BAB I OSBORNE REYNOLDS APPARATUS
1.1 Pendahuluan
Untuk mengetahui tentang karateristik aliran, telah ada suatu standarisasi yang diberikan oleh yang menemukannya yitu Osborne Reynolds, dimana sangat tergantung pada zat cair itu sendiri hingga dalam menetukan bilangan Reynolds tersebut, kita gunakan debit yang kita alirkan, kecepatan yang diberikan sama besarnya diameter pipa. Factor-faktor ini yang disebabkan oleh adanya aliran, gaya mengenai gaya gesek dan tegangan ikut pula mempengaruhinya akan karateristik suatu aliran sehingga bilangan Reynolds dapat kita kenali. Perlu juga kita ketahui bahwa ketelitian alt yang kita gunakan disini baik stopwatch, gelas ukur serta pembacaan suhu ikut mempengaruhi dalam menetukan karateristik aliran, yang lebih penting lagi adalah ketekunan dalam mengamati.
1.2 Tujuan Percobaan
Menghitung besarnya bilangan Reynolds
Mengamati hal-hal yang terjadi pada aliran transisi
Mengamati profil parabolik dari kecepatan
Menghitung koefisien geser
1.3 Teori Percobaan
Bilangan Reynolds (Re) adalah suatu criteria tertentu yang digunakan dalam menetukan aliran fluida. Criteria tersebut merupakan perbandingan antara parameter-parameter sebagi berikut :
Kecepatan rata-rata
Diameter pipa
Kekentalan kinematik fluida
1
Bilangan Reynolds pertama kali digunakan oleh ilmuwan Osborne Reynolds (1842-1912). Bilangan Reynolds adalah perbandinagn antara gaya Inersia terhadap gaya viskositas (µ/L) yang mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya tersebut dengan suatu kondisi aliran tertentu. Persamaan bilangan Reynolds, yaitu :
Re = V x D x ρ x µ Dimana : Re
= bilangan Reynolds
V
= kecepatan rata-rata serta fluida yang mengalir (m/s)
D
= diameter dalam pipa
ρ
= massa jenis fluida (kg/m3)
µ
= viskositas dinamik fluida (kg/m s) atau (N.det/m3)
Dengan adanyakriteria diatas menunjukkan bahwa disini tidak tergantung pada keadaan tekanan, adapun istilah yng kita gunakan dalam menyatakan kondisi-kondisi aliran fluida sebagai berikut : 1. Aliran Laminer Aliran ini menunjukkan kondisi atau keadaan aliran yan menetap dimana garis arusnya pada jalur yang sejajar karena tidak terjadi interaksi antara bidang-bidang geser. Aliran laminar terjadi apbila partikel-partikel zat cair bergerak teratur dengan membentuk garis lintasan kontinyu dan tidak salig berpotongan. Aliran laminar terjadi apabila kecepatan aliran rendah, ukuran saluran sangat kecil dan zat cair mempunyai kekentalan besar. Aliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisan-lapisan atau laminar-laminer dalam satu lapisan meluncur secara lancar. Dalam aliran laminar ini, viskositas berfungsi untuk meredam kecenderungan terjadinya gerakan relative antara lapisan. Apabila dalamsebuah fluida dalam saluran terbuka mempunyai nilai bilangan Reynolds kurang kurang dari 2300 (Re < 2300) maka aliran tersebut laminar.
2
Sedangkan dalam saluran tertutup dalam pipa,aliran tersebut merupakan laminar apabila mempunyai bilanagn Reynold kurang dari 500 (Re < 500). Rumus kehilangan dalam pipa untuk aliran laminar, yaitu :
hf
= (32 x V x V1) : (g x D 2)
dimana : hf
= kehilangan (m)
v
= kekentalan kinematik (m2/s2
g
= gaya grafitasi m2/s2) = 9,81 m/s 2
D
= diameter pipa (m)
V
= kecepatan aliran (m/s2)
Pada aliran laminar ini, semakin jauh dari dinding pipa, semakin cepat air mengalir. Zat cair real yaitu zat cair yang ditinjau kekentalannya. Kekentalan adalah sifat zat cair yang menimbulkan tegangan geser pada zat cair tersebut bergerak / mengalir. Contoh dalam kehidupan sehari-hari yaitu (dimana keadaan tanpa ada angin yang berhembus atau keadaan tenang), ada asap rokok yang mengalir ke atas, pda bagian dekat rokok berupa aliran laminar, agak keatas daerah aliran transisi, dan keatas lagi terjadi aliran turbulen pada aliran laminar,aliran partikel-partikel fluida yang bergerak secara parallel (tidak saling memotong), atau aliran berlapis, contohnya yaitu aliran lambat dari cairan kental. Pengaruh viskositas pada aliran adalah lemampuan dari fluida untuk mempertahankan aliran laminar, aliran yang smooth dan gerakan fluida yang konstan. Suatu kombinasi dari efek viskositas dan gravitasi menghasilkan salah satu dari dua regime liran yang disebut : Subkritis-Laminer (Subcritical-Laminer)
3
Subkritis-laminer terjadi apabila FR lebih kecil dari pada suatu (FR < 1) dan Re dalam rentang lamier (Re < 2300). a. Superkritis-Laminer (Supercritical-Laminer) Superkritis-laminer terjadi apabila FR lebih besar dari pada suatu (FR > 1) dan Re berada dalam rentang laminar (Re < 2300). Keterangan : FR
= angka Froude (tidak berdimensi/tanpa satuan)
Re
= Bilangan Reynolds (tanpa satuan)
2. Aliran Turbulen Aliran ini menunjukkan kondisi aliran yang tidak seragam dimana garis
arusnya
saling
berpotongan,
sehingga
menyebabkan
terganggunya bidang geser serta terjadinya percampuran fluida. Pada aliran turbulen, partikel-partikel zat cair bergerak dengan kecepatan aliran besar, saluran besar, sauran besar dan zat cair mempunyai kekentalan kecil. Aliran di sungai, saluran irigasi/ drainase dan di laut adalah contoh dari aliran turbulen. Aliran dimana pergerakan dari partikel-partikel fluida tidak menentu karena mengalami pencampuran serta putara partikel antar lapisan, yang mengakibatkan saling tukar momentum dari suatu bagian fluida ke bagian fluida yang lain skala besar.
Dalam
keadaan
aliran
turbulen
maka
turbulensi
yang
terjadimembangkitkan tegangan geser yang merata diseluruh fluida sehingga menghasilkan kerugian-kerugian aliran.
Meninjau dari teori kinetic gas pada fluida, maka viskositas merupakan efek dari transfer momentum molekul. Semakin tingi viskositas maka semakin tinggi transfer momentum dari fluida terhadap permukaan benda (misalnya pipa). Teori momentum menyatakan bahwa semakin besar momentum diberikan/ ditransferkan maka semakin sulit suatu benda untuk melenting (lenting tidak sempurna) dan cenderung lengket (stick) pada permukaan kotak.
4
Karena viskositasnya menjadi dasar panduan seberapa besar tingkat ketahanan fluida terhadap gaya inersia. Dari sini seperti pengaruh viskositas adalah unuk menghambat pembentukan aliran turbulen.
Suatu kombinasi dari efek viskositas dan gravitasi menghasilkan salah satu dari dua regime aliran turbulen, t urbulen, yang disebut : a. Subkritis-Turbulen (Subcritical-Turbulen) Subkritis-turbulen terjadi apabila FR lebih kecil dari pada suau (FR<1) dan Re berada dalam rentang turbulen (Re>2300). b. Superkritikal_turbulen (Supercritical_Turbulen) Subkritikal-turbulen terjadi apabila FR lebih besar dai pada satu (FR>1) dan Re berada dalam rentang turbulen (Re>2300). Keterangan : FR = angka Froude Re = Bilangan Reynolds
3. Aliran Transisi Aliran transisi merupakan perolehan dari aliran laminar ke aliran turbulen. Klasifikasi Aliran Untuk membedakan jenis aliran, tergantung dari besarnya bilanga Reynold, namun untuk lebih jelasnya dituliskan sebagai berikut :
Jika tulangan Reynold (Re) < 2300, maka aliran tersebut tersebut kita namakan aliran laminar.
Jika bilangan Reynold (Re)
2300, maka aliran tersebut kita
namakan aliran transisi.
Jika bilangan Reynold (Re) > 2300, maka aliran tersebut kita namakan aliran turbulen. Untuk lebih jelasnya lagi mengenai gambaran sekaligus melihat perbedaan setiap aliran :
5
Adapun rumus-rumus yang digunakan adalah : Re =
dimana : Re = bilangan Reynold V = kecepatan aliran (m/s) D = diameter pipa (m) v = kekentalan kinematika (m 2/s) untuk koefisien geser aliran laminer : f=
untuk koefisien geser aliran turbulen menurut Blasius : f = 0,316 x Re -0,25 untuk tegangan geser (T) adalah :
=
6
T = 4 =
dimana : f = koefisien geser
massa jenis (kg/m³) V = kecepatan aliran (m/s) =
tegangan geser
1.4 Waktu dan Tempat
Adapun waktu dan tempat pelaksanaan praktium Osborne Reynolds Apparatus, adalah :
hari, tanggal
: Senin, 26 September 2011
pukul
: 15.00 WITA
tempat
: Laboratorium Hidraulika dan Sumber Daya Air
1.5 Alat dan Bahan 1.5.1 Alat
Adapun alat yang digunakan dalam percobaan Osborne Reynold Apparatus, yaitu:
Seperangkat alat Osborne Reynold
Stopwatch
Thermometer (Velocity Haker)
Gelas ukur
Seperangkat alat Basic Hidraulic Bench
7
1.5.2 Bahan
Adapun bahan yang digunakan dalam percobaan ini,yaitu :
Air
Zat pewarna (tinta)
1.6 Prosedur Percobaan
Adapun prosedur percobaan Obsorne Reynold Apparatus adalah sebagai berikut : a. Alat-alat yang digunakan disiapkan, dan selang-selang dihubungkan pada sumber air b. Pesawat diatur kedudukannya rata (sesuai dengan kedudukan nivo) c. Krn air dibuka sehingga air melimpah, kemudian menagtur pembuangan sehingga iar yang masuk kedalam sama dengan air yang keluar
8
d. Mendiamkan sejenak, kemudian mengukur temperature e. Zat pewarna yang berupa tinta dituangkan ke dalam reserver pada bagian atas pesawat f. Buka kran tinta g. Diamkan beberapa menit dan mengamati zat warna tersebut yang mengalir lewat pipa atau selang pengaman h. Atur bukaan kran agar kita dapat melihat perbedaan aliran air i.
Melakukan
percobaan
untuk
volume
tetap
dan
mencatat
waktu
pengamatannya j.
Mengulangi beberapa kali percobaan untuk mendapatkan waktu rata-rata pada aliran laminar, aliran transisi, dan aliran turbulen
k. Demikian juga untuk waktu tetap. Melakukan percobaan pada aliran laminar, aliran transisi, dan aliran turbulen. Kemudian mencatat volume masing-masing aliran.
9
1.7 Data Pengamatan
Temperature = 32,2
Untuk Volume Tetap NO
Volume
Waktu (det)
Visual
1
190
Laminar
2
137
Turbulen
3
153
Turbulen
4
136
Transisi
5
125
Laminar
6
84
Turbulen
7
100
Turbulen
8
69
Transisi
Volume
Visual
1
400
Turbulen
2
410
Turbulen
3
450
Laminar
4
600
Turbulen
5
410
Turbulen
450
Turbulen
500
Laminar
1200
800
Untuk Waktu Tetap NO
Waktu (dtk)
22
6 7
26
10
8
650
Turbulen
1.8 Analisa Perhitungan Data 1.8.1 Untuk Volume Tetap
Dik: -
A= × 3,14× (0,
= 0,0000785
Untuk mencari nilai µ dilakukan interpolasi
(/s) 8,009 ×
Temperatur ( ( 30 32,2
µ
40
6,58 ×
=
/s -
Untuk mencari nilai rapat massa di cari dengan menggunakan interpolasi
Temperatur ( (
Densitas (kg/m3)
30
995,7
32,2
p
40
992,2
11
=
kg/m Untuk Volume 0,0012 pertama 3
a.
1.Waktu 190 s o
Debit
=
Q =
= 6.316 x 10 -6 m3/dtk
o
Kecepatan
= = = 7,85 x 10 m V = ⁄ ⁄ =
V = A
-5
2
= 0,0805 m/dtk o
Bilangan Reynolds
=
Re =
= 1045,613 Re
o
2300, maka aliran ini termasuk aliran laminer.
Keofisien Geser f
=
⁄
12
⁄ = 6,121 =
o
Tegangan Geser
= = 0,04928 N/m 2. Untuk waktu 137 S kedua
o
Debit
=
Q =
= 8,759 x 10 -6 m3/dtk o
Kecepatan V =Q/A
=
A =
= 7,85 x 10 -7 m2
⁄ = ⁄
V =
= 0,1116 m/dtk
o
Bilangan Reynolds Re =
13
=
= 1450,12 Re o
2300, maka aliran ini termasuk aliran laminer
Keofisien Geser f
⁄ = ⁄ =
= 0,044
o
Tegangan Geser
=
= 0,068 N/m 3. Untuk Waktu 157 S ketiga
o
Debit
=
Q =
= 7,643 x 10 -6 m3/dtk
o
Kecepatan V =Q/A
=
A =
= 7,85 x 10 -7 m2 V =
⁄
14
=
⁄
= 0,097 m/dtk
o
Bilangan Reynolds
=
Re =
= 1265,391 Re o
2300, maka aliran ini termasuk aliran laminer.
Keofisien Geser f
⁄ = ⁄ =
= 0,050
o
Tegangan Geser
=
= 0,059 N/m 4. Untuk Waktu 136 S ke empat
o
Debit
=
Q =
= 8,824 x 10 -6 m3/dtk
o
Kecepatan V =Q/A
15
=
A =
= 7,85 x 10 -7 m2
⁄ = ⁄
V =
= 0,112 m/dtk
o
Bilangan Reynolds
=
Re =
= 1460,782 Re o
2300, maka aliran ini termasuk aliran laminer.
Keofisien Geser f
⁄ = ⁄ =
= 0,043
o
Tegangan Geser
=
= 0,068 N/m b.Untuk Volume 0,0008 0,0008
pertama
1.Waktu 125 s o
Debit
16
=
Q =
= 0,08 m3/dtk o
Kecepatan
= = = 7,85 x 10 V = ⁄ = ⁄
V = A
-7
m2
= 0,081 m/dtk o
Bilangan Reynolds
=
Re =
= 1059,55 Re o
2300, maka aliran ini termasuk aliran laminer.
Keofisien Geser f
⁄ = ⁄ =
= 0,060 o
Tegangan Geser
= = 0,049 N/m
2. Untuk waktu 84 S kedua
17
o
Debit
=
Q =
= 9,524 x 10 -6 m3/dtk o
Kecepatan V =Q/A
=
A =
= 7,85 x 10 -7 m2
⁄ ⁄ =
V =
o
= 0,1213 m/dtk Bilangan Reynolds
=
Re =
= 1576,717
2300, maka aliran ini termasuk aliran laminer Keofisien Geser f = ⁄ = ⁄ Re
o
o
= 0,040 Tegangan Geser
=
= 0,074 N/m 3. Untuk Waktu 100 S ketiga
o
Debit
18
=
Q =
= 8 x 10 -6 m3/dtk
o
Kecepatan V =Q/A
=
A =
= 7,85 x 10 -7 m2
⁄ = ⁄
V =
o
= 0,101 m/dtk Bilangan Reynolds
=
Re =
= 1324,443
2300, maka aliran ini termasuk aliran laminer. Keofisien Geser f = ⁄ = ⁄ Re
o
= 0,048
o
Tegangan Geser
=
= 0,062 N/m 3
4. Untuk Waktu 69 S ke empat
19
o
Debit
=
Q =
= 1,159 x 10 -5 m3/dtk o
Kecepatan V =Q/A
=
A =
= 7,85 x 10 -7 m2
⁄ = ⁄
V =
= 0,147 m/dtk
o
Bilangan Reynolds
=
Re =
= 1919,482
2300, maka aliran ini termasuk aliran laminer.
o
Re
o
Keofisien Geser f
⁄ = ⁄ =
= 0,033
o
Tegangan Geser
=
20
= 0,090 N/m
1.8.2 Untuk Waktu Tetap
1. Untuk Waktu 22 dtk dan volume
Debit
=
Q =
= 1,818 x 10 -5 m3/dtk
Kecepatan V =Q/A
=
A =
= 7,85 x 10 -7 m2
⁄ = ⁄
V =
= 0,231 m/dtk Bilangan Reynolds
= 3010,097 =
Re =
Re
2300, maka aliran ini termasuk aliran turbulen.
Keofisien Geser f
= 0,316 = 0,316
= 0,042
Tegangan Geser
21
=
= 0,284 N/m 3 2. Untuk Waktu 22 dtk dan volume 4,1×
Debit
=
Q
m
=
= 1,864 x 10 -5 m3/dtk
Kecepatan V =Q/A A
=
=
= 7,85 x 10 -7 m2 V
⁄ ⁄ =
=
= 0,237 m/dtk
Bilangan Reynolds Re
Re
=
=
= 3085,349 2300, maka aliran ini termasuk aliran turbulen.
Keofisien Geser f = 0,316 = 0,316 = 0,042
Tegangan Geser
22
=
= 0,297 N/m 3. Untuk Waktu 22 dtk dan volume 4,5× a.
m
Debit Q =
= = 2,045 x 10 -5 m3/dtk b.
Kecepatan V =Q/A
=
A =
= 7,85 x 10 -7 m2
⁄ = ⁄
V =
= 0,260 m/dtk c.
Bilangan Reynolds
=
Re =
= 3386,359 Re d.
Keofisien Geser f
e.
2300, maka aliran ini termasuk aliran turbulen. = 0,316 = 0,041 ⁄ = 0,316
Tegangan Geser
23
=
= 0,3498 N/m 3
4. Untuk Waktu 22 dtk dan 6 × a.
m
Debit
=
Q =
= 2,727 x 10 -5 m3/dtk b.
Kecepatan V =Q/A
=
A =
= 7,85 x 10 -6 m2
⁄ = ⁄
V =
= 0,347 m/dtk c.
Bilangan Reynolds
=
Re =
=4515,145 Re d.
2300, maka aliran ini termasuk aliran turbulen.
Keofisien Geser f
= 0,316 = 0,316
= 0,038 e.
Tegangan Geser
24
=
= 0,578 N/m b. Untuk Waktu 26 dtk dan volume o
Debit
=
Q =
= 1,577 x 10 -5 m3/dtk o
Kecepatan V =Q/A
=
A =
= 7,85 x 10 -7 m2
⁄ = ⁄
V =
= 0,200 m/dtk
o
Bilangan Reynolds
= 2610,68 =
Re =
Re o
2300, maka aliran ini termasuk aliran turbulen.
Keofisien Geser f
= 0,316 = 0,316
= 0,044 o
Tegangan Geser
25
=
= 0,221 N/m
o
a.
Untuk Waktu 22 dtk dan volume 4,5× Debit
=
Q
b.
m
=
= 1,731 x 10 -5 m3/dtk
Kecepatan V
=Q/A
A
=
=
= 7,85 x 10 -7 m2 V
⁄ ⁄ =
=
= 2865,3 m/dtk c.
Bilangan Reynolds Re
=
=
= 2865,381 Re d.
2300, maka aliran ini termasuk aliran turbulen.
Keofisien Geser f
= 0,316 = 0,316
26
= 0,043 e.
Tegangan Geser
=
= 0,261 N/m
o
Untuk Waktu 22 dtk dan volume 5× a.
m
Debit
=
Q =
= 1,923 x 10 -5 m3/dtk b.
Kecepatan V =Q/A
=
A =
-7
= 7,85 x 10 m
2
⁄ ⁄ =
V =
c.
= 0,245 m/dtk Bilangan Reynolds
=
Re =
= 3183,756 Re d.
2300, maka aliran ini termasuk aliran turbulen.
Keofisien Geser f
= 0,316 = 0,042 ⁄ = 0,316
27
e.
Tegangan Geser
= = 0,314 N/m
o
Untuk Waktu 22 dtk dan 6 × a.
m
Debit
=
Q =
= 2,308 x 10 -5 m3/dtk b.
Kecepatan V =Q/A
=
A =
= 7,85 x 10 -6 m2
⁄ = ⁄
V =
= 0,294 m/dtk c.
Bilangan Reynolds
=
Re =
=3820,508 Re d.
2300, maka aliran ini termasuk aliran turbulen.
Keofisien Geser f
= 0,316 = 0,316
= 0,040
28
e.
Tegangan Geser
= = 0,429 N/m
1.9. Analisa Grafik 1.9.1. Volume Tetap a. Volume 0,0012 m³
Re
F
1045,613
0,06121
1265,391
0,05058
1450,120
0,04413
1460,782
0,04381
Grafik hubungan antara Re dan f 0.070 0.060 ) f (0.050 r e s e G0.040 n e i s i f0.030 e o K
0.020 0.010 0.000 1 0 4 5 .6 1 3
1 2 6 5 .3 9 1
1 4 5 0 .1 2 0
Bilangan 29 Reynolds (Re)
1 4 6 0 .7 8 2
b. Volume 0,0008 m³
Re
F
1059,554
0,0604
1324,443
0,04832
1576,717
0,04059
1919,482
0,03334
Grafik hubungan antara Re dan f 0.0700 0.0600 0.0500
) f ( r e s e0.0400 G n e i s 0.0300 i f e o K
0.0200 0.0100 0.0000 1 0 5 9 .5 5 4
1 3 2 4 .4 4 3
1 5 7 6 .7 1 7
Bilangan Reynolds (Re) 30
1 9 1 9 .4 8 2
1.9.2. Waktu Tetap a. Waktu 22 s
Re
F
3010,097
0,04266
3085,349
0,04240
3386,359
0,04142
4515,145
0,03855
Grafik hubungan antara Re dan f 0.043 0.042 ) 0.041 f ( r e s e 0.040 G n e i s 0.039 i f e o K0.038
0.037 0.036 3 0 1 0 .0 9 7
3 0 8 5 .3 4 9
3 3 8 6 .3 5 9
Bilangan Reynolds (Re)
31
4 5 1 5 .1 4 5
b. Waktu 26 s
Re
F
2610,68
0,04421
2865,381
0,04319
3183,756
0,04207
3820,508
0,04019
Grafik hubungan antara Re dan f 0.045 0.044 ) 0.043 f ( r e s e0.042 G n e i s 0.041 i f e o K0.040
0.039 0.038 2 6 1 0 .6 8 0
2 8 6 5 .3 8 1
3 1 8 3 .7 5 6
Bilangan Reynolds (Re)
32
3 8 2 0 .5 0 8
1.10.
Hasil dan pembahasan
Dalam praktikum ini adapun uang kami bahas Adalah untuk volume tetap yang nilai v1=0,0012 .didapatkan waktu t1=190 S ,t2 = 137 5 t4 =136 dan untuk = 0,0008 didaptkan waktu t1= 128 S, t2= 84 S, t3= 100 S, t4= 69 S. Dan waktu tetap yang nilai t1= 22 S, didapatkan volume v1= 0,4 x , v2= 0,41 x , v3= 0,45 x v4= v4= 0,6 x . Dan untuk t2= 26 S, di dapatkan volume v1= 0,41 x , v2= 0,45 x , v3= 0,5 x , v4= 0,6 x . Pengukuran ini dilakukan dengan suhu T= 32,2 . Besar diameter pipa atau selang yang di pakai adalah 0,01 m.
Dengan data tersebut kami melekukan perhitungan analisa data dengan menggunakan rumus-rumus yang telah di tentukan sehingga di dapatkan hasil- hasil untuk volume tetap adalah debit (Q) untuk t1= 6,316 x / s, t2= 8,759 x / s, t3= 7,463 x / s, t4= 8,460 x / s. Bilangan Reynolds untuk t1= 1045,613 (laminer), t2=
1450,12 (laminer), t3= 1265,391 (laminer) t4= 1,159 x (laminer). Dan untuk t2 di dapatkan debit (Q) untuk t1= 6,40 x / s, t2= 9,524 x / s, t3= 8 x / s, t4= 1,159 x / s. Bilangan Reynolds untuk t1= 1059,55 (laminer), t2= 1576,717 (laminer), t3= 1324,443 1324,443 (laminer) t4=1919, t4=1919, 482 (laminer). Untuk waktu tetap t1 diperoleh debit (Q) untuk v1= 1,818 x
/ s,v2= 1,864 x / s, v3= 2,045 x / s, v4= 2,727 x / s. Bilangan Reynolds untuk v1= 3386,359 (turbulen), v2= 3085,349 (turbulen), v3= 3386,359 (turbulen) v4= 4515, 349 (turbulen). Dan untuk v2 di dapatkan debit (Q) untuk v1= 1,557 x / s, v2= 1,731 x / s, v3= 1, 923 x / s, v4= 2,308 x / s. Bilangan Reynolds untuk v1= 2610, 68 (turbulen), (t urbulen), v2= 2865,38 (turbulen), v3= 3183,756 3183,756 (turbulen) v4=3820, v4=3820, 508 (turbulen).
33
Pada analisa grafik dapat dilihat bahwa apabila bilangan Reynolds (Re) suatu saluran semakin besar maka koefisien gesek (F) akan semakin kecil. Hal ini dapat dilihat dari gambar grafik volume tetap dan waktu tetap yang berbentuk grafis garis linier. Adapun dalam hitungan untuk menentukan jenis aliran dan pengamatan visual aliran memiliki sedikit perbedaan, contohnya seperti terlihat pada gambar atau volume v1, apabila kita melihat jenis aliran ketika di lakukan percobaan massa jenis alirannya yang terlihat adalah transisi ketika di lakukan analisa analisa perhitungan didapatkan jenis alirannya laminer. Hal ini disebabkan karena pada waktu pertama kali kran zat pewarna ( Tinta ) dibuka maka aliran yang muncul muncul adalah transisi, namun karena kecepatan aliran menurun maka aliran perlahan-lahan menjadi laminer.
1.11. Kesimpulan dan Saran 1.10.1 Kesimpulan Kesimpulan dari praktikum ini , yaitu : Semakin besar volume, maka debit, kecepatan, bilangan Reynolds, Tegangan geser akan semakin besar pula dan koefisien geser sebaliknya. Semakin besar waktu, maka debit, kecepatan, bilangan Reynolds dan tegangan geser semakin kecil sehingga koefisien gesernya adalah semakin besar Semakin besar kecepatan aliran dan diameter pipa atau selang maka semakin cepat pula aliran akan berubah jenis, misalnya dari aliran laminer menjadi aliran transisi dan kemudian berubah lagi menjadi jenis aliran turbulen. 1.10.2 Saran
Adapun kritik dan saran kami adalah agar dalam proses praktikum sebaiknya atau kedepannya nanti para asisten dapat menuntun peserta praktikum (Praktikan) dengan lebih baik dan juga agar nantinya apabila telah terjun langsung ke lapangan tidak akan mendapatkan kesulitan.
AMIN……………………………………..
34
BAB II PINTU UKUR (F L OW OVER OVER WEI RS ACCESS ACCESSORI ORI ES ) 2.1
Pendahuluan
Cara praktis pengukuran debit ukur untuk aliran terbuka dapat dilakukan dengan menggunakan bendung kecil. Dalam proses umumnya digunakan pintu segi empat dan pintu segitiga, dimana pintu tersebut dipasang pada sebuah bak hidrolic yang dilakukan dengan pipa pemasukan makin besar debit yang dialirkan, maka makin besar pula pengaliran yang melalui pintu. Demikian pula sebaliknya sehingga kita dapat menghitung besarnya peluapan air lewat bak penampungan. Dalam hidrolika saluran terbuka, bendung biasanya digunakan untuk mengukur atau menghitung laju aliran volumetik, hal ini digunakan dalam situasi skala besar seperti skema irigasi, kanal dan sungai maupun dalam aplikasi skala kecil. Bendung sering disebut nocces dan selalu bermata tajam dan dibuat dari bahan plat tipis. Pengertian bendung ialah struktur yang terdiri dari rintangan seperti bendungan atau plat yang digunakan dan ditempatkan di saluran terbuka dengan bentuk khusus atau lekukan. Bendung hasil eksperimen level air atau kepala di ukur pada bagian hulu. Tingkat air mengalir di atur bendung adalah fungsi dari kepala di atas bendung. Konstribusi bendung pada umumnya terdiri dari bendung segi empat, bendung segitiga , dan bendung luas (trapesium). Bendung dapat dikatakan tajam apabila puncak bendung terbuat dari pelat logam tipis dan lebar. Bendung terbuat dari pelat tipis, lebar dan beton.
35
Bendung segi empat dan segitiga sering digunakan dalam air, pasokan air limbah dari sistem pembuangan. Bendung terbuat dari piringan bermata tajam dengan segitiga atau profil segi empat untuk aliran air. Bendung dapat diamati pada bendungan dimana ujung yang luas berada dibawah permukaan air diseluruh sungai. Instalasi pengukuran dengan bendung luas akan memenuhi persyaratan akurasi, hanya jika bendung dikolaborasikan. dikolaborasikan. Bendung lain yang tersedia adalah bendung trapesium (cipplottion), bendung sutra dan bendung senyawa. Laju aliran pengukuran pada bendung persegi panjang panjang didasarkan persamaan Bernaulli: Q = 2/3 Cd . b. (2g) 1/2.h3/2 Keterangan: h = Kepala pada bendung (m) g = Laju aliran (m 3/dtk) b = Lebar bendung q = Percepatan gravitasi (m/s) Untuk mengukur laju aliran itu jelas diperlukan bendung untuk mengukur tinggi aliran. Kemudian menggunakan persamaan diatas untuk menghitung. Hal-hal yang digunakan untuk mengukur tinggi aliran adalah: a. b.
Ultra sonik tingkat pemancar Tekanan pemancar
Pada ambang tajam yang digunakan sebagai penyekal adalah ambang tajam yang terbuat dari plat baja. Aliran yang lewat pada sekat yang tajam akan terjun akibat pengaruh gravitasi. Aliran yang kuat pada sekat yang tajam akibat pengaruh gravitasi. Derajat lengkungan untuk sekat mercu tajam tergantung pada hw/p. Untuk mudahnya aliran diatas sekat ini dinyatakan dalam persamaan:
Q= cw x x 2/3g x b x hw Dimana, koefisien cw berkisar antara:
36
3/2
1,06 < cw < 1,73 jika 0
Gambar Gambar 2.1 Ali ran Di Atas Ambang Leba Lebarr
Bagian bawah dari kelopak pancaran air memasukkan udara dari rongga, volume rongga dan tekanan di dalamnya cenderung berkurang. Perilaku demikian merubah karakteristik dari sekat dan dapat juga mengakibatkan variasi pada kelopak pancaran. Pengaruh yang tidak diinginkan ini dapat dihindari apabila rongga di isi dengan udara melalui suatu pipa ventilasi yang berhubungan dengan udara luar. 2.2
Maksud dan Tujuan
Tujuan dari pada percobaan ini adalah untuk mengetahui besarnya koefisien debit (cd), dengan ketinggian air yang bervariasi. 2.3
Dasar Teori
3.3.1
Pintu Segi Empat
37
Gambar Gambar 3.2 Pin tu U kur Segi E mpat
Untuk memperoleh persamaan aliran, kita perhatikan persamaan elemen dA=Bxdh. Kecepatan teoritis dari air yang mengalir melalui elemen adalah V= 2gh sehingga debit teoritis melalui elemen adalah: Q
=
A
xv
= B x h x
2gh
2gh 1/2 x h
Q
= Bx
Q
=
∫oh B x 2gh ∫0h h1/2 h
=
2/3 x B 2gh 3/2
Keterangan : Q
=
Differensial debit (m3/s)
A
=
Differensial Luas Penampang (m2)
B
=
Lebar
h
=
Percepatan gravitasi (m/s)
V
=
Kecepatan (m/s)
g
=
Percepataan gravitasi (m/s2)
h
=
Ketinggian (m)
Dalam pengaliran yang sebenarnya, air yang melalui pintu akan mengalami kontraksi, sehingga luas elemen penampang tidak sama dengan 3 h, dan oleh karena itu maka rumus koefisien debit menjadi:
Q = x B
2gh h3/2 38
Rumus dasar menurut Rekhbach: C = 0,605
1
104 x H
0,08 H/P
Sehingga: Q = 0,605 Atau:
1
104 104 x H
0,08
x x B
2gh h3/2
2gh h3/2
Q = C x x B
Jika hulu pintu segi empat terdapat kecepatan awal (Va), maka harus ditambah dengan tinggi kecepatan ha = Va 2/2g. Dengan cara yang sama ditinjau pada pias h yaitu: kecepatan pada pias, V= 2gh (h+ha) debit pada pias,
q
= Cd
2gh
debit total:
∫
2gh
∫
3/2
= x C x t 2gh [(H+ha)3/2-ha3/2] Jika ada konstraksi maka,
b
39
Formula Francis: Q
) - d
= 1,84[ b - 0,117( H+{ H 1+ d
C = 0,623
3/2
Formula Bazin: Q
=
x
H1
=
H
C =
2g x b x CH 1)3/2
1.6 Va
2g
0,623
Formula Rehbock: Q
=
[1,78 + 0,245(Hc/p) ] x b x (1+e) 3/2]
Hc
=
H+0,0012 m
c
=
0,602 + 0,083 Hc/p
Ket : Q B H g P c Va Ha N 2.3.1
= = = = = = = = =
Debit (m3/dtk)/ (m3/s) Lebar (m) Ketinggian (m) Percepatan gravitasi (m/s2) Tinggi siil (m) Koefisien debit Kecepatan awal (m/s) Tinggi awal (m) Jumlah ujung konstraksi konstraksi (nappe ( nappe))
Karakteristik Alat Ukur Pintu Segi Empat Asal saja kehilangan tinggi energi pada alat ukur cukupnya untuk menciptakan aliran kritis, tabel debit dapat dihitung dengan kesalahan <87%. Kehilanagan tinggi energi untuk memperoleh
40
aliran modules (yaitu hubungan khusus antara energi hulu dengan mercu sebagai acuan dan debit) lebih rendah jika dibandingkan dengan kehilangan tinggi energi untuk semua jenis bangunan yang lain. Sudah ada teori hidraulika untuk menghitung kehilangan tinggi energi untuk semua jenis bangunan yang lain diperlukan ini, untuk kombinasi alat ukur dan saluran apa saja, karena peralihan penyempitannya yang bertahap (gradual), alat ukur dan saluran mempunyai masalah sedikit saja dengan benda-benda hanyut. Pembacaan debit dilapangan mudah khususnya jika papan juga diberi satuan debit (misal m3/s). Pengamatan lapangan dan laboratorium menunjukkan bahwa di alat ukur ini mengangkut sedimen bahkan di saluran dengan aliran subkritis. Asalkan mercu datar searah dengan aliran, maka tabel debit pada dimensi purnalaksana (as-built dimensions) dapat dibuat, bahkan jika terdapat kesalahan pada dimensi, rencana selama pelaksanaan sekalipun kalitrasi purnalaksana demikian juga memungkinkan alat ukur untuk diperbaiki kembali jika perlu. 2.3.2
Pintu Segitiga
Gambar 3.3 Pintu Ukur Segitiga
Gambar diatas menunjukkan dimana air mengalir melalui pintu segitiga tersebut. Tinggi air adalah H dan sudut pintu segitiga adala h 900. B
= H x tan
2
b1
= (H-h) tan
2
Luas elemen: = A
2 x b1 x h tan 2 (H-h)
=
2
Kecepatan
:
V
=
2gh 41
Sehingga
:
Q=Vx
Q
A
tan
=
h) 2gh 2 (H – h)
=
h) tan 2gh 3/2 2 (H – h)
x h
2
x h
2
2gh 2 (H1/2 – h3/2)
=
tan
x h
2
2g 2 (H1/2 – h3/2) tan
=
x h
2
= 2 2g
tan
(Hh1/2 – h3/2) x h
2
Maka
: Q
= ∫oh 2 x 2g ) tan
(Hh1/2 – h3/2) x
h
2
= 2 2g tan
∫oh (Hh1/2 – h3/2) x
h
2
= 2 2g tan
[2/3 Hh3/2 – 2/5 2/5 h 5/2] ho
2
= 2 2g tan
[2/3 Hh3/2 – 2/5 2/5 h 5/2]
2
=
8
2g H5/2 tan
2
15
Karena dalam pegaliran, air yang melalui pintu akan mengalami konstraksi maka debit pengaliran harus dikalikan dengan koefisien pengaliran (c ), dengan nilai c = 0,63 maka: Q
=
8
x c x
2g H5/2 tan
2
15
Apabila sudut =900, c = 0,6 dan percepatan gravitasi g= 9,81 m/s2 maka debit aliran : Q
= 1,417 H 5/2
Keterangan : H
= =
Ketinggian (m) Sudut pintu ukur segitiga
42
B V g A
= = = =
Lebar (m) Kecepatan (m/s) Percepatan Gravitasi (m/s2) Luas elemen (m2)
Rumus-rumus yang digunakan dalam percobaan a) Pintu Segi Empat
Gambar 2.2 pintu ukur segi empat
Tinggi muka air
–– ̅ = =
:
t
Waktu rata-rata
:
Besarnya debit
:
Q=
Besarnya koef.debit
:
Cd
b) Pintu Segitiga
43
t
1
2 3
t
3
volume t
3Q 2.B 2g H 3/2
Gambar 2.3 Pintu Ukur Segitiga
Tinggi muka air
: H=P – (h1xh2) (h1xh2)
Waktu rata-rata
: =
Besarnya debit
: Q=
Besarnya koef.debit
̅
t1 t2 t3 3
volume
:C =
t
1,5Q 5/2 8 2g tanθa θan nH
2.4 Waktu dan Tempat
Hari/Tanggal : Kamis, 29 September 2011 Pukul : 15.00 WITA Tempat :Laboratorium Hidrolika dan Sumber Daya Air, f Fakultas Fakultas Teknik, Universitas Haluoleo Haluoleo 2.5 Alat dan Bahan 2.5.1 Alat - Seperangkat alat basic hydrolic bench digunakan sebagai kelengkapan untuk menunjang berjalan praktek dengan baik. - Pintu segi empat empat dan pintu segitiga digunakan sebagai tempat mengukur air kedalam bak wadah penampang. - Alat ukur ukur tinggi tinggi muka air (point gauge) digunakan mengukur tinggi muka air. - Gelas ukur. - Stopwatch digunakan untuk menghitung waktu.
2.5.2 Bahan - Air 2.6 Prosedur Pelaksanaan
44
-
-
Pasang pintu yang hendak diamati pada pipa yang telah ditetapkan. Alirkan air dari bak penampungan dengan menjalankan pompa air ke bak pengaliran hingga melimpah ke ke pintu. Diamkan beberapa menit hingga hingga pengaliran pengaliran menjadi konstan dan setelah muka air konstan, lalu diadakan pengukuran. Catat waktu yang digunakan air untuk melimpah melalui pintu, untuk volume tertentu. Adakan pengukuran debit, kemudian ukur tinggi muka air dan catat waktu pengaliran pada suatu volume tertentu seperti pada point 3 dan 4. Perubahan debit dilakukan sebanyak 5 kali atau tergantung kebutuhan praktikum. Lakukan langkah 2-6 untuk bentuk pintu yang berbeda.
45
2.7 Data Hasil Pengamatan 2.7.1
Debit
Q1
Q2
Q3
Pintu Segi Empat
Lebar
= 0,06 m
Tinggi
= 0,047 m Volu Volume me (m ) V1
V2
V3
7
0,0018
0,0019
0,002
0,0019
9
0,0024
0,0023
0,0022
0,0023 0,0023
11
0,0027
0,0026
0,0027
0,00267
7
0,0045
0,0048
0,0045
0,0046 0,0046
9
0,0054
0,0056
0,0057
0,00557
11
0,0066
0,0068
0,0069
0,00667
7
0,0055
0,0056
0,0057
0,0056 0,0056
9
0,007
0,0069
0,0071
0,007
11
0,0085
0,0083
0,0085
0,00843
Waktu
Ho
H1
H2
0,047
0,05
0,08
0,047
0,05
0,07
0,047
0,05
0,065
Ho
H1
H2
0,047
0,06
0,082
2.7.2 Pintu Segitiga
Lebar
Debit Waktu
Q1
=
0,12 m
Volu Volume me (m ) V3
V1
V2
5
0,0013
0,0013
0,0011 0,00123
7
0,0015
0,0015
0,0016 0,00153
9
0,0018
0,0019
0,0018 0,00183
46
Q2
Q3
5
0,002
0,002
0,0019 0,00197
7
0,0024
0,0026
0,0025 0,00250
9
0,0031
0,0031
0,0032 0,00313
5
0,003
0,0031
0,0033
7
0,0044
0,0043
0,0043 0,00433
9
0,0054
0,0053
0,0052 0,00530
Tinggi
=
0,047
0,06
0,076
0,047
0,06
0,069
0,00313
0,047 m
2.8 Analisa Data 2.8.1 Pintu Segi Empat Empat Untuk debit Q1
1. Dengan t1 =7s Dik: t
= 7 detik
V
= 0,0019 m 3
H0
= 0,047 m
H1
= 0,05 m
H2
= 0,08 m
H
=……?
Q
=……?
Cd
=……?
Dit:
Penyelesaian:
Perhitungan tinggi muka air H = (H0+H1) – H2 = (0,047 + 0,05) – 0,08 0,08 = 0,017 m
Perhitungan debit Q
v
=
t 0,0019
=
7
=
0,000271 m3/s
47
Perhitungan koefisien debit Cd
3xQ
=
2 x B 2g H
2 x 0,06 x 2 9,81 0,017 017
=
0,8912
2. Dengan t2 = 9s = 9 detik = 0,0023 m = 0,047 m = 0,05 m = 0,08 m
Dit: H Q Cd
=……? =……? =……?
Penyelesaian: Perhitungan tinggi muka air H = (H0+H1) – H2 = (0,047 + 0,05) – 0,08 0,08 = 0,017 m
Perhitungan debit v Q =
t
= =
0,0023
9 0.000256 m 3/s
Perhitungan koefisien debit Cd
=
2
3 x 1,192 x 10
=
t V H0 H1 H2
3
3xQ
2 x B 2g H
48
3
2
3
2
3.0 x 0,000256
=
017 2 x 0,06 x 2 9,81 0,017
= 3. Dengan t3
0,8507 = 11 s
Dik: t V H0 H1 H2
= = = = =
11 detik 0,00267 m 3 0,047 m 0,05 m 0,08 m
H Q Cd
=……? =……? =……?
Dit:
Penyelesaian: Perhitungan tinggi muka air H = (H0+H1) – H2 = (0,047 + 0,05) – 0,8 0,8 = 0,017 m
Perhitungan debit v Q =
t
= =
0,00267
11 0,000242 m 3/dtk
Perhitungan koefisien debit 3xQ Cd =
2 x B 2g H
= =
3
2
3 x( 0,000242)
2 x 0,06 x 2x9,81 0,017 017 3 2 0,6173
Tinggi muka air rata-rata
49
3
2
=
0,017+0,017+0,017 0,017+0,017+0,017 3
=
Debit rata-rata
= =
0,017 m
0,0002271 0,000256 0,000242
3
0,0002565 m 3/dtk
Koefisien debit rata-rata 0,6912 0,6507 0,6173 =
3
=
0,8531
Untuk debit Q2
1. Dengan t1 = 7s Dik: t = 7 detik V = 0,0046 m 3 H0 = 0,047 m H1 = 0,05 m H2 = 0,07 m Dit: H =……? Q =……? Cd =……? Penyelesaian: Perhitungan tinggi muka air H = (H0+H1) – H2 = (0,047 + 0,05) – 0,07 0,07 = 0,027 m
Perhitungan debit Q
v
=
t
50
0,0046
=
7
=
0,00067 m3/s
Perhitungan koefisien debit Cd
3xQ
=
2 x B 2g H
2 x 0,06 x 2 9,81 0,027 027
=
0,836
2. Dengan Dengan t2 = 9s t = 9 detik V = 0,00557 m H0 = 0,047 m H1 = 0,05 m H2 = 0,07 m Dit: H =……? Q =……? Cd =……? Penyelesaian: Perhitungan tinggi muka air H = (H0+H1) – H2 = (0,047 + 0,05) – 0,07 0,07 = 0,027 m Perhitungan debit v Q =
t
= =
2
3 x 0,000657
=
3
0,00557
9 0.000619 m 3/s
Perhitungan koefisien debit 3xQ Cd =
2 x B 2g H
51
3
2
3
2
3 x 0,000619
= = 3. Dengan t3
027 2 x 0,06 x 2 9,81 0,027 0,7869 = 11 s
Dik: t V H0 H1 H2
= = = = =
11 detik 0,00677 m 3 0,047 m 0,05 m 0,07 m
H Q Cd
=……? =……? =……?
Dit:
Penyelesaian: Perhitungan tinggi muka air H = (H0+H1) – H2 = (0,047 + 0,05) – 0,07 0,07 = 0,027 m
Perhitungan debit v Q =
t
= =
11 0,000615 m 3/dtk
Perhitungan koefisien debit Cd
=
= =
0,00677
3xQ
2 x B 2g H
3
2
3 x 0,000615
2 x 0,06 x 2x9,81 0,027 027 3 2 0,7826
Tinggi muka air rata-rata = 0,027+0,027+0,027 0,027+0,027+0,027
52
3
2
=
Debit rata-rata
= =
3 0,027 m
0,000657 0,000619 0,000615
3 0,0006303 m 3/dtk
Koefisien debit rata-rata 0,8360 0,7869 0,7826 =
3
= 0,8018 Untuk debit Q3 1. Dengan t1 = 7s Dik: t = 7 detik V = 0,0056 m 3 H0 = 0,047 m H1 = 0,05 m H2 = 0,065 m Dit: H =……? Q =……? Cd =……? Penyelesaian: Perhitungan tinggi muka air H = (H0+H1) – H2 = (0,047 + 0,05) – 0,065 0,065 = 0,032 m
Perhitungan debit Q
v
=
t 0,0056
=
7
=
0,0008 m3/s
Perhitungan koefisien debit
53
Cd
3xQ
=
2 x B 2g H
3
2
3 x 0,0008
=
032 2 x 0,06 x 2 9,81 0,032
=
0,7888
2. Dengan t2 = 9s Dik: t = 9 detik V = 0,007 m H0 = 0,047 m H1 = 0,05 m H2 = 0,065 m Dit: H =……? Q =……? Cd =……? Penyelesaian: Perhitungan tinggi muka air H = (H0+H1) – H2 = (0,047 + 0,05) – 0,065 0,065 = 0,032 m
Perhitungan debit v Q =
t
= =
0,007
9 0.000778 m 3/s
Perhitungan koefisien debit Cd
=
= =
3xQ
2 x B 2g H
3
2
3 x 0,000778
032 2 x 0,06 x 2 9,81 0,032 0,7669
54
3
2
3
2
3. Dengan t3 Dik: t V H0 H1 H2 Dit: H Q Cd
= 11 s = = = = =
11 detik 0,00843 m 3 0,043 m 0,05 m 0,065 m
=……? =……? =……?
Penyelesaian: Perhitungan tinggi muka air H = (H0+H1) – H2 = (0,043 + 0,05) – 0,65 0,65 = 0,032 m
Perhitungan debit v Q =
t
= =
11 0,000767 m 3/dtk
Perhitungan koefisien debit Cd
=
= =
0,00843
3xQ
2 x B 2g H
3
2
3 x 0,000767
2 x 0,06 x 2x9,81 0,032 032 3 2 0,7559
Tinggi muka air rata-rata = 0,032+0,032+0,032 0,032+0,032+0,032 3
55
=
0,032 m
Debit rata-rata
0,0008 0,000778 0,000767
=
3 0,0007815 m /dtk 3
=
Koefisien debit rata-rata 0,788 0,7669 0,7559 =
3
=
0,7705
TABEL HASIL ANALISA DATA PINTU SEGI EMPAT
Debit Q1
Q2
Q3
2.8.2
t
Q
Cd
7 9 11 7 9 11 7 9 11
0,000271 0,000256 0,000242 0,000657 0,000619 0,000615 0,00080 0,000778 0,000767
0,8912 0,8507 0,8173 0,8360 0,7869 0,7862 0,7888 0,7669 0,7559
Pintu Segitiga Untuk debit Q1
1. Dengan Dik: t V H0 H1 H2 Dit: H
t1 = 5s = = = = =
5 detik 0,00123 m 3 0,047 m 0,06 m 0,082 m
=……?
56
0,017 0,0002565 0,8531
0,027 0,0006303 0,8018
0,032 0,0007815 0,7705
Q Cd
=……? =……?
Penyelesaian: Perhitungan tinggi muka air H = (H0+H1) – H2 = (0,047 + 0,06) – 0,82 0,82 = 0,025 m
Perhitungan debit v Q =
t
=
0,00123
5
= 0,000247 m 3/dtk Perhitungan koefisien debit 15 x Q Cd = 5 8 2g tan 2 H 2 = = 2. Dengan Dik: t V H0 H1 H2 Dit:
H Q Cd
15 x 0,000247
025 8 2x9,81 tan 90 2 0,025 1,0566 t2 = 7s = = = = = =
7 detik 0,00153 m 3 0,047 m 0,06 m 0,082 m
=……? =……? =……?
Penyelesaian: Perhitungan tinggi muka air H = (H0+H1) – H2 = (0,047 + 0,06) – 0,82 0,82 = 0,025 m
57
5
2
Perhitungan debit v Q =
t
= =
0,00153
7
0,000219 m 3/dtk
Perhitungan koefisien debit Cd =
= = 3. Dengan Dik: t V H0 H1 H2 Dit: H Q Cd
15 x Q
8 2g tan 2 H
5
2
15 x 0,000219
025 8 2x9,81 tan 90 2 0,025 0,9383 t3 = 9s = = = = =
9 detik 0,001183 m 3 0,047 m 0,06 m 0,082 m
=……? =……? =……?
Penyelesaian: Perhitungan tinggi muka air H = (H0+H1) – H2 = (0,047 + 0,06) – 0,82 0,82 = 0,025 m
Perhitungan debit v Q =
t
= =
0,00183
9 0,000204 m 3/dtk
Perhitungan koefisien debit 58
5
2
Cd =
= =
=
= =
2
15 x 0,000204
025 8 2x9,81 tan 90 2 0,025
5
2
0,8726
0,025+0,025+0,025 0,025+0,025+0,025 3 0,025 m
0,000247 0,000219 0,000204
3 0,000223 m /dtk 3
Koefisien debit rata-rata 1,0566 0,9383 0,9726 =
3
=
5
Debit rata-rata
8 2g tan 2 H
Tinggi muka air rata-rata
=
15 x Q
0,9558
Untuk debit Q2
1. Dengan Dik: t V H0 H1 H2 Dit: H Q Cd
t1 = 5s = = = = =
5 detik 0,00917 m 3 0,047 m 0,06 m 0,076 m
=……? =……? =……?
Penyelesaian:
59
Perhitungan tinggi muka air H = (H0+H1) – H2 = (0,047 + 0,06) – 0,076 0,076 = 0,031 m
Perhitungan debit v Q =
t
= =
0,00917
5 0,000393 m 3/dtk
Perhitungan koefisien debit 15 x Q Cd = 5 8 2g tan 2 H 2 = =
2. Dengan Dik: t V H0 H1 H2 Dit: H Q Cd
15 x 0,000393
8 2x9,81 tan 90 2 0,031 031 1,984 t2 = 7s = = = = =
7 detik 0,0024 m 3 0,047 m 0,06 m 0,076 m
=……? =……? =……?
Penyelesaian: Perhitungan tinggi muka air H = (H0+H1) – H2 = (0,047 + 0,06) – 0,076 0,076 = 0,031 m
60
5
2
Perhitungan debit v Q =
t
= =
0,0024
7 0,000357 m 3/dtk
Perhitungan koefisien debit 15 x Q Cd = 5 8 2g tan 2 H 2 =
= 3. Dengan Dik: t V H0 H1 H2
15 x 0,000357
8 2x9,81 tan 90 2 0,031 031 0,8935 t3 = 9s = = = = =
9 detik 0,00313 m 3 0,047 m 0,06 m 0,076 m
Dit: H Q Cd
=……? =……? =……?
Penyelesaian: Perhitungan tinggi muka air H = (H0+H1) – H2 = (0,047 + 0,06) – 0,076 0,076 = 0,031 m
Perhitungan debit v Q =
t
= =
0,00313
9 0,000348 m 3/dtk
61
5
2
Perhitungan koefisien debit Cd =
= =
=
= =
2
15 x 0,000348
8 2x9,81 tan 90 2 0,031 031
5
2
0,8710
0,031+0,031+0,031 0,031+0,031+0,031 3 0,031 m
0,000393 0,000357 0,000348
3 0,0003662 m /dtk 3
Koefisien debit rata-rata 0,9840 0,8935 0,8710 =
3
=
5
Debit rata-rata
8 2g tan 2 H
Tinggi muka air rata-rata
=
15 x Q
0,9162
Untuk debit Q3
1. Dengan Dik: t V H0 H1 H2
t1 = 5s = = = = =
5 detik 0,00313 m 3 0,047 m 0,06 m 0,069 m
Dit: H Q Cd
=……? =……? =……?
62
Penyelesaian: Perhitungan tinggi muka air H = (H0+H1) – H2 = (0,047 + 0,06) – 0,069 0,069 = 0,038 m
Perhitungan debit v Q =
t
= =
0,00313
5 0,000627 m 3/dtk
Perhitungan koefisien debit 15 x Q Cd = 5 8 2g tan 2 H 2 = =
2. Dengan Dik: t V H0 H1 H2 Dit: H Q Cd
15 x 0,000327
8 2x9,81 tan 90 2 0,038 038 0,9424 t2 = 7s = = = = =
7 detik 0,00433 m 3 0,047 m 0,06 m 0,069
=……? =……? =……?
Penyelesaian: Perhitungan tinggi muka air H = (H0+H1) – H2 = (0,047 + 0,06) – 0,69 0,69 = 0,038 m
63
5
2
Perhitungan debit v Q =
t
= =
0,00433
7 0,000619 m 3/dtk
Perhitungan koefisien debit 15 x Q Cd = 5 8 2g tan 2 H 2 =
= 3. Dengan Dik: t V H0 H1 H2 Dit: H Q Cd
15 x 0,000619
8 2x9,81 tan 90 2 0,038 038 0,9309 t3 = 9s = = = = =
9 detik 0,00530 m 3 0,047 m 0,06 m 0,069 m
=……? =……? =……?
Penyelesaian: Perhitungan tinggi muka air H = (H0+H1) – H2 = (0,047 + 0,06) – 0,690 0,690 = 0,038 m
Perhitungan debit v Q =
t
= =
0,00530
9 0,000589 m 3/dtk
Perhitungan koefisien debit
64
5
2
15 x Q
Cd =
8 2g tan 2 H
038 8 2x9,81 tan 90 2 0,038
=
2
Tinggi muka air rata-rata
=
0,038+0,038+0,038 0,038+0,038+0,038 3 0,038 m
Debit rata-rata
= =
5
0,8856
=
2
15 x 0,000589
=
5
0,000627 0,000619 0,000589
3 0,000223 m /dtk 3
Koefisien debit rata-rata 1,9424 0,9739 0,8856 =
3
=
0,91500
TABEL HASIL ANALISA DATA PINTU SEGITIGA
Debit Q1
Q2
Q3
t
Q
Cd
5 7 9 5 7 9 5 7 9
0,000247 0,000219 0,000204 0,000393 0,000357 0,000348 0,000627 0,000619 0,000589
1,0566 0,9383 0,8726 0,9840 0,8935 0,8710 0,9424 0,9309 0,8856
65
0,025
0,000223
0,9558
0,031
0,000366
0,9162
0,038
0,000611
0,9150
2.8.3 Analisa Grafik 2.8.3.1 Untuk pintu pintu segitiga a. Grafik hubungan H dan Cd
No
x (H)
y (Cd)
x.y
x²
1
0,025
0,9558
0,0239
0,000625
2
0,031
0,9162
0,0284
0,000961
3
0,038
0,915
0,03477
0,000144
∑
0,094
2,787
0,08707
0,00303
y = a + bx
a =
∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑
= 1,0248
b =
∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑
= -3,0567 y = 1,0248 – 3,0567x 3,0567x
66
x
y
0,025
0,948359
0,031
0,930019
0,038
0,908622
Hubungan H & Cd 0.955 0.95 y = -3.056x + 1.0248
0.945 0.94 0.935 d 0.93 C
0.925 0.92 0.915 0.91 0.905 0
0 .0 0 5
0 .0 1
0 .0 1 5
0 .0 2 H (m)
67
0 .0 2 5
0 .0 3
0 .0 3 5
0 .0 4
b. Grafik hubungan Cd dan Q No 1 2 3
x (Cd) 0,9558 0,9162 0,9150 2,7870
∑
y (Q) x.y 0,000231 0,000221 0,000366 0,000336 0,000612 0,00056 0,001209 0,001209 0,001116
y = a +bx
a =
∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑
= 0,006485
b =
∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑
= -0,00655 y = 0,006485 – 0,00655 0,00655 x
68
x² 0,91355 0,8394 0,8372 2,5902
x 0,9558 0,9162
y 0,000227 0,000487
0,9150
0,000495
Hubungan Cd & Q 0.0006
0.0005
y = -0.00655x + 0.00648
0.0004 ) s / ³ m0.0003 ( Q
0.0002
0.0001
0 0 .9 1
0 .9 2
0 .9 3
0 .9 4 Cd
69
0 .9 5
0 .9 6
c. Grafik hubungan antara H dan Q
No
x (H)
y (Q)
x.y
x²
1 2 3
0,025 0,031 0,038
0,000231 0,000366 0,000612
0,00000578 0,00001135 0,00002324
0,000625 0,000961 0,001444
∑
0,094
0,001209
0,00004036
0,00303
y = a +bx
a =
∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑
= -0,00052
b =
∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑
= 0,029428 y = -0,00052 + 0,029428 x
70
x 0,025 0,031 0,038
y 0,000217 0,000393 0,000599
Hubungan H &Q 0.0007 y = 0.029x - 0.00052 0.0006
0.0005
) 0.0004 s / ³ m ( Q0.0003
0.0002
0.0001
0 0
0 .0 0 5
0 .0 1
0 .0 1 5
0 .0 2 H (m)
71
0 .0 2 5
0. 0 3
0 .0 3 5
0 .0 4
2.8.3.2 Untuk Pintu segiempat a. Graifik hubungan H dan Cd
No 1 2 3
x (H) 0,017 0,027 0,032 0,076
∑
y (Cd) 0,8531 0,8018 0,7705 2,4254
y + a +bx
a
=
∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑
= 0,9466
b
=
∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑
= -5,453
y
= 0,9466 – 5,453 5,453 x
72
x.y 0,0145 0,02165 0,02466 0,06081
x² 0,000289 0,000729 0,001024 0,002042
x 0,017
y 0,8539
0,027 0,032
0,7994 0,7721
Hubungan H & Cd 0.8600 0.8500
y = -5.453x + 0.946
0.8400 0.8300 0.8200 d 0.8100 C
0.8000 0.7900 0.7800 0.7700 0.7600 0 .0 0 0 0
0 .0 0 5 0
0 .0 1 0 0
0 .0 1 5 0
0 .0 2 0 0
H (m)
73
0 .0 2 5 0
0 .0 3 0 0
0 .0 3 5 0
b. Grafik hubunganantara Cd dan Q
No
x (Cd)
y (Q)
x.y
x²
1
0,8531
0,0002565
0,000219
0,72778
2
0,8018
0,0006303
0,000505
0,64288
3
0.07705
0,0007815
0,000602
0,59367 0,593 67
∑
2,4254
0,001668
0,001326
1,9643
y
= a + bx
a
=
∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑
= 0,00577
b
=
∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑
= -0,00645 y
= 0,00577 – 0,00645 0,00645 x
74
x 0,8531 0,8018 0,7705
y 0,000268 0,000599 0,000801
Hubungan Cd & Q 0.0009 0.0008
y = -0.00645x + 0.00577
0.0007 0.0006 ) s 0.0005 / ³ m ( Q0.0004
0.0003 0.0002 0.0001 0 0 .7 6
0 .7 8
0. 8
0 .8 2 Cd
75
0 .8 4
0 .8 6
c.
Grafik hubungan antara H dan Q
No 1 2
x (H) 0,017 0,027
y (Q) 0,0002565 0,0006303
x.y 0,00000436 0,00001702
x² 0,000289 0,000729
3
0,032 0,076
0,0007815 0,001668
0,000025 0,0000464
0,001024 0,002042
∑
y
= a + bx
a
=
∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑
= -0,00034
b
=
∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑
= 0,03534 y
= -0,00034 + 0,03534 x
76
x 0,017 0,027
y 0,000262 0,000615
0,032
0,000792
Hubungan H & Q 0.0009 y = 0.03534x - 0.00034
0.0008 0.0007 0.0006 ) s 0.0005 / ³ m ( Q0.0004
0.0003 0.0002 0.0001 0 0
0 .0 0 5
0 .0 1
0 .0 1 5 H (m)
77
0 .0 2
0 .0 2 5
0 .0 3
0 .0 3 5
2.9
Hasil dan Pembahasan Pembahasan
Pada saat melakukan praktikum ini, adapun yang dihitung volume dan tinggi muka air pada masing-masing pintu ukur segi empat dan segitiga dengan waktuyahg telah ditentukan ialah untuk pintu segitiga masing-masing adalah 5 s, 7 s, dan 9 s, dan untuk pintu segiempat masingmasing adalah 7 s, 9 s, dan 11 s. Dengan data tersebut kami melakukan analisa data dan didapatkan hasil-hasil sebagai berikut. Pada pintu segitiga, untuk Q1 diperoleh hasil
= 0,9558. Pada Q2 diperoleh hasil = 2,231 . m/s, = 0,025 m, = 0,9162. Pada Q3 diperoleh hasil = 3,662 . m/s, = 0,031 m, = 0,9150. Sedangkan pada pintu = 6,115 . m/s, = 0,038 M, = 0,0017 m, = 2,565 . m/s, segiempat yaitu untuk Q1 adalah = 0,8531. Untuk Q2 adalah = 0,027 m, = 6,303 . m/s, = = 0,7705. = 7,817 . m/s , 0,8018. Untuk Q3 adalah =0,032 m, Pada analisa grafik dapat dilihat pada pintu segitiga hubungan H dan cd., semakin besar H maka semakin kecil Cd. Pada hubungan Cd dan Q, semakin besar Cd maka semakin kecil Q. namun pada hubungan H dan Q, semakin besar besar H maka semakin besar Q. untuk pintu segiempat pada hubunga H dan Cd, semakin kecil H maka semakin besar Cd. Pada hubungan Cd dan Q, semakin kecil cd maka semakin besar Q. namun pada hubunagn H dan Q, semakin kecil H maka semakin kecil pula Q.
78
2.10 Kesimpulan dan Saran 2.10.1 Kesimpulan
Kesimpulan dari percobaan ini, adalah :
Berdasarkan hasil pembahasan kami dapat menyimpulkan bahwa, untuk setiap debit pada pintu ukur, semakin besar volume terhadap waktu yang semakin besar , maka akan semakin besar nilai debit yang diperoleh. Begitupun sebaliknya, semakin kecil volume terhadap waktu yang semakin kecil, maka akan semakin kecil nilai debit yang di peroleh.
Sedangkan besar kecilnya nilai koefisien debit (Cd), tergantung pada besarnya nilai debit yang diperoleh. Semakin kecil nilai debit yang diperoleh, maka nilai koefisien debit yang diperoleh akan semakin besar. Begitupun sebaliknya.
Berdasarkan analisa grafik hubungan antara H dan Q, Q dan Cd, serta H dan Cd pada pintu ukur segiempat maupun segitiga membentuk sebuah garis linear yang nilainya didapat dari hasil perhitungan mencari nilai debit(Q) dan koefisien debit(Cd).
Pintu ukur digunakan untuk mengetahui koefisien debit (Cd), dengan ketinggian muka air tertentu.Untuk menghitung koefisien debit pada pintu ukur segi empat, digunakan persamaan:
Cd =
√
sedangkan pada pintu ukur segitiga digunakan persamaan : Cd =
√ ⁄
79
2.10.2 Saran
Adapun saran kami yaitu agar alat-alat yang digunakan pada saat pratikum dapat dijelaskan fungsi, cara penggunaannya dan sebagainya dengan lebih detail sehingga para peserta praktikum nantinya dapat lebih baik lagi.
BAB III ALIRAN MELALUI SALURAN TERBUKA
Dewasa ini proyek pengembangan air dan pekerjaan teknik Hidrolika telah berkembang dengan pesatnya diseluruh dunia, oleh karena itu ilmu hidrolika saluran terbuka merupakan dasar perencanaan berbagai bangunan air juga mengalami kemajuan. Aliran air dalam suatu saluran dapat berupa aliran saluran terbuka (Open Chanel Flow). Kedua jenis ini tidak sama dala banyak hal, yakni aliran saluran terbuka harus memiliki permukaan bebas (Free Surface) sedangkan aliran pipa harus mengisi saluran-saluran permukaan bebas di pengaruhi secara langsung oleh tekanan udara kecuali tekanan hidrolik. Apabila suatu saluran mengalirkan air dengan permukaan yang bebas maka disebut saluran terbuka, dan menurut asalnya saluran terbuka ini dapat berupa saluran alam (natural) dan berupa saluran buatan (artificial). Saluran alam meliputi semua aliran air yang terdapat secara alamiah di bumi, mulai dari anak selokan kecil dipergunakan sampai menuju ke muara sungai. Saluran buatan yang di bentuk manusia yang berupa saluran pelayanan, saluran pembangkit listrik, termaksud model saluran yang di Laboratorium untuk keperluan penelitian.
80
Sifat-sifat saluran semacam ini dapat dapat diatur menurut keinginan atau direncanakan untuk memenuhi persyaratan tertentu oleh karena itu, penerapan teori hidrolika untuk saluran buatan dapat membuahkan hasil yang cukup sesuai dengan kondisi yang sesungguhnya dan demikian cukup untuk keperluan perencanaan praktis. Adapun percobaan yang akan dilakukan pada aliran melalui saluran terbuka terdiri dari : o
Aliran permanen seragam pada saluran licin
o
Aliran permanen tidak beraturan akibat pembendungan
o
Pintu sorong/sluice gate
3.1 Aliran Permanen Permanen Seragam Seragam Pada Saluran Licin A. Tujuan
Tujuan dari adanya percobaan ini adalah :
Mendemonstrasikan aliran permanen seragam pada saluran licin
Menentukan koefisien kekasaran Chezy untuk saluran tersebut
B. Teori
Multi purpose Teaching Flume merupakan satu set model saluran terbuka dengan dinding tembus pandang yang diletakkan pada struktur rangka baja. Dasar saluran ini dapat di ubah kemiringannya dengan menggunakan Jack hidrolik yang dapat diatur mengatur kemiringannya dasar saluran tersebut secara akurat sesuai dengan yang kita kehendaki. Terpasangnya rel pada bagian atas saluran tersebut memungkinkan alat ukur kedalaman( point Gauge ) dan terbang pitat dapat digeser-geser sepanjang saluran. Saluran ini dilengkapi dengan keran tekanan udara dari titik-titik tertentu terdapat lubang untuk pemasangan model bangunan air. Saluran
81
ini dilengkapi pula dengan tangki pelayanan berikut pompa sirkulasi air, dan alat pengatur debit. Pada umunya tipe aliran melalui saluran terbuka adalah turbulen keran kecepatan dan kekasaran dinding relative besar. Aliran melalui saluran terbuka di sebut seragam ( uniform ) apabila berbagai variabel aliran sperti kedalaman,tampang basha,kecepatan dan debit pada setiap tampang
disepanjang
aliran
adalah
konstan.
Aliran
seragam,garis
energi,garis muka air dan dasar saluran adalah sejajar sehingga kemiringan ketiga garis tersebut adalah sma kedlaman air pada seragam dsebut kedalam normal. Aliran disebut permanen apabila varabel aliran disuatu titik seperti kedalaman dan kecepatan tidak berubah terhadap waktu. Apabila berubah terhadap waktu kamka disebut aliran tidak permanen. Zat cair mangalir mnegalir melalui saluran terbuka akan menimbulkan tegangan geser pada
dindinbg saluran tekanan ini akn
diimbangi oleh komponen gaya berat dalam arah seluran adalah seimbang pada zat cair dalam arha aliran.didalam aliran seragam komponen gaya berat kedalam arah aliran ali ran adalah seimbng dengan tegangna geser. Tahanan geser ini tergantung pada kecepatan aliran. Berdasarkan kesetimgangan gaya-gaya yan akan terjadi tersebut dapat diturunkan rumus Chezy sebagai berikut : V = C RI Ket:
V = Kecepatan Aliran (m/s) C = Koefisien Chezy R = Radius Hidrolik (m) I = Kemiringan Muka Air (%)
82
Apabila aliran dapat diketahui,maka akan mudah bagi kita untuk menentukan harga kecepatan Chezy tersebut. C. Waktu dan tempat
Percobaan ini dilaksanakan pada : Hari/tanggal
: Senin, 26 September 2011
Waktu
: 09.00 WITA
Tempat
: Laboratorium Hidrolika dan Sumber Daya Air Fakultas Teknik Universitas Haluoleo.
R D. Alat dan Bahan
Alat : Adapun alat yang digunakan pada percobaan ini adalah :
Multi Purpose Teaching Flume.
Point Gauge.
Mistar.
Bahan: Bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah : * Air E. Prosedur
Percobaan ini dilaksanakan dengan prosedur sebagai berikut :
Alirkan air kedalam saluran dengan menggunakan pompa.
Apabila dasar saluran dimiringkan, catatlah kemiringannya sebgai IS.
Ukurlah kedalaman didua titik yang ditentuan jaraknya (L), L bagian hulu, dihilir sebagai H1 dan H2.
83
Ukur debit
aliran, kemudian ukur pula pula kecepatan aliran dikedua titik tersebut Kedalaman Air (h)
Debit
Kemiringan
(m3/s)
(%)
h1 (m)
h2(m)
0,5
0,015
0,024
-1
0,051
0,025
0,5
0,038
0,044
1
0,090
0,085
0,0014
0,0019
sebagai V1 dan V2.
Ukurlah kemiringan muka air yang terjadi yaitu : Iw = Is+ (h1-h2)/L.
Amati keadaan aliran yang terjadi.
Gambarkan sketsa saluran dan letak titik-titik pengukurannya.
F. Data Pengamata
G. Analisa Data Untuk debit 0,0014 m 3/s dan kemiringan 0,5%
Menghitung Luas Tampang Basah (A)
84
A1
P1
R 1
= b h1
A2 = b h2
= 0,086 m 0,015 m
= 0,086 m 0,024 m
= 0,0013 m2
= 0,0021 m2
Menghitung Keliling Tampang Basah (P) = b + 2h1
P2
= 0,086 m + (2 0,015 m)
= 0,086 m + (2 0,024 m)
= 0,116 m
= 0,134 m
Menghitung Radius Hidrolik (R) =
=
A1 P1
R 2
0.0013 0,116
= 0,0111 m
V1
=
A2 P2
=
0,0021 0,134
= 0,0154 m
Menghitung kecepatan aliran (v) =
Q A1
=
0,0014 0,0013
V2 =
=
= 1,077 m/s
= b 2h2
= V 2 V =
0,0014 0,0021
= 0,673 m/s
Menghitung kecepatan aliran rerata ( ) 1
Q A2
2
1,077 0,673 2
= 0,873 m/s
85
Menghitung koefisien Chezy (C)
V1
C1 =
C2
R1I1
1,077
=
=
=
0,0111 0,5
= 14,436
V2 R2I2
0,673 0,0154 0,5
= 7,668
Untuk debit 0,0014 m 3/s dan kemiringan -1%
Menghitung Luas Tampang Basah (A) A1
= b h1
A2 = b h2
= 0,086 m 0,051 m
= 0,086 m 0,025 m
= 0,0044 m2
= 0,0022 m2
Menghitung Keliling Tampang Basah (P) P1 = b + 2h1
P2
= 0,086 m + (2 0,051 m)
= 0,086 m + (2 0,025 m)
= 0,188 m
= 0,136 m
Menghitung Radius Hidrolik (R) R 1 =
=
A1 P1
R 2
0.0044 0,188
= 0,0233 m
= b 2h2
=
A2 P2
=
0,0022 0,136
= 0,0158 m
Menghitung kecepatan aliran (v) V1 =
=
Q A1
V2 =
0,0014 0,0044
=
= 0,317 m/s
Q A2 0,0014 0,0022
= 0,646 m/s
86
Menghitung kecepatan aliran rerata ( )
= V 2 V 1
=
2
0,317 0,646 2
= 0,481 m/s
Menghitung koefisien Chezy (C) V1
C1 =
C2
R1I1
0,317
=
V2
=
R2I2
0,646
=
0,0233 (-1)
=
0,0158 (-1)
=
3
Untuk debit 0,0019 m /s dan kemiringan 0,5%
Menghitung Luas Tampang Basah (A) A1 = b h1
A2 = b h2
= 0,086 m 0,038 m
= 0,086 m 0,044 m
= 0,0033 m2
= 0,0038 m2
Menghitung Keliling Tampang Basah (P) P1 = b + 2h1
P2
= b 2h2
= 0,086 m + (2 0,038 m)
= 0,086 m + (2 0,044 m)
= 0,162 m
= 0,174 m
Menghitung Radius Hidrolik (R) R 1 =
A1 P1
R 2
87
=
A2 P2
=
0.0033 0,162
=
= 0,0202 m
0,174
= 0,0217 m
Menghitung kecepatan aliran (v) V1 =
=
Q A1
V2 =
0,0019 0,0033
=
= 0,595 m/s
0,0038
Q A2 0,0019 0,0038
= 0,514 m/s
Menghitung kecepatan aliran rerata ( )
=
=
V1 V2 2 0,595 0,514 2
= 0,554 m/s
Menghitung koefisien Chezy (C) C1 =
=
V1
C2
R1I1
0,595
=
=
0,0202 (0,5)
= 5,924
V2 R2I2
0,514 0,0217 (0,5)
= 4,928
Untuk debit 0,0019 m 3/s dan kemiringan -1%
Menghitung Luas Tampang Basah (A) A1 = b h1
A2 = b h2
= 0,086 m 0,090 m
= 0,086 m 0,085 m
= 0,0077 m2
= 0,0073 m2
88
Menghitung Keliling Tampang Basah (P) P1 = b + 2h1
P2
= 0,086 m + (2 0,090 m)
= 0,086 m + (2 0,085 m)
= 0,266 m
= 0,256 m
Menghitung Radius Hidrolik (R) R 1 =
=
A1 P1
R 2
0.0077 0,266
= 0,0291 m
=
A2 P2
=
0,0073 0,256
= 0,0286 m
Menghitung kecepatan aliran (v) V1 =
=
Q A1
V2 =
0,0019 0,0077
=
= 0,251 m/s
= b 2h2
Q A2 0,0073 0,256
= 0,266 m/s
Menghitung kecepatan aliran rerata ( )
= V 2 V 1
=
2
0,251 0,266 2
= 0,259 m/s
Menghitung koefisien Chezy (C) C1 =
=
V1
C2
R1I1
0,251
=
=
0,0291 (-1)
=
=
89
V2 R2I2
0,266 0,0286 (-1)
TABEL HASIL ANALISA DATA Kemiringan Saluran 0,5 % Uraian
Debit 0,0014
Debit 0,0019
Kemiringan Saluran -1 % Debit 0,0014
Debit 0,0019
Titik 1
Titik 2
Titik 1
Titik 2
Titik 1
Titik 2
Titik 1
Titik 2
Kedalaman Air
0,012
0,024
0,038
0,044
0,051
0,025
0,090
0,085
Luas Tampang Basah
0,0013
0,0021
0,0033
0,0038
0 ,0044 0,0044
0,0022
0,0077
0,0073
Keliling Tampang Basah
0,116
0,134
0,162
0,174
0,188
0,136
0,266
0,256
Radius Hidrolik
0,0111
0,0154
0,0202
0,0217
0,0233
0,0158
0,0291
0,0286
Kecepatan Aliran (V)
1,077
0,673
0,595
0,514
0,317
0,646
0,251
0,266
Kecepatan Rerata Aliran
0,875
0,554
0,481
0,259
0,5
0,5
-1
-1
Kemiringan Muka Air Koefisien Chezy Koefisien Chezy Rerata
14,436
7,668
5,924
11,053
4,928
5,426
∞
∞
∞
∞
∞ ∞
H. Hasil dan Pembahasan Pembahasan
Aliran pada saluran terbuka dapat dilakukan seragam (univorm) apabila beberapa variabel aliran seperti kedalaman, tampang basah,kecepatan dan debit disepanjang aliran adalah konstan. Sebaliknya aliran di sebut tidak beragam atau berubah apabila variabel aliran tidak konstan. Pada percobaan ini, kami melakukan empat kali percobaan dengan debit dan kemiringan berbeda.pada percobaan pertama diperoleh data, untuk debit 0,0014 m³/s pada kemiringan 0,5 %, maka diperoleh luas tampang basah dihulu sebesar 0,0013 m 2, kecepatan sebesar 1,077 m/s dan koefisien Chezy sebesar 14,439 dan untuk aliran di hilir diperoleh luas tampang basah sebesar 0,0021 m 2, kecepatan 0,673 m/s dan koefisien Chezy sebsar 7,668.
90
Sedangkan untuk debit 0,0014 m 3/s dengan kemiringan -1 % diperoleh luas tampang basah untuk hulu sebesar 0,0044 m 2, dengan kecepatan 0,317 m/s dengan koefisien Chezy tak terhingga. Untuk aliran di hilir di peroleh luas tampang basah sebesar 0,0022 m 2, kecepatan 0,646 m/s, dan koefisien chezy tak terhingga. Sedangkan untuk debit 0,0019 pada kemiringan 0,5 % untuk aliran di hulu diperoleh luas tampang sebesar 0,0033 m 2, dengan kecepatan 0,595 m/s dan kopefisien Chezy sebesar 5,924. Dan untuk aliran dihilir diperoleh luas tampang basah sebesar 0,0038, kecepatan 0,514 m/s dengan koefisien Chezy sebesar 4,928. Sedangkan untuk debit 0,0019 dengan kemiringan -1 % diperoleh tinggi air dihulu sebesar 0,09, luas tampang basah 0,0077 dengan kecepatan 0,251 m/s dan koefisien Chezy tak terhingga, sedangkan tinggi muka air di hilir sebesar 0,085 m, luas tampang basah 0,0073 m 2 dengan kecepatan 0,266 m/s serta koefisien Chezy tak terhingga.
I.
Kesimpulan dan Saran
a. Kesimpulan
Aliran dapat di katakan seragam jika variabel aliran seperti kecepatan di sepanajng aliran adalah sama. V = C RI
Persamaan Chezy ; C=
RI
Koefisien Chezy tergantung pada kemiringan dasar saluran, jika negatif maka koefisien Chezy tak terhingga.
91
b. Saran Saran kami adalah sebaiknya sebelum melakukan praktikum, alatalat diperiksa terlebih dahulu apakah alat dalam keadaan siap pakai, agar para praktikan yang melakukan praktikum tidak melakukan kesalahan dalam pengambilan data.
3.2 Aliran Permanen Tidak Beraturan Akibat Pembendungan Pembendungan A. Tujuan
Tujuan dari adanya percobaan ini adalah :
Mendemonstrasikan
aliran
permanen
tidak
beraturan
akibat
pembendungan
Menunjukkan perbedaan koefisien Chezy pada ekedalaman normal dan pada aliran terbendung
B. Teori
92
Pada umumnya tipe aliran melalui saluran terbuka adalah turbulen karena kecepatan dan kekesaran dinding relative besar. Aliran melalui saluran terbukadi terbukadi sebut sebut seragam (uniform )
apabila berbagai berbagai variabel
seperti kedalaman, tampang basah, kecepatan dan debit pada setiap tampang disepanjang aliran adalah konstan pada aliran seragam, garis energy, garis muka dan dasar saluran adalah sejajar sehingga kemiringan ketiga garis tersebut adalah sama. Kedalaman air pada aliran seragam disebut kedalaman normal. Aliran disebut permanen apabila varabel aliran disuatu titik seperti kedalaman dan kecepatan tidak berubah terhadap waktu. Apabila berubah terhadap waktu kamka disebut aliran tidak permanen. Zat cair mangalir mnegalir melalui saluran terbuka akan menimbulkan tegangan geser pada
dindinbg saluran tekanan ini akn
diimbangi oleh komponen gaya berat dalam arah seluran adalah seimbang pada zat cair dalam arha aliran.didalam aliran seragam komponen gaya berat kedalam arah aliran alir an adalah seimbng dengan tegangna geser. Tahanan geser ini tergantung pada kecepatan aliran. Berdasarkan kesetimgangan gaya-gaya yan akan terjadi tersebut dapat diturunkan rumus Chezy sebagai berikut :
V = C RI Dengan : V = Kecepatan Aliran (m/s) C = Koefisien Chezy R = Radius Hidrolik (m) I = Kemiringan Muka Air (%)
93
Apabila aliran dapat diketahui,maka akan mudah bagi kita untuk menentukan harga kecepatan Chezy tersebut. C. Waktu dan tempat tempat
Percobaan ini dilaksanakan pada : Hari/tanggal
: Senin, 26 September 2011
Waktu
: 09.00 WITA
Tempat
: Laboratorium Hidrolika dan Sumber Daya Air Fakultas rttTeknik rtt Teknik Universitas Haluoleo.
D. Alat dan Bahan
Alat Adapun alat yang digunakan pada percobaan ini adalah : Multi
Purpose Teaching Flume.
Point Gauge. Mistar.
Bahan Bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah :
Air
E. Prosedur
Percobaan ini dilaksanakan dengan prosedur sebagai berikut :
Alirkan air kedalam sa saluran luran dengan menggunakan pompa.
Apabila dasar saluran dimiringkan, catatlah kemiringannya sebgai IS.
94
Bendunglah pada ujung hilir saluran
Ukurlah kedalaman dibeberapa titik yang ditentuan jaraknya, L bagian bagian hulu, disekitar daerah pembendungan.
Ukur debit aliran dan ukur kecepatan aliran dititik-titik tersebut.
Ukurlah kemiringan muka air yang terjadi yaitu : Iw = Is+(hn 1/2-hn 1/2)/L.
Amati keadaan aliran yang terjadi.
Dari hasil pengukuran tersebut tentukan besarnya koefisien kekasaran Chezy pada tiap-tiap titik baik pada aliran pembendungan, amati apakah hasilnya konstan atau berubah.
Gambarkan sketsa saluran dan letak titik-titik pengukurannya
F. Data Pengamatan
L = 2,44 m B = 0,086 m
Debit
5
7
Kemiringan
Titik 1
Titik 2
Titik 3
Titik 4
Titik 5
0,5
8,3
8,4
8,5
8,6
8,9
-1
11,6
11
10,5
10
9,5
0,5
9,2
9,3
9,5
9,6
9,8
-1
12
12
11,5
10,9
10,5
95
G. Analisa Data 3
Untuk debit 0,0014 m /s dan kemiringan 0,5 %
Menghitung Luas Tampang Basah (A) A1
A3
A5
= b h1
A2 = b h2
= 0,086 m 0,083 m
= 0,086 m 0,084 m
= 0,00714 m2
= 0,00722 m2
= b h3
A4 = b h4
= 0,086 m 0,085 m
= 0,086 m 0,086 m
= 0,00731 m2
= 0,00740 m2
= b h5 = 0,08 m 0,089 m = 0,00765 m2
Menghitung Keliling Tampang Basah (P) P1
P2
P3
= b + 2h1
P4
= b 2h4
= 0,086 m + (2 0,083 m)
= 0,086 m + (2 0,086 m)
= 0,252 m
= 0,258 m
= b + 2h2
P5
= b 2h5
= 0,086 m + (2 0,084 m)
= 0,086 m + (2 0,089 m)
= 0,254 m
= 0,264 m
= b + 2h3 = 0,086 m + (2 0,085 m) = 0,256 m
Menghitung Radius Hidrolik (R) R 1
=
A1 P1
R 2
96
=
A2 P2
=
0.00714
=
0,252
= 0,02833 m
R 3
=
=
=
=
0,254
= 0,02844 m
A3 P3
R 4
0.00731 0,256
= 0,0286 m
R 5
0,00722
=
A4 P4
=
0,00740 0,258
= 0,02287 m
A5 P5 0.00765 0,264
= 0,0290 m
Menghitung kecepatan aliran (v) V1
=
=
Q A1
V2 =
0,0014
=
0,00714
= 0,195 m/s V3
=
Q A4
=
0,0014 0,00731
=
Q A5
=
0,0014 0,00765
0,0014 0,00722
= 0,192 m/s V4 =
=
= 0,190 m/s
V5
Q A2
Q A4 0,0014 0,00740
= 0,188 m/s
= 0,181 m/s
97
Menghitung Kemiringan Muka Air Iw1
( h2 - h1) L
= Is +
=0,5 +
(0,084 - 0,083) 0,36
= 0,5028
Iw2
=Is +
( h 2 - h1 ) L
=0,5 +
(0,085 - 0,084) 0,48
= 0,5021
Iw3
=Is +
=0,5 +
( h2 - h1 ) L (0,064 - 0,065) 0,36
= 0,5028
Iw4
=Is +
( h 2 - h1 ) L
=0,5 +
(0,089 - 0,086) 0,48
= 0,5063
Menghitung koefisien Chezy (C) C1 =
=
V1
C2
R1I w
0,195
=
=
0,02833 0,5028
= 1,630
V2 R1I w
0,192 0,02844 0,5021
= 1,609
98
C3 =
=
V3
C4
R1I w
0,190
=
=
0,0286 0,5028
= 1,586
V4 R1I w
0,188 188 0,0287 0,5063
= 1,559
3
Untuk debit 0,0014 m /s dan kemiringan -1 %
Menghitung Luas Tampang Basah (A) A1 = b h1
A2 = b h2
= 0,086 m 0,116 m
= 0,086 m 0,11 m
= 0,001 m2
= 0,0095 m2
A3 = b h3
A4 = b h4
= 0,086 m 0,105 m
= 0,086 m 0,10 m
= 0,0090 m2
= 0,0086 m2
A5 = b h5 = 0,086 m 0,095 m = 0,0082 m2
Menghitung Keliling Tampang Basah (P) P1 = b + 2h1
P4
= b 2h4
= 0,086 m + (2 0,116 m)
= 0,086 m + (2 0,10 m)
= 0,318 m
= 0,286 m
P2 = b + 2h2
P5 = b 2h5
= 0,086 m + (2 0,11 m)
= 0,086 m + (2 0,095 m)
= 0,306 m
= 0,276 m
P3 = b + 2h3 = 0,086 m + (2 0,105 m)
99
= 0,296 m
Menghitung Radius Hidrolik (R) R 1 =
=
A1 P1
R 2
0.01 0,318
=
= 0,0314 m
R 3 =
=
=
A2 P2 0,0095 0,306
= 0,0309 m
A3 P3
R 4
0.009 0,296
= 0,0305 m
R 5 =
=
=
A4 P4
=
0,0086 0,286
= 0,0301 m
A5 P5 0.0082 0,276
= 0,0296 m
Menghitung kecepatan aliran (v) V1 =
=
Q A1
V2 =
0,0014 0,01
=
= 0,139 m/s
V3 =
=
Q A2 0,0014 0,0095
= 0,147 m/s
Q A4
V4 =
0,0014 0,009
=
100
Q A4 0,0014 0,0086
= 0,154 m/s
V5 =
=
= 0,161 m/s
Q A5 0,0014 0,0082
= 0,170 m/s
Menghitung Kemiringan Muka Air Iw1
=Is +
( h 2 - h1 ) L
= -1 +
(0,11 - 0,16) 0,36
= -1,017
Iw2
= Is +
( h2 - h1 ) L
= -1 +
(0,105 - 0,11) 0,48
= -1,01
Iw3
= Is +
( h2 - h1 ) L
= -1 +
(0,10 - 0,105) 0,36
= -1,014
Iw4
= Is +
= -1 +
( h2 - h1 ) L (0,095 - 0,10) 0,48
= -1,01
101
Menghitung koefisien Chezy (C)
V1
C1 =
R1I w
0,139
= =
=
V3
C4
R1I w
0,154
=
V2
=
R1I w
0,147
=
0,0134 (-1,017)
C3 =
=
C2
0,0309 (-1,01)
V4
=
R1I w
0,161 0,0301 (-1,01)
=
0,0305 (-1,014)
=
3
Untuk debit 0,0019 m /s dan kemiringan 0,5 %
Menghitung Luas Tampang Basah (A) A1 = b h1
A2 = b h2
= 0,086 m 0,092 m
= 0,086 m 0,093 m
= 0,0079 m2
= 0,008 m2
A3 = b h3
A4 = b h4
= 0,086 m 0,095 m
= 0,086 m 0,096 m
= 0,0082 m2
= 0,0083 m2
A5 = b h5 = 0,086 m 0,098 m = 0,0084 m2
Menghitung Keliling Tampang Basah (P) P1 = b + 2h1
P4
= b 2h4
= 0,086 m + (2 0,092 m)
= 0,086 m + (2 0,096 m)
= 0,27 m
= 0,278 m
102
P2 = b + 2h2
P5 = b 2h5
= 0,086 m + (2 0,093 m)
= 0,086 m + (2 0,098 m)
= 0,272 m
= 0,282 m
P3 = b + 2h3 = 0,086 m + (2 0,095 m) = 0,276 m
Menghitung Radius Hidrolik (R) R 1 =
=
A1 P1
R 2
0.0079 0,27
= 0,0293 m
R 3 =
=
=
A2 P2
=
0,008 0,272
= 0,294 m
A3 P3
R 4
0.0082 0,276
= 0,0296 m
R 5 =
=
=
A4 P4
=
0,0083 0,278
= 0,0297 m
A5 P5 0.0084 0,0282
= 0,0299 m
Menghitung kecepatan aliran (v) V1 =
=
Q A1
V2 =
0,0019 0,0079
=
= 0,246 m/s
Q A2 0,0019 0,008
= 0,243 m/s
103
V3
=
=
Q A4
V4 =
0,0019
=
0,0082
= 0,238 m/s
V5
=
Q A5
=
0,0019 0,0084
Menghitung Kemiringan Muka Air Iw1
= Is +
( h2 - h1 ) L
= 0,5 +
(0,093 - 0,092) 0,36
= 0,503
Iw2
= Is +
( h2 - h1 ) L
= 0,5 +
(0,095 - 0,093) 0,48
= 0,504
Iw3
= Is +
( h2 - h1 ) L
= 0,5 +
0,0019 0,0083
= 0,236 m/s
= 0,231 m/s
Q A4
(0,096 - 0,0925 0,36
= 0,503
104
Iw4
= Is +
( h2 - h1 ) L
= 0,5 +
(0,098 - 0,096) 0,48
= 0,504
Menghitung koefisien Chezy (C) C1 =
=
V1
C2
R1I w
0,246
=
0,0293 0,503
= 2,025
C3 =
= =
=
V2 R1I w
0,243 243 0,0294 0,504 504
= 1,993
V3
C4
R1I w
0,238
=
=
0,0296 0,503
=
V4 R1I w
0,236 236 0,0297 0,504
3
Untuk debit 0,0019 m /s dan kemiringan -1 %
Menghitung Luas Tampang Basah (A) A1 = b h1
A2 = b h2
= 0,086 m 0,126 m
= 0,086 m 0,12 m
= 0,011 m2
= 0,01 m2
A3 = b h3
A4 = b h4
= 0,086 m 0,115 m
= 0,086 m 0,109 m
= 0,0099 m2
= 0,0094 m2
A5 = b h5 = 0,086 m 0,105 m
105
= 0,0090 m2
Menghitung Keliling Tampang Basah (P) P1 = b + 2h1
P4
= b 2h4
= 0,086 m + (2 0,126 m)
= 0,086 m + (2 0,109 m)
= 0,338 m
= 0,304 m
P2 = b + 2h2
P5 = b 2h5
= 0,086 m + (2 0,12 m)
= 0,086 m + (2 0,105 m)
= 0,326 m
= 0,296 m
P3 = b + 2h3 = 0,086 m + (2 0,115 m) = 0,316 m
Menghitung Radius Hidrolik (R) R 1 =
=
A1 P1
R 2
0.011 0,338
= 0,0321 m R 3 =
=
=
A3 P3
R 4
0.0099 0,316
=
0,0103 0,326
=
A4 P4
=
0,0094 0,304
= 0,0308 m
A5 P5 0.009 0,296
= 0,0305 m
A2 P2
= 0,0317 m
= 0,0313 m
R 5 =
=
Menghitung kecepatan aliran (v)
106
V1 =
=
Q A1
V2 =
0,0019 0,011
=
= 0,179 m/s
V3 =
=
=
Q A4
V4 =
0,0019 0,0099
=
Q A5 0,0019 0,009
Menghitung Kemiringan Muka Air
Iw1
= Is +
= -1 +
( h2 - h1 ) L (0,12 - 0,126) 0,36
= -1,017
Iw2
= Is +
= -1 +
0,0103
Q A4 0,0019 0,0094
= 0,207 m/s
= 0,215 m/s
0,0019
= 0,188 m/s
= 0,197 m/s
V5 =
Q A2
( h2 - h1 ) L (0,115 - 0,12) 0,48
= -1,01
107
Iw3
( h2 - h1 ) L
= Is +
(0,109 - 0,115)
= -1 +
0,36
= -1,017
Iw4
( h2 - h1 ) L
= Is +
= -1 +
(0,105 - 0,109) 0,36
= -1,01
Menghitung koefisien Chezy (C) C1 =
=
V1
C2
R1I w
0,179
=
0,0321 (-1,017)
=
C3 =
=
=
V2 R1I w
0,188 0,0317 (-1,01)
=
V3
C4
R1I w
0,197
=
=
0,0313 (-1,017)
=
V4 R1I w
0,207 0,0308 (-1,01)
=
TABEL HASIL ANALISA DATA
Kemiringan Saluran 0,5 % URAIAN
Debit 0,0014 m³/s TITIK 1
TITIK 2
108
TITIK 3
TITIK 4
TITIK 5
Kedalaman air (h) Luas Tampang Basah (A) Keliling Tampang Basah (P) Radius Hidraulik (R)
0,083
0,084
0,085
0,086
0,089
0,00714
0,00722
0,00731
0,00740
0,00765
0,252
0,254
0,256
0,258
0,264
0,02833
0,02844
0,0286
0,0287
0,029
Kemiringan (Iw) Kecepatan aliran
0,5028 0,195
Koefisin chezy
0,5021 0,192
1,630
0,5028
0,190 1,609
0,5063 0,188
1,586
0,181 1,559
Kemiringan Saluran 0,5% URAIAN
Debit 0,0019 m³/s TITIK 1
TITIK 2
TITIK 3
TITIK 4
TITIK 5
Kedalaman Air (h)
0,092
0,093
0,095
0,096
0,098
Luas Tampang Basah (A)
0,0079
0,0080
0,0082
0,0083
0,0084
Keliling Tampang Basah (P)
0,270
0,272
0,276
0,278
0,282
Radius Hidraulik (R)
0,0293
0,0294
0,0296
0,0297
0,0299
Kemiringan (Iw) Kecepatan aliran
0,503
0,504
0,246
Koefisin chezy
0,243 2,025
0,503
0,504
0,238 1,997
0,236 1,951
0,231 1,925
Kemiringan Saluran -1% URAIAN
Debit 0,0014 m³/s TITIK 1
TITIK 2
TITIK 3
TITIK 4
TITIK 5
Kedalaman Air (h)
0,116
0, 11
0,105
0,10
0,095
Luas Tampang Basah (A)
0,01
0,0095
0,009
0,0086
0,0082
Keliling Tampang Basah (P)
0,318
0,306
0,296
0,286
0,276
Radius Hidraulik (R)
0,0314
0,2309
0,0305
0,0301
0,0296
Kemiringan (Iw) Kecepatan aliran Koefisin chezy
-1,017 0,139
-1,01 0,147
URAIAN
-1,014 0,154
-1,01 0,161
Kemiringan Saluran -1%
109
0,17
Debit 0,0019 m³/s TITIK 1
TITIK 2
TITIK 3
TITIK 4
TITIK 5
Kedalaman Air (h)
0,126
0,12
0,115
0,109
0,105
Luas Tampang Basah (A)
0,011
0,0103
0,0099
0,0094
0,009
Keliling Tampang Basah (P)
0,338
0,326
0,316
0,304
0,296
Radius Hidraulik (R)
0,0321
0,0317
0,0313
0,0308
0,0305
Kemiringan (Iw) Kecepatan aliran Koefisin chezy
-1,017 0,179
-1,01 0,188
-1,017 0,197
-1,008 0,207
0,215
H. Hasil dan Pembahasan
Peraktikum ini berjudul aliran persamaan tidak beraturan akibat pembendungan. Domana tujuannya adalah untuk mendemonstrasikan aliran permanen tidak beraturan akibat pembendungan serta menunjukkan perbedaan nilai koefisien Chezy pada kedalaman normal dan pada aliran terbendung. Dari data yang kami analisa pada kemiringan 0,5 % dengan debit 0,0014 m 3/dtk diperoleh luas pada titik 1 = 0,00714 m² , dititik 2 = 0,00722 m², dititik 3 = 0,00731 m², dititik 4 = 0,0074 m², dan dititik 5 = 0,00765 m². Dilihat dari koefisien Chezy untuk kemiringan debit yang berbeda kemiringan 0,5 % dengan debit 0,0014 di peroleh 1,630 di titik 1, 1,609 di titik 2, 1,586 di titik 3 dan 1,559 di titik 4. Sedangkan untuk kemiringan -1
110
% dengan debit 0,00014 m 3/dtk di peroleh nilai koefisien Chezy tak terhingga disemua titik. Jadi, koefisien Chezy pada suatu aliran tergantung pada kemiringan dasar saluran untuk lebih jelasnya dilihat pada tabel hasil.
I. Kesimpulan dan Saran
a. Kesimpulan Adapun kesimpulan yang dapat di ambil pada percobaan ini adalah terdapat perbedaan koefisien Chezy antara kedalaman normal dan pada kedalaman aliran terbendung yang disebabkan karena perbedaan kemiringan air di titik tertentu. b. Saran Saran kami adalah sebaiknya sebelum melakukan praktikum, alat-alat diperiksa terlebih dahulu apakah alat dalam keadaan siap pakai, agar para praktikan yang melakukan praktikum tidak melakukan kesalahan dalam pengambilan data
4.3 Pintu Sorong/Sluice Gate A. Tujuan
Tujuan dengan adanya percobaan ini adalah : o
Mendemonstrasikan aliran melalui pintu sorong
o
Menunjukkan bahwa pimtu sorong dapat digunakan sebagai alat ukur dan pengatur debit.
o
Menghitung gaya dorong yang bekerja pada pintu sorong
o
Menunjukkan hubungan antara energy spesifik dan tinggi tenaga pada aliran hulu pintu sorong
o
Menunjukkan karakteristik loncat air pada aliran dibawah pintu sorong
111
B. Teori
Merupakan tiruan pintu air yang banyak dijumpai di saluransaluran irigasi. Model ini terbuat dari baja tahan berat (stainless steel) lebar pintu ini sudah disesuaikan dengan lebar model saluran yang ada. Pintu sorong ini berfungsi untuk mengukur debit aliran. Besarnya debit aliran merupakan fungsi dari kedalaman air dihulu maupun dihilir pintu serta tinggi bukaan pintu. Pintu sorong merupakan salah satu konstruksi pengukur dan pengatur debit. Pada pintu sorong ini prinsip konservasi energy dan momentum dapat diterapkan. Persamaan Bernoulli hanya dapat diterapkan apabila kehilangan energi dapat diabaikan atau sudah diketahui.
Gambar 3.1 Aliran di Bawah Pintu Sorong
Ket:
112
G = Debit Aliran Yg = Tinggi Bukaan PIntu Ho = Tinggi Tekanan Total di Hulu – yo yo + Vo 2 /2g Yo = Kedalaman Air di Hulu H1 = Tinggi Tekanan Total di Hilir = Y1 + V1 2/2g Y1 = Kedalaman Air di Hilir Debit aliran yang terjadi pada kondisi aliran air bebas dihitung dengan menggunakan formula sebagai berikut : Q = CdBYg 2gy0 Dengan ; Q = debit aliran C = koefisien debit B = lebar pintu g = percepatan gravitasi Yg = tinggi bukaan pintu Yo = tinggi air dihulu pintu sorong
C. Waktu dan Tempat
Waktu dan tempat pelaksanaan praktikum ini adalah pada tanggal 26 September 2011, pukul 09.00 WITA. Bertempat di Laboratorium Hidrolika dan Sumber Daya Air, Fakultas Teknik Universitas Haluoleo. D. Alat dan Bahan
Multi Purpose Teaching Flume
Model Pintu Sorong
Point Gauge
Mistar/pintu Ukur
E. Prosedur Pelaksanaan
113
a. Mengatur
kedudukan
saluran
hingga
dasar
saluran
menjadi
datar/horizontal. b. Memasang pintu sorong pada saluran, kemudian mengukur lebar pintu dan jagalah agar kondisi ini tetap vertical. c. Mengalirkan air ke dalam model saluran terbuka dan mengukur debitnya. d. Mengatur harga yg antara 20 mm dan 40 mm, missal diambil harga y g = 20 mm, e. Dengan debir yang sama dengan nomor di atas, mengatur pintu sorong sehingga harga y0 antara 10,8 mm dan 12,7 mm, misal diambil harga y 0 10,8 mm, kemudian diukur y g dan y1. f. Mengamati pengaliran yang terjadi. g. Mengulangi percobaan untuk debit yang lain. h. Menentukan besarnya koefisien debit pada pintu sorong i.
Menghitung harga H0 dan H1 dan membandingkannya.
j.
Menghitung besarnya gaya pada pintu akibat gaya Hidrostatis
k. Maupun gaya akibat aliran. l.
Menggambar grafik hubungan antara fg/fh dan yg/yo.
F. Data Pengamatan
B = 8,6 cm L = 2,44 m Debit (m³/jam)
Yg ( cm )
5 7
Y0 ( cm )
Y1 (cm)
6
1,8
10,6
1,8
3
G. Analisa Data Untuk debit 0,0014 m³/s
Menghitung luas permukaan (A) A = B . yg = 0,086 0,03
114
= 0,00258 m 2
Menghitung kecepatan (V) V =
=
Q
A 0,0014 0,00258
= 0,538 m/s
Menghitung koefisien debit aliran (Cd) Cd
= = =
Q
B.yg 2.g.yo 0,0014 0,086 . 0,03 2.9,81.0,0 6
0,4962
Menghitung tinggi tekanan total di hulu (H 0) 2
Ho
=
V y 0 o 2g
=
0,538 2 0,06 2 . 9,81
=
0,075 m
Menghitung tinggi tekanan total di hilir (H 1) 2
H1
= = =
V y1 1 2g
0,538 2 0,018 2 . 9,81 0,033 m
Untuk debit 0,0019
Menghitung luas permukaan (A) A = B . yg = 0,086 0,03 = 0,00258 m 2
115
Menghitung kecepatan (V) V = =
Q
A 0,0019 0,00258
= 0,754 m/s
Menghitung koefisien debit aliran (Cd) Cd =
=
Q
B.yg 2.g.yo 0,0019 0,086 . 0,03 2.9,81.0,1 06
= 0,5226
Menghitung tinggi tekanan total di hulu (H 0) 2
V Ho = y 0 o 2g
0,754 2 = 0,106 2 . 9,81 = 0,136 m
Menghitung tinggi tekanan total di hilir (H 1) 2
V H1 = y 1 1 2g
0,754 2 = 0,018 2 . 9,81 = 0,047 m
TABEL HASIL ANALISA DATA 116
Yg
Yo
Y1
Q
(m)
(m)
(m)
(m3/s)
0,03
0,06
0,018
0,03
0,106
0,018
A
V
Cd
H0
H1
0,0014
0,00258
0,538
0,4962
0.075
0,033
0,0019
0,00258
0,754
0,5226
0,135
0,047
H. Hasil Dan Pembahasan Pembahasan
Pada praktikum yang berjudul Aliran Pintu Sorong ini merup[akan salah satu bangunan kontrol yang dapat mengatur debit aliran. Besarnya debit aliran yang terjadi pada pintu sorong merupakan fungsi dari kedalaman air di hulu maupun di hilir pintu serta tinggi bukaan-bukaan pintu. Dari hasil pengamatan untuk debit 0,0014 m³/s di peroleh kecepatan 0,538 m/s, koefisien debit aliran (cd) 0,4962, tinggi tekanan total di hulu (Ho) 0,075 m, tinggi tekanan di hilir (H1) 0,033 m. Untuk debit 0,0019 m³/s di peroleh kecepatan 0,754 m/s. Sedangkan koefisien debit aliran (cd) 0,5226, tinggi terkanan total di hulu (Ho) 0,135 m, tinggi tekanan total di hilir (H1) 0,047 m. Dari hasil di atas dapat di lihat bahwa peningkatan debit bisa menyebabkan peningkatan nilai tinggi tekanan di hulu dan di hilir.
117
I. Kesimpulan dan Saran
A. Kesimpulan Adapun kesimpulan yang dapat kami ambil dari Praktikumini adalah bahwa pintu sorong dapat digunakan sebagai salah satu alat untuk mengukur jumlah debit aliran. Dimana, besarnya debit padfa aliran pintu sorong tergantung dari besarnya tinggi tekanan, lebar pintu, koefisien debit serta ketinggian air di bagian Hulu.
B. Saran Saran kami adalah sebaiknya sebelum melakukan praktikum, alat-alat diperiksa terlebih dahulu apakah alat dalam keadaan siap pakai, agar para praktikan yang melakukan praktikum tidak melakukan kesalahan dalam pengambilan data.
4.3.1 Gaya Yang Bekerja Pada Pintu Sorong A. Tujuan
Tujuan dari percobaan ini, adalah : 1. Mendemostrasikan aliran melalui pintu sorong. 2. Menunjukkan bahwa pintu sorong dapat digunakan sebagai alat ukur dan pengatur debit. 3. Menghitung gaya dorong yang bekerja pada pintu sorong. B. Teori
Pintu sorong merupakan salah satu konstruksi pengukur dan pengatur debit. Pada pintu sorong ini prinsip kontrasi, energi dan momentum dapat diterapkan. 118
Persamaan Bernoulli hanya dapat diterapkan apabila kehilangan energi dan diketahui. Pada percobaan ini digunakan model pintu sorong yang merupakan tiruan dari pintu air yang banyak dijumpai di saluran irigasi.model ini terbuat dari baja tahan karat. Lebar pintu ini sudah disesuaikan denga model yang ada. Pintu sorong ini berfungsi untuk mengatur debit aliran. Beasrnya debit yang dialirkan merupakan funsi dari kedalaman air di hulu maupun di hilir pintu serta tinggi bukaan pintu tersebut. Untuk lebih jelasnya gayagaya yang bekerja pada pintu sorong dapat dilihat pada gambar: Water within Non Hydrostatic Hydrostatic Hydrostatic
y0 Thurst 1/2
y Section
Thurst 1/2
1
Shear
Section
Gambar 3.2. Gaya-gaya yang bekerja pada pintu sorong
Pada gambar tersebut ditunjukkan bahwa gaya resultan yang terjadi pada pintu sorong adalah sebagai berikut: Gaya pada pintu yang melawan gaya hidrostatis: Dengan: fg
: resultan gaya dorong pada pintu sorong ( non hidrostatis )
fh
: resultan gaya dorong debit akibat gaya hidrostatis
Q
: debit aliran
g
: percepatan grafitasi
ρ
: rapat massa fluida
b
: lebar pintu sorong
yg
: tinggi bukaan pintu
y0
: kedalaman air di hulu pintu
y1
: kedalaman air dihilir pintu
119
C. Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang digunakan pada praktikum ini adalah: 1). Multi Purpose Teaching Flume 2). Model Pintu Sorong/ Sluice Gate 3). Point Gauge 4). Mistar / Pita Ukur
D. Waktu Dan Tempat
Praktikum hidrolika ini dilaksanakan pada: Hari, tanggal
: Senin, 26 September 2011
Pukul
: 09.00 WITA
Tempat
:
Laboratorium
Hidrolika
Dan
Sumber
Daya
Air
rtiFakultas rti Fakultas Teknik Universitas Haluoleo
E. Prosedur percobaaan
Adapun prosedur percobaan ini adalah : 1). Atur kedudukan saluran hingga dasar saluran menjadi datar. 2). Pintu sorong pada saluran, ukurlah lebar pintu sorong dan jagalah agar kondisi ini tetap vertikal. 3). Alirkan air kedalam model saluran terbukadan ukurlah debit. 4). Atur harga yg antara 20mm dan 40mm, misal diambil harga yg: 20 mm, kemudian diukur y1 dan y0. 5). Dengan debit yang sama, atur pintu sorong sehingga harga y0 antara 80 dan 130, misal diambil harga y0= 20 mm, kemudian diukur yg dan y1. 6).ubah debit dengan memutar kran dan atur pintu sorong sehingga harga yo sama dengan harga-harga yo pada nomor 8, kemudIan diukur yg dan y1. 7). Dengan debit yang masih sama dengan nomor 6, atur pintu sorong sehingga harga yg sama dengan harga yang nomor 4, ukur yo,y1,y3,yg,dan yo,y1,y3,yg,dan Q.
120
8). Amati pengaliran yang terjadi. 9). Ulangi percobaan untuk debit yang lainnya. 10).Berdasarkan formula tentuka besarnya koefisien debit pada pintu sorong untuk kondisi aliran bebas. 11).hitung harga Ho dan H1, dibandingkan hasilnya. 12). Gambarkan grafik hubungan antara fg/ fh dengan yg/yo.
F. Data Pengamatan Debit (m³/jam) 5
Yg (cm)
3
7
Yo (cm)
Y1(cm)
6
1,8
10,6
1,8
G. Analisa Data Untuk debit 0,0014 m³/s
Menghitung resultan gaya dorong pada pintu sorong (Fg)
ρQ y 1 2 y ρgy 1 02 1 = 1 ρgy 1 y by 1 2 y 0 1 2
Fg
2 1000.0,0014 0,018 2 0,06 1 .1000.9,81.0,018 1 = 1 2 2 0,018 0,086.0,018 0,06
121
= -611,982
Menghitung resultan gaya dorong akibat gaya hidrostatis. = 1 ρg(y 0 - y g )2 2
FH
=½ . 1000 . 9,81 . (0,06 – 0,03) 0,03) 2 = 4,415
Fg/Fh =
= -138,63
Yg/Yo =
= 0,50
Untuk debit 0,0019 m³/s
Menghitung resultan gaya dorong pada pintu sorong (Fg)
ρQ y 1 2 y ρgy 1 02 1 = 1 ρgy 1 y by 1 2 y 0 1 2
Fg
2 1000.0,0019 0,018 2 0,106 1 .1000.9,81.0,018 1 = 1 2 0,086.0,018 0,106 0,0182
= -989,27
Menghitung resultan gaya dorong akibat gaya hidrostatis. FH
= 1 ρg(y 0 - y g )2 2 =½ . 1000 . 9,81 . (0,106 – 0,03) 0,03)2 = 28,331
122
Fg/Fh =
= -34,918
Yg/Yo =
= 0,283
TABEL HASIL ANALISA DATA
Yg (m)
Yo (m)
0,03
0,06
0,03
0,106
Y1
Q
Fg
Fh
Fg/Fh
Yg/Yo
0,018
0,0014
-611,982
4,415
-138,63
0,50
0,018
0,0019
-989,27
28,331
-34,918
0,283
(m)
H. Hasil dan Pembahasan
Praktikum ini berjudul gaya yang bekerja pada pintu sorong yang bertujuan untuk menunjukkan gaya-gaya yang bekrtja pada pintu sorong. Alatalat yang digunakan pada praktikum ini adalah sama dengan alat yang digunakan pada percobaan menghitung debit aliran denganpintu sorong. Pada percobaan ini, data-data yang sudah dikumpulkan pada percobaan perhitungan debit saluran dengan menggunakan pintu sorong kembali akan diolah kembali menghitung dan mengetahui gaya-gaya apa saja yang bekerja. Secara jelas diagram gaya-gaya yang bekerja pada pintu sorong terlihat pada gambar didasar teori diatas. Terdapat dua gaya-gaya yakni fg yang maupun resultan gaya dorong pada pintu sorong(non-hidrostatis) dan merupakan resultan gaya dorong akibat gaya hodrostatis.
123
Berdasarkan hasil analisa data, untuk mengetahui debit 0,0014 m³/s dan bukaan pintu 0,03 diperoleh yo = 0,06 m serta y1= 0,018 m, menghasilkan resultan gaya dorong pada pintu sorong (non-hidrostatis) dan fh yang merupakan gaya dorong Fg= -611,982 dan gaya dorong Fh= 4,415. Hal ini menunujukkan bahwa semakin besar debit pada pintu sorong maka yang bekerja, pada pintu sorong semakin besar pula. Demikian pula hal yang terjadi untuk debit yang kecil. Maka gaya dorong yang dihasilkan semakin kecil pula.
I. Kesimpulan dan Saran
a. Kesimpulan Adapun kesimpulan dari percobaan ini, adalah bahwa gaya yang bekerja pada pintu sorong ada 2 macam yakni fg, yang merupakan resultan gaya dorong pada pintu sorong (non-hidrostatis)dan fh merupakan gaya dorong akibat gaya hidrostatis. Dimana jika debit makin besar, maka makin besar pula kedua gaya tersebut. Atau biasa diakibatkan debit air berbanding lurus dengan gaya gaya dorong yang diabaikan. c. Saran
Saran kami adalah sebaiknya sebelum melakukan praktikum, alat-alat diperiksa terlebih dahulu apakah alat dalam keadaan siap pakai, agar para 124
praktikan yang melakukan praktikum tidak melakukan kesalahan dalam pengambilan data
4.3.2 Penurunan Persamaan Energi Spesifik A. Tujuan
1). Mendemostrasikan aliran melalui pintu sorong. 2). Menunjukkan bahwa pintu sorong dapat digunakan sebbagai alat ukur dan pengatur debit. 3). Menunjukkan hubungan antara energi spesifik dan tinggi tenaga pada aliran dihulu pintu sorong. sorong. B. Teori
Pada saluran terbuka, energi spesifik didefinisikan sebagai jumlah dari energi potensial ( kedalaman aliran ) dan energi kinetik( tinggi kecepatan ). E = y + V²/2g atau E = y + ½ V² Dengan : E : energi spesifik 125
y : kedalaman aliran Q: Debit aliran g : percepatan gravitasi bumi kurva energi spesifik merupakan kurva hubungan antara kedalaman aliran dengan energi/ tinggi tenaga.
e p th o f fl o w y (m )
C
yC
Specific energy E (m)
Gambar 3.3. Kurva energi spesifik
Gambar diatas menunjukkan bahea ada dua kedalaman aliran yang mungkin menghasilkan energi yang sama, yang dikenal sebagai alternatif depth. Pada titik c, kurva energi adalah minimum dengan hanya ada 1 kedalaman yang menghasilkannya yang kita namakan kedalaman kritik (yc). Aliran pada kedalaman lebih besar dari kedalaman kritik dinamakan dengan aliran subkritik. Sementara itu apabila kurang dari kedalamn kritik dinamakan aliran superkritik. Pada saluran segiempat, dengan lebar 1 satuan panjang, dimana garis aliran adalah paralel, dapat ditunjukkan bahwa: Yc=
√
Dengan,
dan Ec = 3/2 Yc Ec
: energi spesifik minimum
Yc
: kedalaman kritis
126
Pada saat kemiringan saluran cukup untuk membuat aliran seragam dan kedalaman kritik, kemiringan ini dinamakan dengan kemiringan kritik.
C. Waktu Dan Tempat
Waktu dan tempat pelaksanaan percobaan ini, adalah : Hari, tanggal
: Senin, 26 September 2011
Waktu
: 09.00 WITA
Tempat
:
Laboratorium
Hidrolika
dan
Sumber
Daya
Air
ryiFakultas ryi Fakultas Teknik Universitas haluoleo
D. Alat Dan Bahan
Adapun alat dan bahan dan bahan yang dapat digunakan pada percobaan ini yaitu: 1). Multi Purpose Teaching Flume 2). Model Pintu Sorong/ Sluice Gate 3). Point Gauge 4). Mistar / Pita Ukur
E. Prosedur Percobaan
Adapun prosedur percobaan ini adalah: 1). Atur kedudukan saluran hingga dasar salurann menjadi datar/ horizontal. 2). Pasang pintu sorong pada saluran terbuka dan ukurlah lebar pintu dan jagalah agar kondisi ini tetap vertikal. 3). Alirkan air kedalam model saluran terbuka dan ukur debitnya. 4). Atur harga yg antara 20 mm dan Q3 40 mm misal debit harga yg = 20 mm, kemudian ukur yg dan y1; 5). Rubah debit dengan memutar kedua kran dan atur pintu sorong sehingga harga yo sama dengan harga yo sama dengan harga-harga yo pada nomor diatas, kemudian ukur yg dan y1.
127
6). Dengan debit yang masih sama dengan(3), atur pintu sehingga harga yang sama dengan harga nomor(4). Ukur yo,y1,y3,yg, dan Q. 7). Amati pengaliran yang terjadi. 8). Ulangi percobaan untuk debit yang lain. 9). Hitung harga energi spesifik yang terjadi,dan hilang pada energi kritiknya. 10. buat kurva hubungan antara Eo, yo, E1 dan y1.
F. Data Pengamatan Debit (m3/jam) 5
Yg (cm) 3
7
Y0 (cm)
Y1 (m)
6
1,8
10,6
1,8
G. Analisa Data Untuk debit 0,0014 m³/s
Menghitung luas permukaan (A) A
= B . yg = 0,086 0,03
128
= 0,00258 m 2
Menghitung kecepatan (V) V
= =
Q
A 0,0014 0,00258
= 0,538 m/s
Menghitung energi spesifik E0
v2 = y 0 2g 0,538 2 = 0,06 2 . 9,81
= 0,075 E1
= y 1
v2 2g
0,538 2 = 0,018 2 . 9,81
= 0,033
Menghitung kedalaman kritik Yc
=
=
= 0,0058 m
Menghitung energi spesifik minimum (Ec) Ec
=
3 yc 2
129
=
3 . 0,0058 2
= 0,0087 Untuk debit 0,0019 m³/s
Menghitung luas permukaan (A) A
= B . yg = 0,086 0,03 = 0,00258 m 2
Menghitung kecepatan (V) V
= =
Q
A 0,0019 0,00258
= 0,7537
Menghitung energi spesifik E0
= y 0
v2 2g
0,7537 2 = 0,106 2 . 9,81
= 0,135 E1
v2 = y 1 2g 0,7537 2 = 0,018 2 . 9,81
= 0,047
Menghitung kedalaman kritik Yc
=
130
=
= 0,0073 m
Menghitung energi spesifik minimum (Ec) Ec
=
3 yc 2
=
3 . 0,0073 2
= 0,0109
TABEL HASIL ANALISA DATA
Yg
Yo
Y1
Q
V
Eo
E1
(m)
(m)
(m)
(m3/s)
(m/s)
(m)
(m)
0,03
0,06
0,018
0,0014
0,5383
0,075
0,03
0,106
0,018
0,0019
0,7537
0,135
Yc
Ec
0,033
0,0058 0,0058
0,0087
0,047
0,0073
0,0109
H. Hasil dan Pembahasan Pembahasan
Adapun praktikum ini bertujuan menunjukkan hubungan antara energi spesifik dan tinggi tenaga pada aliran dihulu pintu sorong. Pada dasarnya dalam pengamatan penurunan persamaan energi spesifik pada pintu prosesenya sama dengan pengamatan pada perhitungan debit pintu sorong. Sehingga pada praktiku ini data yang mudah dikumpulkan pada percobaan perhitungan debit saluran dengan menggunakan hubungan antara energi dan tinggi tenaga pada aliaran dihulu pintu sorong. Pada kondisi aliran konstan, tinggi tenagan pada aliran dihulu akan mencapai harga minimum pada kondisi kedalaman kritik. Parameter ini dasar
131
pemahaman yang menyeluruh mengenai prilaku aliran bebas karena respon dari aliran terhadap tinggi tenaga sangat bergantung pada apakah kedalaman yang terjadi lebih, atau kuarang kedalaman. Dengan prosedur yang sama pada percobaan debit aliran pintu sorong melalui penurunan penurunan persamaan energi spesifiknya. spesifiknya. Untuk debit 0,0014 m³/s diperoleh energy spesifik sebesar 0,075 di bagian hulu dan untuk dihilir yaitu 0,0328, sedangkan untuk kedalaman kritik diperoleh sebesar 0,0058, dan energi spesifik minimum diperoleh sebesar 0,0087. Untuk debit 0,0019 m³/s diperoleh energi hulu 0,135 dan nilai kedalaman kritik diperoleh 0,0073 energi spesifik minimum 0,0109. Dapat dilihat bahwa untuk kedalaman kenaikan debit maka energi spesifik, kedalaman kritik serta energi spesifik minimum semakin besar pula. I. Kesimpulan Dan Saran
a. Kesimpulan Adapun kesimpulan dari percobaan ini, adalah semakin besar debit yang terjadi pada suatu aliran, maka semakin besar besar pula energi spesifik yan terjadi. b. Saran Saran kami adalah sebaiknya sebelum melakukan praktikum, alat-alat diperiksa terlebih dahulu apakah alat dalam keadaan siap pakai, agar para praktikan yang melakukan praktikum tidak melakukan kesalahan dalam pengambilan data 4.3.3 Loncat Air A. Tujuan Percobaan
Adapun tujuan dari percobaan ini adalah : 1. Mendemonstrasikan aliran melalui pintu sorong 2. Menunjukkan bahwa pintu sorong dapat digunakan sebagai alat ukur dan pengatur debit. B. Teori
Apabila aliran berubah dari superkritik ke aliran subkritik, akan terjadi loncat air karena terjadi pelepasan energi. Fenomena ini dapat
132
terjadi apabila air akan meluncur dibawah pintu sorong menuju ke bagian hilir yang mempunyai kedalaman yang yang sangat besar. Dengan mempertimbangkan gaya-gaya yang bekerja pada fluida dikedua sisi loncat air, dapat ditunjukkan bahwa :
( ) karena
ya
,
maka
persamaan
diatas
dapat
disederhanakan sebagai berikut :
) (
2
Dengan :
total kehilangan energi sepanjang loncat air Va = kecepatan rata-rata sebelum loncatan Vb = kacepatan rata-rata setelah loncatan ya = kedalaman aliran sebelum loncatan
yb = kedalaman aliran setelah loncatan
C. Waktu dan Tempat
Waktu dan tempat pelaksanaan percobaan ini adalah : hari/tanggal
: Senin, 26 September 2011
pukul
: 09.00 WITA
tempat
: Laboratorium Hidraulika dan Sumber Daya Air. Fakultas Teknik Universitas Haluoleo.
D. Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan pada percobaan ini adalah :
Multi Purpose Teaching Flumer
133
Model Pintu Sorong / Sluice Gate
Point Gauge
Mistar / Pita Ukur
Air
E. Prosedur Percobaan
Adapun prosedur percobaan ini adalah :
Atur kedudukan saluran hingga dasar saluran menjadi datar/horizontal.
Pasang pintu sorong pada saluran, ukurlah lebar pintu sorong dan jagalah agar kondisi ini tetap vertikal.
Alirkan air kedalam model saluran terbuka dan ukur debitnya.
Atur harga yg antara 20 mm dan 40 mm, misal diambil harga yg = 20 mm, kemudian diukur y1 dan yo.
Dengan debit yang sama dengan nomor diatas, atur pintu sorong sehingga harga yo antara 80 mm dan 130 mm, misal diambil harga yo = 130 mm, kemudian diukur yg dan y1.
Rubah debit dengan memutar kanan kran dan atur pintusorong sehingga harga yo sama dengan harga-harga yo pada nomor diatas, kemudian diukur yg dan y1.
Dengan debit yang sama dengan 6, atur pintu sorong sehingga harga yang sama dengan harga yg, pada nomor 4, ukurlah yo,y1,y3,yg yo,y1,y3,yg dan Q.
Amati pengaliran yang terjadi.
Ulangi percobaan untuk debit yang lain.
134
F. Data Pengamatan
Lebar Pintu Sorong = 0,086 m Debit (m3/jam)
Yg (cm)
5
3
7
Y0 (cm)
Y1 (m)
6
1,8
10,6
1,8
G. Analisa Data 3
Untuk debit 0,0014 m /dtk
Menghitung total kehilangan energi sepanjang loncat air ( H)
135
H
2
=
y 3 - y 1 4y y 1 3
=
0,03 - 0,06 4 x 0,018 x 0,06
=
94,5216 m
2
3
Untuk debit 0,0019 m /dtk
Menghitung total kehilangan energi sepanjang loncat air ( H) H
2
=
y 3 - y 1 4y y 1 3
=
0,018 - 0,106 4 x 0,018 x 0,106
=
132,95 m
2
TABEL HASIL ANALISA DATA
Yg (m)
Y1 (m)
Y3 (m)
Q (m /s)
ΔH (m)
0,03
0,06
0,018
0,0014
94,5216
0,03
0,106
0,018
0,0019
132,95
H. Pembahasan
Praktikum ini bertujuan untuk menunjukkan karateristik loncat air pada aliran bawah pintu sorong. Alat-alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah sama dengan alat yang digunakan pada percobaan debit aliran pada pintu sorong. Dengan prosedur yang sama pada percobaan debit aliran melalui pintu sorong, mulai dicari loncat air yang terjadi untuk debit 0,0014 m3/s diperoleh total kehilangan energy sebesar 94,5216 m. Sedangkan untuk debit 0,0019 m³/s akan diperoleh kehilangan energy 132,95 m.
136
Dari analisa data diatas yakni bahwa semakin besar debit maka total kehilangan energy makin besar pula. Jika dibandingkan dengan kecilnya debit maka tidak kehilangan energy juga akan kecil.
I. Kesimpulan a. Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang dapat diambil adalah apabila aliran bertambah dari super spesifik kealiran subkritik maka terjadi loncat air karena terjadi pelepasan energi. Fenomena ini dapat terjadi apabila air meluncur dibawah pintu sorong menuju kebagian hilir yang mempunyai kedalaman yang sangat besar. b. Saran Saran kami adalah sebaiknya sebelum melakukan praktikum, alatalat diperiksa terlebih dahulu apakah alat dalam keadaan siap pakai, agar para praktikan yang melakukan praktikum tidak melakukan kesalahan dalam pengambilan data
PERCOBAAN I OSBORNE REYNOLDS APPARATUS
137
Alat Percobaan Osborne Reynolds
Velocity Meter
138
Aliran Laminier
Aliran Transisi
Aliran Turbulen
PERCOBAAN II PERCOBAAN PINTU UKUR ALIRAN PADA TATA PIPA (FLUID FRICTION APPARATUS) ( FLOW OVER WEIRS ACCESSORIES )
139
Alat percobaan Pintu Ukur
PERCOBAAN III MODEL SALURAN (MULTI PURPOSE TEACHING FLUME)
140
DAFTAR PUSTAKA
Djojodiharjo, Harjono. 1983. Mekanika 1983. Mekanika Fluida. Fluida. Erlangga: Jakarta Mangidi, Uniadi. 2010. Petunjuk Petunjuk Praktikum Hidrolika. Hidrolika . Unhalu:Kendari Yuwono, Nur. 1981. Hidrolika 1981. Hidrolika I, II . Hanindita: Yogyakarta R, L,Daugherty, & franzini. Fluid Mechanic with Engineering Aplication, 6 Ed, Mc Graw Hill . Book Company Suryawan,Weka Adi. 1992. Laporan 1992. Laporan Praktikum Hidrolika: Hidrolika : Ujung Pandang
141
Triatmodjo, Bambang. 1993. Hidraulika Hidraulika I, II . Beta Offset:. Yogyakarta. .
142