LAPORAN PRAKTIKUM PENGUJIAN HIDROLIKA Hj. Ida Zuraida, MT
Disusun Oleh: 1. Kiki Ridwan Sapitri 2. M. Anshar Pratama 3. M. Azrul Rizki 4. M. Ramadhan 5. Melinda Elvandari 6. Mores Diaz 7. Nurela Zela
(3201501010) (3201501075) (3201501072) (3201501050) (3201501053) (3201501058) (3201501062)
PROGRAM STUDY D3 JURUSAN TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN POLITEKNIK NEGERI PONTIANAK 2017
i |Melinda Elvandari
KATA PENGANTAR........................................................................................................................................ iii BAB 1
PENDAHULUAN PENDAHUL UAN ................................... .................. .................................. ................................... ................................... .................................. ................................... ..................... ... 1
1.1
Latar Belakang Belakan g.................................. ................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ....................... ..... 1
1.2
Tujuan .................................. ................. ................................... ................................... .................................. ................................... .................................... ................................... ................. 3
1.3
Waktu dan Tempat .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................................ ............... 3
1.4
Keselamatan Keselama tan Kerja ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................................ ............... 4
BAB 2
Dasar Teori ................................. ................ .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ............................. ........... 5
2.1
Pengertian Pengert ian .................................. ................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ............................. ........... 5
2.2
Jenis aliran .................................. ................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ............................. ........... 5
2.3
Keadaan aliran ................................. ................ .................................. ................................... ................................... .................................. ................................... ........................ ...... 7
BAB 3
Pembahasan Pembahas an .................................. ................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... .......................... ........ 8
3.1
Saluran Terbuka .................................. ................ ................................... ................................... ................................... .................................. ................................... ..................... ... 8
3.1.1
ALIRAN PERMANEN SERAGAM PADA SALURAN LICIN .................................. ................. ................................... ........................ ...... 8
3.1.2
ALIRAN PERMANEN SERAGAM PADA SALURAN KASAR .................. ........................... .................. .................. ................. ........ 15
3.1.3
ALIRAN PERMANEN TIDAK BERATURAN AKIBAT PEMBENDUNGAN .................. ........................... ................ ....... 19
3.1.4
BANGUNAN KONTROL AMBANG TAJAM .................................. ................. ................................... ................................... ........................ ....... 29
3.1.5
Bangunan Kontrol Kontro l Ambang Lebar .................................. ................ ................................... .................................. ................................... .................... 33
3.1.6
Bangunan Kontrol Kontro l (Crump weir ) .................................. ................ ................................... .................................. ................................... .................... 38
3.1.7
Pintu Sorong / Sluice Gate ................................. ............... ................................... ................................... .................................... .............................. ............ 44
3.1.8
BANGUNAN KONTROL ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................... ................... 48
3.2
TUMBUKAN TUMBUKA N PANCARAN PANCARA N FLUIDA ( IMFACT OF A JET ) .................................. ................ .................................... .............................. ............ 58
i|Kelompok 1
3.3
PERSAMAAN PERSAMAA N ENERGI ALIRAN FLUIDA ................................. ............... ................................... .................................. ................................... ...................... .... 67
3.4
PERCOBAAN PERCOBA AN KOEFISIEN KECEPATAN KECEPATA N DAN DEBIT (ORIFICE) .................................. ................. ................................... ...................... .... 75
3.5
PERCOBAAN PERCOBA AN PENGUKURAN PENGUKU RAN TEKANAN FLUIDA ................................. ................ ................................... ................................... ........................ ....... 93
3.6
Kehilangan Tekanan Dalam Jaringan Pipa (Loss In Beend) ................... ............................ .................. .................. .................. ......... 100
3.7
Stabilitas Stabilit as Benda Apung (Metasentrik) (Metasent rik) ................................... ................. ................................... .................................. .................................. ................. 108
3.8
Menghitung Debit Aliran dengan Ambang Persegi dan Segitiga ................. .......................... ................... ................... ........... 115
3.9
GAYA HIDROSTATIS HIDROSTA TIS PADA BIDANG DATAR ................................. ................ ................................... ................................... ............................ ........... 123
3.10
REMBESAN REMBESA N AIR PADA PASIR (PERMEABILITY) (PERMEAB ILITY) ................................... .................. ................................... ................................... ...................... ..... 138
3.11
GAYA SEEPAGE DIBAWAH DINDING DINDING PILAR PENYEKAT PENYEKAT ................ ......................... .................. .................. .................. .................. ......... 147
BAB 4
PENUTUP ................................. ................ .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ............................ .......... 151
4.1
Kesimpulan Kesimpula n................................. ................ .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ......................... ....... 151
4.2
Saran ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... .................................. ................ 151
ii | K e l o m p o k 1
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh Alhamdulillahi rabbilalamin, Puji syukur saya panjatkan kehadirat ALLAH SWT, karena atas berkat dan rahmatnya tugas Laporan Praktikum Pengujian Hidrolika, ini dapat terselesaikan pada tepat waktu. Atas dukungan moral dan materi yang diberikan dalam penyusunan laporan ini maka penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ibu Hj.Ida Zuraida, MT selaku dosen pengampu, yang memberikan materi,saran, ide, kesempatan, serta materi pendukung, masukan,dan bimbingan kepada penulis. 2. Bapak Harun Rasidi,MT , sebagai teknisi yang menangani praktikum Laboraturium Hidrolika, serta memberikan informasi mengenai alat dan bahan yang akan digunakan dalam praktek hidrolika. 3. Teman-teman satu kelompok dalam praktikum hidrolika. Semoga laporan ini dapat memberikan informasi dan pengetahuan kepada para pembaca. Disamping itu penulis juga mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun agar bisa lebih baik lagi dikemudian hari. Akhir kata penulis ucapkan terimakasih.
Pontianak, ………………. 2017
iii | K e l o m p o k 1
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Bidang teknik yang mempengaruhi hidrostatika sudah dikenal sejak lama sekali. Dahulu yang paling banyak digunakan sebagai medium kerja adalah air, dimulai sekitar tahun 1800-an oleh J osef
Bramah, yang melakukan kegiatan di London dengan kempa hidraulika. Sekitar pertengahan abad ke-19an pada bangunan kapal pun orang memanfaatkan hidraulika, terutama untuk menggerakkan kemudikemudi kapal dan lir-lir kabel. Setelah tahun 1900-an, yang lebih banyak dipergunakan adalah minyak dan bukan air dan ini dilakukan karena adanya dua sifat penting. Hidraulika adalah ilmu yang menyangkut berbagai gerak dan keadaan keseimbangan zat cair. Hidraulika merupakan sebuah cabang dari ilmu perihal arus yang meneliti arus zat cair melalui pipa-pipa dan pembuluh-pembuluh yang tertutup, maupun dalam kanal-kanal terbuka dan sungai-sungai. Hal tersebut memberlakukan hidromekanika adalah ilmu tentang kondisi keseimbangan zat cair di bawah pengaruh gaya luar (hidrostatika) dan di bawah hukum-hukum arusnya sendiri (hidrodinamika). Pada prinsipnya hidrostatika bertopang pada keterangan berdasarkan pengalaman bahwa di dalam suatu fluida yang berada dalam keadaan tidak bergerak, tekanan pada titik mana pun akan sama besar (isotop). Berdasarkan kepustakaan mengenai sejarah kehidupan manusia, dapat diketahui bahwa hubungan antara manusia dengan sumber daya air sudah terjalin sejak berabad-abad yang lalu. Kerajaan-kerajaan besar yang sempat mencapai kejayaannya, baik di negara kita maupun di belahan dunia yang lain, sebagian besar
muncul
dan
berkembang
dari
lembah
dan
tepi
sungai
(Kerajaan
Majapahit,
Sriwijaya,Mesir,Mesopotamia. Beberapa hal penting yang menyebabkan eratnya hubungan manusia dengan a.
sumber
daya
air,
dapat
disebutkan
antara
lain
:
Kebutuhan manusia akan kebutuhan makanan nabati. Untuk kelangsungan hidupnya, manusia membutuhkan juga makanan nabati. Jenis makanan ini
didapat manusia dari usahanya dalam mengolah tanah dengan tumbuhan penghasil makanan. Untuk keperluan tumbuh dan berkembangnya, tanaman tersebut memerlukan penanganan khusus, terutama dalam pengaturan akan kebutuhan airnya. Manusia kemudian membuat bangunan dan saluran yang berfungsi sebagai prasarana pengambil, pengatur dan pembagi air sungai untuk pembasahan lahan pertaniannya. Bangunan pengambil air tersebut berupa bangunan yang sederhana dan sementara berupa tumpukan batu, kayu dan tanah, sampai dengan bangunan yang permanen seperti bendung, waduk dan bangunan-bangunan lainnya. 1|Kelompok 1
b.
Kebutuhan manusia akan kenyamanan dan keamanan hidupnya. Seperti telah diketahui bersama, dalam keadaan biasa dan normal, sungai adalah mitra yang baik
bagi kehidupan manusia. Namun, dalam keadaan dan saat-saat tertentu, sungai pun adalah musuh manusia yang akan merusak kenyamanan dan keamanan hidupnya. Pada setiap kejadian dan kegiatan yang ditimbulkan oleh sifat dan perilaku sungai, manusia kemudian berfikir dan berupaya untuk sebanyak banyaknya memanfaatkan sifat dan perilaku sungai yang menguntungkan dan memperkecil atau bahkan berusaha menghilangkan sifat yang merugikan kehidupannya. Manusia lalu membangun bangunan bangunan air sepanjang sungai yang bertujuan untuk memanfaatkan sumber daya air sungai, misalnya bendungan-bendungan, pusat listrik tenaga air ataupun membuat bangunan yang diharapkan akan dapat melindungi manusia. terhadap bencana yang ditimbulkan oleh perilaku sungai, misalnya waduk, krib, tanggul, penahan lereng, bronjong dan fasilitas lainnya.
Kenyataan sejarah pun kemudian membuktikan, bahwa manusia yang tidak bisa bersahabat dan melestarikan keberadaan sumber daya air yang ada, akan surut dan runtuh kejayaannya. Kehancuran tersebut tidak hanya semata-mata karena disebabkan oleh bencana yang ditimbulkan oleh.perilaku sungai, namun kebanyakan merupakan proses akibat menurunnya fungsi sumber daya air sungai sehingga mematikan beberapa sarana dan prasarana yang penting bagi kehidupan manusia.
Bidang teknik mempengaruhi hidrostatika sudah dikenal sejak lama.Dahulu yang paling banyak digunakan sebagai media kerja adalah air, dimulai sekitar tahun 1800-an oleh Josef Bramah yang melakukan kegiatan di London dengan kempa hidraulika.Sekitar pertengahan abad 19 pada bangunan kapal masyarakat sudah memanfaatkan hidraulika, terutama untuk menggerakkan kemudi-kemudi kapal dan lir-lir kabel. Setelah tahun 1900-an yang lebih banyak digunakan adalah minyak bukan air, hal ini dilakukan karena adanya dua sifat penting. Mekanika fluida telah berkembang sebagai salah satu cabang ilmu yang merupakan aplikasi dari hukum klasik statistika, dinamika dan termodinamika, untuk situasi dimana cairan ( zat cair ) dapat dianggap sebagai satu media yang selalu berkesinambungan. Hukum yang digunakan adalah konversi massa, energi dan momentum. Dalam penggunaanya, hukum-hukum tersebut disederhanakan untuk dapat menggambarkan sifat dari cairan secara kuantitatif.Untuk itu modul yang disebut meja hidrolika di rancang sesuai dengan kegunaan pada berbagai macam pratikum mekanika fluida dan hidrolika, supaya dapat melakukan pratikum sesuai dengan prosedur serta mendemonstrasikan aspek-aspek khususnya.karena mekanika fluida dan hidrolika saling berhubungan.
2|Kelompok 1
Semua jenis pratikum menggunakan meja hidrolika yang berfungsi sebagai penyulap air bagi semua alat percobaan, dan dapat pula digunakan sebagai pengukur debit aliran serta meletakkan peralatan dalam percobaan. Pada dasarnya saluran terdapat katup pengatur dengan panel untuk pengaturan aliran dalam pipa selain itu terdapat katup yang terpasang pada dinding tangki pengukur volume yang memungkinkan untuk mengukur debit rendah, tinggi, serta dilengkapi dengan tanki peredam untuk mengurangi turbulensi.
1.2 Tujuan
Tujuan Umum
Adapun tujuan umum dari praktikum Hidrolika ini adalah : 1. Membantu para mahasiswa mengerti tentang pekerjaan yang biasa dilakukan di lapangan sebelum terjun ke masyarakat. 2. Sebagai ilmu terapan yang didapat mehasiswa sebagai bekal dalam praktik dilapangan
Tujuan Khusus
Tujuan khusus dari praktikum Hidrolika ini adalah diharapkan mahasiswa dapat : 1.
Memahami prinsip kerja sloping apron.
2.
Mengaplikasikan prinsip Permebility pada pengolahan air baku untuk skala besar.
3.
Memahami prinsip Permebelity dengan mencatat data percobaan pada lembar form yang telah tersedia.
4.
Menentukan Kecepatan rembes air pori pada butiran, diameter rata-rata butiran dan kerapatan massa butir.
5.
Mahasiswa dapat menentukan pola aliran yang terjadi dibawah dinding pilar penyekat
6.
Mahasiswa dapat menghitung gaya seepage secara teoritis
1.3 Waktu dan Tempat Waktu Pelaksanaan Praktikum : Senin – Kamis dari pukul 07:30 – 14:00 WIB, dan Jumat dari pukul 07:30 – 11:00 WIB Tanggal Pelaksanaan Praktikum : 08 Mei 2017 s/d 19 Mei 2017
3|Kelompok 1
Tempat Praktikum
: Laboratorium Teknik Sipil dan Perencanaan Politeknik Negeri Pontianak
1.4 Keselamatan Kerja
Mematuhi tata tertib laboratorium yang berlaku
Berdoa sebelum dan sesudah melakukan praktikum
Mengikuti petunjuk instruktur laboratorium
Menjaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadi kerusakan
Sebelum memulai praktek, diharapkan kepada mahasiswa agar mempelajari terlebih dahulu petunjuk kerja secara berurutan mulai dari tujuan praktikum sampai dengan cara pelaksanaannya.
Memakai pakaian praktek laboratorium, untuk menghindari terjadinya hal-hal yang tidak diinginkan.
4|Kelompok 1
BAB 2 Dasar Teori
2.1 Pengertian Aliran dalam suatu saluran dapat berupa aliran saluran terbuka (open channel flow) maupun aliran pipa (pipe flow).Kedua jenis aliran tersebut sama dalam banyak hal, namun berbeda dalam satu hal
yang penting, yaitu :
Aliran saluran terbuka harus memiliki permukaan bebas (free surface) yang dipengaruhi oleh tekanan udara bebas (atmosfer),
Aliran pipa tidak demikian,karena air harus mengisi seluruh saluran. Permukaan bebas dipengaruhi oleh tekanan udara.Aliran pipa yang terkurung dalam saluran tertutup, tidak dipengaruhi langsung oleh tekanan udara,kecuali oleh tekanan hidrolik.
2.2 Jenis aliran Saluran yang mengalirkan air dari suatu permukaan bebas disebut saluran terbuka. Pada umumnya, jenis saluran terbuka dapat digolongkan : 1. Berdasarkan perubahan kedalaman sesuai dengan waktu dan ruang : a. Aliran Tunak Aliran saluran terbuka dikatakan tunak (steady) bila kedalaman aliran tidak berubah atau dapat di anggap konstan selama suatu selang waktu tertentu. Aliran jenis ini dibagi menjadi 2 macam yaitu : -
Aliran seragam : Bila kedalaman aliran sama pada setiap penampang saluran.
-
Aliran berubah : Bila kedalaman aliran berubah di sepanjang saluran. Aliran ini dapat juga dibagi menjadi 2 jenis yaitu :
-
Aliran berubah lambat laun : Bila kedalamannya berubah secara perlahan.
-
Aliran berubah tiba tiba : Bila kedalamannya mendadak berubah pada jarak yang cukup pendek.
b. Aliran Taktunak (Unsteady flow) Aliran dikatakan Taktuinak(unsteady) bila kedalamannya berubah sesuai dengan waktu.Aliran ini juga dibagi menjadi 2 jenis : -
Aliran seragam tak tunak
-
Aliran berubah tak tunak
5|Kelompok 1
Aliran tak tunak berubah lambat laun
Aliran tak tunak berubah tiba- tiba
Sebagian besar persoalan tentang saluran terbuka umumnya hanya memerlukan penelitian mengenai perilaku aliran dalam keadaan tunak.Namun bila perubahan keadaan aliran sesuai dengan waktu ini,merupakan masalah utama yang harus diperhatikan,maka aliran harus dianggap bersifat taktunak. Misalnya banjir dan gelombang yang merupakan contoh khas untuk aliran taktunak,taraf aliran berubah setelah segera setelah gelombang berlaku, dan unsure waktu menjadi hal yang sangat penting dalam perancangan bangunan pengendali. 2. Berdasarkan asal terjadinya : a. Saluran secara alami (natural) Saluran alam meliputi semua alur air yang terdapat secara alami di bumi. Sungai parit, danau,serta aliran air di bawah tanah dengan permukaan bebas juga di anggap sebagai saluran terbuka alamiah. b. Saluran secara buatan (artificial) Saluran buatan dibentuk oleh manusia,seperti saluran pelayaran,saluran pembangkit listrik,saluran irigasi dan talang, parit pembuangan, pelimpah tekanan, saluran banjir,saluran pengangkut kayu,selokan , serta model saluran yang dibuat di labolatorium untuk keperluan penelitian. Pada berbagai keadaan dalam praktek teknik saluran terbuka buatan diberi istilah yang berbeda - beda seperti : 1. Saluran (Canal) : Biasanya panjang dan merupakan selokan landai yang dibuat di tanah,dapat dilapisi pasangan batu maupun tidak atau beton ,semen , kayu maupun aspal. 2. Talang (Flume) : Merupakan selokan kayu,logam, beton atau pasangan batu,biasanya disangga atau terletak di atas permukaan tanah untuk mengalirkan air berdasarkan perbedaan tinggi tekan. 3. Got Miring (Chute) : Merupakan selokan yang tajam 4. Terjunan (Drop) : Hampir sama dengan Got miring, namun perubahan tinggi terjadi dalamjarak pendek.
6|Kelompok 1
5. Gorong
– gorong (Culvert) : Merupakan selokan tertutup yang pendek,dipakai untuk
mengalirkan air melalui tanggul jalan kereta api maupun jalan raya. 6. Terowongan air terbuka (Open flow thunnel) : selokan tertutrup yang cukup panjang,dipakai untuk mengalirkan air menembus bukit atau setiap gundukan tanah. 7. Terowongan air terbuka (Open flow thunnel) : selokan tertutrup yang cukup panjang,dipakai untuk mengalirkan air menembus bukit atau setiap gundukan tanah.
2.3 Keadaan aliran Keadaan atau perilaku aliran saluran terbuka pada dasarnya ditentukan oleh pengaruh kekentalan dan gravitasi sehubungan dengan gaya – gaya ineersia aliran. Tegangan permukaan air dalam keadaan tertentu dapat pula mempengaruhi perilaku aliran,tetapi pengaruh ini tidak terlalu besar dalam masalah saluran terbuka pada umumnya yang ditemui dalam dunia perekayasaan. Di bawah ini, pengaruh keadaan atau perilaku aliran saluran terbuka dijabarkan secara rinci, yakni :
Pengaruh kekentalan (Viscosity) Kekentalan atau viskositas ini berpengaruh cukup besar terhadap perilaku aliran yang menjadi penyebab utama dari 3 buah sifat aliran, yaitu : Aliran bersifat laminar jika gaya kekentalan relative sangat besar dibandingkan dengan gaya
inersia sehingga kekentalan berpengaruh besar terhadap perilaku aliran. Dalam aliran laminar,butir butir air seolah olah bergerak menurut lintasan tertentu yang teratur atau lurus dan selapis cairan yang sangat tipis seperti menggelincir di atas lapisan di sebelahnya. Aliran bersifat turbulen jika gaya kekentalan relative lemah dibandingkan derngan gaya
kelembabannya.Pada aliran trurbulen,butir butir air bergerak menurut lintasan yang tidak teratur,tidak lancer maupun tidak tetap walaupun butir butir tersebut tetap menunjukkan gerak maju dalam aliran secara keseluruhan. Aliran bersifat peralihan jika terjadi suatu campuran antara laminar dan turbulen.
7|Kelompok 1
BAB 3 Pembahasan
3.1 Saluran Terbuka 3.1.1
ALIRAN PERMANEN SERAGAM PADA SALURAN LICIN
1. Kompetensi
Dapat menggunakan dan menerapka rumus – rumus Hidrodinamika dalam saluran 2. Sub kompetensi
a. Medemontrasikan aliran permanen seragam pada saluran licin dan kasar b. Menentukan koefisien kekasaran Chezy dan Manning untuk masing – maing saluran tesebut. 3. Dasar Teori
Pada umumnya tipe aliran melalui aluran terbuka adalah turbuler : karena kecepatan aliran dan kekaaran diding relatif besar. Aliran melalui saluran terbuka disebut seragam (Uiform ) apabila berbagai variabel aliran seperti aliran adalah konstan. Pada aliran seragam. Garis energi, garis muka. Air clan dasar saluran adalah sejajar sehingga kemiringan ketiga garis tersebut adalah sama. Kedalaman air pada aliran seraam disebut dengan kedalaman normal. Q =U . A Dengan:
Q
= Debit aliran
U
= Kecepatan Rata – rata tampang
A
= Luas tampang aliran
8|Muhammad Ramadhan
Aliran disebut tidak seragam atau berubah bila berubah apabila variabel aliran seperti kedalaman. Tampang basah. Kecepatan disepanjang saluran tidak konstan. Apabila perubahan aliran terjadi pada jatak yang panjang. Maka disebut aliran berubah beraturan. Sebaliknya apabila terjadi pada jarak yag pendek maka disebut aliran berubah cepat. Aliran disebut permanen apabila variabel aliran disuatu titik seperti kedalaman, tampang basah. Tampang basah. Kecepatan disepanjang saluran tidak konstan. Apabila perubahan aliran terjadi pada jarak yang panjang. Maka disebut aliran berubah terhadap waktu maka disebut aliran tidak permanen. Zat cair yang mengalir melalui saluran terbuka akan menimbulkan tegangan geser pada diding saluran. Tahanan ini akan diimbangi oleh komponen gaya berat yang berkerja pada zat cair dalam arah aliran. Dadalam aliran seragam. Komponen gaya berat dalam arah aliran adalah seimbang degan tahanan geser. Tahanan geser ini tegantung pada kecepatan aliran. Berdasarkan kesetimbangan gaya – gaya yang terjadi tersebut dapat diturunkan Rumus Chezy maupun Maunig sebagai berikut.
RS u
U=C
U=
1
R 2/3 SU ½
n
Dengan: U
= kecepatan aliran
C
= koefisien Chezy
N
= koefisien Manning
9|Muhammad Ramadhan
R
= Radius Hidrolik
Su
= kemiringan muka air
Apabila kecepatan aliran dapat diketahui. Maka akan mudah bagi kita untuk menentukan harga koefisien Chezy tersebut.
4. Alat yang digunakan
a. Multi purpose teaching flume Merupakan satu set model saluran teruka dengan diding tembus pandang yang diletakanpada struktur rangka kaku. Dasar sorum ini dapat diubah kemirnganya dengan mengguakan jack hidrolik yang dapat mengatur kemiringan dasar saluran tersebut secara akurat sesuai dengan yang kita kehendaki terpasangnya rel pada bagian atas saluran tersebut memungkinkan alat ukur kedalaman ( point gauge ) dan tabung dapat di geser – geser epanjang saluran. Saluran ini dapat dilengkapi dengan keran tekanan udara dan pada titik
– titik tertentu terdapat
luaban untuk pemasangan model bangunan. Air sauran ini dilengkapi pula dengan tangki pelayanan berikut pompa sirkulasi air. Dan alat pengukur debit. b. poin gauge ( alat ukur tinggi muka air ) c. Mistar / pita ukur
5. Keselamatan Kerja
a. Dalam berkerja harap berhati – hati karena alat muda peca karena sebagian alat mudah pacah b. Jalin kerja sama dengan kelompoknya
10 | M u h a m m a d R a m a d h a n
c. Setel flume sesuai kemringan d. Kabel power pompa sudah terpasang dengan benar.
6. Langkah Kerja a. Alirkan air kedalam saluran dengan menjalankan pompa. b. Apabila dasar saluran dimiringkan. Catatlah kemiringan sebagai S 0 c Ukurlah kedalaman di kedua titik yang teklah diditentukan jaraknya (L), Suatu dibagian hulu yang lain dihilir sebagai h 1. dan h2 d. Ukur debit aliran kemudian ukur pula kecepatan aliran dikedua titik tersebut sebagai U 1 dan U2
h1 h 2
e.
Ukurlah kemiringan muka air yang terjadi yaitu.S u = S0 +
f.
Amati keadaan aliran yang terjadi
g.
Ulangi perosedur diatas untuk dasar saluran dengan kekasaran
L
h. Dan hasil pengukuran tersebut tentukan besarnya koefisien kekasaran Chezy maupun Mannig untuk dasar saluran licin maupun kasar, lalu bandingkan.
i.
Gambarkan sketsa saluran dan dan letak titi – titik pengukuranya
11 | M u h a m m a d R a m a d h a n
7. Data Hasil Percobaan Uraian
Titik 1
Titik 2
Kemiringan saluran
1.0%
1.5%
2.0%
1.0%
1.5%
2.0%
Kedalaman air (h)
3.55
3.33
2.58
2.04
2.32
2.1
26.625
24.975
19.35
15.3
17.4
15.75
Keliling Basah (P)
14.6
14.16
12.66
11.58
12.14
11.7
Radius Hidrolik (R)
1.823630137
1.763771186
1.528436019
1.321243523
1.433278418
1.346153846
78
103
113
125
133
152
54.393
71.1055
77.7905
85.8125
91.1605
103.862
70.10275
81.133
90.82625
70.10275
81.133
90.82625
59
61
69
77
71
83
Luas tampang basah (A)
Kecepatan aliran (V) Hz cm/det kecepatan
rata-rata
aliran Koefisien manning
8. contoh hitungan Contoh perhitungan (aliran licin dan kasar) :
13,3 12,9
a) Kemiringan Saluran (So)
=
b) Luas Tampang Basah (A)
=Bxh
414
= 0,0009
Untuk saluran licin
= 10 x 7,475 = 74,750
Untuk saluran kasar
= 10 x 9,3875 = 93,875
12 | M u h a m m a d R a m a d h a n
h1 h8 So L
=
c) Kemiringan Muka Air (Sw)
7,7 7,4 0,0009 = 0,0016 414
Untuk saluran licin
=
Untuk sauran kasar
=
9,8 9,0 0,0009 = 0,0028 414
d) Keliling Tampang Basah (P)
Untuk saluran licin
= 10 + 2 x 7,475 = 24,950
Untuk saluran kasar
= 10 + 2 x 9,3875 = 28,775
e) Radius Hidaulik (R)
f)
= B + 2h
=
A P
Untuk saluaran licin
=
Untuk saluran kasar
=
Q nyata
Untuk saluran licin
Untuk saluran kasar
Untuk saluaran licin
13 | M u h a m m a d R a m a d h a n
93,875 28,775
=
=
= 2,9960
= 3,2624
A
74,750
= 26,033
2296 93,875
=
=
Qnyata
1946
=
h) Koefisien Chezy
24,950
= 0,9884 + Qterbaca x 0,01
g) Kec. Rata-rata Aliran (V)
74,750
= 24,458
V R.Sw 26,033 2,9960 x0,0016
= 373,150
i)
Untuk saluran kasar
Koefisien Manning (n)
=
=
Untuk saluaran licin
24,458
=
3,2624 x0,0028
A Q
. R
2/3
= 254,437
1/ 2
.So
74,750 1946
x2,99602/3 0,00091/2
= 0,002395
Untuk saluran kasar
=
93,875 2296
x3,26242/3 0,00091/2
= 0,002698
9. Dokumentasi
14 | M u h a m m a d R a m a d h a n
3.1.2 A.
ALIRAN PERMANEN SERAGAM PADA SALURAN KASAR Tujuan Percobaan
Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat a.
Mendemonstrasikan aliran permanen seragam pada saluran kasar
b. Menentukan koefisien kekasaran Manning untuk masing-masing saluran kasar tersebut. B. Dasar Teori Pada umumnya tipe aliran melalui saluran terbuka adalah terbulen karena kecepatan aliran dan kekasaran dinding relatif besar. Aliran melalui saluran terbuka disebut seragam (uniform) apabila berbagai variable aliran seperti kedalaman, tampang basah, kecepatan dan debit pada setiap tampang disepanjang aliran adalah konstan. Pada aliran seragam, garis energy, garis muka air dan dasar saluran adalah sejajar sehingga kemiringan tiga garis tersebut adalah sama. Kedalaman air pada aliran seragam disebut dengan kedalaman normal. Aliran disebut tidak sergam atau berubah apabila variable aliran seperti kedalaman, tampang basah, kecepatan disepanjang saluran tidak konstan. Apabila perubahan aliran terjadi pada jarak yang panjang, maka disebut aliran berubah beraturan. Sebaliknya apabila terjadi pada jarak yang pendek maka disebut aliran cepat. Aliran disebut permanen apabila variable aliran disuatu titik seperti kedalaman dan kecepatan tidak berubah terhadap waktu. Apabila berubah terhadap waktu maka disebut aliran tidak permanen. Zat air yang mengalir melalui saluran terbuka akan menimbulkan tegangan geser pada dindinding saluran. Tahanan ini akan diimbangi olehg komponen gaya berat yang bekerja pada zat cair dalam arah aliran. Didalam aliran seragam, komponen gaya berat dalam arah aliran adalah seimbang dengan tahanan geser. Tahanan ini tergantung pada kecepatan aliran. Berdasarkan kesimbangan gaya-gaya yang terjadi tersebut dapat diturunkan Rumus Manning sebagai berikut:
V= *R 2/3 *I1/2
Dimana: V = Kecepatan Aliran N = Koefisien kekasaran Manning R = Jari-jari (radius) hidrraulik I = Kemiringan muka air Apabila kecepatan aliran dapat diketahui, maka akan mudah bagi kita untuk menentukan harga koefisien Manning tersebut.
15 |Nurela Zela
C.
Peralatan dan Bahan
a.
Multi Purpose Teaching Flume Merupakan satu set model saluran terbuka dengan dinding tembus pandang yang diletakkan pada struktur rangka kaku dasar saluran ini dapat diubah kemiringannya dengan mengggunakan jack hidraulik yang dapat mengatur kemiringan sadar saluran tersebut memungkinkan alat ukur kedalaman (point gauge) dan tabung pitot dapat digeser-geser sesuai sepanjang saluran. Saluran ini dilengkapi dengan keran tekanan udara dan pada titik-titik tertentu terdapat lubang untuk pemasangan model bangunan air. Saluran ini dilengkapi dengan tangki pelayanan berikut pompa sirkulasi air, dan alat pengukur debit.
b. Point gauge (alat ukur tinggi muka air) c.
Mistar / Pita Ukur
d. Current meter
D. Langkah Percobaan
a.
Atur kemiringan dasar saluran yang dikehendaki dan catat sebagai I s
b. Alirkan air kedalam saluran dengan menjalankan pompa c.
Ukur kedalaman aliran di dua titik yang telah di tentukkan jaraknya (L), I dibagoian hulu, yang lain di hilir sebagai h 1 dan h2
d. Ukur debit aliran, kemudian ukur pula kecepatan aliran di kedua titik tersebut sebagai V 1 dan V2 dengan menggunakan Current meter e.
Ukur kemiringan muka air yang terjadi yaitu : I W = IS + (h1 – h2) / L
f.
Amati keadaan aliran yang terjadi
g. Ulangi prosedur diatas untuk dasar saluran yang kasar h. Hitung besarnya angka kekasaran dengan menggunakan Rumus Manning
E. Perhitungan
-
Luas Penampang = B x h = 7,7 x 4,9 = 37,73 cm 2
-
Radius Hidrolik ( R ) = A/P = A/ (B+2.h) = 37,73 / (7,7 + 2 x 4,9) = 2,156 cm
-
Kecepatan (V) = (0.6685 x V)+2.25 = (0.6685 x 59 )+2.25 = 41,6915 cm/detik
-
Kecepatan rata-rata (V) = (41,6915+53,7245) / 2 = 47,708
-
Debit = V/t = 10L/8 detik = 1000 cm3/ 8 detik = 125 cm3/detik
-
Iw = Is + {(hn – ½ )-(hn + ½ )} = 1% + {(4,9 – ½ ) – (4.9 – ½ )} = 0.006825
-
Angka Kekasaran/Koefisien Manning (n) = V/(R ^2/3) x (Iw^1/2)
16 |Nurela Zela
= 41,6915 (2,156^2/3) x (0.006825^1/2) = 0,09182
F. Hasil Pengamatan
Saluran Kasar : a. Lebar Saluran
= 7,7 cm
b. Panjang Saluran
= 492 cm
c. Jarak titik 1-2
= 315 cm
Tabel 1. Hasil Pengamatan pada Saluran Kasar Uraian
Satuan
Titik 1
Titik 2
Titik 1
Titik 2
Titik 1
Titik 2
1%
1%
1,5%
1,5%
2%
2%
Cm
4,9
3,4
4,4
3,3
3,7
3,1
Cm2
37,73
26,18
33,88
25,41
28,49
23,87
Cm
2,156
1,805517
2,053333
1,776923
1,886755
1,717266
Kecepatan (V)
Hz
59
77
61
71
69
83
Kecepatan (V)
cm/det
41,6915
53,7245
43,0285
49,7135
48,3765
57,7355
cm/det
47,708
47,708
46,371
46,371
53,056
53,056
cm3
1000
1000
1000
1000
1000
1000
Waktu (t)
Detik
8
8
9
9
9
9
Debit air (Q)
cm3/det
125
125
111,11
111,11
111,11
111,11
%
Kemiringan Saluran (IS) Kedalaman Aliran (h) Luas penampang (A) Radius hidrolik (R)
Kecepatan rata (V) Volume
air
(Vol)
17 |Nurela Zela
Angka kekasaran (n)
-
0,091827
0,168728
0,181027
0,279283
0,342973
0,494111
G. Keselamatan Kerja
a.
Patuhilah tata-tertib laboratorium yang berlaku
b. Ikuti petunjuk instruktur laboraturium yang berwenang c.
Jaga peralatan damn bahan dari kemungkinan terjadinya kerusakan
H. Dokumentasi
Gambar 1. Pengujian Saluran Terbuka Pada Aliran Permanen Seragam Pada Saluran Kasar
18 |Nurela Zela
3.1.3
ALIRAN PERMANEN TIDAK BERATURAN AKIBAT PEMBENDUNGAN 1. Kompetensi Dapat menggunakan dan menerapka rumus – rumus Hidrodinamika dalam saluran
2. Sub Kompetensi Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat :
a. Mendemonstrasikan aliran permanen tidak beraturan akibat perbendungan. b. Menunjukkan perbedaan koefisien kekasaran Manning pada kedalaman normal dan pada aliran terbendung. 3. Dasar Teori Pada umumnya tipe aliran melalui saluran terbuka adalah terbulen karna kecepatan aliran dan dinding relatif besar. Aliran melalui saluran terbuka disebut seragam (uniform) apabila berbagai variable aliran seperti kedalaman, tampang basah, kecepatan dan debit pada setiap tampang disepanjang aliran adalah k onstan. Pada aliran seragam, garis eneegi, garis muka air dan dasar saluran adalah sejajar sehingga kemiringan tiga garis tersebut adalah sama. Kedalaman air pada aliran seragam disebut dengan kedalaman normal. Aliran disebut tidak seragam atau berubah apabila variable aliran seperti kedalaman, tampang basah, kecepatan disepanjang saluran tidak konstan. Apabila perubahan aliran terjadi pada jarak yang panjang, maka disebut aliran berubah beraturan. Sebaliknya apabila terjadi pada jarak yang pendek maka disebut aliran cepat. Aliran disebut permanen apabila variable aliran di suatu titik seperti kedalaman dan kecepatan tidak berubah terhadap waktu. Apabila berubah terhadap waktu maka disebut aliran tidak permanen. Zat cair yang mengalir melalui saluran terbuka akan menimbulkan tegangan geser pada dinding saluran. Tahanan ini akan diimbangi oleh komponen gaya berat pada zat cair dalam arah aliran. Didalam aliran seragam, komponen gaya berat dalam arah aliran adalah seimbang dengan tahanan geser. Tahanan ini tergantung pada kecepatan aliran. Berdasarkan keseimbangan gaya-gaya yang terjadi rumus Manning sebagai berikut :
Dimana :
19 |Nurela Zela
1
tersebut dapat diturunkan
V = kecepatan aliran N = koefisien kekasaran Manning R = Jari jari (Radius) Hidraulik I = kemiringan muka air Apabila kecapatan aliran dapat diketahui, maka akan mudah bagi kita untuk menentukan harga koefisien Manning tersebut.
4. Peralatan dan Bahan a. Multi purpose teaching flume. b. Point gauge c. Current Meter d. Log 1:2,5:5cm e. Mistar ukur f. Stopwatch 5. Keselamatan Kerja
a. Dalam berkerja harap berhati – hati karena alat muda peca karena sebagian alat mudah pacah b. Jalin kerja sama dengan kelompoknya c. Setel flume sesuai kemringan d. Kabel power pompa sudah terpasang dengan benar
6. Langkah Kerja a. Atur dasar saluran, dan catat kemiringannya sebag ai b. Alirkan air kedalam saluran dengan menjalankan pompa. c. Bendunglah pada ujung hilir saluran d. Ukur kedalam beberapa titik yang telah ditentukan jaraknya disekitar daerah bendungan. e. Ukur debit aliran dan mengukur kecepatan aliran di titik-titik tersebut.
f.
Ukur kemiringan muka air yang terjadi yaitu :
dengan hn adalah kedalaman pada titik ke -n. g. Amati keadaan aliran air yang terjadi.
20 |Nurela Zela
ℎ−⁄ ℎ+⁄/
h. Gambarkan sketsa saluran dan letak titik-titik pengukuran. i. Dari hasil pengukuran tersebut tentukan besarnya koefisien kekasaran Manning pada tiap-tiap titik baik pada aliran dengan pembendungan, amati apakah hasilnya konstan atau berubah
7. Hasil Percobaan dan Analisis Data 1) Hasil pengamatan pada aliran dengan pembendungan dengan log 1cm dan kemiringan saluran 1%
a. b. c. d.
Kemiringan saluran (Is) Lebar saluran Debit aliran (Q) Ukuran sekat yang digunakan
Uraian
= 1% = 7,7 cm = 4 l/det = 1 cm
Titik 1
Titik 2
Titik 3
Titik 4
Titik 5
Kemiringan saluran (Is)
1.0%
1.0%
1.0%
1.0%
1.0%
Kedalaman Air (h)
3.6
3.6
3.1
3.05
2.8
Luas tampang basah (A)
27
27
23.25
22.875
21
14.7
14.7
13.7
13.6
13.1
1.836734694
1.836734694
1.697080292
1.681985294
1.603053435
86
85
107
114
122
59.741
59.0725
73.7795
78.459
83.807
Kemiringan muka air (lw)
0.011587302
0.011587302
0.011587302
0.011587302
0.011587302
Koefisien manning
398.3286414
393.8713558
518.5621102
554.746587
611.8546928
Keliling Basah (P) Radius Hidrolik (R) Kecepatan aliran (V) Hz cm/det
2) Hasil pengamatan pada aliran dengan pembendungan dengan log 1cm dan kemiringan saluran 1,5%
a. Kemiringan saluran b. Lebar saluran
21 |Nurela Zela
(Is)
= 1,5% = 7,7 cm
c. Debit aliran (Q) d. Ukuran sekat yang digunakan Uraian
= 4 l/det = 1 cm
Titik 1
Titik 2
Titik 3
Titik 4
Titik 5
1.5%
1.5%
1.5%
1.5%
1.5%
Kedalaman Air (h)
2.8
2.6
2.6
2.6
2.4
Luas tampang basah (A)
21
19.5
19.5
19.5
18
13.1
12.7
12.7
12.7
12.3
1.603053435
1.535433071
1.535433071
1.535433071
1.463414634
109
121
131
136
143
75.1165
83.1385
89.8235
93.166
97.8455
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
447.7728066
510.0381105
551.0492517
571.5548224
619.7981823
Kemiringan saluran (Is)
Keliling Basah (P) Radius Hidrolik (R) Kecepatan aliran (V) Hz m/det Kemiringan muka air (lw) Koefisien manning
3) Hasil pengamatan pada aliran dengan pembendungan dengan log 1cm dan kemiringan saluran 2%
a. b. c. d.
Kemiringan saluran (Is) Lebar saluran Debit aliran (Q) Ukuran sekat yang digunakan
Uraian
= 2% = 7,7 cm = 4 l/det = 1 cm
Titik 1
Titik 2
Titik 3
Titik 4
Titik 5
2.0%
2.0%
2.0%
2.0%
2.0%
2.5
2.5
2.3
2.3
2.2
Luas tampang basah (A)
18.75
18.75
17.25
17.25
16.5
Keliling Basah (P)
12.5
12.5
12.1
12.1
11.9
Kemiringan saluran (Is) Kedalaman Air (h)
22 |Nurela Zela
Radius Hidrolik (R)
1.5
1.5
1.425619835
1.425619835
1.386554622
117
128
144
146
151
80.4645
87.818
98.514
99.851
103.1935
Kemiringan muka air (lw)
0.020634921
0.020634921
0.020634921
0.020634921
0.020634921
Koefisien manning
434.2053262
473.886538
549.9380922
557.4016733
586.8305159
Kecepatan aliran (V) Hz m/det
4) Hasil pengamatan pada aliran dengan pembendungan dengan log 2,5cm dan kemiringan saluran 1%
a. b. c. d.
Kemiringan saluran (Is) Lebar saluran Debit aliran (Q) Ukuran sekat yang digunakan
Uraian
= 1% = 7,7 cm = 4 l/det = 2,5 cm
Titik 1
Titik 2
Titik 3
Titik 4
Titik 5
1.0%
1.0%
1.0%
1.0%
1.0%
Kedalaman Air (h)
3.6
3.55
3
4.56
5.7
Luas tampang basah (A)
27
26.625
22.5
34.2
42.75
14.7
14.6
13.5
16.62
18.9
1.836734694
1.823630137
1.666666667
2.057761733
2.261904762
78
80
105
67
56
54.393
55.73
72.4425
47.0395
39.686
Kemiringan muka air (lw)
0.011746032
0.011746032
0.011746032
0.011746032
0.011746032
Koefisien manning
362.6703569
373.3629356
515.3404864
290.7586469
230.3144137
Kemiringan saluran (Is)
Keliling Basah (P) Radius Hidrolik (R) Kecepatan aliran (V) Hz m/det
23 |Nurela Zela
5) Hasil pengamatan pada aliran dengan pembendungan dengan log 2,5cm dan kemiringan saluran 1,5%
a. b. c. d.
Kemiringan saluran (Is) Lebar saluran Debit aliran (Q) Ukuran sekat yang digunakan
Uraian
= 1,5% = 7,7 cm = 4 l/det = 2,5 cm
Titik 1
Titik 2
Titik 3
Titik 4
Titik 5
1.5%
1.5%
1.5%
1.5%
1.5%
Kedalaman Air (h)
2.8
2.74
2.7
2.47
5.2
Luas tampang basah (A)
21
20.55
20.25
18.525
39
13.1
12.98
12.9
12.44
17.9
1.603053435
1.583204931
1.569767442
1.48914791
2.17877095
103
119
122
123
72
71.1055
81.8015
83.807
84.4755
50.382
Kemiringan muka air (lw)
0.015126984
0.015126984
0.015126984
0.015126984
0.015126984
Koefisien manning
423.8630567
491.6894411
506.6146998
528.9239719
244.7684231
Kemiringan saluran (Is)
Keliling Basah (P) Radius Hidrolik (R) Kecepatan aliran (V) Hz m/det
6) Hasil pengamatan pada aliran dengan pembendungan dengan log 2,5cm dan kemiringan saluran 2%
a. b. c. d.
Kemiringan saluran (Is) Lebar saluran Debit aliran (Q) Ukuran sekat yang digunakan
Uraian
= 2% = 7,7 cm = 4 l/det = 2,5 cm
Titik 1
Titik 2
Titik 3
Titik 4
Titik 5
Kemiringan saluran (Is)
2.0%
2.0%
2.0%
2.0%
2.0%
Kedalaman Air (h)
2.6
2.6
2.4
2.34
4.6
24 |Nurela Zela
Luas tampang basah (A)
19.5
19.5
18
17.55
34.5
Keliling Basah (P)
12.7
12.7
12.3
12.18
16.7
1.535433071
1.535433071
1.463414634
1.4408867
2.065868263
114
125
141
145
108
78.459
85.8125
96.5085
99.1825
74.448
Kemiringan muka air (lw)
0.020634921
0.020634921
0.020634921
0.020634921
0.020634921
Koefisien manning
416.8442774
455.9126366
529.4264547
549.752017
324.5410384
Radius Hidrolik (R) Kecepatan aliran (V) Hz m/det
7) Hasil pengamatan pada aliran dengan pembendungan dengan log 5cm dan kemiringan saluran 1%
a. b. c. d.
Kemiringan saluran (Is) Lebar saluran Debit aliran (Q) Ukuran sekat yang digunakan
Uraian
= 1% = 7,7 cm = 4 l/det = 5 cm
Titik 1
Titik 2
Titik 3
Titik 4
Titik 5
1.0%
1.0%
1.0%
1.0%
1.0%
5.1
5.75
6.56
7.42
8.3
Luas tampang basah (A)
38.25
43.125
49.2
55.65
62.25
Keliling Basah (P)
17.7
19
20.62
22.34
24.1
2.161016949
2.269736842
2.386032978
2.491047449
2.582987552
56
57
49
43
36
39.686
40.3545
35.0065
30.9955
26.316
Kemiringan saluran (Is) Kedalaman Air (h)
Radius Hidrolik (R) Kecepatan aliran (V) Hz m/det
25 |Nurela Zela
Kemiringan muka air (lw) Koefisien manning
0.007428571
0.007428571
0.007428571
0.007428571
0.007428571
237.42797
233.6549392
196.0488942
168.6723827
139.7885722
8) Hasil pengamatan pada aliran dengan pembendungan dengan log 5cm dan kemiringan saluran 1,5%
a. b. c. d.
Kemiringan saluran (Is) Lebar saluran Debit aliran (Q) Ukuran sekat yang digunakan
Uraian
= 1,5% = 7,7 cm = 4 l/det = 5 cm
Titik 1
Titik 2
Titik 3
Titik 4
Titik 5
Kemiringan saluran (Is)
1.5%
1.5%
1.5%
1.5%
1.5%
Kedalaman Air (h)
2.78
2.65
4.8
6.5
8
Luas tampang basah (A)
20.85
19.875
36
48.75
60
Keliling Basah (P)
13.06
12.8
17.1
20.5
23.5
1.596477795
1.552734375
2.105263158
2.37804878
2.553191489
98
107
75
45
37
67.763
73.7795
52.3875
32.3325
26.9845
Kemiringan muka air (lw)
0.008174603
0.008174603
0.008174603
0.008174603
0.008174603
Koefisien manning
405.0466771
449.2540143
260.4020811
148.1766655
117.9450776
Radius Hidrolik (R) Kecepatan aliran (V) Hz m/det
26 |Nurela Zela
9) Hasil pengamatan pada aliran dengan pembendungan dengan log 5cm dan kemiringan saluran 1%
a. b. c. d.
Kemiringan saluran (Is) Lebar saluran Debit aliran (Q) Ukuran sekat yang digunakan
Uraian
= 2% = 7,7 cm = 4 l/det = 5 cm
Titik 1
Titik 2
Titik 3
Titik 4
Titik 5
Kemiringan saluran (Is)
2.0%
2.0%
2.0%
2.0%
2.0%
Kedalaman Air (h)
2.65
2.55
2.6
5.43
7.9
19.875
19.125
19.5
40.725
59.25
12.8
12.6
12.7
18.36
23.3
1.552734375
1.517857143
1.535433071
2.218137255
2.542918455
115
133
147
72
43
79.1275
91.1605
100.5195
50.382
30.9955
Kemiringan muka air (lw)
0.01984127
0.01984127
0.01984127
0.01984127
0.01984127
Koefisien manning
417.267284
488.0576243
534.049355
209.4601748
117.641899
Luas tampang basah (A) Keliling Basah (P) Radius Hidrolik (R) Kecepatan aliran (V) Hz m/det
27 |Nurela Zela
8. Contoh Hitungan Luas Penampang (A)
:
Keliling Basah (P)
:
Radius Hidrolik (R)
:
Konversi Satuan Kecepatan Aliran (V)
:
Kemiringan (Iw)
:
× → , × , , × → , × , , , , , (,×), ,×, , −⁄ −+⁄ %,−, =0.0198
Koefisien Manning
:
⁄ ×⁄
9. Dokumentas
i
28 |Nurela Zela
,⁄ ×,,⁄ ,
3.1.4
BANGUNAN KONTROL AMBANG TAJAM
1. Kompetensi
Dapat mengunakan dan menerapan rumus – rumus hidronamika dalam saluran. 2. Sub kompensi
a.
Mendemontrasikan aliran melalui ambang tajam
b.
menunjukan bahwa ambang tajam dapat di gunakan sebagai alat ukur debit.
3. Dasar teori
Jenis peluap ambang tajam merupakan salah satu konstruksi pengukur debit yang banyak dijumpai disaluran saluran irigasi maupun laboraturium.debit aliran yang terjadi pada ambang tajam dihitung dengan menggunakan formula sebagai berikut :
Q
2
3
. C d . Bx .
gh 3
Dengan h adalah tinggi muka air dialas ambang.
29 Muhammad Ramadhan
Keterangan : Q= debit aliran H= tinggi air diatas hulu ambang= h1-P P= tinggi ambang 4. Alat yang digunakan
a. Multi purpose teaching flume b. ambang tajam model ambang tajam ini terbuat dari baja tahan karat (stainless steel ). Debit yang lewat diatas ambang tajam kiri merupakan fungsi dari tinggi aliran diatas ambang c. point gaoge d.stopwach e. mistar / pita ukur
ho
Q
\
30 Muhammad Ramadhan
5. Keselamatan Kerja
a. Dalam berkerja harap berhati – hati karena alat muda peca karena sebagian alat mudah pacah b. Jalin kerja sama dengan kelompoknya c. Setel flume sesuai kemringan d. Kabel power pompa sudah terpasang dengan benar 6. Langkah Kerja a. Pasang ambang tajam pada saluran . b. Alirkan air kedalam model saluran terbuka c. Ukurlah debit aliran d. Catat harga h1, h2. dst e. Amati pengaliran yang terjadi f.
Ulangi percobaan untuk debit yang lain
g. gambarkan profil aliran yang terjadi
31 Muhammad Ramadhan
7. Data Hasil Percobaan Dan Analisis Data
Koefisien Debit
Volume air
Waktu
Debit aliran
h
(m³)
(s)
(m³/s)
(m)
1
0.01
6
0.001666667
0.164
0.066414938
0.160234768
2
0.01
10
0.001
0.154
0.060433964
0.105655643
3
0.01
16
0.000625
0.144
0.054644158
0.073031472
No
3/2
h
(Cd)
8. Contoh Hitungan
Debit Aliran
:
Koefisien Debit (Cd) :
, , ⁄ ⁄ ⁄ ,, ,,⁄ ,
9. Dokumentasi
32 Muhammad Ramadhan
3.1.5
Bangunan Kontrol Ambang Lebar
A. Tujuan Percobaan - Dapat menggunakan dan menerapkan rumus-rumus hidronamika dalam saluran - Mendemontrasikan aliran melalui ambang lebar - Menunjukkan bahwa ambang lebar dapat digunakan sebagai alat ukur debit
B. Dasar Teori Peluap disebut ambang lebar apabila B > 0,4 h u dengan B adalah lebar peluap dan h u adalah tinggi peluapan. Keterangan
:
Q = Debit aliran H = Tinggi tekanan total didahulu ambang = Y 0 + V2/ 2g Y0 = Kedalaman air didahulu ambang P
= Tinggi ambang
yo = Tinggi muka air diatas hilir ambang hu = Tinggi muka air diatas hulu ambang = Y 0 – P
Ambang lebar merupakan salah satu konstruksi pengukur debit. Debit aliran yang terjadi pada ambang lebar dihitung denga menggunakan formula sebagai berikut :
ₐ..¹² Dimana : Q = Debit aliran H = Tinggi tekanan total dihulu ambang Cd = Koefisien debit B = Lebar ambang
Debit aliran juga dapat dihitung sebagai berikut : Q = C d . dengan : Cv = Koefisien kecepatan hu = Tinggi muka air diatas hulu ambang
33 Muhammad Ramadhan
ᵥ . .ℎ ᵤ
C. Peralatan dan Bahan a. Multi purpose teaching flume b. Model ambang lebar c. Point Gauge d. Mistar
Model ini merupakan tiruan ambang lebar disaluran irigasi. Model ini terbuat dari glass reinforced plastic yang berbentuk prisma segi empat dengan punggung streamline. Kontruksi ini pada umumnya banyak digunakan dilapangan untuk mengukur debit disaluran terbuka, karena akan memberikan akurasi dan keandalan pengukuran, disamping itu juga kemudahan dalam pembuatan kontruksi dan perawatannya. D. Langkah Percobaan a. Basahkan ambang lebar sebelum dipasang pada saluran terbuka b. Alirkan air kedalam saluran terbuka c. Ukur debit aliran d. Catat harga : H, Y 0, Yc, hu e. Amati aliran yang terjadi f. Ulangi percobaan untuk debit yang lain g. Gambarkan profil aliran yang terjadi E. Perhitungan - Contoh hitungan bangunan kontrol ambang lebar
H = Tinggi tekanan total = y 0 +
ₒ²
= 0,152 +
,² = 0,152005 m ,
H3/2 = 0,152005^3/2 = 0,001758 m3/2 hu
= y0 – P = 0,152 – 0,01 = 0,142 m
Cd = Q / B . H3/2 = 0,0006 / (0,077 x 0,001758) = 4,433257418 Q
= Cd. Cv. B. hu3/2
Cv = Q / Cd. B. hu3/2 = 0,0006 / (4,433257418 x 0,077 x 0,001432) = 1,22772907
34 Muhammad Ramadhan
F. Hasil Pengamatan Lebar ambang (B) = 7,7 cm
Tinggi ambang (P) = 10 cm
No
yo
yc
Q
H
H3/2
(m)
(m3/det)
(m)
(m3/2)
1 2
(m) 0.152 0.142
0.035 0.031
0.0006 0.0009
0.152051 0.142051
0.001758 4.433257418 0.142 0.001433 8.155473551 0.132
0.001432 0.00115
1.22772907 1.24626616
3
0.132
0.023
0.0016
0.132051
0.001151 18.04822439 0.122
0.000908
1.26807599
Cd
G. Keselamatan Kerja a. Patuhi tata tertib laboratorium yang berlaku b. Ikuti petunjuk yang berwenang c. Jaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadi kerusakan
H. Dokumentasi
Gambar 2. Model Ambang Lebar
35 Muhammad Ramadhan
hu
hu3/2
(m)
(m3/2)
Cv
Gambar 3. Alat Ukur Point Gauge
Gambar 4. Pengujian Bangunan Kontrol Ambang Lebar
36 Muhammad Ramadhan
Gambar 5. Pengukuran Bangunan Kontrol Ambang Lebar
37 Muhammad Ramadhan
3.1.6
Bangunan Kontrol (Crump weir )
a. Tujuan Percobaaan a. Mendemontrasikan aliran melalui crump weir b. Menunjukkan bahwa crump weir dapat digunakan sebagai alat ukur debit b. Dasar Teori Aliran melalui crump weir dapat dibedakan pada kondisi aliran modular dan non modular seperti pada gambar berikut .
Vo²/ 2g
V1²/ 2g
Qm Ho
Yo
H1
Gambar 22 :Modular Flow
Vo²/ 2g
Qm
Ho
V1²/ 2g
Yo
H1 Y1
Gambar 23 : Non Modular Flow
Keterangan : Qm = Debit aliran modular Q 38 Nurela Zela
= Debit aliran non modular
Y1
H0 = Debit tekanan total di hulu = y 0 + V02 /2g H1 = Tinggi tekanan total di hilir = y1 + V12/2g Y1 = Kedalaman air di hilir
Debit aliran yang terjadi pada crump weir untuk kondisi aliran modular hitung dengan menggunakan formula sebagai berikut : Qm = C d x B x H 0 x Dimana :
. ₒ
Qm = Debit aliran modular H0 = Tinggi tekanan total di hulu ambang. Cd = Koefisien debit . B
= Lebar crump weir
Pada kondisi aliran non modular aliran dihulu sudah dipengaruhi oleh perubahan tinggi tekanan di hilir. Oleh karena itu debit yang dihasilkan pada kondisi aliran non modular perlu di koreksi. Q = f X Qm Dimana : F
=
Faktor
koreksi
Q = debit aliran non modular. c.
Peralatan dan Bahan a. b. c.
Multi purpose teaching flume Hydraulic bench Crump weir Model ini merupakan tiruan crump weir disaluran irigasi. Model ini ter buat dari glass reinforced plastic yang berbentuk prisma segitiga. Kontruksi ini digunakan untuk mengukur debit disaluran terbuka.
d. e. f. g. h. i.
Log (untuk kondisi non modular) Poin gauge (alat ukur tinggi muka air ) Mistar/ pita ukur Stopwatch Alat tulis dan format percobaan Air
39 Nurela Zela
d. Langkah Percobaan 1. Siapkan dan setel peralatan sebelum memulai percobaan. 2. Tentukan kemiringan saluran yang telah ditentukan ,yaitu 0 %. 3. Pasang crump weir pada model saluran terbuka,sebelum dipasang pada saluran sebaiknya ambang tersebut dibasahkan dahulu ,bagian pinggir ambang diberi malam / plasticine agar air tidak rembes ke tepi ambang. 4. Pasang crump weir pada model saluran terbuka,sebelum dipasang pada saluran sebaiknya ambang tersebut dibasahkan dahulu ,bagian pinggir ambang diberi malam / plasticine agar air tidak rembes ke tepi ambang. 5. Alirkan air kedalam saluran dengan cara membuka kran terlebih dahulu lalu hidupkan pompa. 6. Ukur debit aliran yang terjadi ,sebagai debit kondisi modular (Qm). 7. Ukur tinggi H0, y0, H1,y1 8. Amatilah keadaan aliran yang terjadi. 9. Dengan menggunakan rumus yang ada ,hitung koefisien debit pada ambang tajam 10. Bending bagian hilir sehingga diperoleh kondisi non modular 11. Ukur debit aliran yang terjadi ,sebagai debit kondisi non modular. e. Perhitungan -
Contoh perhitungan diambil dari data Pengujian Modular Data : Lebar Crump weir (B) = 0.075 m Tinggi Puncak = (P) 0.05m y0 = 0.098m Y1 =0.091m Q = 0.00143 m
Perhitungan : Ho = Yo+Vo²/2g = 0.098+0.00143²/2*9.81 = 0.099m H1 = Y1 +v1²/2g = 0.091+0.00143²/2*9.81 = 0.087 m Cd =
40 Nurela Zela
= .4 ∗∗ ∗ .∗.∗√ ,∗. = 0,192
-
Contoh Perhitungan diambil dari data Pengujian Non Modular Data : Lebar Crump weir (B) = 0.075 m Tinggi Puncak = (P) 0.05m y0 = 0.091m Y1 =0.017m Q = 0.00143 m
Perhitungan : Q = Vol / t = 0,01/7 = 1,43 x 10-3 m3 Ho = Yo+Vo²/2g = 0.091+0.00143²/2*9.81 = 0.097 m H1 = Y1 +v1²/2g = 0.017+0.00143²/2*9.81 = 0.086 m F= Q/Qm = 0.00143/0.00143 = 1 -
Pengujian Modular Flow Lebar crump weir (B) = 7,5 cm Tinggi crumo weir (P) = 5 cm
y0
y1
Qm
H0
H1
Cd
(m)
(m)
(m3/s)
(m)
(m)
(-)
1
0.098
0.091
0.00143
0.099953
0.087582
0.19264
2
0.088
0.0812
0.001
0.089245
0.094338
0.159672
0.000599
0.078537
0.069683
0.115856
NO
-
3 0.078 0.0725 Pengujian Modular Flow Lebar crump weir (B) = 7,5 cm Tinggi crumo weir (P) = 5 cm y0
y1
H0
H1
Q
Qm
(m)
(m)
(m)
(m)
(m3/s)
(m3/s)
1
0.091
0.017
0.097819
0.0866
0.00143
0.00143
1
2
0.081
0.0108
0.085794
0.073648
0,00076
0,00076
1
3
0.071
0.0725
0.077554
0.065777
0,000385
0,000385
1
NO
41 Nurela Zela
f
f.
Kesimpulan Dari hasil praktikum yang telah dilaksanakan,dapat disimpulan bahwa : 1) Pengujian ini dilakukan untuk mengukur debit dan mengetahuai koef debit dari suatu aliran. 2) Pada Kondisi aliran non modular debit yang diperoleh perlu dikoreksi karena aliran air didahului oleh perubahan tinggi tekanan air.
g. Keselamatan kerja 1) mematuhi tata tertib laboratorium yang berlaku. 2) mengikuti petunjuk instruktur laboratorium yang berwenang. 3) menjaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadinya kerusakan. h. Dokumentasi
Gambar 6. Model Crump Weir
42 Nurela Zela
Gambar 7. Alat Ukur Point Gauge Weir)
43 Nurela Zela
Gambar 7. Pengujian Bangunan Kontrol (Crump
3.1.7
Pintu Sorong / Sluice Gate
1. Tujuan Percobaan a. Untuk menunjukan aliran melaui pintu radial pada berbagai operasi pintu b. Menujukan bahwa pintu radial dapat digunakan mengukur debit 2. Dasar Teori Pintu sorong merupakan salah satu kontruksi pengukur dan pengatur debit. Pada pintu
sorong ini prinsip konservasi energi dan momentum dapat diterapkan. Persamaan Bernauli dapat dapat diterapkan, apabila kehilangan energi dapat diabaikan atau diketahui. Debit aliran yang terjadi pada npintu radial pada kondi9si aliran air bebas dihitung dengan menggunakan formula sebagai berikut;
Q = Cd . B. yg √2 .g . yo Dengan; Q
= debit aliran
Ca = koefesien debit B = (lebar saluran – lebaqr spiliters) yg = tinggi bukaan pintu yo = tinggi air dihulu pintu sorong g
= percepatan grafitasi
3. Alat yang Digunakan a. Multipurpose teaching flume b. Model pintu sorong c. Point gauge/penggaris d. Stopwatch 4. Langkah Kerja 44 Kiki Ridwan
a. Memasang radial gate pada saluran b. Mengatur skrup pada ujung atas pintu untuk mendapatkanh bukaan kecil antara dasar pintu dan dasar saluran c. Mengalirkan air dan dibiarkan sampai alirean stabil dan jangan sampai melampas diatas pintu d. Mengukur debit aliran Q , yg dan yo e. Menaikan bukaan pintu dan mengukur Q , yg dan yo f. Melakukan langkah yang sama untuk aliran debit yang berbeda g. Memasang stop log pada ujung aliran dan biarkan pintu dalam kondisi submerge h. Menghitungan dibagian down strem untuk mengukur debit aliran i. Membuat grafik hubungan antara Ca dan yg/ yo untuk harga Q konstan j. Membuat grafik hubungan antara Ca dan yg/ yo untuk harga yo konstan 5. Keselamatan Kerja a. Dalam bekerja harap behati-hati karena sebagian alat terbuat dari bahan-bah an yang mudah pecah. b. Menjalin kerja sama dengan kelompok. c. Setel flume sesuai kemiringan. d. Kabel power pompa sudah terpasang dengan benar.
6. . Data hasil Pengamatan
NO
Yg
Yo
Y1
(m)
(m)
(m)
V
T
Q
A0
Cd
(m³/s)
V0
Ho
A1
V1
(m)
H1 (m)
1
0.02
0.101 0.057
0.01
7
0.00143
2.128824 0.0078
0.183692 0.1027
0.0044 0.3255
0.0624
2
0.03
0.081 0.058
0.01
7
0.00143
1.771827 0.0062
0.229331 0.0836
0.0045 0.3199
0.0632
3
0.04 0.069
0.058 0.01
7
0.00143 1.551308
0.267718
0.0044
0.0053
Analisis Data
Contoh Perhitungan Percobaan 1 Mencari Q
= Volume / waktu =0.01 / 7 = 0.001428571
Mencari Cd
45 Kiki Ridwan
=
√ .
/
0.073
0.3227 0.0628
= 0.001428571 / 0.077 x 0.2 x
√2. x 0.101
= 0.207353019
V / 2.g = 0.101 + (0.01 / 2 x 9,81) 2
2
= 0,101005096 B x Y1
= 0.077 x 0,057 = 0,004389
Q/A
= 0,001428571 / 0,004389 = 0,3254889
A/T
= 0,004389 / 0,077
= 0,057
7. Keselamatan Kerja
-
Mematuhi tata tertib laboratorium yang berlaku. Mengikuti petunjuk instruktur laboratorium yang berwenang. Menjaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadinya kerusakan.
8. Dokumentasi
46 Kiki Ridwan
47 Kiki Ridwan
3.1.8
BANGUNAN KONTROL
1. Kompetensi
Dapat menggunakan rumus – rumus pada hidrodinamika dalam saluran 2. Sub Kompetensi
Menunjukan pola aliran dalam bendungan. 3. Landasan Teori
Debit Melalui Bendung. Bendung merupakan konstruksi untukmenaikkan elevasi muka air di sungai dan berfungsi pula sebagai sarana pengukur debit aliran. Disamping itu, bendung juga merupakan bentuk bangunan pelimpah yang paling sederhana. Sifat – sifat aliran melalui bendung pada awalnya dikenal sebagai dasar perencanaanpelimpah dengan mercu bulat, yakniprofil pelimpah yang ditentukan sesuai dengan bentuk permukaan t irai luapan bawah di atas bendung mercu tajam. Debit yang mengalir di atas bendung dapat dihitung dengan formula sebagai berikut:
Q = ⅔ Cd B √ 2g ( Yo – P)³
Dengan ( Yo – P ) adalah jaraj vertikalantara muka air di hulu bendung dengan puncak bendung dan B adalah lebar bendung.
Loncatan Hidrolik Pada Bendung. Aliran air yang melewati bendung akan mengalami loncatan hidrolik akibat terjadinya pelepasan energi karena berubahnya kondisi aliran dari super kritik menjadi aliran sub kritik. Pada umumnya loncatan hidrolik dipakai sebagai peredam energi pada hilir bendung, saluran irigasi atau sruktur hidraulik yang lain serta untuk mencegah pengikisan di bagian hilir. Suatu loncatan hidraulik dapat terbentuk pada saluran apabila memenuhi persyaratan sebagai berikut:
Y2
1 ( -1 + √1 + 8. Fr 12)
= Y1
2
Dengan: Y2 = Tinggi muka air di hilir loncatan hidraulik Y1 = Tinggi muka air dihilir loncatan hidraulik Fr 1 = Bilangan froude = V 1 / ( g . Y 1 ) Adapun panjang loncatan air dapat dihitung dengan rumus empiris sebagai berikut:
L = 5 s.d . 7 ( Y2 – Y1 )
Dengan:
L = Panjang loncatan hidraulik. 4. Alat yang Digunakan
b) Multi purpose teaching flume. c) Model bendung / Ogee weir dengan tiga macam lantai belakang.
Blended reserve curvatsure.
Ski jump.
Sloping apron.
Point gauge.
Mistar atau pita ukur.
5. KESELAMATAN KERJA Dalam bekerja harap behati-hati karena sebagian alat terbuat dari bahan-bahan yang
mudah pecah. Menjalin kerja sama dengan kelompok. Setel flume sesuai kemiringan.
Kabel power pompa sudah terpasang dengan ben 6. Langkah Kerja
a) Memasang model bendung pada saluran terbuka. b) Mengalirkan air kedalam saluran terbuka. c) Mengukur debit yang terjadi d) Mencatat harga Yo. e) Dengan menggunakan rumus, menentukan besarnya koefisien debit melalui bendung. 7. Data Hasil Pengamatan dan Analisis Data
A. With blended reverse
Y0
Y1
Y2
Volume
Waktu
Q
L
hu
cd
(m)
(m)
(m)
(m³)
(s)
(m³/s)
(m)
0,222
0,0146
0,0146
0,01
7
0,001428571
0,23
0,048
0,048835231
0,212
0,0085
0,0085
0,01
13
0,000769231
0,19
0,038
0,030727439
0,202
0,0068
0,0068
0,01
22
0,000454545
0,225
0,028
0,022256869
Contoh hitungan
Bendung Tirus/Blended Reverse Curvature : Panjang Loncat Air : L = 6 (Y2 – Y1)
= 6 (7.2 - 2.0 ) = 31.2 cm
H =
16,3 2,0 7,2 3
= 8,5cm A =BxH
`= 10 x 8,56 = 85,6 cm 2
V =
=
Q A
2555 85
= 30.05 cm/det
Angka Froude :
V
Fr =
=
( g .Y 1)1 / 2
30,05 (9,81 x 2,0)1 / 2
= 6,786 cm/det Radius Hidraulik :
= R =
=
A P
85 27
= 3,148 y 2 Y 1
Y 1 Y 2
7,2 2.0
= 3,6 cm
= 0,5 (-1 + √ (1 + 8. Fr 2)
3,6 = 0.5 ( -1 +
3,6 = 9,110
(1 8 x 6.786 2
B. With Ski Jump
Y0
Y1
Y2
Volume
Waktu
Q
L
hu
cd
(m)
(m)
(m)
(m³)
(s)
(m³/s)
(m)
0,222
0,0146
0,0146
0,01
7
0,001428571
0,14
0,048
0,048835231
0,212
0,0085
0,0085
0,01
12
0,000833333
0,155
0,038
0,033288059
0,202
0,0068
0,0068
0,01
24
0,000416667
0,17
0,028
0,02040213
Contoh hitungan
Bendung Tirus/Blended Reverse Curvature : Panjang Loncat Air : Y1) L = 6 (Y2 – Y = 6 (6.7 - 2.3 ) = 26,4 cm
H =
16,3 2,3 6,7 3
= 8,4 cm A =BxH
= 10 x 8,4 = 84 cm 2
V =
=
Q A
2555 84
= 30.41 cm/det
Angka Froude :
Fr =
V
( g .Y 1)1 / 2
30,41 (9,81 x 2,3)1 / 2
=
= 6,378 cm/det Radius Hidraulik :
R = =
=
A P
47 12
= 3,917
y 2
6,7
Y 1
Y 1 Y 2
2,3
= 2,913 cm
= 0,5 (-1 + √ (1 + 8. Fr 2)
2,913 = 0.5 ( -1 +
2,913 = 8,533
(1 8 x 6,3782
C. WithSloping Appron
Y0
Y1
Y2
Volume
Waktu
Q
L
(m)
(m)
(m)
(m³)
(s)
(m³/s)
(m)
0,22
0,0305
0,0169
0,01
7
0,001428571
0,212
0,0275
0,013
0,01
13
0,2
0,0219
0,009
0,01
24
Contoh hitungan
Bendung Tirus/Blended Reverse Curvature : Panjang Loncat Air : L = 6 (Y2 – Y1)
= 6 (5.8 - 2.1 ) = 22,2 cm
H =
16,3 2,1 5,8 3
= 8,06 cm A =BxH
= 10 x 8,06 = 80,6 cm 2
V =
=
Q A
2555 80,6
= 31,673 cm/det
Angka Froude :
hu
cd
0,187
0,046
0,050240681
0,000769231
0,19
0,038
0,030727439
0,000416667
0,18
0,026
0,021435419
V
Fr =
=
( g .Y 1)1 / 2
31,673 (9,81 x 2,1)1 / 2
= 6,978 cm/det Radius Hidraulik :
R =
=
A P
80,6 26,13
= 3,806
y 2 Y 1
Y 1 Y 2
5,8
2,1
= 2,76 cm
= 0,5 (-1 + √ (1 + 8. Fr 2)
2,76 = 0.5 ( -1 +
2,76 = 9,381
(1 8 x 6,978 2
DUKUMENSTASI :
3.2 TUMBUKAN PANCARAN FLUIDA ( IMFACT OF A JET )
A. Tujuan Percobaan : Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat:
a.
Menjelaskan prinsip dari pancaran fluida dengan mencatat data pengamatan pada lembar format yang telah disediakan.
b.
Menghitung hasil percobaantersebut dengan teliti dan benar.
c.
Mengaplikasikan prinsip-prinsip tumbukan pancaran fluida pada bangunan-bangunan air seperti bendungan dinding dll.
B. Dasar Teori. Penerapan hokum Newton II
Fy = Qm x V x (cos θ + 1)
Dimana :
Fy = gaya akibat p-ancaran fluida (Newton)
Qm = debit mengalir ( m3/detik )
θ = sudut balik (º )
Sedangkan debit yang mengalir :
Qm = ρ x Qt
Dimana :
Ρ = kerapatan massa air ( kg/`m3)
Qt = debit terukur ( m3/detik )
Kecepatan adalah debit persatuan luas dapat diuraikan sebagai berikut:
V=
, maka Qt = A x V
Dimana :
A = Luas Nozzle (m2 )
V = Kecepatan aliran ( m/detik )
Sudut diperoleh dari pengukuran terhadap 180º :
Θ = 180º-α
Dimana :
α = sudut pancaran terhadap sudut utama
Besarnya sudut α tergantung dari type piringan :
a. Type piringan datar
c. Type piringan ½ cekung
C. Peralatan dan Bahan a. jet impact apparatus
b. Hidrauliks bench
b. Type piringan cekung
d. Type piringan tajam
c. Thermometer air
d. Massa pemberat
e. Stop watch
D. Langkah Kerja a. Prosedur 1. Siapkanlah peralatan dan bahan yang akan digunakan dan pastikan peralatan dalam keadaan baik sebelum digunakan. 2. Meletakan jet impact didalam hidrolisks bench kemudian levelkan nivo tepat ditengah dan penahan harus setara dengan taraf keseimbangan. 3. Pasanglah beban maksimal diatas jet impact tersebut. 4. Mulailah menghidupkan mesin dimana keran terlebih dahulu ditutup rapat dan buka secara perlahan. 5. Apabila mencapai maksimal dan pancaran yang dihasilkan air serta penahan beban sejajar dengan taraf keseimbangan, maka perubahan sudah bisa dilakukan. 6. Lanjutkan dengan perhitungan dengan menutup lubang penyumbat dan tentukan kapasitas volume yang akan diukur selanjutnya waktu yang diperlikan dengan stop watch. 7. Melakukan pengukuran secara terus menerus dengan jumlah volume dan massa beban yang berbeda sebanyak lima kali pengukuran. 8. Pada piringan yang berbeda, melakukan pengukuran sesuai dengan langkah yang diatas.
b. Contoh Perhitungan
Contohperhitungan
Diameter Nozzle (d)
: 8 mm = 0,008 m
Temperatur air (T)
: 30°C
Percepatan Gravitasi (g) : 9,81 m/detik
A
: ¼ x π x d² = ¼ x 3,14 x (0,008)² = 0,00005 m²
ρ
: 996 kg/m³ (didapat didalam tabel,sesuai dgn suhu)
penjelasan perhitungan,diambil dari tabel1 Tipe Piringan Datar, baris pertama,dengan nilai ;
α = 90°
θ = 180°- α
= 180° - 90°
= 90°
s = ρ x A x (Cos θ +1)
= 996 x 0,00005 x (Cos 90° +1)
= 0,0498
Dik :
m = 0,64 kg
V = 0,002 liter
t = 3detik
Jawab :
, = 0.666666667 liter/detik
Q = =
, = 13,332m/detik ,
v = =
Fy = v² x s
= (13,332)² x 0,0498
= 4,86 N
W=mxg
= 0,64 x 9,81
= 6,27 N
Ƞ =
x 100% = ,x 100% = 129,1 % , data selanjutnya dapat dilihat di Tabel 4,
Kesimpulan
Adapun yang dapat penulis simpulkan dari percobaan tumbukan pancaran fluida (jet impact):
Jet impact merupakan suatu percobaan yang berfungsi mengukur besar gaya pancaran yang timbul akibat adanya tekanan air, sehingga mampu mengangkat beban yang bekerja diatasnya.
Percobaan ini sangat memerlukan ketelitian yang akurat, missal untuk pembacaan dan perhitungan waktu, debit air yang diperlukan serta kedudukan jet impact harus betul-betul datar.
E. Keselamatan Kerja
Mematuhi tata tertib laboratorium yang berlaku
Mengikuti petunjuk instruktur laboratorium
Menjaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadi kerusakan
Sebelum memulai praktek, diharapkan kepada mahasiswa agar mempelajari terlebih dahulu petunjuk kerja secara berurutan mulai dari tujuan praktikum sampai dengan cara pelaksanaannya.
Mempersiapkan alat-alat yang akan dipergunakan dan pastikan bahwa alat tersebut dalam kondisi yang baik.
Memakai pakaian praktek laboratorium, untuk menghindari terjadinya hal-hal yang tidak diinginkan.
F.Dokumentasi
Jet Impact Apparatus
. Hidrauliks Bench
3.3 PERSAMAAN ENERGI ALIRAN FLUIDA
A. Tujuan Percobaan Adapun tujuan dari melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat: a. Mengamati besarnya tinggi energi total pontensial, energi tekanan, dan sekaligus total energi pada setiap penampang pipa b. Menghitung besarnya tinggi energi total pontensial, energi tekana,dan sekaligus total energi pada setiap penampang pipa c.
Membandingkan hasil pengamatan dengan hasil perhitungan tinggi total energi pada setiap penampang pipa.
d. Membandingkan hasil kedua cara percobaan, yaitu kondisi aliran menyebar dan aliran mengumpul e. Mengaplikasikan pada perencanaan jaringan tata pipa misalnya, waterturn, jaringn pipa PDAM dll.
B. Dasar Teori Pada tahun 1738, Daniel Bernoulli seseorang ahli matematik dan filsof memperkenelkan teori persamaan enrgi aliran dan akhirnya dikenal sebagai Theorema Bernoulli, yang merupakan prinsip dasar untuk memecahkan persoalan-persoalan aliran fluida. Persamaan energi ini, dihasilkan dari penerapan teori kekekalan energi dalam fisika klasik yang diorientasikan pada obyek aliran fluida, Energi yang dimiliki oleh suatu fluida yang mengalir terdiri atas: 1. Energi tekanan = m.g.p/(p/g) 2. Energi potensial = m.g.z 3. Energi kinetik = ½.m.V² Total energi = m.g.p/(p.g) + m.g.z + ½.m.V² konstan
Bila persamaan tersebut disederhanakan, maka dapat dituliskan sbb :
2
Gambar : Tinggi energi pada dua penampang Persamaan energi untuk dua penampang yang ditinjau, berlaku :
₁ ² ²
z +
Apabila kedua penampang tersebut berada dalam suatu bidang datar, maka
₁ ₂
z = z saling menghilangkan, sehingga persamaan energinya sebagai berikut
² ² 2 2
Persamaan tersebut diperoleh dengan asumsi, bahwa : 1. Aliran tidak terjadi gesekan 2. Aliran langgeng 3. Aliran streamline 4. Fluida tak termampatkan Dan bilamana fluida yang mengalir yang terjadi gesekan dengan media pembawanya, maka persamaan energi Bernoulli menjadi
₁ ² ² ℎ Dengan : ℎ=ℎ z +
C. Alat dan Bahan 1. Pesawat Theorema Bernoulli 2. Stopwatch 3. Gelas Ukur ( Volumetric bench) 4. Termomete
D. Data Teknik Alat Posisi lubang
Pembacaan
Diameter (mm)
Luas penampang
piezometer
Manometer
A
h
25,0
490,9 x
10−
B
h
13,9
151,7 x
10−
C
h
11,8
109,4 x
10−
D
h4
10,7
89,9 x
10−
E
h
10,0
78,5 x
10−
Pipa (m²)
h
F
25,0
490,9 x
10−
E. Langkah Kerja
1. Siapkanlah Alat 2. Aturlah nivo 3. Tutuplah kran pengaliran, kemudian jalankan pompa dengan memutar stater. 4. Bukalah sedikit keran, kemudian buka kran dengan hati – – hati hingga tabung manometer terisi dengan air. 5. Bukalah dua keran dengan berhati-hati, kemudian stel keduanya sampai memberikan kombinasi aliran dan sistem tekanan yang berbeda pada tinggi kolom air manometer. 6. Buang gelembung udara dinamometer, kemudian lepelkan danamometer 150 7. Menghitung debit rata rata – – rata rata 8. Plot grapik antra hubungan h, H(pengamatan),b dan presentase penyimpangan H pada setiap penampang a, b, c, d, e, dan f.
F. Perhitungan Penampang (a) Diketahui :
Debit (Q)
Luas Penampang (Aa) = (0,0004099 (0,0004099 m²)² Volume
= 2,6 liter = 9,2 X 10¯³ m
Waktu
= 10 detik
=
h
Volume Waktu
=
,
= 0,170 m
H (act) = 0,171 m Penyelesaian :
= 0.052000000 0.052000000 m³/detik
, d 0,187m v , 0,002 V= ,4 .g ., H (teo) = h + v²/2g = 0,170m+0,002m = 0,172m ∆H
Hact act−Hteo 100% Hteo ,−, x100% = , =
= -0,45 %
G. Kesimpulan Teori persamaan energi aliran ditemukan oleh Daniel Bernouli seorang ahli matematika dan filosof. Kemudian teori tersebut dikenal sebagai Theorema Bernouli.
Energi-energi yang dimiliki oleh suatu fluida yang mengalir terdiri atas : energi tekanan, energi potensial, dan energi kinetic.
Dalam percobaan kali ini didapat hasil penyimpangan tinggi total enegri teoritis dengan actual tidak ideal, atau dalam arti kata tidak sama dengan 0%. Sehingga dapat dikatakan hasil percobaan ini kurang akurat/teliti. Kesalahan ini mungkin disebabkan kurang tepat pada hasil pembacaan alat maupun penggunaannya.
Sebelum melakukan percobaan ini, periksa terlebih dahulu peralatan yang akan digunakan.
Dalam melakukan praktek sebaiknya gunakan pakaian praktek.
Sewaktu praktek kekompakan kolompok harus dijaga
Mengikuti arahan instruktur
Sebaiknya dalam melakukan pengukuran dilakukan dengan teliti, agar hasil yang didapat sesuai dengan kita inginkan.
Melakukan pekerjaan harus sesuai dengan prosedur yang ada agar tidak terjadi hal-hal yang tidak diinginkan
H. Keselamatan Kerja 1. Patuhilah tata – tertib laboratoriuma yang berlaku 2. Ikuti petunjuk instruktur laboratorium 3. Jaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadinya kerusakan 4. Saat praktek jangan bergurau
I.
Dokumentasi
3.4 PERCOBAAN KOEFISIEN KECEPATAN DAN DEBIT (ORIFICE)
A. Tujuan Percobaan Setelah melaksanakan percobaan ini, anda diharapkan dapat:
a.
Mengamati parameter-parameter dan variabel-variabel yang mempengaruhi besarnya nilai koefisien kacepatan pada Plat Orifice.
b.
Menghitung besarnya koefisien kecepatan aliran yang melewati orifice berdiameter 3mm dan 6mm.
c.
Membuat grafik hubungan antara 2
h, y versus
x dan menentukan nilai Cv pada
kemiringan grafik tersebut. d.
Mengaplikasikannya pada perencanaan jaringan pipa misalnya, waterturn, perlengkapan pengolahan air bersih, perlengkapan pengolahan air limbah dll.
A. Dasar Teori Pada tahun 1644, Torricelli memperkenalkan rumus kecepatan pancaran air yang melalui plat orifice. Kecepatan teoritis (Vteo) hasil percobaannya dapat dijelaskan dengan menggunakan persamaan energi Bernoulli sbb:
Tinjauan lintasan aliran 1 dan 2
p1 z1 +
. g
2
v1
2 g
P 2 . g
2
v2
2 g
2
v2
h + 0 + 0 = 0 + 0 + 2 g
V2 =
2 g .h
Tinjauan lintasan pancaran 2 dan 3
y = ½ .g.t2
t=
(2 y) / g
x
x = v.t
v=
(2 y ) / g
= x
kecepatan aktual Cv
=
kecepatan teoritis
x
Cv
=
A. Peralatan dan bahan
a. Pesawat orifice and jet.
b. Kertas millimeter ukuran A3.
c. Penggaris segitiga kecil.
d. Pisau penggaris
g /(2 y )
Gambar Alat Pesawat Orifice and Jet
A. Langkah Kerja a. Persiapan percobaan
a. Menghubungkan orifice and jet apparatus dengan hydraulies bench. b. Memeriksa kehorizontalan orifice and jet apparatus dengan menggunakan alat waterpass.
B. Prosedur percobaan
a.
Menyelipkan selembar kertas millimeter ukuran A3 pada jepitan (8G) yang ada dipapan (8H) dan gerakkan jarum (8I) hingga ujung jarum tepat sejajar sisi atas dari lubang Orifice dan beri posisi pangkal pada lembaran kertas grafik, posisi tersebut dinyatakan sebagai sumbu y = 0.
b. Menaikan pipa overflow (8D), menghidupkan pompa, buka kran pengontrol dan alirkan air kedalam tangki. Atur bukaan kran pengontrol sehingga air tepat melimpah kedalam over flow pipe. Catat tinggi h perkirakan posisi vena contrakta dan catat jaraknya dari plat orifice. Ukur jarak setiap jarum terhadap posisi pena kontrakta.
c.
Mengatur tiap jarum (8I) untuk menentukan lintasan pancaran. Beri tanda posisi ujung jarum pada lembaran kertas, ukur penurunannya terhadap sumbu.
d. Mengulangi langkah kerja (1) sampai dengan (3) untuk beberapa macam harga dengan mengatur ketinggian over flow pipe (8D). e.
Mengulangi langkah kerja (1) sampai dengan (4) dengan menggunakan plat orifice yang berdiameter lain.
f.
Menghitung dan mentabelkan 2
(h.y)
g. Menghitung besarnya Cv dengan menggunakan rumus.
c.
ContohPerhitungan
KoefisienKecepatan Pada Orifice
Diameter 3
Tabel Orifice Diameter 3.
H
x
2*[(h*y)^0.5]
y
No
(1)
x CV =
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
(2)
(3)
(4)
(5)
2*[(h*y)^0.5] (6) = (3) / (5)
40,00
5,00
0,6
9,797958971
0,510310363
40,00
10,00
1,2
13,85640646
0,721687836
40,00
15,00
2,1
18,33030278
0,818317088
40,00
20,00
3,2
22,627417
0,883883476
40,00
25,00
5
28,28427125
0,883883476
40,00
30,00
6,9
33,22649545
0,902893898
40,00
35,00
8,8
37,52332608
0,932753134
40,00
40,00
11,8
43,45112196
0,920574618
37,50
5,00
0,6
9,486832981
0,527046277
37,50
10,00
1,3
13,96424004
0,716114874
37,50
15,00
2,2
18,16590212
0,825722824
37,50
20,00
3,6
23,23790008
0,860662966
37,50
25,00
5,3
28,19574436
0,886658628
37,50
30,00
7,2
32,86335345
0,912870929
37,50
35,00
9,4
37,54996671
0,932091372
1
2
37,50
40,00
12,4
43,12771731
0,927477792
35,00
5,00
0,7
9,899494937
0,505076272
35,00
10,00
1,3
13,49073756
0,741249317
35,00
15,00
2,2
17,54992877
0,854704323
35,00
20,00
3,6
22,44994432
0,890870806
35,00
25,00
5,4
27,49545417
0,909241209
35,00
30,00
7,5
32,40370349
0,9258201
35,00
35,00
10,1
37,60319135
0,930772063
35,00
40,00
12,9
42,49705872
0,941241611
32,50
5,00
0,7
9,539392014
0,524142418
32,50
10,00
1,3
13
0,769230769
32,50
15,00
2,6
18,38477631
0,81589244
32,50
20,00
4,1
23,08679276
0,866296164
32,50
25,00
5,8
27,45906044
0,910446301
32,50
30,00
8,2
32,64965543
0,918845838
32,50
35,00
10,8
37,46998799
0,934080897
32,50
40,00
14,1
42,81354926
0,934283672
30,00
5,00
0,8
9,797958971
0,510310363
30,00
10,00
1,5
13,41640786
0,745355992
30,00
15,00
2,6
17,66352173
0,849207776
30,00
20,00
4,1
22,18107301
0,901669635
30,00
25,00
6,1
27,05549852
0,924026589
3
4
5
30,00
30,00
8,7
32,31098884
0,928476691
30,00
35,00
11,3
36,82390528
0,950469532
30,00
40,00
14,8
42,14261501
0,949157996
27,50
5,00
0,8
9,38083152
0,533001791
27,50
10,00
1,5
12,84523258
0,778498944
27,50
15,00
2,9
17,8605711
0,839838766
27,50
20,00
3,5
19,62141687
1,019294383
27,50
25,00
5,6
24,81934729
1,007278705
27,50
30,00
8,5
30,5777697
0,98110491
27,50
35,00
11,9
36,18010503
0,967382487
27,50
40,00
15,7
41,55718951
0,962528999
6
KoefisienKecepatan Pada Orifice
Diameter 6,
Tabel Koefisien Kecepatan Pada Orifice Diameter 6
h
x
y
2*[(h*y)^0.5]
No
(1)
x CV =
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
(2)
(3)
(4)
(5)
2*[(h*y)^0.5] (6) = (3) / (5)
40,00
5,00
0,5
8,94427191
0,559016994
40,00
10,00
1,1
13,26649916
0,753778361
40,00
15,00
2,1
18,33030278
0,818317088
40,00
20,00
3,3
22,97825059
0,87038828
40,00
25,00
4,6
27,12931993
0,921512226
40,00
30,00
6,6
32,49615362
0,923186182
40,00
35,00
8,7
37,30951621
0,938098468
40,00
40,00
11,2
42,33202098
0,944911183
37,50
5,00
0,5
8,660254038
0,577350269
37,50
10,00
1,1
12,84523258
0,778498944
37,50
15,00
2,1
17,74823935
0,845154255
37,50
20,00
3,3
22,24859546
0,89893315
37,50
25,00
4,8
26,83281573
0,931694991
37,50
30,00
6,8
31,93743885
0,939336437
37,50
35,00
9,1
36,9459064
0,947330933
37,50
40,00
11,8
42,07136794
0,950765377
1
2
35,00
5,00
0,5
8,366600265
0,597614305
35,00
10,00
1,1
12,40967365
0,805822964
35,00
15,00
2,2
17,54992877
0,854704323
35,00
20,00
3,4
21,81742423
0,916698497
35,00
25,00
5,1
26,72077843
0,935601486
35,00
30,00
7,2
31,74901573
0,944911183
35,00
35,00
9,6
36,66060556
0,95470327
35,00
40,00
12,4
41,66533331
0,960030721
32,50
5,00
0,6
8,831760866
0,566138517
32,50
10,00
1,2
12,489996
0,800640769
32,50
15,00
2,3
17,29161647
0,867472398
32,50
20,00
3,6
21,63330765
0,924500327
32,50
25,00
5,4
26,4952826
0,943564195
32,50
30,00
7,7
31,63858404
0,948209312
32,50
35,00
10,3
36,59234893
0,956484102
32,50
40,00
11,5
38,66522986
1,0345212
30,00
5,00
0,6
8,485281374
0,589255651
30,00
10,00
1,3
12,489996
0,800640769
30,00
15,00
2,5
17,32050808
0,866025404
30,00
20,00
3,9
21,63330765
0,924500327
30,00
25,00
5,9
26,60826939
0,939557535
30,00
30,00
8,3
31,55946768
0,950586376
3
4
5
30,00
35,00
11,2
36,66060556
0,95470327
30,00
40,00
14,5
41,71330723
0,958926603
27,50
5,00
0,6
8,124038405
0,615457455
27,50
10,00
1,3
11,95826074
0,83624201
27,50
15,00
2,6
16,91153453
0,886968594
27,50
20,00
4,3
21,74856317
0,91960098
27,50
25,00
6,4
26,53299832
0,942222952
27,50
30,00
8,9
31,28897569
0,958804158
27,50
35,00
12,1
36,48287269
0,959354278
27,50
40,00
15,8
41,68932717
0,959478186
6
Koefisien Debit Pada Orifice (UNSTEADY FLOW)
Diameter 3
Tabel Unsteady Flow Diameter 3
2*At h1
t
h2
√ h1
√ h2
√ h1-√ h2
No
(1)
1
2
Cd =
* √ h1-√ h2 t*(A*√2g)
(cm)
(detik)
(cm)
(cm0.5)
(cm0.5)
(cm0.5)
(bilangan tak berdimensi)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)=(5)-(6)
(8)
20,00
38,5
6,324555
6,204837
0,119718497
0,156770095
40,00
37
6,324555
6,082763
0,24179279
0,15831254
60,00
35,5
6,324555
5,958188
0,366367676
0,159918188
80,00
34,1
6,324555
5,839521
0,485034792
0,158786972
100,00
32,6
6,324555
5,709641
0,614914351
0,161044757
120,00
31,1
6,324555
5,576737
0,747817923
0,163209932
140,00
29,9
6,324555
5,468089
0,856466075
0,160219027
160,00
28,6
6,324555
5,347897
0,976658537
0,159865492
20,00
38,5
6,324555
6,204837
0,119718497
0,156770095
40,00
37
6,324555
6,082763
0,24179279
0,15831254
60,00
35,4
6,324555
5,94979
0,374765408
0,163583768
80,00
33,9
6,324555
5,822371
0,502184669
0,164401367
100,00
32,5
6,324555
5,700877
0,623678195
0,163339989
120,00
31,1
6,324555
5,576737
0,747817923
0,163209932
140,00
29,8
6,324555
5,458938
0,865617695
0,16193102
40,00
40,00
3
160,00
28,5
6,324555
5,338539
0,986016194
0,161397211
20,00
38,4
6,324555
6,196773
0,127781966
0,167329122
40,00
36,9
6,324555
6,074537
0,250018301
0,163698149
60,00
35,5
6,324555
5,958188
0,366367676
0,159918188
80,00
33,8
6,324555
5,813777
0,510778579
0,167214775
100,00
32,5
6,324555
5,700877
0,623678195
0,163339989
120,00
31,1
6,324555
5,576737
0,747817923
0,163209932
140,00
29,7
6,324555
5,449771
0,874784683
0,163645888
160,00
28,4
6,324555
5,329165
0,995390283
0,16293162
40,00
Koefisien Debit Pada Orifice (UNSTEADY FLOW)
Diameter 6
Tabel Unsteady Flow Diameter 6
2*At h1
t
h2
√ h1
√ h2
√ h1-√ h2
No
(1)
1
2
Cd =
* √ h1-√ h2 t*(A*√2g)
(cm)
(detik)
(cm)
(cm0.5)
(cm0.5)
(cm0.5)
(bilangan tak berdimensi)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)=(5)-(6)
(8)
20,00
34,6
6,324555
5,882176
0,442378852
0,579290389
40,00
29,4
6,324555
5,422177
0,902378636
0,5908276
60,00
24,7
6,324555
4,969909
1,354645864
0,591298104
80,00
6,324555
0
6,32455532
2,070484435
100,00
6,324555
0
6,32455532
1,656387548
120,00
6,324555
0
6,32455532
1,380322957
140,00
6,324555
0
6,32455532
1,183133963
160,00
6,324555
0
6,32455532
1,035242217
40,00
40,00
20,00
34,4
6,324555
5,865151
0,459404001
0,60158464
40,00
29,3
6,324555
5,412947
0,911607879
0,596870398
60,00
24,3
6,324555
4,929503
1,395052303
0,608935371
80,00
6,324555
0
6,32455532
2,070484435
100,00
6,324555
0
6,32455532
1,656387548
120,00
6,324555
0
6,32455532
1,380322957
140,00
6,324555
0
6,32455532
1,183133963
160,00
3
6,324555
0
6,32455532
1,035242217
20,00
34,6
6,324555
5,882176
0,442378852
0,579290389
40,00
29,5
6,324555
5,43139
0,893165075
0,58479507
60,00
24,8
6,324555
4,97996
1,344595481
0,586911147
80,00
6,324555
0
6,32455532
2,070484435
100,00
6,324555
0
6,32455532
1,656387548
120,00
6,324555
0
6,32455532
1,380322957
140,00
6,324555
0
6,32455532
1,183133963
160,00
6,324555
0
6,32455532
1,035242217
40,00
Koefisien Debit Pada Orifice (STEADY FLOW)
Diameter 3
Tabel Steady Flow Diameter 3
h
t
Volume
Q teoritis
Q Actual
Koefisien Debit
(cm)
(detik)
(ml)
Qt=A*[(2gh)0.5]
Qa=(V/t)/1000
Cd=Qa/Qt
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)=(4)/(3)
(7)=(6)/(5)
No
(1)
1
2
3
4
5
6
40,00
38,00
36,00
34,00
32,00
30,00
30,00
450
79,20851625
15
0,189373576
30,00
450
79,20851625
15
0,189373576
30,00
450
79,20851625
15
0,189373576
30,00
440
77,20291182
14,66666667
0,189975563
30,00
440
77,20291182
14,66666667
0,189975563
30,00
440
77,20291182
14,66666667
0,189975563
30,00
420
75,14379643
14
0,186309458
30,00
420
75,14379643
14
0,186309458
30,00
420
75,14379643
14
0,186309458
30,00
420
73,02664369
14
0,191710851
30,00
420
73,02664369
14
0,191710851
30,00
420
73,02664369
14
0,191710851
30,00
420
70,84625069
14
0,197611022
30,00
420
70,84625069
14
0,197611022
30,00
420
70,84625069
14
0,197611022
30,00
380
68,59658727
12,66666667
0,184654473
7
8
28,00
26,00
30,00
380
68,59658727
12,66666667
0,184654473
30,00
380
68,59658727
12,66666667
0,184654473
30,00
380
66,2705993
12,66666667
0,191135538
30,00
380
66,2705993
12,66666667
0,191135538
30,00
380
66,2705993
12,66666667
0,191135538
30,00
380
63,85994738
12,66666667
0,198350722
30,00
380
63,85994738
12,66666667
0,198350722
30,00
380
63,85994738
12,66666667
0,198350722
Koefisien Debit Pada Orifice (STEADY FLOW)
Diameter 6
Tabel Steady Flow Diameter 6
h
t
Volume
Q teoritis
Q Actual
Koefisien Debit
(cm)
(detik)
(ml)
Qt=A*[(2gh)0.5]
Qa=(V/t)/1000
Cd=Qa/Qt
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)=(4)/(3)
(7)=(6)/(5)
30,00
1580
79,20851625
52,66666667
0,664911668
30,00
1580
79,20851625
52,66666667
0,664911668
30,00
1580
79,20851625
52,66666667
0,664911668
30,00
1560
77,20291182
52
0,673549725
30,00
1560
77,20291182
52
0,673549725
30,00
1560
77,20291182
52
0,673549725
30,00
1500
75,14379643
50
0,665390922
30,00
1500
75,14379643
50
0,665390922
30,00
1500
75,14379643
50
0,665390922
30,00
1460
73,02664369
48,66666667
0,666423434
30,00
1460
73,02664369
48,66666667
0,666423434
30,00
1460
73,02664369
48,66666667
0,666423434
30,00
1420
70,84625069
47,33333333
0,668113455
30,00
1420
70,84625069
47,33333333
0,668113455
30,00
1420
70,84625069
47,33333333
0,668113455
30,00
1400
68,59658727
46,66666667
0,680305953
No
(1)
1
2
3
4
5
6
40,00
38,00
36,00
34,00
32,00
30,00
7
8
28,00
26,00
30,00
1400
68,59658727
46,66666667
0,680305953
30,00
1400
68,59658727
46,66666667
0,680305953
30,00
1350
66,2705993
45
0,679034149
30,00
1350
66,2705993
45
0,679034149
30,00
1350
66,2705993
45
0,679034149
30,00
1320
63,85994738
44
0,689007771
30,00
1320
63,85994738
44
0,689007771
30,00
1320
63,85994738
44
0,689007771
3.5 PERCOBAAN PENGUKURAN TEKANAN FLUIDA
A. Tujuan Percobaan Setelah melakukan percobaan ini, anda diharapkan dapat:
1. Menghitung tekanan relative secara teoritis terhadap masa beban. 2. Mengukur tekanan relative dengan alat ukur bourdon. 3. Membandingkan ke 3 (tiga) cara tersebut. 4. Mengukur tinggi tekanan dengan Manometer Air Raksa.
B. Dasar Teori Tekanan fluida adalah gaya tekan persatuan luas
P = F/A [KN/m pangkat 2 (dua)]
Tekanan relatif menurut alat ukur merupakan tekanan lebih hidrostatik tanpa memperhitungkan tekanan atmosfir. Tekanan dapat didefinisikan sebagai berat kolom air yang didesak persatuan luas:
P = W/A [KN/ m pangkat 2 (dua)] atau sudah lazim disederhanakan P = у * h
Karena terbukti:
w=m*g
w = Berat
(N)
m=ρ*v
m = Massa
(Kg)
v=A*h
g = Percepatan grafitasi (m/detik pangkat 2 (dua))
ρ = у/g
ρ = Kerapatan massa air (kg/m pangkat 2 (dua))
v = Volume
(m pangkat 3 (tiga))
A = Luas
(m pangkat 2 (dua))
Disederhanakan:
h = Tinggi
(m)
P = W/A
у = Berat jenis
(N/m pangkat2 (dua))
=m*g/A
=ρ*v*g/A
= (у / g * A * h * g) / A
Maka terbukti:
P=у*h
C. Peralatan dan Bahan Alat:
1. Manometer Hg 2. Bourdon 3. Beban 4. Piston
5. Ember Bahan: air bersih
D. Langkah Percobaan 1. Tekanan relatife secara teoritis terhadap massa beban
Diketahui diameter pistonnya adalah 17,67 mm.
Luas permukaan pistonnya A = ¼ . π . d pangkat 2 (dua) = ¼ . 3,14 . 17,67 pangkat 2 (dua) = 245 mm pangkat 2 (dua).
Jika massa beban m nya = .....Kg dan percepatan grafitasi g = 9,81 m/det pangkat 2 (dua) maka tekanan dapat dihitung dengan persamaan:
P = m * g / A = (.....Kg * 9,81 m/det pangkat 2 (dua) / 245 mm pangkat 2 (dua)) * (10 pangkat 6 (enam) mm pangkat 2 (dua)/1 mm pangkat 2 (dua)) = .........KN/m pangkat 2 (dua)
2
Menggunakan alat ukur bourdon
Isi silinder dengan air dan masukkan pistonnya.
Keluarkan sisa udaranya, sampai dirasa tidak ada gelembung udara didalam pipa.
Baca skala pengukur pada bourdonnya, P0 = .......KN/m pangkat 2 (dua)
Lalu beri beban pada pistonnya m1 = 0,5 Kg, Baca skala Px = ......KN/m pangkat 2 (dua)
Lalu tambah bebannya sebesar 1 kg, 1,5 kg, 2 kg, 2,5 kg, 3 kg, 3,5 kg, dan seterusnya
Lalu putar-putar piston agar tidak macet, lalu baca skala pada alat ukurnya.
Ulangi pembacaannya dengan mengurangi beban sampai nol
Tekanannya dapat dihitung sebagai : PB = Px – P0.
C. Mengukur Tinggi tekanan pada manometer
Baca sekali tinggi padamanometer Hg saat piston dimasukan
Tinggi tekan saat sebelum di bebani h0 =Ha-Hb
Setelah dibebani dengan M1=.....Kg bacalah ha dan hb
Beda tinggi terkan hx=ha-hb tinggi tekan >hx-h0
Tekanan menurut manometer dapat dihitung sebagai Pm =Yhg * h dimana Yhg
6.Keselamatan Kerja
A. Patuhilah tatatertib laboratorium yang belaku
B. Ikutilah langkah kerja yang berlaku
C. Jaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadinya kerusakan
D. Bersihkan alat setelah dipakai dan kembalikan k embalikan pada tempat semula
E. Kesimpulan 1. Dibutuhkan ketelitian dalam menghitung data sesuai rumus yang telah ditentukan, melihat hasil bacaan pada manometer Hg saat piston dimasukkan, dan lainnya. 2. Dibutuhkan pembagian tugas dalam praktek agar terasa l ebih ringan, efektif, dan lainnya. 3. Dalam praktek ini harus sesuai prosedur, misalnya salah satunya mengeluarkan sisa udara, sampai gelembung udaranya tidak ada didalam pipa, dan mungkin diperlukan ketelitian juga untuk melihat apakah ada gelembung gelembung udaranya atau tidak. 4. Diperlukkan kehati-hatian dalam praktek agar diharapkan tidak merusak alat dilab dan bisa menghindari kecelakaan kerja pada diri sendiri dan atau pun orang lain.
Teoritis
No
Bourdon
Manometer Hg ho=ha-
hx=ha-
h=hx-
m
PT= m*g/a
Po
Px
PB=Px-Po
hₐ
hb
hb
hb
ho
Pʍ=ɣhg*h
(Kg)
(KN/m²)
(KN/m²)
(KN/m²)
(KN/m²)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(KN/m²) ( KN/m²)
1
0,0
20,40816327
22
-22
520
372
148
2
0,5
40,81632653
42
20
600
295
305
157
20,9438
3
1,0
61,2244898
62
40
677
218
459
311
41,4874
4
1,5
81,63265306
82
60
752
141
611
463
61,7642
5
2,0
6
2,5
7
3,0
8
3,5
9
4,0
10
4,5
Diameter Piston = 17.67 mm = 0.01767 Diketahui :
m Luas Piston (A) = 1/4*∏*d²= 245 mm = 0.000245 m ²
ɣHg = s*ρ*g = 13,6*9.81*10000 = 133.4 kN / m g = 9.81 m / det
²
³
²
40816,327
Contoh perhitungan pada percobaan no 2 Mencari Pr :
mxg/A =
1 x 10 / 0.000245
=
40816.327 N/m² = 40.81632 kN/m²
Mencari hx :
ha – ha – hb hb =
660 – 660 – 360 360
=
300 mm = 0.3 m
Mencari ho :
hx-(ha – hx-(ha – hb percobaan 1) =
Mencari ρm :
160 mm =0.16 ɣHg*h
=
133.4 x 0.16
=
21.344 kN / m
²
=300-140 mm
DUKUMENTASI
3.6 Kehilangan Tekanan Dalam Jaringan Pipa (Loss In Beend)
1. TujuanPercobaan Menunjukan hubungan antara kehilangan
energy akibat gesekan dengan kecepatan
aliran melalui pipa berdinding halus. 2. DasarTeori Hilangnya energi yang terjadi pada bagian-bagian pipa, biasanya juga disebut dengan head loss atau hilang tekanan dalam meter yang dihitung dengan rumus :
Ah
Kv 2
2 g
Dimana :
K = Koefesien kehilangan tekanan
V = Kecepatan aliran dalam pipa Karena kompleksnya aliran dalam jumlah( banyak ) bagian – bagian pipa ( fitting ), maka K biasanya ditentukan dengan percobaan ( eksperimen ). Untuk eksperimen bagian-bagian pipa ( pipe fitting ) banyanya kehilangan dihitung dengan dua pembacaan manometer, yang didapatkan sebelum dan sesudah tiap-tiap bagian-bagian pipa ( fitting ), dan kemudian K ditentukan dengan rumus sebagai berikut :
K
h
V
2
2 g
Dikarenakan perubahan pada daerah persimpangan ( cross-sectional ) pipa yang melalui pembesaran dan pembengkokan, maka sistem mengalami perubahan penambahan pada statistika tekanan. Perhitungan ini adalah sebagai berikut :
V 1
2
2 g
V 2
2
2 g
Untuk menghilangkan efek dari perubahan daerah pada head ukur yang diukur, nilai ini harus ditambah pada pembacaan head loss kalau terjadi pembesaran, dan kemungkinan jika terjadi pengecilan
Terutama untuk eksperimen gate-valve ( katupgerbang ), perbedaan tekanan sebelum dan sesudah pintu gerbang diukur secara langsung dengan menggunakan ukuran tekanan
100 Kiki Ridwan
differensial. Ini dapat dikonfirmasikan kedalam sebuah ekivalen dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : 1 bar = 10,3 m air = 147 pon per inchipersegi( psi )
Koefesien selisih dihitung dengan seperti hitungan untuk gate-valve diatas. Bilangan Reynold adalah bilangan yang tidak berdimensi yang biasanya digunakan dalam membandingkan karekteristik aliran 3. AlatdanBahan 1. Hidrauliks Bench 2. EnergiLosse in Bends Fitting Apparatus 3. Stopwatch 4. Clamps 5. Termometer
4. LangkahKerja 1. Mengatur peralatan yang kendor pada bangku kerja hidrolika, jadi bagian dasarnya datar ( hal ini diperlukan untuk ketepatan pengukuran ketinggian dari manometer ). 2. Menyambungkan penguji lubang masuk bor, pada penyedian aliran bangku kerja dan jalankan pertambahan karet lubang buang pada tangki volume metric dan jagalah pada tempatnya 3. Membuka katup meja, katup gerbang (gate-valve), dan katup control aliran, kemudian menghidupkan pompa untuk mengisi test rig ( perlengkapan uji ) dengan air. Agar udara dapat dibuang dari daerah tekanan kerandan manometer, maka menutup katup bench dan katup control aliran pada test rig, setelah itu membuka baut penglepasan udara dan memindahkan tutupnya dari katup udara. 4. Berikutnya menghubungkan turbin bor kecil dari katup udara ke tangki volume matrik. Dan sekarang membuka katub bench dan biarkan aliran melalui manometer untuk membersihkan semua udara dari daerah tekanan keran dan manometer tersebut 5. Mengencangkan baut katup udara dan membuka setengah katup bench dan katup kontroltes rig 6. Berikutnya membuka katup penglepasan udara perlahan-lahan untuk agar udara dapat masuk kebagian atas manometer. Mengencangkan kembali baut tersebut apabila level manometer mencapai ketinggian yang pas. 7. Memeriksa semua level manometer pada skala rata-rata maksimum volume aliran( sekitar 17 liter/menit ). Level ini dapat diukur lebih banyak lagi dengan cara menggunakan baut control pelepasan udara dengan pompa tangan yang sudah tersedia. Baut
penglepasan udara
mengontrol udara yang mengalir melalui katup udara, jadi apabila menggunakan pompa tangan
101 Kiki Ridwan
maka baut penglepasan udara tersebut harus dibuka. Untuk menahan tekanan pompa tangan pada sistem tersebut, bautnya harus ditutup setelah pemompaan. 8. Mengukur selisih luas bagian-bagian pipa, kecuali katup gerbang yang harus dijaga untuk selalu terbuka penuh. Atur aliran dari tombol katup control dan dalam pemberian laju aliran, lihat selisih akhir dari manometer yang mengukur setelah derajat udaranya tetap. 9. Dalam menentukanlaju volume tangki air. Untuk mencapai hal tersebut harus dengan menutup bola katup dan mengukur dengan stopwatch waktu yang diperlukan untuk mencampurkan volume fluida yang ada ditangki yang berasal dari gelas ukur, kamu harus mencampurkan cairan fluida itu kurangl ebih 1 menit untuk memperkecil kemungkinan terjadi kesalahan. 10. Ulangi langkah diatas untuk mendapatkan nilai totalnya sebanyak 3 kali pengukuran laju aliran kira-kira 8-17 liter pe rmenitnya. Ukur suhu aliran luar pada laju aliran terendah, bersamaan dengan tableviskositas kinematika air ditekanan atmosfir secara detail yang digunakan untuk menentukan bilangan Reynold.
Diketahui :
Contoh Perhitungan Percobaan 1 ( Mitre ) Volume (V) = 0,00160 m³ (1600 ml )
Time (t) = 10 detik h1 = 0,180 m h2 = 0,160 m Diameter tabung = 0,0196 m Contoh hitungan : Luas Penampang (A) =¼ . ∏.0,0196 m² =0,00030184m²
Head Loss (Δh) = h1-h2 = 0,180 m - 0,160 m =0,020m
Flow Rate (Qt) = V/t
102 Kiki Ridwan
= ¼ .∏.d²
= 0,00160 m³/ 10 detik =0,000160m³/detik
⁰
Velocity (v)
= 0,000000836 ( Tebel Kinematik Karena Suhu 28 )
Kecepatan( v ) =
=
Qt A
(0,000160 m³/detik) 0,00030184 m²
= 0,5298013 m²/detik
v²/2g
=
(0,5298013 m/detik)² 2 x 9,81
=0,01431m/detik
K
=
=
hl v²/2g
(0,028 ) 0,01431
= 1,957 m²/detik
Re
= =
v.d V
(0,5298013 . 0,0196) 0,000000836
= 12694,5 ˃ 2000 ( Turbulen )
TebelPercobaanKehilnganTekananEnergiDalamPipa Percobaan 1
103 Kiki Ridwan
Suhu
= 28˚c
D
= 0,0196 (m)
Man
Man
o
o
Head
Met
Met
loss
er
er
H1-H2
H1
H2
0.18
0.15
4
6
0.21
0.20
8
2
Short
0.23
0.22
Bend
6
4
Long
0.24
0.25
Bend
5
0
Enlargem
0.24
0.25
ent
4
0
Contracti
0.25
0.23
on
0
5
Fiting
Mitre
Elbow
104 Kiki Ridwan
0.028
0.016
0.012
0.005
0.006
0.015
Vol (v)
0.00 16 0.00 16 0.00 16 0.00 16 0.00 16 0.00 16
Time
Flow rate
(t)
Qt=v/s
10
0.00016
10
0.00016
10
0.00016
10
0.00016
10
0.00016
10
0.00016
Velocit y
V2/2 g
k
Re
Ket
(v)
0,5298
0,01
1,9
12694,
01325
431
57
5
0,5298
0,01
1.1
12694,
01325
431
18
5
0,5298
0,01
0,8
12694,
01325
431
39
5
0,5298
0,01
0,3
12694,
01325
431
49
5
0,5298
0,01
0,4
12694,
01325
431
19
5
0,5298
0,01
1,0
12694,
01325
431
48
5
Turbulen
Turbulen
Turbulen
Turbulen
Turbulen
Turbulen
Percobaan 2 Suhu
= 28˚c
D
= 0.0196 (m)
Man
Man
o
o
Head
Met
Met
loss
er
er
H1-H2
H1
H2
0.15
0.11
7
5
0.21
0.18
0
4
Short
0.23
0.21
Bend
6
9
Long
0.24
0.25
Bend
9
8
Enlargem
0.24
0.25
ent
9
9
Contracti
0.25
0.23
on
8
6
Fiting
Mitre
Elbow
105 Kiki Ridwan
0.042
0.026
0.017
0.009
0.010
0.022
Vol (v)
0.00 2 0.00 2 0.00 2 0.00 2 0.00 2 0.00 2
Time (t)
10
10
10
10
10
10
Flow rate Qt=v/s
Velocit y
V2/2 g
k
Re
Ket
(v)
0.0002000
0.6622
0,02
1,8
16184,
00
51656
235
79
7
0.0002000
0.6622
0,02
1,1
16184,
00
51656
235
63
7
0.0002000
0.6622
0,02
0,7
16184,
00
51656
235
61
7
0.0002000
0.6622
0,02
0,4
16184,
00
51656
235
03
7
0.0002000
0.6622
0,02
0,4
16184,
00
51656
235
47
7
0.0002000
0.6622
0,02
0,9
16184,
00
51656
235
84
7
Turbulen
Turbulen
Turbulen
Turbulen
Turbulen
Turbulen
Percobaan 3 Suhu
= 28˚c
D
= 0,0916 (m)
Man
Man
o
o
Head
Met
Met
loss
er
er
H1-H2
H1
H2
0.14
0.08
1
0
0.21
0.17
3
8
Short
0.24
0.22
Bend
9
6
Long
0.26
0.27
Bend
5
9
Enlargem
0.26
0.28
ent
5
1
Contracti
0.27
0.24
on
9
8
Fiting
Mitre
Elbow
0.061
0.035
0.023
0.014
0.016
0.031
Vol (v)
0.00 116 0.00 116 0.00 116 0.00 116 0.00 116 0.00 116
Time (t)
5
5
5
5
5
5
Flow rate
Velocit y
g
Qt=v/s
Re
0.0002320
0.7682
0.03
2.0
18774.
00
11921
008
28
3
0.0002320
0.7682
0.03
1.1
18774.
00
11921
008
64
3
0.0002320
0.7682
0.03
0.7
18774.
00
11921
008
65
3
0.0002320
0.7682
0.03
0.4
18774.
00
11921
008
65
3
0.0002320
0.7682
0.03
0.5
18774.
00
11921
008
32
3
0.0002320
0.7682
0.03
1.0
18774.
00
11921
008
31
3
1. Mematuhi tata tertib laboratorium yang berlaku. 2. Mengikuti petunjuk instruktur laboratorium yang berwenang. 3. Menjaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadinya kerusakan.
106 Kiki Ridwan
k
Ket
(v)
5. Keselamatankerja
6. Dokumentasi
V2/2
Turbulen
Turbulen
Turbulen
Turbulen
Turbulen
Turbulen
107 Kiki Ridwan
3.7 Stabilitas Benda Apung (Metasentrik)
1. Tujuan percobaan Menentukan tinggi metasentrum dan suatu model ponton 2. Dasar teori Ponton diperlukan untuk berbagai keperluan dalam bidang angkutan air maupun penyeberangan. Tingkat stabilitas ponton perlu ditinjau dengan menghitung tingkat metasentriknya. a. Untuk kondisi massa pemberat bergerak di geser
GM =
Px
x cot
w
atau
GM =
Dimana : P = massa pemberat bergerak x = jarak pemberat digeser dari kiri kekanan = sudut pembacaan
108 Kiki Ridwan
P W
x
x tg
b. Untuk kondisi massa pemberat tidak digeser GM = BM – BG 1
BM =
V
Lb
1
3
12
=
Dimana : L
= panjang ponton
b
= lebar ponton
V
= volume air yang dipindahkan ponton
Volume air yang dipindahkan = berat total ponton V g
=W+P
(L.b.di) = W + P W
di
=
P
Lb
d 1
Titik B berada pada GM
: 2
= BM – BG
d y i V 2 = l
d y 1 Lbd 1 2 = Lb 3 12
Jika :
GM > 0
GM = 0 GM < 0 benda tidak stabil. 109 Kiki Ridwan
benda stabil benda dalam stabilitas netral
3. Daftar alat dan bahan - Metacentric height aparatus - Timbangan
- Air
- Benang - Termometer
Gambar peralatan
Data teknik alat. Panjang ponton
l = 0,350 m
Lebar ponton
b = 0,200 m
Tinggi ponton
- Baskom
d = 0,075 m
110 Kiki Ridwan
4. LangkahKerja 1. Mengukur massa pemberat yang bergerak 2. Mengukur massa ponton 3. Mengukur dimensi ponton ( panjang, lebar dan tinggi) 4. Mengukur titik tangkap gaya posisi vertikal 5. Mengisi baskom dengan air 6. Memposisikan beban di tengah dan apungkan ponton
7. Mengeser beban kekanan secara bcrtahap, tiap tahap sebesar 1 cm atau 10 min
8. Mencatat kemiringan ponton tiap posisi beban 9. Menganti posisi beban pada tiang pada posisi lain 10. Mengukur titik tangkap gaya gravitasi dan ulangi percobaan pergeseran bebankearah liorizontal
111 Kiki Ridwan
Contoh Perhitungan
Dik
= Panjang ponton I Lebar ponton
b
Tinggi ponton d d1
= 0.35 m = 0.20 m = 0.075 m = 0.02 m
p
= 0.39 m
w = 1.034 kg Dit
= Gm,d1,Bm…?
Penyelesaian
GM = =
p. w .tg θ
. . .4 tg .4
= 0.089 m ( benda stabil) Volume = L.b.d1 = 0.35 x 0.2 x 0.02 = 0.0014 m BM
=
= . .
= 0.1642
112 Kiki Ridwan
I=
= . .
= 0.00023
Untuk kondisi massa pemeberat bergerak tidakdigeser Keterangan : Panjang ponton (L = 0,35m) Lebar ponton
Kondisi Posisi
(b = 0, 20m)
P
W
di
y
Vol
BG = y-
(Kg)
(Kg)
(m)
(m)
Lxbxdi
1/2 di
0.39
1.034
0.02
0.113
0.0014
0.103
0.166667
0.063667
Stabil
0.39
1.034
0.02
0.09
0.0014
0.08
0.166667
0.086667
Stabil
BM =I/V
GM
=
BM-BG
Ket
massa berada diatas Posisi massa berada dibawah
Untuk kondisi massa pemberat bergerak digeser Jarak (x)
Kondisi
Cm
Sudut (Ɵ )
GM =
P
x *
w
Ket
tg Ɵ
1
Cm
2.4
0.089344886
Stabil
2
Cm
3.7
0.115813458
Stabil
3
Cm
5.3
0.121098634
Stabil
4
Cm
6.5
0.131465843
Stabil
5
Cm
7.9
0.134931558
Stabil
1
Cm
1.5
0.143002803
Stabil
2
Cm
2.6
0.164927642
Stabil
berada
3
Cm
3.4
0.189089404
Stabil
dibawah
4
Cm
4.6
0.186166995
Stabil
5
Cm
5.3
0.201831056
Stabil
Posisi
massa
berada diatas
Posisi
massa
113 Kiki Ridwan
5. Keselamatan kerja 1. Mematuhilah tata-tertib laboratorium 2. Mengikuti petunjuk instruktur 3. Menjaga peralatan dan bahan dan kemungkinan terjadinya kerusakan 4. Bekerja sesuai prosedur. 5. Selaluserius dalam praktikum 6. Dokumentasi
114 Kiki Ridwan
3.8 Menghitung Debit Aliran dengan Ambang Persegi dan Segitiga a. Dasar Teori
Untuk menghitung debit saluran air dapat digunakan ambang yang memiliki beberapa bentuk, sedangkan aplikasinya dilapangan metode ambang banyak digunakan pada saluran irigasi yang fungsinya menentukan debit dari air yang mengalir pada saluran tersebut. Pada percobaan kali ini terdapat dua bentuk aliran yaitu bentuk ambang persegi dan segitiga. Adapun rumus yang digunakan untuk mengetahui debit yang mengalir adalah : 1) Untuk ambang persegi
. .. ⁄
H
Dimana : Cd = Koefisien debit untuk ambang segi empat. Sehingga cd =
.. ⁄
2) Untuk ambang segitiga
. . . ⁄ H Dimana : Cd = Koefisien debit untuk ambang segi tiga.
= Sudut pada ambang segitiga. H = Tinggi air diatas ambang. Sehingga cd =
115 Morres Dias
⁄ . .
B
b.
Tujuan Percobaan
Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat ; 1) Menyelidiki hubungan antara ketinggian muka air diatas tepi ambang tajam dan volume pengaliran yang melalui ambang tersebut, 2) Mengetahui perbedaan percepatan aliran antara bentuk persegi dan segitiga. c.
Alat dan bahan yang digunakan
1) Plat ambang segitiga dan segiempat 2) Hidraulik Bench 3) Poin Gouge 4) Stop watch 5) Air 6) Plastisin d. Langkah kerja
1.
Mempersiapkan terlebih dahulu peralatan dan bahan yang akan dipergunakan.
2.
Kemudian melepas kan pangkal penghubung dari dasar open channel danganti dengan lubang pengantar.
3.
Selip kan sekat penenang kedalam alur di sisi-sisi open channel.
4.
Plat ambang sebagai pengukur dapat dipasang dipenyanggah ambang dengan mengeraskan mur kupu-kupu.
5.
Kait pengukur muka air dipasang pada alat pembawa yang terletak diatas sisi channel danpasanglah jarum pada bagian bawah tiang geser.
6.
Alirkan air ke channel dengan membuka katup pengontrol,jalan kan pompa dengan menjalankan starter dan membukakran.
116 Morres Dias
7.
Biarkan sebentar tinggi muka air naik hingga tinggi pengalir melebihi diatas plat ambang.
8.
Tutup katup pengontrol dan biarkan air sampai stabil.
9.
Arah kan nonius pengukur ketinggian tepat pada nol saat jarum mencapai muka air yang dianggap sebagai datum.
10. Penyetelan yang halus dapat dipergunakan skrup, untuk ini posisi alat ukur diperkirakan di tengah-tengah antara plat ambang dan sekat penenang. 11. Alirkan air ke channel dan atur katup pengontrol untuk mendapatkan ketinggian yang dikehendaki.. 12. Ukur debit, amati aliran yang terjadi, dan ulangi percobaan untuk debit, dan ambang yang lain. e. Perhitungan
1) Ambang Persegi
Contoh ini diabil dari percobaan pertama dengan ambang persegi dengan lebar “B” 3 cm. Diketahui :
Penyelesaian : Konversi :
117 Morres Dias
Volume (V)
= 10 liter
Tinggi Muka Air (h)
= 60 mm
Waktu ( t)
= 11,9 detik
Lebar ambang ( B )
= 3 cm
Gravitasi ( g )
=
9,81 m/det²
mm --> cm = 60 mm = 6 cm Liter -->cm³ = 10Liter = 1000 cm³ m/detik² --> cm/detik² = 9,81m/detik² = 981 cm/detik² Perhitungan :
/ 6 ,
2/ 1000 11,9 , ³/ Q = Cd 2/3 B
Jadi Koefisien Debitnya :
/ √ 4,.4, = 0,642280039
Cd
118 Morres Dias
2) Ambang Segitiga Volume (V)
Diketahui :
= 2 liter
Tinggi Muka Air (h)
= 38,5 mm
Waktu ( t)
= 7,4 detik
Sudut ambang (Ө ) Gravitasi ( g )
= 90° =
9,81 m/det²
Penyelesaian : Konversi :
mm --> cm
= 38,5 mm = 3,85 cm
Liter -->cm³ = 2Liter
= 2000 cm³
m/detik² --> cm/detik²
= 9,81m/detik² = 981 cm/detik²
Perhitungan :
/ 38,5 , 1000 , ³/ 11, 9 Jadi Koefisien debitnya : Qt = Cd 8/15 2 /tg /2 Cd
/tg /
Cd=
119 Morres Dias
, =1,967034822300 √ . ,4./
f.
Lampiran B=5 cm Volume
Tinggi Muka Air (H)
No
Waktu (t)
Debit (Q)
H3/2
Cd
mm
cm
Liter
cm³
detik
cm³/det
1
54,1
5,41
2
2000
1
2000
56,6
0,396888034
2
44
4,4
2
2000
1
2000
52,2
0,430342198
3
34
3,4
2
2000
2
1000
47,8
0,234977644
4
23,5
2,35
2
2000
3
666,66667
43,4
0,172533508
5
13,1
1,31
2
2000
3
666,66667
39
0,191998827
B=3 cm No
Tinggi Muka Air (H)
Volume
Waktu (t)
Debit (Q)
H3/2
Cd
mm
cm
Liter
cm³
detik
cm³/detik
1
67,8
6,78
2
2000
1
2000
68
0,1991916467
2
54,5
5,45
2
2000
3
666,66667
57,3
0,0787959975
3
41
4,1
2
2000
5
400
39,4
0,0687565075
4
28
2,8
2
2000
8
250
25,1
0,0674553385
5
14,4
1,44
2
2000
8
250
10,7
0,1582363549
Waktu
Debit
sudut = 90 No
Volume
Tinggi Muka Air (H)
H5/2
Cd
mm
cm
Liter
cm³
Detik
cm³/detik
1
37,9
3,79
2
2000
3
666,6667
33,2
0,850006854265
2
28,5
2,85
2
2000
19
105,2632
21,5
0,207247693231
2
19,1
1,91
2
2000
10
200
27,7
0,305634233519
g. Kesimpulan
1) Hubungan antara ketinggian muka air diatas tepi ambang tajam yaitu aliran akan melalui ambang tersebut dengan ketinggian muka air tertentu yang akan mempengaruhi volume
120 Morres Dias
pengaliran yang akan terjadi diatas ambang tersebut. Dengan kata lain semakin tinggi muka air yang terjadi diatas ambang maka semakin kecil volume aliran yang diperoleh. 2) Perbedaan aliran yang terletak pada aliran antara bentuk persegi panjang dengan bentuk segitiga yaitu yaitu volume alirannya. Ini dapat dilihat dari hasil praktikum yaitu, pada ambang persegi panjang volume aliran lebih besar pada ketinggian muka air maksimum.Sedang kan untuksegitiga volume aliran cenderung kecil.
h. Keselamatan Kerja
1. Mematuhi tatatertib laboratorium yang berlaku. 2. Mengikuti petunjuk instruktur laboratorium. 3. Menjaga peralatan dan bahan dari kemungkin anter jadi kerusakan. 4. Sebelum memulai praktek, diharapkan kepada mahasiswa agar mempelajari terlebih dahulu petunjuk kerja secara berurutan mulai dari tujuan praktikum sampai dengan cara pelaksanaannya. i.
Dokumentasi.
Gambar 2 : Ambang Persegi
121 Morres Dias
Gambar 1 : Ambang Segitiga
Gambar 4 : Stop Watch
Gambar 5 : Aliran pada ambang segitiga
122 Morres Dias
Gambar 3 : Hidraulik Bench
Gambar 6 : Aliran pada ambang persegi
3.9 GAYA HIDROSTATIS PADA BIDANG DATAR A. TujuanPercobaan : DalampecobaaninidiharapMahasiswadapat :
1. Menjelaskan prinsip hidrostatika dengan mencatat data pengamatan pada lembar format yang sudah disediakan 2. Menghitung besar dan kedudukan titik pusat kerja gaya hidrostatis pada bidang datar yang tercelup sebagian dan tercelup penuh didalam air. 3. Mengaplikasikan prinsip hidrostatika pada bangunan-bangunan air, misalnya pintu sorong, dinding saluran, tubuh bendung, dinding reservoir, dan lain-lain.
B. Dasar teori Perpotongan antara garis kerja hidrostatis dan bidang vertical yang tercelup seluas A di titik C disebut titik pusat kerja gaya.
Kedalamannya terhadap muka air sama dengan h’.
h’ = Ix
Ah
Dimana :
Ix = momen inersia terhadap sumbu x yang melalui titik C dan sejajar dengan permukaan air.
h = kedalaman titik berat (c) terhadap permukaan air.
C = Titik berat dari luasan bidang yang tercelup.
Dengan meggunakan teori momen inersia sumbu sejajar maka didapatkan
Ix = Ic + Ah²
Dengan Ic = momen inersia dari bidang vertical yang tercelup dan sejajardengan sumbu x
Sehingga pada bidang vertical tersebut berlaku rumus umum :
F = ρ .γ . h. A
h’ = Ic + Ah²
Ah
Dengan :
h’ = jarak titik tangkap gaya hidrostatis (jarak pusat tekanan) terhadap permukaan air.
h = jarak titik berat luasan bidang yang tercelup terhadap permukaan air.
Dalam praktek akan terjadi keseimbangan antara momen hidrostatis dan momen massa pemberat terhadap as tajam, dengan kondisi sebagai berikut.
1. Tercelup sebagian. Pivot
H-d
H
c
d
p
h
h’
h’’
c
p
F
B
Dimana :
d = tinggi permukaan air saat pengukuran
F = Gaya hidrostatis pada bidang vertical
h = jarak titik berat kuasan bidang yang tercelup sebagian sampai permukaan air
h’ = jarak pusat tekanan terhadap permukaan air
D
h” = jarak gaya hidrostatis sampai pada as tajam (tumpuan)
F = ρ .γ . h. A (Newton)
A=B.d
Dan, h = C = d/2
Jadi, F = ρ .γ . Bd²/2 . . . . . . . . . . . (1)
Momen yang terjadi terhadap as tajam (tumpuan)
Actual (percobaan) M = F h” (Nm)
Momen keseimbangan akibat pemberat (W) dengan lengan keseimbangan (L)
F h” = W L = mgL
Substitusikan pada persamaan 1 menjadi :
h” = mgL/F = mgL/ρ.γ. Bd²/2 = 2mL/ρ.B.d² (meter)
Teoritis h’ = Ix/Ah . . . . . . . . . . . (2)
Ix = momen inersia terhadap sumbu x yang melalui titik C dan sejajar dengan permukaan air.
Dengan menggunakan teori momen inersia sumbu sejajar maka akan didapat :
Ix = Ic + Ah²
Ix = 1/12 Bd³ + B.d (d/2)²
= 1/12 Bd³ + ¼ Bd³
= 4/12 Bd³ = Bd³/3 (m 4) . . . . .(3)
Jarak pusat tekanan sampai as tajam (tumpuan)
h” = h’ + H – d (m) . . . . . .(4)
masukkan persamaan (3) ke (2) dan persamaan (4) menjadi :
h” = Bd³/3
+H-d
Bd. d/2
= (Bd³/3 x 2/Bd²) + H – d
= 2/3 d + H – d
= H – d/3 (meter)
2. Tercelup penuh Pivot
H
dD
2
H-d
h
C
h’
h’’
C
D
P
F
P
B
Dimana :
d = tinggi permukaan air saat pengukuran
F = Gaya hidrostatis pada bidang vertical
h = jarak titik berat kuasan bidang yang tercelup sebagian sampai permukaan air
h’ = jarak pusat tekanan terhadap permukaan air
h” = jarak gaya hidrostatis sampai pada as tajam (tumpuan)
F = ρ .γ . h. A
Dimana : A = B.D
Dan
h = d – D/2
Jadi, F = ρ.γ.B.D (d – D/2) (N) . . . . . (5)
Momen yang terjadi terhadap as tajam (tumpuan)
Actual (percobaan) M = F h” (Nm)
Momen keseimbangan akibat pemberat (W) dengan lengan keseimbangan (L)
Fh” = W . L = mgL
Substitusikan pada persamaan (5) menjadi :
h” = mgL/F =
mgL
ργBD(d-D/2)
(m)
Teoritis h’ = Ix/Ah . . . . . . . . . . . (6)
Ix = momen inersia terhadap sumbu x yang melalui titik C dan sejajar dengan permukaan air.
Dengan menggunakan toeri momen inersia sumbu sejajar, maka di dapatkan :
Ix = Ic + Ah²
Ix = 1/12 Bd³ + B.d (d/2)²
= BD (D²/12 + (d-D/2) ²) (m) . . . . . . . . . . (7)
Jarak pusat tekanan sampai as tajam (tumpuan)
h” = h’ + H – d (m) . . . . . . . . . . . (8)
masukkan persamaan (7) ke (6) dan persamaan (8) menjadi :
h”= BD (D²/12 + (d-D/2) ²)
+ H – d
BD. (d - D/2)
h” =
(D²/12 + (d-D/2) ²)
d - D/2
Daftar alat dan bahan
1. Pipet 2. alat tekanan hidrostatis 3. Termometer
+ H – d
4. Bangku kerja hidrolis 5. Massa pemberat
C. Langkah kerja 1. Menempatkan toroidal quadran diatas dua perletakan dan ikatan pada lengan neraca dengan sekrup penjepit. 2. Ukurlah H,B,D dan jarak L dari as tajam ke as batang gantungan neraca. 3. Meletakkan prespex tank diatas bangku kerja hidrolis dan menempatkan lengan neraca diatas ujung tumpuannya. 4. Pasanglah sebuah pipa air ke pipa pembuang dan langsung membebaskan ujungnya ke saluran terbuka. 5. Hubungkan selang penyalur kemulut penyalur luar yang ada di bangku hidrolis dan menempatkan ujung slang kedalam lubang segitiga di atas puncak prespex tank. 6. Mendatarkan tangki dengan memakai penyetel kaki bersamaan dengan Kodak sebagai indikatornya 7. Mempergunakan pembahasan permukaan air sebagai penunjuk skala dapat menunjukan angka nol, tanpa memasang beban neraca dan mengatur sampai lengan neraca tepat horizontal. Keadaan ini tercapai bila garis penunjuk sebidang dengan lengan neraca. 8. Menggantungkan massa pemberat pada lengan neraca, mengoprasikan stater pompa, membuka kran pengendalian aliran, air akan mengalir ke prespex-tank sehingga lengan neraca jadi horizontal. menutup kran pengendali aliran tadi, dan
mencatat massa pemberat dan ketinggian air pada skala . Hal ini akan menunjukan pada permukaan torroid. Untuk membetulkan penyetelan bila permukaan air mencapai berlebihan, dapat dikurangi dengan mengalirkan melalui kran pembuangan. 9. Mengurangi massa pemberat dan menurunkan permukaan air sampai keadaan seimbang, dan mencatat nilainya. Demikian seterusnya pembacaan dilakukan sampai permukaan air tidak terbaca lagi. 10. Menghitung dan mentabelkan D,B, L, M, d, F, h” (actual) dan h” (teoritis).
ContohPerhitungan :
Parameter :
Jarak titik tumpuan neraca terhadap titik gantungan panic massa ( L ) = 275 mm
Jarak
dari
dasar
kuadran
(1/4
lingkaran)
tajam(tumpuan)H = 200 mm
Tinggi budang vertical( D )
= 100 mm
Lebar bidang vertical ( B )
= 75 mm
Berat spasifik ( kerapatan cairan ) ρ = 1000 kg/m³
Suhu (t) = 25ºc ……. ρ = 997,1 kg/m³
sampai
dengan
As
Mencari Gaya Hidrostatis Contoh:Diketahui :
ρ = 996.54 kg/m³
g = 9.81m/dtk²
B = 0.075 m
D = 0.1 m
H = 0.2 m
d1 = 0.1575 m (tercelup penuh d > 0.100 m)
d2 = 0.0930 m (tercelup sebagian d < 0.100 m )
M = 0.45 kg
1.Tercelup penuh
F . g d
F
D . B. D (tercelup penuh) 2
0.1 996,54 9.81 0.1575 .0.075 0.1 7,9093 N 2
2. Tercelup sebagian
F
. g . B.
d 2 2
(tercelup sebagian)
F 996,54 9.81 0 .075
0.0930 2 2
3,1819 N N
Mencari h’’ (actual) tercelup penuh
h' ' ( aktual )
m. g .l
F
0.45 9.81 0.275 0,1534m 7,9093
h' ' (aktual )
Mencari h’’ (actual) tercelup sebagian
m. g .l
h' ' ( aktual )
h' ' (aktual )
0.21 9.81 0.275 3,1818
0.1611m
Mencari h’ (teoritis) tercelup penuh. h' (teoritis )
Ix / Ah
2
Ix
A. D
Ix
0,0075.0,1 / 12 (0,1575 (0,1 / 12)) 2
12
h' (teoritis )
F
(d D / 12 )
0,000093 /(0,0072 x 0,1075)
0,000093m 4
0,11525m
Mencari h’’(teoritis) tercelup penuh h' ' (teoritis )
H d h'
h ' ' (teoritis ) 0.2 (0. 1575 0.11525) 0.15775m
Mencari h’’(teoritis) tercelup sebagian
h ' ' (teoritis )
h ' ' (teoritis )
H
(d / 3)
0.2 (0.0930 / 3)
0,1690m
Kesimpulan Dari hasilpraktikum yang telahdilaksanakan,dapatdisimpulanbahwa :
Denganadanyaalatinikitadapat menghitung besar dan kedudukan titik pusat kerja gaya hidrostatis pada bidang datar yang tercelup sebagian dan tercelup penuh didalam air.
Kita dapat juga mengaplikasikan ilmu hidrostatis ini dalam pembuatan pintu sorong, dinding saluran, tubuh bendung, dinding reservoir, dan lainlain.
D. Keselamatan kerja 4. mematuhi tata tertib laboratorium yang berlaku. 5. mengikuti petunjuk instruktur laboratorium yang berwenang. 6. menjaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadinya kerusakan.
E. Dokumentasi
Alat tekanan Hidrostatis, thermometer, dan pipet
Massa pemberat
3.10REMBESAN AIR PADA PASIR (PERMEABILITY) 1. Tujuan Percobaan
Setelah melakukan percobaan ini mahasiswa diharapkan mampu : a.
Memahami karakteristik fisik butiran tanah
b.
Mengamati rembesan air pori yang merambat diantara butiran
c.
Mengukur kecepatan air pori yang merambat diantara butiran
d.
Menghitung diameter rata – rata butiran dengan rumus Kozeny-Carman
e.
Menentukan kerapatan massa butiran
2. Dasar Teori
Tanah ( soil ) terdiri dari berbagai jenis ukuran dari butiran kasar hingga halus. Bila kita ambil suatu bagian kecil dari molekul tanah maka bila diilustrasikan sebagai butiran berbentuk bulat-bulat kecil yang tak terlihat kasat mata, seperti gambar dibawah
ini
A
Penampang tanah
Detail A
Diantara butiran tersebut terdapat celah/rongga yang merupakan pori dan dapat dialiri cairan ( fluida ) secara grafitasi dan mempunyai kecepatan rembes ( permebilitas ). Melalui penelitian dan pendekatan teoritis terdapat kecepatan rembes pada masingmasing jenis material, secara umum nilai rata-rata permebilitas ditunjukkan seperti pada tabel dibawah. Konsep dari permebilitas oleh Kozeny dan dilanjutkan berikutnya oleh Carman. Berdasarkan penelitian mereka dapat dianalogikan bahwa media butiran memiliki pori yang mempunyai tabung kapiler dan garis hidraulik mendekati media butir kasar sehingga secara empisis dapat diterjemahkan menjadi dua bentuk persamaan :
d k * * 1 2 6 5 p * g
2
2
Dari hukum Darcy, maka dapat dirangkai menjadi suatu persamaan yang dikenal sebagai rumus Kozeny-Carman :
5 * * va 1 2 * 3 dh p * g dl
* ds
2
6
Sehingga dapat dihitung diameter rata-rata butiran :
2 * va 1 ds 180 * 3 p g *
*
dl
dh
1/ 2
Dimana :
ds
= Diameter rata-rata
( mm )
= Kekentalan dinamis ( Kg/m.detik )
p
= Kerapatan massa air ( Kg/m2 )
g
= Percepatan grafitasi
( m/detik )
= Porositas
(-)
Porositas dapat dihitung sebagai :
vp
vp
vs
Vt = ¼ *
vt
vp
* d2*dl Vp
= Volume air pori
( cm3 )
Vt
= Volume tabung butiran
( cm3 )
Vs
= Volume butiran
( cm3 )
Sehingga kerapatan massa butiran menjadi :
ps
3.
vs
ps
= Kerapatan massa butiran
( Kg/m3 )
ms
= Massa butiran ditimbang
( Kg )
Peralatan dan Bahan
a.
ms
Hydraulic Bench
b.
Permebility + tangki
c.
Termometer air
d.
Tabung sampel butiran
e.
Timbangan
f.
Piknometer
g.
Oven
h.
Nampan
i.
Pasir kuarsa
j.
Air bersih
4. Langkah Percobaan
1. Mempersiapkan peralatan dan bahan yang akan diperlukan 2. Mengeringkan benda uji kedalam oven hingga kering selama
24 jam
3. Menimbang benda uji seberat 400 gr 4. Memasukkan kedalam tabung sample butiran untuk menghitung volume tabung yang terisi butiran dan pori ( Vt ) 5. Menyiapkan air bersih sebanyak 500 ml ( Vawal ), kemudian memasuki kedalam tabung tersebut diatas hingga jenuh 6. Mengeluarkan air yang berlebih dalam tabung + benda uji kedalam Piknometer, kemudian mencatat sisa air pada piknometer ( V sisa ). Maka volume pori benda uji dapat dihitung sebagai Vp = Vawal – Vsisa 7. Mempersiapkan peralatan permebilitas 8. Memasang tabung + benda uji pada alat permebilitas 9. Menutup kran masuk ( 7 ) dan keluar ( 8 ) yang menuju Monometer Hg untuk pengukuran Manometer air ( tekanan rendah ) dan sebaliknya 10. Memasang selang dari tangki atas pada Hidraulic Bench dan menghidupkan air pada mesin tersebut
11. Membuka kran ( 1 ) untuk aliran dari atas kebawah dan kran ( 2 ) bila aliran dari bawah keatas 12. Memastikan tidak terdapat gelombang udara dalam selang-selang pada alt permebilitas. 13. Mencatat tinggi benda uji dalam tabung. 14. Melevelkan air pada monometer air, dengan cara mengatur suplai air yang menuju monometer air dan mengatur sekrup pelipah pada bagian atas monometer air. 15. Mengatur tiga variasi debit 300, 400, dan 500 L/menit. 16. Mencatat data pada variasi 1 debit pada monometer air ( dh ). 17. Melakukan langkah tersebut pada variasi debit yang berbeda. 18. Setelah pengujian selesai, matikan mesin dan mengelurkan butiran dari tabung kemudian membersihkan dan mengeringkan peralatan. 19. Menganalisa data hasil pengujian sesuai dengan dasr teori diatas.
No A 1 2 3 4 5 6 7 B
Tabel Perhitungan Tinggi Tekanan Manometer dari atas keatas Variasi Debit Parameter Simbol 1 2 Permabilitas 100 300 Debit pada Alat Q Ukur 1.666666667 5 Diameter Tabung D 3.8 3.8 Sampel Luas Tabung Sampel A 11.341 11.341 Kecepatan Rata Va 0.146957473 0.44087242 Rata Tinggi Tekanan Dh 0.4 2.2 Manometer Tinggi Butiran Dl 23.9 23.9 Benda Uji 8.780709003 4.78947764 Permabilitas k 0.08780709 0.04789478 Diameter Rata - Rata Butiran
Satuan
Keterangan
550 9.16666667
cm³/menit cm³/detik
3.8
cm
11.341
cm²
meter konversi.1/60 detikk Diameter Tube Pore = 38 mm 1/4.π.d²
0.8082661
cm/detik
Q/A
5.2
cm
Pembacaan dalam mm
23.9
cm
3.71491535 0.03714915
cm/menit m/menit
3
Pembacaan dalam mm
/(ℎ/) Pengukuran Termometer
1
Tempratur Air
T
29
29
29
˚C
2
Kekentalan Dinamis Kerapatan Massa Air Percepatan Gravitasi Kecepatan Rata Rata Volume Air Pori Volume Tabung Butiran
μ
0.00080389
0.00080389
0.00080389
kg/m.detik
ρ
996.222
996.222
996.222
kg/m²
Tabel A.1 dan Interpolasi Linier
g
981
981
981
cm/detik²
Diketahui
va
0.00002449
0.00007348
0.00013471
cm/menit
Q/A*(1/100)
vp
92
92
92
cm³
V awal - V sisa
vt
271.0534726
271.053473
271.053473
cm³
1/4.π.d².dl
ε
0.513812989
0.51381299
0.51381299
no dimensi
vp/(vt.vp)
0.00150516
0.00111163
0.00097902
1.505159497
1.11163396
0.97902142
m mm
400
400
400
gram
Penimbangan
179.0534726 2.233969519 0.00223397
179.053473 2.23396952 0.00223397
179.053473 2.23396952 0.00223397
cm³ g/cm³ kg/cm³
vt - vp ms/vs konversi
3 4 5 6 7 8 9 C 1 2 3
Porositas
Diameter Rata Rata ds Butiran Kerapatan Massa Butiran Massa Butiran ms Sample Volume Butiran vs Kerapata Massa ps Butiran
Contoh perhitungan
π )/(ρ.) x 1 ε)²)/ε² x /ℎ (180 ( .
Diketahui :
Debit (Q) = 100 cm³/menit
= 1,67 cm³/detik
Diameter tabung sampel (d)
= 3,80 cm²
Tinggi butiran benda uji (dl)
= 23,9 cm
Tinggi tekan manometer (dh)
= 0,4 cm
Penyelesaian : Luas tabung sampel (A)
= ¼ . ∏.d² = ¼ .∏. 3,80² cm² = 11,34 cm²
Kecepatan rata-rata(va) = Q/A
=( 1,67 cm³/detik)/( 11,34 cm²)
= 0,1473 cm/detik
Permeabilitas (k)
=
va dh / dl
,4 / ,4 /,
=
=
8.780709003
= 0.08780709 m/detik
5. Keselamatan Kerja a.
Mematuhi tata tertib laboratorium yang berlaku
b. Mengikuti petunjuk instruktur laboratorium c.
Menjaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadi kerusakan
cm³/detik
d. Sebelum memulai praktek, diharapkan kepada mahasiswa agar mempelajari terlebih dahulu petunjuk kerja secara berurutan mulai dari tujuan praktikum sampai dengan cara pelaksanaannya. e.
Mempersiapkan alat-alat yang akan dipergunakan dan pastikan bahwa alat tersebut dalam kondisi yang baik.
f.
Memakai pakaian praktek laboratorium, untuk menghindari terjadinya hal-hal yang tidak diinginkan.
6. Dokumentasi
7. Gambar Peralatan
Gambar 1. Tangki
Gambar 2. Hydraulic Bench
Gambar 3. Permebility
3.11GAYA SEEPAGE DIBAWAH DINDING PILAR PENYEKAT
1. Tujuan Percobaan
Tujuan dari melakukan percobaan gaya seepnqe adnlah sebagai berikut: 1. Supaya mahasiswa dapat mengerii dan dapat mengetahui tentang meggunakan alat seepage. 2. Agar mahasiswa dapat menentukan polo aliran yang terjadi dibawah, dinding penyekat . 3. Mahasiswa dapat menghitung gaya seepage secara teoritis maupun praktis. 2. Dasar Teori
Pada suatu aliran air yang menembus tanah, maka akan timbul gaya pada partikel tanah ini yang disebut gaya seepage atau laju aliran Besarnya gaya seepnge ini dapat dihitung denqan persamaan: R=ix w Dimana :
k = Gaya seepage I = 6radien hidrolik w = Berat jenis air
Sedangknn gradien hidrolik berbanding lurus dari narga tekanan muka air sebelah hulu dan hilir dinding pilar penyekat, juga berbandinq terbalik dengan panjang jalan alirannya . h
Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut : i = l 3. Alat dan Bahan
1.Tangki transparan 2.Pilar penyekat
3.Sistim injektor zat pewarna 4.Rollmeter 5.Spidol 6.Pasir kasar 1 mm 7.Air 8.Selang plastik 9.Penggaris / mistar 4. Langkah Kerja
a.
Langkah pertama yang harus dilakukan didaLam melakukan percobaan seepage adalah, menyusun alat sesuai dengan, instruksi dari dosen pembimbing denqan satu panel dipasanq sebagai dindinq penyekat.
b. Setelah itu mengatur perbedaan tinggi air pada bagian hilir dan bagian hulu pilar agar tetap konstan, setelah itu diinjeksi zat pewarna. c.
Bila zat pewarna itu sudah mengalir , garislah aliran itu mengikuti jejak - jejak yang dibuat zat pewarna tersebut dengan menggunakan spidol yang sudah disiapkan .
d. Kemudian ukurlah h, 1, dan hitunglah harga I, R, dengan persamaan persamaan yang sudah ada. e.
Kemudian masukkan data - data tersebut kedalam tabel data dan hitung , setelah itu coba periksakan kepada dosen pembimbing.
Tabel Pengamatan
Parameter
H1
H2
L
h
ϒw
i
R
Satuan
mm
Mm
mm
mm
KN/m3
1
510
370
795
140
10
0.176100629
1.761006289
2
510
370
575
140
10
0.243478261
2.434782609
3
510
370
365
140
10
0.383561644
3.835616438
KN
Keterangan : w = 10 KN/m3 Langkah Pehitungan :
h
= H1 – H2
h=140 cm =0,14 m
= 0,510 – 0,37 = 0,140 m h
i
= l =
R
4 = 0,17632241 m 4
=ix w = 0,176 x 10 KN/m3 = 1,76 KN/
5. Keselamatan Kerja g. Mematuhi tata tertib laboratorium yang berlaku h. Mengikuti petunjuk instruktur laboratorium i.
Menjaga peralatan dan bahan dari kemungkinan terjadi kerusakan
j.
Sebelum memulai praktek, diharapkan kepada mahasiswa
agar
mempelajari terlebih dahulu petunjuk kerja secara berurutan mulai dari tujuan praktikum sampai dengan cara pelaksanaannya. k. Mempersiapkan alat-alat yang akan dipergunakan dan pastikan bahwa alat tersebut dalam kondisi yang baik. l.
Memakai pakaian praktek laboratorium, untuk menghindari terjadinya halhal yang tidak diinginkan.
6. Dokumentasi
Gambar alat dalam pengujian Gaya Seepage dibawah dinding penyekat