aliran mengalir, maka semakin sedikit debit aliran yang d ihasilkan. 3. Permukaan saluran Debit aliran akan besar apabila permukaan aliran halus atau tidak tidak ber berge gelo lomb mbang ang..
Kare Karena na
perm permuk ukaan aan
yang yang
kasar kasar
atau atau
berg bergel elom omba bang ng
akan akan
mempengaruhi mempengaruhi kecepatan aliran sehingga berdampak pada debit aliran yang dihasilkan. dihasilkan. Hal ini juga mempengaruhi mempengaruhi kehilangan kehilangan head aliran yang berpengaruh berpengaruh pada debit. Aplikasi Aplikasi pemanfaatan debit aliran aliran saluran saluran terbuka terbuka dalam bidang pertanian dapat dapat terlih terlihat at dalam dalam perenc perencanaa anaan n bangunan bangunan air bersih bersih,, pengol pengolaha ahan n air limbah limbah,, ben bendu dung ngan an,,
bang bangun unan an
peng pengen enda dali lian an
banj banjir ir,,
pena penang nggu gula lang ngan an
eros erosii
pant pantai ai,,
pengumpulan pengumpulan dan distribus distribusii air, pembangkit tenaga mekanis (turbin (turbin air, turbin uap, turbin gas, pompa hidrolis, kompresor, gerak pesawat, d an lain lain). V. KESIMPULAN
A. Kesimpulan
percobaan tersebut tersebut 1. Waktu yang ditempuh oleh daun kering pada ketiga percobaan berturut-t berturut-turut urut adalah 42,36 s, 38,87 s, dan 39,08 s. Kecepatan daun kering kering untuk ketiga percobaan tersebut adalah 0,024 ms, 0,026 ms dan 0,026 ms. Debit air tersebut masing-masing adalah 8,6×10-5 m3/s, 9,36×10-5 m3/s dan 9,36×10-5 m3/s. 2. Fluida dalam pipa tersebut mengalami suatu pergerakan yang disebut dengan
aliran aliran laminer laminer karena partikel-parti partikel-partikel kel zat cair bergerak bergerak teratur teratur dengan membentuk garis lintasan kontinyu dan tidak saling berpotongan. Sedangkan faktor yang mempengaruhi mempengaruhi debit aliran aliran adalah angin, kecepatan kecepatan 3. Sedangkan aliran, dan kontur permukaan saluran. Aplikasi pemanfaatan debit aliran aliran saluran saluran terbuka terbuka dalam bidang pertanian 4. Aplikasi dapat terlihat dalam perencanaan bangunan air bersih, pengolahan air limbah, bendun bendungan, gan, banguna bangunan n pengend pengendali alian an banjir banjir,, penangg penanggula ulanga ngan n erosi erosi pantai pantai,, pengumpulan dan distribusi air, pembangkit tenaga mekanis (turbin air, turbin uap, turbin gas, pompa hidrolis, kompresor, gerak pesawat, dan lain lain).
B. Saran
Pada praktikum selanjutnya hendaknya alat yang digunakan untuk praktikum ditambah sehingga praktikan tidak terlalu lama menunggu.
DAFTAR PUSTAKA
(terjemahan). Jakarta : Erlangga Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika 2001. Fisika Jilid I (terjemahan). (terjemahan). Jakarta : Erlangga Giancoli, Douglas C. 2010. Fisika 2010. Fisika Jilid V (terjemahan). (terjemahan). Jakarta : Erlangga Halliday dan Resnick. 1991. Fisika 1991. Fisika Jilid I (terjemahan). Streeter L, Victor. 1985. Mekanika Fluida. Erlangga: Jakarta.
Tim Penyusun. 2009. Modul Praktikum Mekanika Fluida. Fluida. Purwokerto: UNSOED Tipler, Tipler, P.A.1998. P.A.1998. Fisik Fisika a untuk untuk Sains Sains dan Teknik Teknik-Ji -Jilid lid I (terje (terjemah mahan) an).. Jakart Jakartaa : Erlangga Young Young,, Hugh Hugh D. & Roger Roger A Freed Freedma man. n. 2002. 2002. Fisika Fisika Universitas Universitas (terjemahan) (terjemahan). Jakarta : Erlangga
