BAGIAN I :
MEKANIKA FLUIDA
1
BAB I KEHILANGAN TINGGI TEKAN FLUIDA DALAM PIPA 1.1 1.1. 1.1.1 1
PENDAHULUAN LAT LATAR BEL BELAK AKAN ANG G
Dalam Dalam fluida fluida yang yang mengal mengalir ir tersim tersimpan pan sejumla sejumlah h energi energi.. Besarny Besarnyaa energi energi yang yang tersimpan ini tergantung pada tempat fluida tersebut mengalir. Tempat aliran tersebut dapat merupakan saluran terbuka maupun saluran tertutup. tertu tup. Saluran terbuka contohnya ialah selokan atau parit, sungai, saluran, gorong-gorong dan lain-lain. Tata pipa merupakan salah satu contoh penyelesaian dalam masalah aliran fluida pada saat ini. Aliran dalam pipa ini adalah contoh aliran fluida dalam saluran tertutup.Banyak aplikasi dari saluran fluida berdasarkan pada tata pipa yang berhubungan dengan kehidupan sehari-hari, seperti pipa penyaluran air minum dan saluran pembuangan air kotor pada rumah. Prinsip aliran fluida pada beberapa aplikasi tersebut sama dengan tata pipa yang digunakan untuk untuk percobaan percobaan di laboratorium laboratorium,, tetapi dalam kenyataanny kenyataannyaa ada perbedaan perbedaan perhitunga perhitungan n secara teoritis bila ditinjau secara praktis lapangan. ehilangan tinggi tekan suatu fluida dalam pipa dapat terjadi karena faktor gesekan !major losses" losses" atau akibat faktor perubahan bentuk geometri pipa ! minor losses". losses". ehilangan tinggi tekan yang akan dipelajari pada modul ini adalah kehilangan tinggi tekan akibat # a.
$aktor gesekan pipa lurus
b.
ontraksi tiba-tiba
c.
%kspansi tiba-tiba
d.
Tikungan pada pipa katup Dalam analisis percobaan percobaan aliran pada pipa kecil ini, digunakan berbagai berbagai acuan dasar rumus yang diambil dari # &.
Persamaan kontinuitas
'.
Persamaan Bernoulli
(.
Persamaan Darcy-)eisbach
*.
Persamaan Blassius
+.
Bilangan eynolds
1.1. 1.1.2 2
TUJ TUJUAN UAN PRAK PRAKTI TIKU KUM M
Tujuan dari percobaan ini adalah#
2
&. empelajari empelajari pengaruh pengaruh koefisien koefisien gesekan gesekan pada pipa. '. enghitung enghitung besarnya besarnya kehilang kehilangan an tinng tinngii tekan tekan akibat# akibat# a. esek esekan an pada pada pipa pipa luru luruss b. %kspansi tiba-tiba c. ont ontra raks ksii tiba tiba-t -tib ibaa d. Tikungan
1.2
Gambar Sr!"# Jar$%a$ Jar$%a$ P&a
ALAT-ALAT PERCOBAAN
&. Suatu sistem jaringan pipa. Terdiri Terdiri dari dua sirkuit sirkuit yang terpisah, terpisah, sirkuit sirkuit biru dan sirkuit sirkuit abu-abu, abu-abu, masing-masin masing-masing g terdiri dari komponen pipa yang dilengkapi selang pie/ometer. '. Bangku hidrolik. (. Termometer. *. Pompa udara Berfungsi untuk mengkalibrasikan alatserta untuk menghilangkan gelembungudara yang masuk ke ke dalam jaringan pipa
1.3
DASAR ASAR TEO EOR RI DAN DAN PENUR ENURUN UNA AN RUM RUMUS US
1.3.1
PRINSIP KERJA BANGKU HIDROLIK
Bang Bangku ku hidr hidrol olik ik pada pada dasa dasarn rny ya adal adalah ah sebu sebuah ah alat alat yang ang dici dicipt ptak akan an untu untuk k mempermudah perhitungan debit air melalui prinsip sederhana tentang mekanika dan fluida, yang diterapkan secara ringkas dalam alat ini.
Gambar Ba$%!" H'ra"(!
eterangan ambar A
# Tempat pemasangan beban
B
# eran pengatur debit air
0
# Pompa
3
D
# Tuas pengungkit
%
# Bak penimbang air
$
# Bak penyimpan air
# Pi Pipa pe pengaruh ke ke ba bak pe penampung
1
# Selang dari pompa
2
# Batang antara bebean dan bak penimbang
3
# %ngsel Air disuplai dari pompa 0 melalui selang penghubung menuju katup B. Suplai air
diatur dengan mengatur besar kecil bukaan katup B. Air kemudian masuk ke dalam alat percobaan dan kemudian keluar melalui corong masuk dan terus ke pipa masuk. Air tersebut ter sebut masuk ke bak penimbang penimbang air %. Bak penampung penampung ini ditahan ditahan dengan dengan balok penimbang, penimbang, pada ujung balok lainnya terdapat pemberat yang digantung. Pada saat bak penampung kosong maka berat bak sama dengan pemberat. Dengan prinsip keseimbangan gaya, maka didapat rumus untuk untuk menghitung debit air, yaitu#
Q=
(W ρ t
dimana# 4 5 debit air !m(6detik" ) 5 berat air yang dikumpulkan !kg" t 5 inter7al 8aktu keseimbangan beban !detik" Prosedur Pengukuran Debit # &. osongkan osongkan bak bak penimbang penimbang dengan dengan jalan memutar memutar tuas pada pada bangku bangku hidrolik. hidrolik. Tuas Tuas ini berguna untuk membuka dan menutup saluran pembuang pada bak penimbang. Setelah dikosongkan, pastikan tuas dalam posisi menutup bak penimbang dan balok penopang dalam keadaan tak seimbang. '. Pastikan Pastikan alat percob percobaan aan sudah sudah dikalibra dikalibrasikan sikan dan dan siap digunakan. digunakan. (. 3alanka 3alankan n pompa dan atur debit debit sesuai sesuai dengan dengan yang diingin diinginkan kan dengan dengan jalan jalan memuta memutar r katup 9. *. Air yang keluar keluar dari alat alat percobaan percobaan masuk ke ke dalam bak penimb penimbang ang hingga hingga t 8aktu. 8aktu. Pada saat saat terse tersebu butt balo balok k peno penopa pang ng akan akan naik naik !seti !setimb mban ang g lagi lagi". ". Tepat pat pada pada saat saat balo balok k penimbang mulai naik, mulailah menyalakan stop8atch, kemudian masukkan beban ke dalam penggantung beban sehingga balok tak seimbang. s eimbang. +. Saat Saat balo balok k peni penimb mban ang g mula mulaii naik naik !setim !setimba bang ng", ", hent hentik ikan an stop8 stop8atc atch h dan dan catat catat 8akt 8aktu u tersebut sebagai t. 0atat juga massa beban yang sebanding dengan massa air !)".
4
:. ;ntuk penguk pengukuran uran debit debit selanjutnya, selanjutnya, ulangi ulangi langkah langkah & sampai sampai +. Perlu Perlu diingat diingat untuk untuk tiap percobaan sediakan inter7al 8aktu & menit setelah langkah & agar diperoleh pengukuran yang cermat. 1.3.2
KEHILANGAN KEHILANGA N TINGGI TEKAN PADA PADA PIPA LURUS
Dalam sebuah pipa lurus dengan diameter yang tetap, fluida yang melaluinya akan meng mengal alam amii peru peruba baha han n ting tinggi gi teka tekan n akib akibat at gesek gesekan an yang yang terjad terjadii di sepan sepanjan jang g pipa pipa tersebut, yang dinyatakan dalam sebuah persamaan matematis # 2
Lv h L= f 2 Dg dengan # h< 5 kehilangan tinggi tekan akibat gesekan !m" f 5 koefis koefisien ien gesek gesek pipa pipa !tid !tidak ak berd berdime imensi nsi"" < 5 pan panjan jang g pip pipaa !m" !m" D 5 diam diamete eterr pipa pipa !m" !m" 7 5 kece kecepa pata tan n ali aliran ran !m6s" !m6s" g 5 percepatan gra7itasi !m6s'" !f merupakan fungsi dari bilangan eynolds dari aliran dan kekasaran permukaan pipa."
Gambar P&a ')$%a$ A(ra$ Steady A(ra$ Steady
Persamaan Persamaan diatas merupakan persamaan Darcy-)e Darcy-)eisabch isabch,, dengan dengan asumsi bah8a aliran yang melalui pipa adalah aliran mantap ! steady", steady", yaitu tidak ada perubahan kecepatan terhadap 8aktu !percepatannya sama dengan nol", sehingga penjumlahan gaya dengan arah hori/ontal akan sama dengan nol. P)$"r"$a$ r"m"* :
Hukum Newton ∑ F =0
2 πRL=0 ( P − P ) A − τ 2 1
2
!dengan torsi adalah koefisien gesekan"
5
P − P ) A = τ 2 2 πRL ( P 1
2
P − P ) = ( P 1
2
τ 2 πRL A
( P − P ) 1
2
γ
=
τ 2 πRL Aγ
h f =
....!&" Rumus berat jenis γ = ρg
..........!'"
Rumus luas pipa
A = π R
2
..........!("
Menurut Chezy 1
τ = λ ρ v
2
..........!*"
2
Subtitusi persamaan (2! ("! (# ke persamaan ($ 1 2 λρ v 2 πRL 2
h f =
2
π R ρg 2
λ v L h f = Rg ..........!+" %ntuk pipa
f
λ =
4 ..........!:"
R=
D ..........!="
2
Subtitusi persamaan (& dan (' ke persamaan (
f h f =
4
2
v L
D 2
g 2
fL v h f = 2 Dg
1.3.3
KEHILANGAN KEHILANGA N TINGGI TEKAN AKIBAT EKSPANSI TIBA-TIBA
6
τ 2 2 πRL ...... Aγ
garis energi 9
' &
2
6'g
9
' '
6'g
1
P ' 6 γ
P & 6 γ
9
P D
9 >
D
P
'
>
&
'
'
'
datum
1. Ta$&a Ta$&a K)+(a$%a$ T$%% T T)!a$ )!a$ # Gambar P)$am&a$% P&a E!*&a$* Ta$&a Ta$&a K)+(a$%a$ T$%% T)!a$ T)!a$
Dimana # P& 5 tekanan pada pei/ometer &
D& 5 diameter pada titik tinjau &
P' 5 tekanan pada pei/ometer '
D' 5 diameter pada titik tinjau '
7& 5 kecep kecepata atan n pada pada titik titik tinjau tinjau &
g
5 perce percepa patan tan gra7 gra7it itasi asi
Persamaan Bernoulli #
z &
+
'
ν + & = z ' γ ' *
) &
+
'
ν + ' γ γ
) '
???????!&" karena /& 5 /' maka@ )& γ
)'
'
+
ν&
' *
− ) & γ
=
) ' γ
+
'
=
ν&
' *
−
ν '
'
' *
ν '
'
' *
.................................!'"
persamaan kontinuitas adalah sebagai berikut #
= Q' +& ⋅ν &= +' ⋅ ν ' .......... .......... .............! (" Q&
+
karena
=
& *
π ,
'
, sehingga persamaan !(" menjadi@
,&' ν'= ν &..........................!*" × ,' '
substitusikan persamaan !*"
!'" #
7
Garis energi He V2² 2g
V1² 2g
1
2 P2 ?g
P1 ?g
P2 P1
V2
V1 D1
D2
Z1
Z2
Datum
, ' ' )' − ) & = ν & − & & ν & γ ' * ' * ,&' ' )' − ) & =ν& − ,& γ ' * ,'
{
}
*
'
ν &
' *
' )' − ) ,& & = ν & &− γ ' * ,'
'
*
...............!terbukti "
2. D)$%a$ D)$%a$ K)+ K)+(a$ (a$%a$ %a$ T$% T$%% % T) T)!a$ :
Gambar P)$am&a$% P&a E!*&a$* D)$%a$ K)+(a$%a$ T$%% T)!a$
Dimana # P& 5 tekanan pada pei/ometer &
D& 5 diameter pada titik tinjau &
P' 5 tekanan pada pei/ometer '
D' 5 diameter pada titik tinjau '
8
9&
5 kecepa kecepatan tan pada pada titi titik k tinj tinjau au &
g
5 perce percepa patan tan gra7 gra7it itasi asi
Persamaannya adalah#
( ) ' − ) & ) - &' ,& ,& '
=
γ
' * ,'
*
− ,'
Penurunan rumus# omentum tiap detik
Momentum&
=
Momentum Momentum'
=
γ Q- &
*
Pada titik &, γ Q- '
*
Pada titik ', Perubahan momentum tiap detik Momentum& ∆ Momentum = Momentum' −
∆ Momentum = Momentum = ∆ Momentum
γ Q- '
−
*
γ Q- &
*
− - & )
γ Q(- '
*
2m puls puls = . ∆t = ∆ Momentum Momentum
Sehingga perubahan momentum tiap detik
∆ Momentum = . ∆t
∆t = & dimana
∆ Momentu Mom entum m = . !&" umus tekanan hidrostatis ) = =
. +
. = )+ !'"
Subtitusi persamaan !'" ke persamaan !&" γ Q (- '
− - & )
*
= ( ) & − ) ' ) +' 9
( ) & − ) ' ) +' = ( ) & − ) ' ) =
( ) & − ) ' ) γ
*
γ Q(- '
=
− - & )
γ Q(- '
− - & )
*+'
Q( - ' − - & )
!("
*+'
Persamaan ontinuitas Q = Q& = Q'
Q = Q' = +'- ' !*"
Subtitusi persamaan !*" ke persamaan !("
( ) & − ) ' ) +'- ' ( - ' − - & ) γ
=
*+'
( ) & − ) ' ) - ' (- ' − - & ) γ
=
*
!+"
Besar kehilangan tinggi tekan Persamaan Bernoulli menjadi
) & - &' γ
+
' *
+ z & =
) ' γ
+
- '' ' *
+ z ' + h /
z & = z '
dimana
) & ) ' - &' - '' − h / = − + γ γ ' * ' *
h /
=
( ) & − ) ' ) (- &' − - '' ) γ
+
' *
!:"
Subtitusi persamaan !+" ke persamaan !:"
h /
h /
=
=
- ' (- ' − - & ) *
( - &' − - '' ) +
'- ' (- ' − - & ) ' *
' *
( - &' − - '' ) + ' *
10
h /
h /
h /
=
'- '' − '- &- ' + - &' − - '' ' * - '' − '- &- ' + - &'
=
' *
(- ' − - & ) '
=
' *
!= "
Persamaan ontinuitas Q = Q& = Q'
+&- & = +'- '
- '
+&
=
+'
- & !"
umus luas pipa + =
& *
π ,
'
! B"
Subtitusi persamaan !" ke persamaan !"
- '
=
& π ,&' * - & & ' ,' π *
,&' - ' = ' - & !&C " ,' ,&* ' - = * - & !&&" ,' ' '
Subtitusi persamaan !&C" ke persamaan !=" '
h /
,&' ' - & − - & ,' = ' *
11
'
' ' ,& - & ' − & ,' !&'" h / =
' *
Persamaan beda tinggi tekan 1ukum Bernoulli
) & - &' γ
+
' *
+ z & =
) '
+
γ
- '' ' *
+ z ' + h /
z & = z '
dimana
) '
γ
−
) &
γ
=
( ) ' − ) & ) γ
- &'
−
- ''
' * ' *
− h /
( - &' − - '' ) = − h / !&(" ' *
Subtitusi persamaan !&&" dan !&'" ke persamaan !&(" '
' ,&* ' ' ,&' - & − * - & - & ' − & ,' ( ) ' − ) & ) − ,' = γ
' *
' *
'
' ,&* ' ' ,& − - & & − * - & & ' , , ( ) ' − ) & ) = ' − '
' *
γ
' *
' * ' , , ' & & - & & − * − ' − & , , ' ' ( ) ' − ) & ) =
' *
γ
( ) ' − ) & ) γ
( ) ' − ) & ) γ
' &
-
=
' *
' &
-
=
,&* ,&* ,&' & − , * − , * − ' , ' + & ' ' '
,&* ,&* ,&' & − , * − , * + ' , ' − & ' ' ' ' *
12
( ) ' − ) & ) γ
( ) ' − ) & ) γ
' &
-
=
,&' ,&* ' ' − ' * ,' ,' ' *
' &
'-
=
,&' ,&* ' − * ,' ,' ' *
,&' ,&* - ' − * ,' ,' ( ) ' − ) & ) 01R2%304 = ' &
*
γ
1.3.,
KEHILANGAN KEHILANGA N TINGGI TEKAN AKIBAT KONTRAKSI TIBA-TIBA
1. Ta$&a K)+(a$%a$ T$%% T)!a$
Gambar P&a K$#ra!* Ta$&a KTT
Persamaannya adalah #
( P − P ) 1
2
γ
2
[ ( )]
v D = 2 1− 2 2g D 1
4
P)$"r"$a$ r"m"* :
Hukum ernoulli
) & - &' + + z & γ ' *
) ' - '' = + + z ' γ ' *
z & = z '
dimana
) & γ
+
- &' ' *
=
) ' γ
+
- '' ' *
13
) & ) '
−
γ
=
γ
- ''
−
- &'
' * ' *
( ) & − ) ' ) - '' − - &'
=
γ
' *
!&"
)ersamaan 3ontinuitas Q = Q& = Q'
+&- & = +'- '
- & =
+' +&
- ' ! '"
Rumus luas pipa +
= & π , ' !(" *
Subtitusi persamaan (" ke persamaan (2
- &
=
- &
=
& π ,'' * - ' & ' π ,& *
,'' ,&'
- '
*
' &
-
=
,'
* &
,
'
- '
!*"
Subtitusi persamaan (# ke persamaan ($
( ) & − ) ' ) γ
( ) & − ) ' ) γ
' '
-
=
* &
,
- ''
' *
' '
-
=
−
,'*
,'* & − , * & ' *
14
he
9&'6'g 9 1
9
6'g
21
P & 6 γ P
' '
P ' 6 γ
0
P
&
D
D
'
'
'
&
>
9'
&
>
datum
'
2.
D)$%a$ K)+(a$%a$ T$%% T)!a$ Gambar P)$am&a$% P&a K$#ra!* D)$%a$ K)+(a$%a$ T$%% T)!a$
Dimana # P& 5 tekanan pada pei/ometer &
D& 5 diameter pada titik tinjau &
P' 5 tekanan pada pei/ometer '
D' 5 diameter pada titik tinjau '
9&
5 kecepa kecepatan tan pada pada titi titik k tinj tinjau au &
g
5 perce percepa patan tan gra7 gra7it itasi asi
Seperti pada penurunan ekspansi tiba-tiba di titik dan ' didapat # H /
=
ν5
'
− 'ν 5ν ' + ν ' ' ' *
ν 5 ' ν 5 H / = & ' + − ' ' * ν ' ν ' ' ' ν ' ν 5 .............................................! ......!& &" H / = − & ....................................... ' * ν ' ν '
'
dari persamaan kontinuitas memberikan hasil sebagai berikut #
+ ν × + ν ν 5 = ' ' = ' @karen '" karena a C 6 = 5 ..............................! '" +5
C 6
+ '
substitusikan persamaan !'" dengan !&", maka@ H /
H /
'
+' = − & ' * +5 ' ' ν ' & = − & ' * C C ν '
'
15
maka persamaan tinggi tekan pada kontraksi tiba-tiba dengan adanya kehilangan tinggi tekan# '
& = − + − & ' * ' * ' * C C γ ' ' ' ν & & )& − ) ' ν ' = & − + − &÷ ' * ν ' γ C C )& − ) '
∴
ν'
) & − ) '
γ
1.3.
'
'
ν&
ν '
'
,& * & ' = & − + − & ....................!terbukti" ' * ,' C C ν '
'
KEHILANGAN KEHILANGA N TINGGI TEKAN AKIBAT TIKUNGAN PADA PADA PIPA
ehilangan Tinggi Tekan Tekan aliran air pada tikungan pada dasarnya dbagi dalam dua macam, yaitu # &. Akib Akibat at geom geometr etrii pip pipaa !h !h
Gambar K)+(a$%a$ T$%% T)!a$ A!ba# T!"$%a$
umus umum kehilangan tinggi tekan pada pipa # 2
v h L= K 2g dengan # h<
5 kehilangan energi akibat tikungan
5 ko koefisien ke kehilangan ti tinggi te tekan
7
5 kecepatan air
16
g
5 percepatan gra7itasi ehilangan tinggi tekan dalam percobaan ini terdiri dari kehilangan
tinggi tekan akibat gesekan pipa dan akibat perubahan geometri, hal ini juga berpengaruh pada kehilangan tinggi tekan total, keadaan tadi bisa dituliskan dengan penulisan sebagai berikut. htotal 5 h
fL v h f = 2 Dg maka
f =
2 Dg hf
L v
2
...!&"
dengan # hf
5 kehilangan tinggi tekan pada pipa lurus
<
5 panjang ang lin lintasa asan flu fluida pada pipa lu lurus rus ehilangan tinggi tekan akibat gesekan pada tikungan !h fs" # 2
f Ls v h fs= 2 Dg Ls=
dengan
1 4
...!'" 1
kelilinglingkaran = πR 2
...!("
Substitusi persamaan !&" dan !(" ke persamaan !'", maka 1 2 πR v 2 Dgh Dg h f 2 h fs= . 2 2 Dg L v
h fs=
πR hf 2 L
a. Akib Akibat at geo geome metr trik ik pip pipaa h
K B =2 g
h LB v
2
sehingga
17
K B =
2g
v
2
( htotal−h f )
b. Akibat geometrik dan gesekan pada tikungan h<< 5 h
5
5
h<<5
K l=
1.,
2g
v
2
2 fL v f Ls v + htotal− 2 Dg 2 Dg
)( )
(
2
πR fL v htotal− 1− 2 L 2 Dg
(
htotal− 1−
)
πR hf 2 L
h¿
PROSEDUR PERCOBAAN
Prosedur yang dilakukan untuk melakukan praktikum ini adalah sebagai berikut # &. emeri emeriks ksaa tabun tabungg-ta tabu bung ng pie/o pie/ome meter ter sehin sehingg ggaa tida tidak k ada ada udara udara yang yang terjeb terjebak ak di dalamnya. Prosedur ini dilakukan dengan jalan memompakan udara ke dalam tabung pie/ometer untuk menurunkan permukaan air di dalam tabunghingga didapat suatu ketinggian yang sama hingga memudahkan pengamatan. '. Sirkui Sirkuitt biru biru dalam dalam keadaan keadaan tertut tertutup, up, sirkuit sirkuit abu-abu abu-abu dibuka dibuka semaksima semaksimall mungki mungkin n guna mendapatkan aliran yang maksimum di sepanjang pipa. (. embaca embaca dan mencatat mencatat angka angka pada pie/om pie/ometer eter pipa ( dan * untuk untuk gesekan gesekan pipa pipa lurus, pie/ometer = dan untuk ekspansi, pipa dan &C untuk kontraksi. kontraksi. *. 0atat debit debit yang yang dihasilk dihasilkan an dengan dengan prinsip prinsip kerja kerja bangku bangku hidraul hidraulik. ik. +. engubah engubah besar besar debit air air dengan dengan jalan mengatu mengaturr kran pengatu pengaturr masuk air air pada sistem sistem pipa dan catat ketinggian tabung dan debit.
1.
CONTOH PERHITUNGAN
18
Beberapa data dalam percobaan# g 5 .& m6detik'
ρ 5
=,+* kg6m (
υ 5
C.*& H &C : m'6detik
5 < 5 5
C.*& mm'6detik C,& C,&** ** m !ja !jara rak k ant antar araa tit titik ik ( dan dan *, jara jarak k ant antar araa tit titik ik dan dan " &*.* mm
D& , D' 5
&(.: mm
5 C.C&(: m
D( , D* 5
&(.: mm
5 C.C&(: m
D+ , D: 5
&(.: mm
5 C.C&(: m
D=
5
&(.: mm
5 C.C&(: m
D
5
':.' mm
5 C.C':' m
D
5
':.' mm
5 C.C':' m
D&C
5
&(.: mm
5 C.C&(: m
D&&,D&' 5
&(.: mm
5 C.C&(: m
D&(,D&* 5
&(.:mm
5 C.C&(: m
D&+,D&: 5
&(.:mm
5 C.C&(: m
&-' &-'5
C.C&'= m
+-: +-: 5
Cm
5 &'.= mm 5 C mm
&&-&' &&-&'
5
C.&CC m
5 &CC mm
&(-&* &(-&*
5
C.&+C m
5 &+C mm
&+-&: &+-&:
5
C.C+C m
5 +C mm
1..1
PERHITUNGAN PERHITUNGA N KEHILANGAN KEHILANGA N TINGGI TEKAN AKIBAT GESEKAN PADA PIPA LURUS
Pada data pertama diketahui # Pie/ometer !P", 1( 5 **+ mm @ 1 * 5 (*C mm Berat beban !) beban" 5 ',+ kg )aktu !t" 5 (* s Diameter !D" pipa sirkuit biru D& 5 &,(:. &C-' m @ A& 5 &,*+(.&C -* m' pipa sirkuit abu-abu D' 5 ',:'. &C -' m @ A' 5 +,(&. &C -* m' < 5 C,&** m
19
&.
enghitung besar debit !4" # 4 5 )air 6 =,+* =,+* t 5 (I) beban6=,+* t 4 5 !( H ',+"6!=,+* H (*" 5 ','C+.&C -* m(6s
'. enghitung enghitung kehilangan kehilangan tinggi tinggi tekan tekan akibat akibat gesekan gesekan !h<" h< 5 1( F 1* 5 **+ F (*C 5 &C+ mm 5 C,&C+ m (. enghi enghitun tung g besar besar bilanga bilangan n eynol eynolds ds !e" !e" # e 5 u.D 6 Idimana u 5 46A& 5 ','C+.&C ','C+.&C-*6 &,*+(.&C -* 5 &,+&'m6s 5 C,*&.&C : m'6s !dari tabel 0.&"
D 5 diameter pipa sirkuit biru 5 &,(:. &C -' m maka e 5 !&+&,' mm6detikH &(,: mm"6!C,*& mm '6detik" 5 '&+:,+:' *. enghitung koefisien gesekan menurut Blassius # $Blassius 5 C,(&: 6 e C,'+ 5 C,(&: 6 '&+:,+:'C,'+ 5 C,C'+: +. enghitung besar koefisien gesekan Darcy F )eisbach )eisbach $Darcy F) 5 h< D 'g 6!<.u '" 5 !C,&C+ H &,(:.&C -' H ' H ,&" 6!C,&** H &,+&'" 5 C,C&((
1..2
PERHITUNGAN PERHITUNGA N KEHILANGAN KEHILANGA N TINGGI TEKAN AKIBAT EKSPANSI TIBA-TIBA
;ntuk data pertama # &. enghi enghitun tung g kecepat kecepatan an pada pada titk titk tinjau tinjau & !7 !7&" menghitung besar debit !4" # 4 5 )air 6 =,+* =,+* t 5 (I) beban6=,+* t 4 5 !( H ',+"6!=,+* H (*" 5 ','C+.&C -* m(6s 9%kspansi !9%"5 46A 5 ','C+.&C -* m(6s 6 +,(&.&C-* m' 5 C,('& m6s '. enghitung enghitung perbedaan perbedaan tinggi tinggi tekan tekan hasil hasil pengukuran pengukuran h<5 h= F h 5 *+ F *C 5 + mm 5 C,CC+ m (. enghi enghitun tung g perbed perbedaaan aaan tinggi tinggi tekan tekan hasil hasil perhit perhitung ungan an dengan dengan adanya adanya kehilan kehilangan gan tinggi tekan te kan !he J C"
20
! ) '
− ) & " γ
=
- 1
'
*
,& ' ,& * − ,' ,'
( ) ' − ) & ) γ
kita ingat bah8a #
= H l ,
sehingga
=
!C,*CB'm 6 s " ' .B,&m 6 s '
C,C&(: m ' C,C&(: m * − C , C':' m C , C':' m
= (,((: 7&C−( .m
*. enghitung enghitung perbedaa perbedaan n tinggi tinggi tekan hasil hasil perhitungan perhitungan tanpa tanpa adanya adanya kehilangan kehilangan tinggi tinggi tekan !he 5 C"
( ) ' − ) & ) γ
- ' 1 ,& & − = ' * ,'
=
*
( C,*CB'm 6 s ) ' ' 7B,A&
* C,C&(:m & − C , C':' m
= =,B&* 7&C−( m
I..3
PERHITUNGAN PERHITUNGA N KEHILANGAN KEHILANGA N TINGGI TEKAN AKIBAT KONTRAKSI TIBA-TIBA
Diketahui dari data pengukuran pertama# 1 5 C,*=+ m 1&C 5 C,'* m &. enghitung enghitung ecepatan ecepatan pada pada Titik Titik tinjau ' !9'" !9'" enghitung besar debit !4" # 4 5 )air 6 =,+* =,+* t 5 (I) beban6=,+* t 4 5 !( H ',+"6!=,+* H (*" 5 ','C+.&C -* m(6s enghitung besarnya kecepatan !7" 9ontraksi !9 " 5 46A 5 ','C+.&C-* 6 +,(&.&C -* 5 C,*C' m6s '. enghitung enghitung perbedaan perbedaan tinggi tinggi tekan tekan hasil pengukuran pengukuran
21
1< 5 1 - 1&C 5 C,*=+ F C,'* 5 C,'(+ m (. enhit enhitung ung harga harga koef koefisie isien n kontr kontraksi aksi 0c 0c A&6A' 5 &,*+(.&C -* 6 +,(&. &C -*5 C,':+ Dari tabel didapat 0c 5 C,:( Perhitungan koefisien kontraksi 0c Diketahui#
& +' +&
=
* & *
+' +& +' +&
+' +& +& +'
=
=
Diameter di titik tinjau &
5 &(,: mm
Diameter di titik tinjau '
5 ':,' mm
'
π ,'
'
π ,&
,'' ,&' ':,' ' &(,: '
= (,=&&'B = C,':B*+
Tab)( 1.1 Da#a A1/A2 'a$ C0
A&6A '
C,&
C,'
C,(
C ,*
C,+
C,:
C,=
C ,
C ,
&
0c
C,:'*
C,:('
C,:*(
C,:+
C,:&
C,=&'
C,==+
C,&(
C,'
&
2nterpolasi tabel#
22
Grafk A2/A1 vs Cc 1.2 1 0.8 0.6
c C 0.4
A1/A2 vs Cc Poly. (A1/A2 vs Cc)
0.2 0 0
0 .2
0.4
0 .6
0 .8
1
1.2
A1/A2 6 5 4 3 y = 8.8889x 26.154x + 29.35x 15.421x + 4.1403x - 20.4442x + 0.6397 2 R = 0.9986
Gra! 1.1 Gra! $#)r&(a* A1/A2 * C0 +& +'
= C.':B**A&:=
;ntuk
7 = C.':B**A&:=
y 5 .H : F ':.&+*H + E '.(+H * F &+.*'&H ( E *.&*C(H ' F C.***'H E C.:(= y 5 . .!C. !C.': ':** **&:= &:="" : F ':.&+*!C. ':.&+*!C.':* ':**&: *&:=" =" + E '.(+!C.' '.(+!C.':** :**&:= &:="" * F &+.*'&!C.':**&:="( E *.&*C(!C.':**&:=" *.&*C(!C.':**&:=" ' F C.***'!C.':**&:=" E C.:(= y 5 C.:( C0 4.536 *. enghi enghitun tung g perbed perbedaan aan tinggi tinggi tekan tekan hasil hasil perhit perhitung ungan an dengan dengan adanya adanya kehila kehilanga ngan n tinggi tinggi tekan ) & − ) '
γ
!he J C"
, 8 & − = '. * , '
k
*
& '
=
' & + − & C 6
!C,*CB' m 6 s " ' '.B,A&
' C,C&(: m * & − & + & − C,C':' m C,:(B
= C,C&C:* m +. enghitung enghitung perbeda perbedaan an tinggi tinggi tekan hasil hasil perhitungan perhitungan tanpa tanpa ada kehilangan kehilangan tinggi tinggi tekan tekan !he 5 C"
23
) & − ) '
= 8 3
γ
=
'
' *
,& * & − ,' C,C&(:m * & − C , C':' m
!C,*CB'm 6 s " ' ' I B,A&
= C,CC=B&m
I..,
PERHITUNG PERHITUNGAN AN KEHIL KEHILANGAN ANGAN TINGGI TINGGI TEKAN TEKAN AKIBAT AKIBAT TIKUNGAN TIKUNGAN
&. Pipa Pipa &-pip &-pipaa ' !tikung !tikungan an stan standar dar"" ;ntuk data pertama# a. enghi enghitun tung g kecepa kecepatan tan alira aliran n pada pada tikun tikungan gan t 5 (* s massa beban 5 ',+ kg D 5 &(,: mm r 5 &',= mm < 5 KI'IGIr E C,&** - 'r 5 C,C m 4 5 )air 6 =,+* =,+* t 5 (I) beban6=,+* t 4 5 !( H ',+"6!=,+* H (*" 5 ','C+.&C -* m(6s 7 5 46A 5 4 6 C,'+IGID' 5 ','C+.&C-*6 C,'+I(,&*I!C,C&(:" C,'+I(,&*I!C,C&(:" ' 5 &,+&' m6s b.
enghitung bilangan eynold eynold e 5 7.D 6 υ 5 &,+&'IC,C&(: &,+&'IC,C&(: 6 C,&*.&C -: 5 ','.&C*
c.
enghitung koefisien gesekan menurut Blassius $Blassius 5 C,(&: . e -C.'+ 5 C,(&: . !','.&C *"-C,'+ 5 ',:.&C -'
d.
engh enghitu itung ng kehilan kehilangan gan tinggi tinggi tekan tekan total total dan kehilang kehilangan an tinggi tinggi tekan akibat akibat gesekan hT 5 h&-h' 5 C,:C+ F C,(+ 5 C,'& m ' hf 5 f. 7 . <
' .g . D 5 ', : :.&C-' I!&,+&'" ' IC,C 5 C,'C*& m
'I,&IC,C&(:
24
e. enghitung kehilangan tinggi tekan akibat perubahan perubahan geometri dan besarnya besarnya B h
B 5 ' g . 5 ' I,&IC,CC+6!&,+&'" I,&IC,CC+6!&,+&'" ' 5 C,C+C& f.
enghitung besarnya <
π . R h0 − & − .h 9 ' . /
'. * 8'
< 5
.
5 !'I,&6&,+&' '"I !C,'& F !& F (,&*IC,C&'=6!'IC,C""IC,'C*&" (,&*IC,C&'=6!'IC,C""IC,'C*&" 5 C,: '.
Pipa + - pipa : !tikungan sik siku tajam jam" ;ntuk data pertama# a. enghi enghitun tung g kecepa kecepatan tan alira aliran n pada pada tikun tikungan gan t 5 (* s massa beban 5 ',+ kg D 5 &(,: mm r 5 C mm 4 5 )air 6 =,+* =,+* t 5 (I) beban6=,+* t 4 5 !( H ',+"6!=,+* H (*" 5 ','C+.&C -* m(6s < 5 C,&** m 7 5 46A 5 4 6 C,'+IGID' 5 ','C+.&C-*6 C,'+I(,&*I!C,C&(:" C,'+I(,&*I!C,C&(:" ' 5 &,+&' m6s b.
enghitung bilangan eynold eynold e 5 7.D 6 υ 5 &,+&'IC,C&(: &,+&'IC,C&(: 6 C,&*.&C -: 5 ',':.&C *
c.
enghitung koefisien gesekan mnurut Blassius $Blassius 5 C,(&: . e -C.'+ 5 C,(&: . !',':.&C *"-C,'+ 5 ',:.&C -'
d.
engh enghitu itung ng kehilan kehilangan gan tinggi tinggi tekan tekan total total dan kehilang kehilangan an tinggi tinggi tekan akibat akibat gesekan hT 5 h+-h: 5 C,+=( F C,** 5 C,&(( m ' hf 5 f. 7 . <
' .g . D
25
5 ',:.&C -'I!& +&' , +&' " ' IC,&** 5 C,'C+( m
'I,&IC,C&(:
e. enghitung kehilangan tinggi tekan akibat perubahan geometri dan besarnya B h
B 5 ' g . 5 ' I,&IC,C(*=6!&,+&'" I,&IC,C(*=6!&,+&'" ' 5 C,'*
f.
enghitung besarnya <
π . R h0 − & − .h 9 '. /
'. * 8'
< 5
.
5 !'I,&6&,+&' '"I!C,'* F !&F (,&*IC6!'IC,&**""IC,'C+(" 5 &,&'( (.
Pipa &&-pipa &' !ti !tikungan r 5&CC mm" ;ntuk data pertama# a. enghi enghitun tung g kecepa kecepatan tan alira aliran n pada pada tikun tikungan gan t 5 (* s massa beban 5 ',+ kg D 5 &(,: mm r 5 &CC mm < 5 LIGIr E C,&** - 'r 5 C,= m 4 5 )air 6 =,+* =,+* t 5 (I) beban6=,+* t 4 5 !( H ',+"6!=,+* H (*" 5 ','C+.&C -* m(6s 7 5 46A 5 4 6 C,'+IGID' 5 ','C+.&C-*6 C,'+I(,&*I!C,C&(:" C,'+I(,&*I!C,C&(:" ' 5 &,+&' m6s b.
enghitung bilangan eynold eynold e 5 7.D 6 υ 5 &,+&'IC,C&(: &,+&'IC,C&(: 6 C,&*.&C -: 5 ',':.&C *
c.
enghitung koefisien gesekan menurut Blassius $Blassius 5 C,(&: . e -C.'+ 5 C,(&: . !',':.&C *"-C,'+ 5 ',+.&C -'
d.
engh enghitu itung ng kehilan kehilangan gan tinggi tinggi tekan tekan total total dan kehilang kehilangan an tinggi tinggi tekan akibat akibat gesekan
26
hT 5 h&&-h&' 5 C,+ F C,(C+ 5 C,&+ m ' hf 5 f. 7 . <
' .g . D 5 ',+ ', + .&C -' I! &, +&' +&' " ' IC,= 5 C,&( m
'I,&IC,C&(:
e. enghitung kehilangan tinggi tekan akibat perubahan geometri dan besarnya B h
B 5 ' g . 5 ' I,&IC,CC&C:6!&,+&'" ' 5 C,CCC: f.
enghitung besarnya <
π . R .h 9 h0 − & − '. /
'. * 8'
< 5
.
5 !'I,&6&,+&' '" I !C,&+ F !& F (,&*IC,&6!'IC,=""IC,C,&(" (,&*IC,&6!'IC,=""IC,C,&(" 5 C,C,=*= *.
Pipa &(-pipa &* !tikungan r 5 &+C mm" ;ntuk data pertama# a. enghi enghitun tung g kecepa kecepatan tan alira aliran n pada pada tikun tikungan gan t 5 (* s massa beban 5 ',+ kg D 5 &(,: mm r 5 &+C mm < 5 LIGIr E C,&** - 'r 5 C,+ m 4 5 )air 6 =,+* =,+* t 5 (I) beban6=,+* t 4 5 !( H ',+"6!=,+* H (*" 5 ','C+.&C -* m(6s 7 5 46A 5 4 6 C,'+IGID' 5 ','C+.&C-*6 C,'+I(,&*I!C,C&(:" C,'+I(,&*I!C,C&(:" ' 5 &,+&' m6s b.
enghitung bilangan eynold eynold e 5 7.D 6 υ5 &,+&' I C,C&(: 6 C,*&.&C -: 5 ',':.&C *
c.
enghitung koefisien gesekan mnurut Blassius $Blassius 5 C,(&: . e -C.'+ 5 C,(&: . !',':.&C *"-C,'+ 5 ',+.&C -'
27
d.
engh enghitu itung ng kehilan kehilangan gan tinggi tinggi tekan tekan total total dan kehilang kehilangan an tinggi tinggi tekan akibat akibat gesekan hT 5 h&(-h&* 5 C,(+ F C,&+ 5 C,& m ' hf 5 f. 7 . <
' .g . D 5 ', + + .&C -'I!& +&' , +&' " ' IC,+ 5 C,&+ m e.
'I,&IC,C&(:
enghitung kehilangan tinggi tekan akibat perubahan perubahan geometri geometri dan besarnya B h
B 5 ' g . 5 ' I,&IC,CCC+'=6!&,+&'" ' 5 C,CC*+ f.
enghitung besarnya <
π . R .h 9 h0 − & − '. /
'. * 8'
< 5
.
5 !'I,&6&,+&' '"I!C,& F !& F !(,&*IC,&+6!'IC,+""IC,&+" !(,&*IC,&+6!'IC,+""IC,&+" 5 C,=':* +.
Pipa &+ &+-pipa &: &: !t !tikungan r 5 +C mm" ;ntuk data pertama# a. enghi enghitun tung g kecepa kecepatan tan alira aliran n pada pada tikun tikungan gan t 5 (* s massa beban 5 ',+ kg D 5 &(,: mm r 5 +C mm < 5 LIGIr E C,&** - 'r 5 C,( m 4 5 )air 6 =,+* =,+* t 5 (I) beban6=,+* t 4 5 !( H ',+"6!=,+* H *(,+'" 5 ','C+.&C -* m(6s 7 5 46A 5 4 6 C,'+IGID' 5 ','C+.&C-*6 C,'+I(,&*I!C,C&(:" C,'+I(,&*I!C,C&(:" ' 5 &,+&' m6s b.
enghitung bilangan eynold eynold e 5 7.D 6 υ5 &,+&' I C,C&(: 6 C,*&.&C -: 5 ',':.&C *
c.
enghitung koefisien gesekan mnurut Blassius
28
$Blassius 5 C,(&: . e -C.'+ 5 C,(&: . !',':.&C *"-C,'+ 5 ',+.&C-' d.
engh enghitu itung ng kehilan kehilangan gan tinggi tinggi tekan tekan total total dan kehilang kehilangan an tinggi tinggi tekan akibat akibat gesekan hT 5 h&+-h&: 5 C,*' F C,'' 5 C,' m ' hf 5 f. 7 . <
' .g . D 5 ',+ ', + .&C -' I!&, +&' +&' " ' IC,( 5 C,& m
'I,&IC,C&(:
e. enghitung kehilangan tinggi tekan akibat perubahan perubahan geometri dan besarnya besarnya B h
B5 ' g . 5 ' I,&IC,CCC*6! I,&IC,CCC*6! &,+&'" ' 5 C,CC f.
enghitung besarnya <
π . R h0 − & − .h 9 '. /
'. * 8'
< 5
.
5 !'I,&6&,+&' '"I!C,' F !& F (,&*IC,C+6!'IC,(""IC,&" (,&*IC,C+6!'IC,(""IC,&" 5 C,=C+ I.5 TABEL PERHITUNGAN
Diameter pipa biru 5 &(,: mm Berat beban5'.+ kg
Berat air5(H'.+5=+
Tab)( Ta 1.2 G)*)!a$ P&a L"r"* 7*r!"# Peng Penguk ukur uran anb)( Deb Debit it dan dA!ba# an Temper mp erat atur ur &a'a Pipa Pipa
)aktu t !detik"
Berat ) !kg"
Debit 4 !l6dt"
(* ' (( '= (C ': (& '
',+ ',+ ',+ ',+ ',+ ',+ ',+ ',+
C,CCC''C+ C,CCC'+:'& C,CCC''='=( C,CCC'==== C,CCC'+CCCC C,CCC'*:' C,CCC'*&(+ C,CCC':=+=
( **+ *C (+ +&+ +C+ *:+ *+ *+
29
* (*C '+ '=+ 'C '=+ '(+ 'C 'C
Nh &C+ 'C+ &'C '(+ '(C '(C 'C+ '&+
&,+&'C'='' &,=&&(*'': &,+:+'(&: &,&(C=CC+ &,='&=:(C+ &,::*=&* &,:::'''(*& &,**=*:&:(
Tab)( 1.3 Da#a "$#"! M)$0ar L% HL 'a$ L% 9 7*r!"# &&a br"8
e '&+:,+:' '+=*','&:'* '':'&,*=: '=:*,C*=C= '**,&*'(: '=&',*=&+ '*C&,*'C ':::&,+&&
Mo. Percobaa n
$ Blassius
$ Darcy-)
C,C'++*= C,C'**=*& C,C'+=::*+ C,C'*+C+: : C,C'+&+=+ + C,C'*'=++= C,C'+(::* C,C'*='+& +
C,C&('=+=:*
-C,=&&
-(,:+:*&=:+
C,C&+:++& C,C&*''(
-C,:'*: -C,'C&
-(,+=((:=( -(,:*(*+':
C,C&=(=((*
-C,:'('
-(,++:(C'+
C,C'':*C(( C,C&=CC+*C(
-C,:('=' -C,:('='
-(,:C'C+ -(,+(&'C
C,C'&+*=&*&
-C,:'*:
-(,:&:(CC*(
C,C&*(:CC
-C,::=+:'
-(,+='C:==
Tab)( Tab)( 1., A!ba# A!ba# G)*)!a$ &a'a P&a L"r"* 7*r!"# &&a ab"-ab"8 Peng Penguk ukur uran an Deb Debit it dan dan Temper mperat atur ur Pipa Pipa
)aktu t !detik"
Berat ) !kg"
7 !m6s"
Debit 4 !l6dt" &=
&
Nh
&
(*
',+
C,CCC''C+
*C
*=+
+
'
'
',+
C,CCC'+:'&
*C
*C
&C
(
((
',+
C,CCC''='=(
*+
*+
&C
*
'=
',+
C,CCC'====
(+
(:+
'C
+
(C
',+
C,CCC'+CCCC
+&C
*+
&+
:
':
',+
C,CCC'*:'
('+
(CC
'+
=
(&
',+
C,CCC'*&(+
+(+
+'+
&C
'
',+
C,CCC':=+=
+C+
*C
&+
C,*C&=: = C,*==':=* C,*'&+=C+ & C,+&+':'C: ' C,*:(=(++ : C,+(+C=( * C,**==::( + C,*:+* :
Tab)( 1. Da#a "$#"! M)$0ar L% HL 'a$ L% 9 7*r!"# &&a ab"-ab"8
e +&(,=*C& :((,(+&+C= :C',*+':*
$ Blassius
$ Darcy-)
C,C(:C(*=+ C,C(*:'C ( C,C(+=::& +
C,C&:=(+&
-',(C&C(
-(,:+:*&=:+
C,C'**'=(*'
-'
-(,+=((:=(
C,C(&:(C:*
-'
-(,:*(*+':
30
=**:,((& :=C','(= ==((,(+(:C* :*:,C(+C: =&C,=&'C*
C,C(*C&:=* ' C,C(*'*:+ ' C,C((:=(C & C,C(+'&'&' ' C,C(*('=*(
C,C*'(**=&
-&,:=
-(,++:(C'+
C,C('&&+*
-&,'(C
-(,:C'C+
C,C*C=C*
-&,:C'C:
-(,+(&'C
C,C'=&'&( C,C(*&+=:&+
-' -&,'(C
-(,:&:(CC*( -(,+='C:==
Tab)( 1.5 E!*&a$* #ba-#ba ')$%a$ 'a$ #a$&a K)+(a$%a$ #$%% #)!a$
Mo. Percobaan
& ' ( * + : =
Pengukuran Debit dan Temperatur Temperatur )aktu t Berat ) Debit 4 !detik" !kg" !l6dt" C,CCC''C+ (* ',+ C,CCC'+:' ' ',+ & C,CCC''='= (( ',+ ( C,CCC'==== '= ',+ C,CCC'+CCC (C ',+ C C,CCC'*: ': ',+ ' C,CCC'*&( (& ',+ + C,CCC':=+ ' ',+ =
Pelebaran !%kspansi" Sirkuit Abu = !mm"
!mm"
Nh !mm"
*+
*C
+
++C
+(+
&+
+CC
*+
+
++C
+(+
&+
+&C
+CC
&C
+*+
+CC
*+
+*C
+(+
+
+CC
*C
&C
Tab)( 1. Da#a ;H 7)!*&a$* ')$%a$ 'a$ #a$&a KTT8
7 !m6s"
Tab)( 1.< K$#ra!*
C,*C&=: = C,*==':=* C,*'&+=C+ & C,+&+':'C: ' C,*:(=(++ : C,+(+C=( * C,**==::( + C,*:+* :
he O C !m"
he 5 C !m"
31 C,CC* C*&'='
C,CC=&(: + C,C&C=&= ( C,CC*CC: : C,C&'+*** ' C,C&C&:+C* C,C&(+(((* C,CC+&& :
C,CC*+(:+&
C,C&&::C:
C,CC((++: C,CC*:&=& C,CC(+::':+ C,CC+('=(( C,CC*(&+& C,CC+=*+C:'
#ba-#ba ')$%a$
'a$ #a$&a !)+(a$%a$ #$%% #)!a$
Pengukuran Debit dan Temperatur )aktu t Berat Debit 4 !detik" ) !kg" !l6dt" C,CCC''C+ (* ',+ C,CCC'+:' ' ',+ & C,CCC''='= (( ',+ ( C,CCC'==== '= ',+ C,CCC'+CCC (C ',+ C C,CCC'*: ': ',+ ' C,CCC'*&( (& ',+ + C,CCC':=+ ' ',+ =
Mo. Percobaa n & ' ( * + : =
ecepatan !7" untuk A&
untuk A'
&,+&'C' = &,=&&(* ' &,+:+'( ' &,&(C=C & &,='&=:( & &,::* = &,:::''' ( &,**=*: '
C,*C&= = C,*==': = C,*'&+= & C,+&+':' & C,*:(=(+ C,+(+C= C,**==: : C,*:+
Penyempitan !ontraksi" Sirkuit Abu &C !mm" !mm" Nh !mm" *=+
'*C
'(+
*C
&C
'C
+(+
'+
'*C
+'+
'&+
(&C
*+
&+
(&C
+'C
'C+
(&+
*+
&C
'+
+(+
'*+
'C
Tab)( 1.6 Da#a ;H 7K$#ra!* ')$%a$ 'a$ #a$&a KTT8
he O C !m" C,C&C:(=+ = C,C&*:''(& C,C&&''(* * C,C&::& C,C&(::(=( : C,C&&&(: + C,C&'=:*' ( C,C&+:+*& '
he 5 C !m" C,CC=&(( C,C&C=&( C,CC*CC( C,C&'+**C' C,C&C&:+C&+ C,C&(+(((C* C,CC+&=+ C,C&&::C'(
Tab)( 1.14 T!"$%a$ *#a$'ar ')$%a$ R12=mm > D 13=5mm > R/D 4=633<2
Mo. Percobaan &
Pengukuran Debit dan Temperatur )aktu t Berat Debit 4 !detik" ) !kg" !l6dt" (* ',+ C,CCC''C+
32
7 !m6s"
&,+&'C'=
Pipa Standar & :C+
' (+
Nh '&C
'
'
',+
(
((
',+
*
'=
',+
+
(C
',+
:
':
',+
=
(&
',+
'
',+
C,CCC'+:' & C,CCC''='= ( C,CCC'==== C,CCC'+CCC C C,CCC'*: ' C,CCC'*&( + C,CCC':=+ =
&,=&&(*'
+*+
'*C
(C+
&,+:+'('
*+
':C
'(+
&,&(C=C&
+C
'=C
(&C
&,='&=:(&
+++
'+C
(C+
&,::*=
+(C
'CC
((C
&,:::'''(
+&+
'++
':C
&,**=*:'
+C
'C
(&C
Tab)( 1.11 Da#a + T= + = +LB= K B= K L
e
$ Blassius
hT !m"
hf
h
','C%EC*
',:C%-C'
',&C%-C&
C,'C*&C*
+,C%-C(
',+=%EC*
',*%-C'
C,(C+
C,'::&++
(,+*%-C'
',':%EC*
',+%-C'
C,'(+
C,'&+C+&'
&,%-C'
',=:%EC*
',*+%-C'
C,(&
C,(C++(C:
*,*=%-C(
',*%EC*
',+'%-C'
C,(C+
C,'+*C+&
+,C%-C'
',=%EC*
',*(%-C'
C,((
C,(':(C
(,:&%-C(
',*&%EC*
',+*%-C'
C,':
C,'(&+:
',C&%-C'
',:=%EC*
',*=%-C'
C,(&
C,'::&+
',((%-C'
B
<
C,C+C&&* : C,'&(+ C,&+=+* : C,C'(+ = C,((:=* = C,C&=*& + C,&*&(: & C,&(*(& =
C,:::= * &,CC+::(( ' C,='*&' ' C,=::C(= + &,&(C+C*&C & C,=(+*C* * C,*&='( ' C,&*(*&+*
Tab)( Tab)( 1.12 T!"$%a$ Ta?am Ta?am ')$%a$ R4 mm > D13=5mm > L 4=61,,m> R/D 4
Mo. Percobaan & ' ( *
Pengukuran Debit dan Temperatur Temperatur )aktu t Berat ) Debit 4 !l6dt" !detik" !kg" (* ' ,+ C,CCC''C+ ' ' ,+ C,CCC'+:'& (( ' ,+ C,CCC''='=( '= ' ,+ C,CCC'====
33
Pipa Siku Tajam 7 !m6s" &,+&'C'= &,=&&(*' &,+:+'(' &,&(C=C&
+ ='+ =:+ =&C 'C
: *+ *&+ *CC *(C
Nh '*C (+C (&C (C
+ : =
(C ': (& '
' ,+ ' ,+ ' ,+ ' ,+
C,CCC'+CCCC C,CCC'*:' C,CCC'*&(+ C,CCC':=+=
&,='&=:(& &,::*= &,:::'''( &,**=*:'
=(C C+ + =C
*C+ *&C +*+ *+
('+ (+ (*C (=+
Tab)( 1.13 Da#a + T= + = +LB= K B= K L
e
$ Blassius
hT !m"
hf
',':%EC*
',:C%-C'
C,'*
C,'C+(&=(
',:+%EC*
',*%-C'
C,(+
C,'=&'&='
',((%EC*
',+%-C'
C,(&
C,'&:('
',+%EC*
',*+%-C'
C,(
C,(C=(*+=
',+:%EC*
',+'%-C'
C,('+
C,'+++*+
',:%EC*
',*(%-C'
C,(+
C,('('
',*%EC*
',+*%-C'
C,(*
C,'*&(*C
',=*%EC*
',*=%-C'
C,(=+
C,'(*:
h
B
<
C,C(*:': =: C,C==' &+ C,C(:=&' & C,C':+*( '&
C,'*(+ C,*='(( : C,=+C&*' + C,**(&C& & C,*+(+' + C,((&*'= & C,:=''& * C,*(&C +
&,&'(+( *' &,'(=&+ ** &,+=(C(=: '+ &,''+=(& &' &,':'=& : &,&C:=C* + &,+C=(+*: (+ &,'C( ='
C,C:*C++ C,C:::=C& =& C,C:+' C= C,C::C+( :
Tab)( Tab)( 1.1, T!"$%a$ ')$%a$ R144 mm L: 4=< m> D: 13=5 mm> R/D : =326,
Mo. Percobaan & ' ( * + : =
Pengukuran Debit dan Temperatur )aktu t Berat ) Debit 4 !detik" !kg" !l6dt" C,CCC''C+ (* ',+ C,CCC'+:' ' ',+ & C,CCC''='= (( ',+ ( C,CCC'==== '= ',+ C,CCC'+CCC (C ',+ C C,CCC'*: ': ',+ ' (& ',+ C,CCC'*&(
34
Pipa # &CC mm 7 !m6s" &&
&'
Nh
&,+&'C'=
+CC
(C+
&+
&,=&&(*'
+(+
'=+
':C
&,+:+'('
+(C
(CC
'(C
&,&(C=C&
*C
&+
'+
&,='&=:(&
*+
'&+
'=C
&,::*= &,:::'''(
+'+ *++
'&C ''+
(&+ '(C
'
+ C,CCC':=+ =
',+
&,**=*:'
**C
&:+
'=+
Tab)( 1.1 Da#a + T= + = +LB= K B= K L
e
$ Blassius
hT !m"
hf
h
B
',':%EC*
',+%-C'
C,&+
C,&((&'
C,CC&C:=:&
C,CCC++
',:+%EC*
',*%-C'
C,':
C,'+:&=::
C,CC('(**+
C,C'(:*:'
',((%EC*
',+:%-C'
C,'(
C,'C*(('
C,C'+::=+*
C,'C++++*
',+%EC*
',*(%-C'
C,'+
C,'C(C&+
C,CC*:*(
C,C'+&&
',+:%EC*
',+C%-C'
C,'=
C,'*&*'C'
C,C'+==+=
C,&&+&
',:%EC* ',*%EC*
',*&%-C' ',+'%-C'
C,(&+ C,'(
C,(&C&'' C,''=+=
C,CC*=C*& C,CC'C*(C&
C,C'*'** C,C&**(=
',=*%EC*
',*:%-C'
C,'=+
C,'='*C&*
C,CC'+:C
C,C&*&
< C,=*==+& ' C,=((=+&C+ & C,(=('+ C,=''=&' ' C,C+(CCC C,=&+'(C' = C,=(:*&+ C,=&*(
Tab)( Tab)( 1.15 T!"$%a$ T!"$%a$ ')$%a$ R14 mm L: 4=<m > D:13=5 mm> R/D 11=426,
Mo. Percobaan & ' ( * + : =
Pengukuran Debit dan Temperatur )aktu t Berat ) Debit 4 !detik" !kg" !l6dt" C,CCC''C+ (* ',+ C,CCC'+:' ' ',+ & C,CCC''='= (( ',+ ( C,CCC'==== '= ',+ C,CCC'+CCC (C ',+ C C,CCC'*: ': ',+ ' C,CCC'*&( (& ',+ + C,CCC':=+ ' ',+ =
35
Pipa # &+C mm 7 !m6s" &(
&*
Nh
&,+&'C'=
(+
&+
&C
&,=&&(*'
*++
'CC
'++
&,+:+'('
(+
&+
'&C
&,&(C=C&
*+
'CC
'+
&,='&=:(&
*++
'&+
'*C
&,::*=
*+
&C
(C+
&,:::'''(
*(C
'C+
''+
&,**=*:'
*(+
&:+
'=C
Tab)( 1.1 Da#a + T= + = +LB= K B= K L
e
$ Blassius
hT !m"
hf
',':%EC*
',+%-C'
C,&
C,&*=(&
',:+%EC*
',*%-C'
C,'++
C,'+C'=*
',((%EC*
',+:%-C'
C,'&
C,&:(*
',+%EC*
',*(%-C'
C,'+
C,'(:'=
',+:%EC*
',+C%-C'
C,'*
C,'(+=C*
',:%EC*
',*&%-C'
C,(C+
C,(C''=
',*%EC*
',+'%-C'
C,''+
C,'''=&::
',=*%EC*
',*:%-C'
C,'=
C,'::&((
h
B
<
C,CCC+':+ C,CC*=&'+: & C,C&C(:+'* ( C,CC&(='C & C,CC*&':* C,CC'CC=' & C,CC''(*C & C,CC(:C=C
C,CC**= : C,C'&** C,C(CC= * C,CC=(++ : C,C'=((& : C,CC= + C,C&:&(: = C,C'''+ (
C,=':*C+&' ( C,='''+++ ( C,=+:+&* : C,:+'&' & C,='=C&=(C = C,:+C=+'( = C,='&+&:' C,=C=& =
Tab)( Tab)( 1.1< T!"$%a$ ')$%a$ R4 mm L 4=<63m > D 13=5 mm > R/D 3=5,5
Mo. Percobaan & ' ( * + : =
Pengukuran Debit dan Temperatur )aktu t Berat ) Debit 4 !l6dt" !detik" !kg" (* ',+ C,CCC''C+ ' ',+ C,CCC'+:'& (( ',+ C,CCC''='=( '= ',+ C,CCC'==== (C ',+ C,CCC'+CCCC ': ',+ C,CCC'*:' (& ',+ C,CCC'*&(+ ' ',+ C,CCC':=+=
Pipa # +C mm 7 !m6s" &,+&'C'= &,=&&(*' &,+:+'(' &,&(C=C& &,='&=:(& &,::*= &,:::'''( &,**=*:'
&+ *'C *=C *(+ +CC *++ +&+ *=+ *C
&: ''C 'C+ ''+ 'CC 'C+ &+ '*C 'CC
Nh 'CC ':+ '&C (CC '+C ('C '(+ 'C
Tab)( 1.16 Da#a + T= + = +LB= K B= K L
e
$ Blassius
hT !mm"
hf
',':%EC*
',+%-C'
C,'
C,&C+'
',:+%EC*
',*%-C'
C,':+
C,':'*
',((%EC*
',+:%-C'
C,'&
C,'C=((
',+%EC*
',*(%-C'
C,(
C,'==:&
36
h
B
<
C,CCCC::
C,=C+C''=
C,C&':*'
C,=:*:=(:(
C,CC'&(C
C,==C'= C,=*+'*' (
C,C&C*=
',+:%EC*
',+C%-C'
C,'+
C,'*=C':
',:%EC*
',*&%-C'
C,('
C,(&('C:
',*%EC*
',+'%-C'
C,'(+
C,'(((*
',=*%EC*
',*:%-C'
C,'
C,'=:C'
C,CC'&=( ( C,CC&:=*& * C,CC&C&:+: & C,CCC(=& '
C,C&*+*(& C,CC(*: C,CC=&* C,CC''
C,=='((C* C,=*CC:++ & C,==&&:(( = C,=*==&&&+ +
Tab)( 1.24 R/D= R= D= Kb= KL Ra#a-Ra#a
!mm"
3enis Pipa
6D
Tik. Standar
C C,((' * (,:=:*= & =,(+'* & &&,C'* &
Siku Tajam &CC mm &+C mm +C mm
D !mm"
C
&(,:
&',=
&(,:
+C
&(,:
&CC
&(,:
&+C
&(,:
ata-ata b < C,&(+* = C,':= C,*+(' &,':+ ( C,C:(' C,===*& = = C,C'*: C,='':= ' + C,CC'+ C,=:*+C + =
I.
GRAFIK DAN ANALISIS
1..1 1..1
ANALISI ANALISIS S KEHILANGAN KEHILANGAN TINGG TINGGII TEKAN TEKAN PADA PADA PIPA PIPA LURUS LURUS
Lo !L vs Lo " #$%a &$r' -3.7
-3.65
-3.6
0 -3.55 -3.5 -0.2 -0.4
Lo !L
-0.6 f(x) = 2.88x + 9.61 R² = 0.73 -0.8
o! " vs o! # $%&' (o! " vs o! #) $%&' (o! " vs o! #)
-1 -1.2 Lo "
Gra! 1.2 K)+(a$%a$ T$%% T)!a$ A!ba# P&a L"r"* Pa'a P&a Br"
37
Lo !L vs Lo " #$%a A(' -3.7
-3.65
-3.6
0 -3.55 -3.5 -0.5
o! " vs o! # P$' A*
-1
$%&' (o! " vs o! # P$' A*)
-1.5
$%&' (o! " vs o! # P$' A*)
Lo !L f(x) = 4.79x + 15.33 -2 R² = 0.81 -2.5 Lo "
Gra! 1.3 K)+(a$%a$ T$%% T)!a$ A!ba# P&a L"r"* Pa'a P&a Ab"-Ab"
rafik dari log 1< terhadap terhadap log 4 diatas idealnya idealnya membentuk membentuk suatu garis lurus linear. linear. Adanya suatu perbedaan antara hasil pengukuran dan hasil perhitungan mengakibatkan titik pada grafik tersebut tidak membentuk suatu garis lurus yang diperkirakan sebelumnya. 1al ini terjadi terjadi karena karena nilai nilai log h< linear linear terhadap terhadap nilai nilai log 4. elineara elinearan n
tersebu tersebutt dapat dapat
dibuktikan dengan persamaan rumus sebagai berikut # 9 5 46A 1l 5 f. <. 7 '6!D.'g" 5 f. <. !46A"'6!D. 'g" 5 4'. f.< 6!'.D.g.A '" log h< 5 log 4 ' log h< 5 ' log 4 Bentuk diatas merupakan eki7alen dari bentuk persamaan umum garis Q 5 m R dengan Q 5 log h< @ R 5 log 4 Dari data percobaan yang kita plot ke grafik ternyata tidak membentuk suatu garis lurus sehingga dengan regresi linier akan diperoleh persamaan Q 5 &,&R E (,&&' (,&&' pada pipa biru, dan Q 5 &,&''R E &,C' pada pipa abu-abu. Atau dengan mensubtitusikan log h< dan log 4 yang eki7alen terhadap Q dan R ke dalam persamaan grafik tersebut dapat menjadi #
38
pertambahan
1..2 1..2
ANALI ANALISIS SIS FBLAS FBLASSI SIUS US DAN FDARC FDARC@ @-E EISB ISBACH ACH
(*ass$'s+ R, - ).arcy,$ss #$%a &$r 0.03 0.03 0.02 0.02 )(*ass+ ).arcy,$ss ).arcy,$ss 0.01 0.01 0
*l'ss vs R& f(x) = 0.32 x,-0.25 R² ==10 x,0.88 Po& (*l'ss vs R&) f(x) R² = 0.2 'cy&$ss vs R& Po& ('cy&$ss vs R&)
0 0 0 0 2
0 0 0 0 3
R,
Gra! 1., Fb(a**"*= F'ar0-)*ba0+ F'ar0-)*ba0+ * R) &a'a P&a Br"
(*ass$'s (*ass$'s R, )arcy,$ss #$%a A( *l'ss vs R&
0.06
Po& (*l'ss vs R&) f(x) = 0 x,2.79 'cy&$ss vs R& f(x)==0.6 0.32 x,-0.25 R² Po& ('cy&$ss vs R² = 1 R&)
0.04 )(*ass )arcy,$ss )arcy,$ss 0.02 0
6000 4000 8000 R,
Gra! 1. Fb(a**"*= F'ar0-)*ba0+ F'ar0-)*ba0+ * R) &a'a P&a Ab"-Ab"
Dari grafik tersebut dapat dilihat bah8a hubungan antara f dan e adalah sebagai berikut# f blassius5 C,(&:H-C,'+ !untuk pipa biru dan pipa abu-abu"
39
-: -C,=(= f darcy-8eisbach !untuk pipa biru" darcy-8eisbach 5 '.&C H -&(-: -',=(' f darcy-8eisbach H !untuk pipa abu-abu" darcy-8eisbach 5 :.&C
rafik pipa biru, menunjukkan bah8a f darcy-8eisbach darcy-8eisbach O f balssius dari seharusnya dimana f darcydarcy8eisbach
f balssius. 1al ini dikarenakan terdapat kesalahan dalam membaca pie/ometer sehingga
data yang diperoleh menjadi tidak akurat. Seharusnya Seharusnya f darcy-8eisbach darcy-8eisbach f balssius dikarenakan f darcydarcy tidak hanya memperhitungkan jenis aliran !e" saja, tetapi juga memperhitungkan
)eisbach
panjang pipa, gra7itasi dan kecepatan aliran sehingga lebih mendekati keadaan sebenarnya. Sedangkan f blassius menganggap pipa licin sehingga tidak memperhitungkan gesekan yang terjadi pada pipa sehingga f darcy-8eisbach darcy-8eisbach lebih mendekati fakta yang terjadi di lapangan. Pada grafik pipa abu-abu, terdapat kesalahan dimana kur7a f darcy-8eisbach darcy-8eisbach dan f balssius saling berpotongan sehingga tidak dapat ditentukan nilai mana yang lebih besar diantara f darcy-8eisbach darcy-8eisbach dan f balssius. Seharusnya nilai f darcy-8eisbach darcy-8eisbach lebih besar dari f balssius.
1..3 1..3
ANALI ANALISIS SIS EKS EKSP PANSI ANSI TIBATIBA-TI TIBA BA
!$2'$%&' vs("$%! !'k'r 4ks%as$ 4ks%as $ vs $%&' ("$%! vs
$%! vs " '%s$ !
" " &s'% &s'%s$ s$ ! ! )
" " &s'%s$ &s'%s$ ! )
' ("$%! vs &s'%s$ !
$%&' ("$%! vs " " &s'% &s'%s$ s$ ! ! )
$%&' ("$%! vs " " &s'%s$ &s'%s$ ! )
' ("$%! vs &s'%s$ !
"$% "$%! ! vs vs " " &s'%s$ %
$%&' ("$%! vs " " &s'%s$ &s'%s$ % )
' ("$%! vs &s'%s$ %
$%&' ("$%! vs " " &s'% &s'%s$ s$ % %
Gra! 1.5 +L * D)(#a + 7)!*&a$* #ba-#ba8
rafik di atas membentuk persamaan linear. Pada grafik ini tedapat grafik y5H yang berfungsi untuk menunjukkan keadaan ideal. Dari grafik terlihat dalam penggunaan rumus 1e J C grafi grafik k yang yang dihasi dihasilk lkan an lebih lebih mend mendek ekat atii grafi grafik k y 5 H dari daripa pada da 1e 5 C. 1al 1al ini ini dikarenakan rumus ekspansi tiba-tiba tanpa kehilangan tinggi tekan hanya memperhitungkan satu faktor saja yaitu gesekan permukaan pipa sedangkan rumus ekspansi tiba-tiba dengan kehilangan tinggi tekan memperhitungkan dua faktor, yaitu gesekan permukaan ! major loses dan faktor faktor akibat akibat geomet geometri ri pipa pipa !minor loses: leh leh karena karena itu, itu, dapat dapat dikatak dikatakan an bah8a bah8a
40
ekspansi tiba-tiba memang menyebabkan kehilangan tinggi tekan.
1.. 1.., ,
ANAL ANALIS ISIS IS KONT KONTRA RAKS KSII TIBATIBA-TI TIBA BA
!$' vs !!'k'r vs !'k'r oraks$ "$% "$%! vs " " $%&' ("$%! vs o%'s$ !
0.02 0.02 0.01 !$' 0.01
$%&' ("$%! vs f(x) = 0x - 0.01 " " o%' o%'s$ s$ ! ! R² = 0.68 f(x) = 0x -0 ) R² = 0.68 $%&' ("$%! vs
0 400 400 200 200
" " o%' o%'s$ s$ ! ! ) $%&' ("$%! vs " " o%' o%'s$ s$ % % )
" " o%' o%'s$ s$ ! ) $%&' ("$%! vs " " o%' o%'s$ s$ ! ) "$% "$%! ! vs vs " " o%'s$ % $%&' ("$%! vs " " o%' o%'s$ s$ % )
!'k'r
Gra! 1. +L * D)(#a + 7!$#ra!* #ba-#ba8
rafik di atas membentuk persamaan linear. Pada grafik ini tedapat grafik y5H yang berfungsi untuk menunjukkan keadaan ideal. Dari grafik terlihat dalam penggunaan rumus 1e J C grafik yang dihasilkan lebih mendekati grafik y 5 H daripada 1e 5 C. 1al ini dikarenakan rumus kontraksi tiba-tiba tanpa kehilangan tinggi tekan hanya memperhitungkan satu faktor saja yaitu gesekan permukaan pipa sedangkan rumus kontraksi tiba-tiba dengan kehilangan tinggi tekan memperhitungkan dua faktor, yaitu gesekan permukaan ! major loses dan faktor faktor akibat akibat geomet geometri ri pipa pipa !minor loses: leh leh karena karena itu, itu, dapat dapat dikatak dikatakan an bah8a bah8a kontraksi tiba-tiba memang menyebabkan kehilangan tinggi tekan.
1.. 1..
ANALIS ANALISIS IS GRAFIK GRAFIK PA PADA PERC PERCOBA OBAAN AN TIKUN TIKUNGAN GAN
41
vs R/ 1.5 1 * vs R/ ( aa' L
vs R/
0.5 0 0
2
4
6
8
10
12 12
R/
Gra! 1.< K * R/D
Pada grafik diatas < dan dan b ditunjukan ditunjukan bah8a nilai < lebih besar dari b. b. Pengertian dari dari B merupa merupakan kan koefis koefisien ien kehila kehilanga ngan n tinggi tinggi tekan tekan akibat akibat peruba perubahan han geomet geometri ri pipa. pipa. Sedangkan < merupakan harga koefisien kehilangan tinggi tekan akibat ges ekan di tikungan pada pipa maupun akibat perubahan geometri pada pipa. 1al ini dapat ditunjukan dalam rumus untuk l dan b itu sendiri. a. esekan esekan di tikungan tikungan pada pada pipa akan akan mempengar mempengaruhi uhi nilai nilai koefisien koefisien kehilanga kehilangan n tinggi tinggi tekan sehingga pasti kehilangan tinggi tekan dipengaruhi dipengaruhi oleh adanya adanya gesekan pada tikungan. ;ntuk < π R
' /
>C
oefisien didepan h f adalah adalah b. ;ntuk B!akibat perubahan geometri pipa"
3b =
' * -
'
[ ht − (&) h9 ]
oefisien di depan h f adalah adalah & Dari perbandingan masing-masing nilai koefisien didepan h f , dapat ditarik hubungan bah8a
π R & − h9 ht − ' / [ ht − !&"h9 ]
42
Sehingga < B
1.<
KESIMPULAN DA DAN SA SARAN
1.<.1
KESIMPULAN
esimpulan yang dapat diambil dari percobaan ini adalah# &. Pada pipa lurus lurus kehilangan kehilangan tinggi tinggi tekan tekan diakibatkan diakibatkan karena karena adanya adanya gesekan antara antara fluida dengan pipa dan antara fluida itu sendiri yang mengakibatkan besarnya kehilangan tinggi tekan pada debit yang sama. '. Pada kondisi kondisi ekspansi ekspansi tiba-tiba, tiba-tiba, grafik grafik dengan memperhit memperhitungk ungkan an kehilangan kehilangan tinggi tinggi tekan lebih lebih mend mendek ekat atii kond kondisi isi presi presisi si idea ideal. l. 1al 1al ini ini menu menunj njuk ukka kan n bah8 bah8aa pada pada kond kondis isii sebenarnya, pipa tertutup yang mengalami ekspansi tiba-tiba terjadi kehilangan tinggi tekan. (. Pada kondisi kondisi kontraksi kontraksi tiba-tiba, tiba-tiba, grafik dengan dengan memperhitu memperhitungkan ngkan kehilang kehilangan an tinggi tekan tekan lebih lebih mend mendek ekat atii kond kondisi isi presi presisi si idea ideal. l. 1al 1al ini ini menu menunj njuk ukka kan n bah8 bah8aa pada pada kond kondis isii sebenarnya, pipa tertutup yang mengalami kontraksi tiba-tiba terjadi kehilangan tinggi tekan. *. Pada Pada perc percob obaan aan tiku tikung ngan an,, harga harga < !akibat perubahan geometri dan gesekan" lebih besar dari harga B !akibat perubahan geometri saja". < merupakan koefisien kehilangan tinggi tekan tekan akib akibat at gese geseka kan n di tiku tikung ngan an maup maupun un akib akibat at peru peruba baha han n geom geomet etri ri pada pada pipa, pipa, sedangkan B merupakan merupakan koefisien kehilangan tinggi tekan akibat akibat perubahan perubahan geometri pada pipa saja.
1.<.2
SARAN
Adapun saran yang dapat diberikan # &. Praktikan Praktikan harus harus cermat dalam menghit menghitung ung 8aktu 8aktu dalam menentu menentukan kan debit debit agar kesalahan kesalahan dalam perhitungan dapat diminimalisasi. '.
Pengamatan harus lebih teliti dalam mengambil data. (. Pada setiap percobaan percobaan harus dipastikan dipastikan dalam pipa-pipanya pipa-pipanya tidak terdapat terdapat gelembung gelembung udara.
1.6
REFERENSI
Streeter,9ictor Streeter,9ictor <. &:'. .luid &:'. .luid Me6hani6s. Me6hani6s. Tokyo# ogakusha 0ompany,
43
Modul praktikum Mekanika .luida, .luida, 3urusan Teknik Sipil 2TB, 'C&'
BAB II TUMBUKAN AKIBAT PANCARAN PANCARAN FLUIDA
2.1
PENDAHULUAN
2.1. 2.1.1 1
LAT LATAR BE BELA LAKA KANG NG
Seti Setiap ap flui fluida da yang yang dipa dipanc ncar arka kan n mempu empuny nyai ai gay gaya atau atau kerj kerjaa meka mekani niss yang ang menyeba menyebabka bkan n tumbuk tumbukan. an. aya aya ini dapat dapat berman bermanfaat faat untuk untuk mengge menggerak rakkan kan benda benda atau atau peralatan lain yang membutuhkan gaya penggerak, penggerak, misalnya turbin. Salah Salah satu cara untuk untuk mengha menghasil silkan kan gaya gaya atau kerja kerja mekani mekaniss dari dari tekanan tekanan fluida fluida adalah dengan menggunakan tekanan untuk mengakselerasikan fluida kecepatan tinggi dalam sebuah jet. 3et tersebut diarahkan ke piringan dari sebuah roda turbin, yang berotasi oleh karena gaya yang timbul pada piringan dikarenakan perubahan momentum atau impuls yang terjadi ketika jet menyembur pada piringan. Pada percobaan ini, fluida akan dipancarkan dipancarkan oleh no//le dan bertumbuka bertumbukan n dengan dengan plat piringan yang diletakkan di atasnya. Tumbukan Tumbukan ini akan menyebabkan plat bergerak ke atas. Besarnya gaya yang ditimbulkan bergantung pada bentuk plat piringan dan besar debit air yang dipancarkan no//le. aya yang ditimbulkan oleh jet air ketika menyembur, baik pada plat yang rata atau pada plat cekung, akan diukur dan dibandingkan dengan tingkat aliran momentum di dalam jet.
2.1.2
TUJUAN
Tujuan percobaan ini adalah #
44
&. empel empelajar ajarii perila perilaku ku tumbuk tumbukan an pancara pancaran n fluida fluida pada suatu permukaa permukaan n piring piringan an yang dapat menghasilkan suatu energi mekanis. '. engukur engukur dan menghitu menghitung ng besarnya besarnya gaya yang diperole diperoleh h dari dua macam piringa piringan, n, yaitu plat datar dan plat cekung. (. enentukan enentukan besarnya besarnya efisiensi efisiensi masing-masing masing-masing piringan. piringan. *. empelajari hubungan hubungan antara besarnya debit yang keluar dengan gaya yang didapat dari hasil perhitungan.
2.2 ALAT-ALA ALAT-ALAT T PERCOBAAN
&. 3et 3et impa impact ct appa appara ratu tuss '. Bangku Bangku hidrol hidrolis is dengan dengan beban beban (. Stop8atch *. Termo rmometer
Data Data-da -data ta ala alatt #
•
Diameter no//le
# &C mm
•
# =.+ mm '
•
assa beban pemberat
# C.:&C kg
•
3arak 3arak as piringa piringan n ke engsel engsel ruas ruas # C.&+' C.&+'+ +m
•
3arak no//le ke piringan
# (= mm
2.3
DASA DASAR R TEO TEOR RI DA DAN PE PENUR NURUNA UNAN RU RUMUS
2.3.1 2.3.1
MENENTUK MENENTUKAN AN BESARN@ BESARN@A A DEBIT DEBIT PAD PADA A BANGKU BANGKU HIDRA HIDRAULIK ULIK
Bangku Bangku hidrau hidraulik lik adalah adalah alat yang yang diguna digunakan kan sebaga sebagaii suplai suplai air sekalig sekaligus us untuk untuk menghitung debit air yang melalui suatu alat percobaan dalam ekanika $luida.
45
ambar '.(.& epresentasi ambar Bangku 1idraulik Persamaan untuk menghitung debit adalah #
Q=
V t
Q=
air ρ t
Dengan prinsip keseimbangan momen ! 5 C", maka # 5C mair .l .lair 5 5 8 . l beban mair .< .< 5 8 . (< mair 5 5 (8
Di mana # 8 5 massa beban yang dipakai pada bangku hidraulik l b 5 lengan beban la 5 lengan bak penampung !terhadap titik tumpu"
air
Q=
V t dengan
Q=
V air 3 ! 3 = = ( / s ) t ρ t ρt ρ t
2.3.2
V =
ρ air , maka didapat
MENENTUKAN BESARN@A BESARN@A GA@A GA@A PIRINGAN 7GA@ 7GA@A A PERHITUNGAN8
Aliran fluida diukur dengan satuan ) kg6s yang me8akili satuan debit. Air yang keluar dari no//le mempunyai kecepatan yang besarnya #
8=
Q
=
W
=
W
+.t ρ . +. &CCC.!C,'+π .C,C&' ".
1ingga 1ingga pada akhirny akhirnyaa
= &',=+W
di P !piringan !piringan"" kecepa kecepatan tan menjadi menjadi 7 C. aka berdasarkan 1ukum
ekekalan %nergi berlaku #
46
13 + + 1) + = 13 2 + 1) 2 & m8 ' + C = & m8 ' + m*s ' ' o
= 8o ' + ' *s ' 8 ' = 8o − ' *s ' 8 ' = 8o − '.!B,&".!C,C(= " ' 8 ' = 8o − C,=': 8'
dengan # % # energi kinetik %P # energi potensial 7C # ecepatan ketika menumbuk piringan 7 # ecepatan pada saat dipancarkan no//le g # percepatan gra7itasi Di titik P pancaran air membelok membelok terhadap sumbu 7ertikal !membentuk !membentuk sudut terhadap arah 7ertik 7ertikal". al". Sudut Sudut yang yang dibentu dibentuk k
besarny besarnyaa tergan tergantun tung g pada pada jenis jenis piring piringan an yang yang dipaka dipakai. i.
ecepatan air berubah menjadi 7& cos β. 3ika dianggap bah8a dalam hai ini berlaku 1ukum ontinuitas
ρ A 7 5 tetap dan A tetap maka 7 5 7 C Berdasarkan 1ukum ekekalan omentum maka #
∫
∫
9 dt = m d8 . ∆t = m∆8
= m.!8C − 8" = m.!8C − 8C cos β " = m.8C !& − cos β " . =
m
∆t
8C !& − cos β "
. = W .8C !& − cos β "
47
U$#"! &r$%a$ 'a#ar diperoleh#
β 5 C
C
1
= W .8C !& − cos BC C " . d = W .8C . d
U$#"! &r$%a$ 0)!"$% diperoleh#
β = &C C
1
= W .8 C !& − cos &C .6 = '.W .8 C
. 6
2.3.3 2.3.3
C
1
"
MENENTUK MENENTUKAN AN BESARN@A BESARN@A GA@ GA@A @A @ANG MENUMBUK PIRINGAN PIRINGAN 7GA@ 7GA@A PENGUKURAN8
ondisi pertama # < 5 C,&+'+ m beban 5 C,:&C
A
Berlaku #
pegas $ beban
∑ M + = C
pegas - $ beban . < 5 C pegas 5 $ beban . < pegas 5 m beban . g . < pegas 5 C,:&C . g . C,&+'+ !Mm" pegas 5 C,C(C'+g !Mm" ondisi kedua # y
< 5 C,&+'+
m beban 5 C,:&C A Berlaku #
pegas
$ beban
$ jet
48
∑ M + = C
pegas E $ jet . < F $ beban .! < E y " 5 C C,C(C'+ g E $ jet . < F m beban . g .! < E y " 5 C C,C(C'+ g E $ jet . < - C,:&C . g .! C,&+'+ E y " 5 C C,C(C'+ g E $ jet . C,&+'+ F C,C(C'+ g F C,:&C . g . y 5 C $ jet . C,&+'+ 5 C,:&C . g . y 0,610. g . # F "et = 0,1525
$ jet 5 *gy dengan # pegas 5 omen pada pegas !Mm" $ beban 5 aya yang dihasilkan pemberat !M" $ jet 5 aya yang dihasilkan jet impact !M" m beban 5 assa beban pemberat 5 C,:&C kg < 5 3a 3arak as as pi piringan ke ke en engsel ru ruas 5 C,&+'+ m y 5 3arak antara piringan dan beban !m" g 5 Percepatan gra7itasi5 ,& m6s'
2.3., 2.3.,
MENEN MENENTUK TUKAN AN EFISIE EFISIENSI NSI PENGU PENGUKU KURAN RAN η
2.,
=
. pen* ukur an . perh it un* an
7&CCU
PROSEDUR PERCOBAAN
&. Atur ked kedudukan jet impa6t agar agar jalur jalur pancara pancaran n tegak tegak lurus lurus terhad terhadap ap bidang bidang datar permukaan. '. Pasan Pasang g pirin piringa gan n pada pada jet jet impa6t . (. alib alibras rasik ikan an nerac neracaa peng penguk ukur ur gaya gaya,, deng dengan an memb membuat uat leng lengan an nerac neracaa dala dalam m kead keadaan aan mendatar. *. 1idu 1idupk pkan an pomp pompa. a. +. Atur posisi posisi beban beban pemberat pemberat hingga hingga neraca neraca seimbang seimbang kembali. kembali. :. 0atat simpangan simpangan pemberat pemberat terhad terhadap ap posisi posisi semula !y". =. ;kur debit air berdasar berdasarkan kan prinsip prinsip bangku bangku hidraulik. hidraulik. .
2.
CONTOH PERHITUNGAN
49
. Pr$%a$ Da#ar 7"$#"! &)r0baa$ 18
mair
5 (8 5 (.',+ 5 =,+ kg
5 &CCC kg6m (
g
5 ,& m6s'
t
5 &*,( s
A
5=,+ mm' 5 =,+.&C -+ m'
<
5 C,&+'+ m
m beban pemberat pemberat 5 C,:& kg D
5 C,C& m
y
5 C,C=* m
s
5 C,C(= m
enghitung Aliran $luida #
$ =
3!
t
=
air t
=
7,5 14,3
=¿ C,+'**=++'* kg6s
enghitung debit#
Q=
3!
ρt
=
air ρt
=
$ 0,524475524 = =5,24475524.10 −4 3 / s ρ 1000
ecepatan air !7" yang keluar dari no//le# v =12,75 $ =12,75 . 0,524475524=¿
:.:=C:'(= m6s
ecepatan air !7o" saat menumbuk piringan# 7o' 5 7' F C,='+* 7o' 5 :,:=C:'(='- C,='+* 7o 5 :,:('+:&* :,:('+:&* m6s engitung $ perhitungan perhitungan # $ perhitungan perhitungan 5 ).7o 5 C,+'**=++'*
. :,:('+:&*
5 (,*=:&:&' M
enghitung $ pengukuran# $ pengukuran pengukuran 5 *gy 5 * . ,& . C,C:& 5 ',((:* M
50
enghitung efisiensi ! " piringan datar#
%=
F &eng'k'ran F &erhit'ngan &erhit'ngan
=
2,39364 3,47861612
=0,688101221
% ( )=0,688101221 ( 100 =68,8101221
. Pr$%a$ C)!"$% 7"$#"! &)r0baa$ &)r0baa$ 18
mair
5 (8 5 (.=,+ 5 '',+ kg
5 &CCC kg6m (
g
5 ,& m6s'
A
5 =,+ mm' 5 =,+.&C -+ m'
T
5 *: s
m beban5 C,:& kg D
5 C,C& m
y
5 C,&+* m
<
5 C,&+'+ m
s
5 C,C(=
enghitung Aliran $luida #
$ =
3!
t
=
air t
=
3.22,5 46
=¿ C,*&(C*(+
kg s
enghitung debit#
Q=
3!
ρt
=
air ρt
=
$ 0,489130435 = = 4,89130435.10 −4 3 / s ρ 1000
ecepatan air !7" yang keluar dari no//le# v =12,75 $ =12,75 .
C.*&(C*(+
¿ :,'(:*&(C*(
ecepatan air !7o" saat menumbuk piringan# 7o' 5 7' F C,='+* 7o' 5 :,'(:*&(C*('- C,='+* 7o 5 :,&==(=&: m6s engitung $ perhitungan perhitungan # $ perhitungan perhitungan 5 ')7o 5'.
0,489130435
. :,&==(=&:
51
/s
5 :,C*(:(*& M enghitung $ pengukuran# $ pengukuran pengukuran 5 *gy 5 * . ,& . C,&+* 5 :,C*': M enghitung efisiensi ! " piringan datar#
%=
F &eng'k'ran F &erhit'ngan &erhit'ngan
=
6,04296 6,04363419
=0, **:
% ( )=0,9998884469 ( 100 =¿ .**:
2.5
TABEL DATA
Tab)( 2.1 Pr$%a$ Da#ar
Mo.
)aktu6 )a ktu6
Berat6
Debit64
Pergeseran
ecepatan
ecepatan
$ukur $hitung
%fisiens
T
)
!l6s"
Beban6Q
air yang
air yang
!M"
!M"
i !U"
!s"
!kg"
!mm"
eluar
enumbuk
dari
Piringan67C
no//le67
!m6s"
:.:('+:&*
'.((
(.*=:
:.&C
&:&& *.C=+
&''&* :'.(
!m6s" & ' ( * + : =
&*.( &(.' &* + '= (C ** *(
'.+
C.+'**=
'.+
++'* C.+:&
'.+
&& C.+(+=&
+
*': C.&=:*=
+
C+ C.+++++
+
+++: C.+
=.+
C.+&&(:
=.+
(:(: C.+'('+
:&
:.:=C:'
:+
(= =.'**(&&
=.&*C(:
:* '.++C
:'
' :.(C(+=&
&& :.===CCC
: '.*('
''+C: (.:(C+
:+:*' :=.C&&+
*( '.'+
( '.C'**C
C.(+(
*CC+ C.(:=*
&C' :.&CC
=(
=.C(((((
=: =.C(&C(
&: '.:*
+:: (.C::
:=+ =(.('*
:
(( :.(=+
C* :.(&=C:
+' '.::
&(''+ (.&+
(+ *.*:
=C
:.+&:(
== :.*:(=+*
(' '.=*:
C(* (.(C+*
&=&( (.C
=+
:* :.:=&+&&:
&= :.:&:'
'.*(
*&=+ (.*:'(
('+( +.CCC
'&==
=:C&
+&*
'
52
&C
*+ *:
=.+ =.+
C.+
=*
C.*&(
=&
C*(+
:.(=+
:.(&=C:
'.C(
(.&+
&.'(
:.'(:*&(C
== :.&==(=&
=: '.=:
C(* (.C'&
C(:' '.&=
*(
:
C*
&=C(
+C:&+
Tab)( 2.2 Pr$%a$ C)!"
%$ Mo.
)aktu6 )a ktu6
Berat6
Debit64
Pergeseran
ecepatan
ecepatan
$ukur $hitung
%fisiens
T
)
!l6s"
Beban6Q
air yang
air yang
!M"
!M"
i !U"
!s"
!kg"
!mm"
eluar
enumbuk
dari
Piringan67C
no//le67
!m6s"
!m6s" & ' ( * + : = &C
*: *+ *= (C (C.' (' ''.* & &:.& &+.&
=.+
C.*&(
=.+
C*(+ C.+
=.+
C.*=='
+
(*C* C.+
+
C.*::
+
=*' C.*:=+
'.+
C.((*'
'.+
&*' C.*&:::
'.+
:::= C.*:+(
'.+
+C C.*::
&+*
:.'(:*&(C
:.&==(=&
:.C*'
:.C*(:
.
&+
*( :.(=+
: :.(&=C:
: :.'(
(*&: :.(&=
**: .=++
&*:
:.&C(='(*
== :.C*(:(
&: +.='
C:== +.=:=
&+(+ .CC'
&*
C* :.(=+
& :.(&=C:
C* +.C=
=(' :.(&=
(&'(+ &.'(
&+
:.(('=&*
== :.'=+'C(:
+' :.'(
C:== :.'((:
C(:' &CC.C
&*'
+= +.=:+:'+
:& +.&++&+
&: +.+='
*:C' +.+*+=
*++& &CC.*=
='
*.':=('
&: *.&(C*C
C '.'+
:C '.C&&
(=( &CC.:
&&'
&* +.(&'+
:: +.'*(=(&&
' *.(*
='(:: *.(:=
C:':: &CC.+=
&*C
+.(**C
( +.=C&&+&
+.*(
=+* +.*=:*
**' &CC.(&
&+
* :.(('=&*
& :.'=+'C(:
: :.'(
C'* :.'((:
('* &CC.C
+=
:&
&:
*:C'
*++&
=*' 2.
GRAFIK DA DAN ANALISIS
53
4fs$,3s$ #$r$3a3 8 6 -
f(x) = 0.95x + 0.23 R² = 0.98
4 2 0 0
f(x) = 0.6 6x + 0.38 f(x) R² = 0.8 1
2
3
4
5
6
7
- $%! P$$% !' % ' ' '
$%& ' ( P$$%!' % ' ' ' )
P$$% !' !' % C& % !
$%& ' ' (P (P$$%!' % C& % !) !)
y=x
$%& ' ( y=x)
Gra! 2.1 E*)$* Pr$%a$
rafik di atas menunjukkan perbandingan antara $ pengukuran dengan $ perhitungan pada piringan datar dan piringan cekung. radien masing-masing grafik linear menunjukkan efisiensi piringan. Dari persamaan regresi liniernya, gradien piringan datar adalah C,:++ dan gradien piringan cekung adalah C,*'. Dari data terlihat bah8a gradien piringan cekung lebih besar daripada piringan datar. 1al ini menunjukkan bah8a efisiensi piringan cekung lebih besar daripada piringan datar. 2dealnya, nilai efisiensi piringan seharusnya di ba8ah sampai mendekati angka &CCU. Mamun pada tabel data di atas, ada nilai efisiensi yang melebihi &CCU, yang mana tidak mungkin karena seharusnya hasil perhitungan lebih besar dari hasil pengukuran. 1al ini dapat diseba disebabka bkan n oleh oleh ketida ketidakak kakura uratan tan perhit perhitung ungan an debit debit air. air. Air Air yang yang dipanc dipancark arkan an no//le no//le seharu seharusny snyaa langsu langsung ng menuju menuju ke bangku bangku hidrau hidraulik lik,, namun namun karena karena pipa pipa pada pada jet impact impact apparatus apparatus terlalu kecil sehingga 7olume air menjadi menjadi tertampung tertampung terlebih terlebih dahulu di silinder silinder transparan sehingga 8aktu yang dibutuhkan untuk menuju bangku hidraulik menjadi lebih lama. 1al ini menyebabkan momentum gaya yang dihasilkan menjadi lebih kecil dan gaya yang menumbuk piringan menjadi lebih kecil pula.
54
) 'k'r vs 8 6
f(x) = 20.45x f(x) 20 .45x - 4.04 R² = 0.98
4 2
f(x) = 6.32x f(x) 6 .32x - 0.62 R² = 0.86
0 0 .15
0 .2
0.2 5
0.3
0.35
0 .4
0 .45
0 .5
0.5 5
0.6
P$$% ! '% ' '
$% &' ( P$$% !' % ' ' )
P$$% ! '% C&%!
$% &' ( P$$% !' % C& % !)
$%&' (P$$%!'% C&%!)
Gra! 2.2 F "!"r *
rafik di atas menunjukkan perbandingan antara $ pengukuran dengan laju massa air !)". Semakin besar laju massa air 6 debit yang keluar !)", maka semakin besar pula gaya yang dihasilkan. ) dan $ ukur memberikan hubungan yang sebanding. Pada grafik terlihat bah8a grafik linear dari piringan cekung berada di atas grafik linear piringan datar. 1al ini menunjukkan bah8a piringan cekung le bih efisien dibandingkan dengan piringan datar, karena untuk nilai ) yang sama nilai $ pada piringan cekung lebih tinggi daripada piringan datar.
2.<
KESIMPULAN DA DAN SA SARAN
2.<.1
KESIMPULAN
&. Panc Pancara aran n flui fluida da yang menu menumb mbuk uk suat suatu u piri piring ngan an akan akan meng mengak akib ibatk atkan an terja terjadi diny nyaa perubahan
momentum sehingga timbul gaya impuls impuls yang dapat menghasilkan energi.
'. Pada Pada kedu keduaa jenis jenis piri piring ngan an,, gaya gaya peng penguk ukur uran an cend cender erun ung g lebih lebih kecil kecil darip daripad adaa gaya gaya perhitungan. 1al ini disebabkan karena adanya kehilangan energi. aya yang timbul pada piringan cekung cenderung lebih besar daripada gaya yang yang timbul pada piringan datar. (. 1asil 1asil percob percobaan aan menunj menunjukk ukkan an bah8a bah8a efisien efisiensi si piring piringan an cekung cekung adalah adalah *,' *,' U dan efisiensi piringan datar adalah :+,+ U. aka, efisiensi piringan cekung lebih besar dari piringan datar. *. Besarnya Besarnya debit air yang keluar keluar sebanding dengan dengan gaya yang diperoleh. diperoleh. Semakin besar debit air, maka semakin besar pula gaya yang dihasilkan.
55
2.<.2
SARAN
Sebaiknya alat yang digunakan pada praktikum harus membuat perhitungan debit air mendekati keakuratan agar mengurangi penyimpangan hasil yang seharusnya, karena pada perhitungan data yang diperoleh masih ada hasil yang tidak tidak 8ajar.
2.6
REFERENSI
Panduan Praktikum ekanika $luida dan 1idraulika Streeter, Streeter, 9ictor 9ictor <., and )ylie, )ylie, Benjamin %. &=+. &=+. .luid Me6hani6s: Tokyo# cra8-1ill ogakusha,
BAB III ALIRAN MELALUI ENTURIMETER ENTURIMETER
3.1
PENDAHULUAN
3.1. 3.1.1 1
LAT LATAR BE BELA LAKA KANG NG
9enturimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur debit aliran fluida yang melalui pipa tertutup. Pada percobaan ini, digunakan pula bangku hidraulik yang digunakan sebagai suplai air. 9enturimeter merupakan sebuah pipa yang memiliki penampang bagian tengahnya lebih sempit dan diletakkan mendatar yang dilengkapi dengan pie/ometer untuk mengetahui perbedaan ketinggian fluida sebagai 8ujud dari perbedaan tekanan fluida yang mele8at mele8atii penamp penampang ang.. $luida $luida akan akan mengali mengalirr pada pada sepanja sepanjang ng pipa pipa yang yang kemudi kemudian an akan akan melalui bidang kontraksi pada bagian tengah pipa yang penampangnya lebih sempit daripada
56
bagian pipa yang lain. 1al ini menyebabkan kecepatan aliran fluida pada bagian tenggorokan terse tersebu butt lebi lebih h besar besar dari daripa pada da kecep kecepata atan n aliran aliran pada pada pipa pipa.. Peni Pening ngkat katan an kecep kecepat atan an ini ini berhubungan dengan penurunan tekanan yang bergantung pada laju alir sehingga dengan mengukur pressure mengukur pressure drop, drop, debit aliran fluida dapat dihitung.
3.1. 3.1.2 2
&.
TUJU TUJUAN AN PRAK PRAKTI TIKU KUM M
Praktikan dap dapat men7isualisasikan pengaruh dar dari perubahan penampang ter terhadap tinggi garis hidraulik di masing-masing manometer.
'.
Praktikan dapat menentukan koefisien pengaliran pada alat 7enturimeter yang digunakan.
3.2
ALAT-ALAT PERCOBAAN
&.
Alat 9enturimeter
'.
Stop8atch
(.
Bangku 1idraulik
*.
Beban 6ounterwei*ht pada 6ounterwei*ht pada bangku hidraulik
Data alat #
•
Diameter pipa di manometer A, DA 5 ': mm
•
Diameter pipa di manometer D, D D 5 &: mm
Gambar 3.1 P)ra$%!a# )$#"rm)#)r
57
3.3
DASAR TEORI DAN PENURUNAN RUMUS
Penerapan teori dalam percobaan ini adalah sebagai berikut# eninjau penampang a & dan a' Total head
Gambar 3.2 K$'* I')a( )$#"rm)#)r
Penampang pada bagian upstream akan dinamakan a &, pada leher disebut a ' dan pada bagian selanjutnya !bagian ke-n" disebut a n. 1ead pada pembuluh pie/ometer ditandai dengan h&, h', hn. Diasumsikan Diasumsikan bah8a tidak terjadi kehilangan kehilangan energi sepanjang pipa dan kecepatan kecepatan serta head pie/ometrik !h" konstan sepanjang bidang tertentu.
P%M;;MAM ;;S# a.
Penurunan rumus debit assa beban 5 ',+ kg lair # # l beban 5 & # (
∑ M
+
=C
mair H H lair 5 5 m beban H l beban mair H & 5 m beban H (
-olume air =
,ebit air =
( ∗ m beban
- t
ρ air
=
( ∗ m beban
ρ air ∗ t 58
ρ air
= &CCC k* 6 m (
,ebit air =
b.
W &CCC ∗ t
Penurunan rumus c ! koefisien pengaliran pada 7enturimeter " ;ntuk menentukan kecepatan aliran digunakan persamaan Bernoulli dan kontinuitas. Berdasarkan persamaan kontinuitas diperoleh # +& ∗ - & = +' ∗ - '
=
- &
+' ∗ - ' +& '
+ = - '' ' +&
- &'
!(.&"
Persamaan Bernoulli
; & +
- &' ' *
+
) & γ
= ; ' +
- '' ' *
+
) ' γ
arena >& 5 >' , maka persamaan diatas menjadi #
- &' ' *
+
) &
=
γ
- '' ' *
+
) ' γ
!(.'" asukkan nilai 9& dari persamaan !(.&" ke persamaan !(.'" diperoleh # '
+ - '' ' +& + ) & = - ' + ) ' γ
' *
' *
γ '
) &
γ
−
) '
γ
- ''
=
' *
) &
' '
-
−
+' +& ' *
) ' − γ γ
Seperti yang kita ketahui bah8a
merupakan merupakan perbedaan tekanan antara
pipa & dan pipa ' pada 7enturimeter. etika pipa 7enturimeter dalam keadaan hori/ontal,
59
perbedaan ini menunjukkan perbedaan tinggi pada pipa & dan pipa ' pada 7enturimeter. Sehingga persamaan tersebut menjadi #
+' ' ' * ( h& − h' ) = - ' & − +& - '
− h' " ' +' & − + &
' * ! h&
=
umusan di atas hanya berlaku untuk kondisi serba ideal, sehingga dalam percobaan ditemu ditemuii suatu suatu penyim penyimpan pangan gan sistemi sistemik k yang yang memerlu memerlukan kan suatu suatu faktor faktor koreks koreksi. i. Dalam Dalam percobaan pengukuran dengan 7enturimeter ini, dimensi debit-lah yang akan disesuaikan dengan suatu koefisien yang la/im disebut koe9isien pen*aliran !0". pen*aliran !0". 0 !koefisien pengaliran pada 7enturimeter" adalah perbandingan antara debit aktual ! pengukuran bangku hidraulik"
dan debit yang diukur melalui perbedaan tinggi tekan
! pressure drop ".
6=
6
Q +' ∗ - ' Q
= +'
− h' " ' +' & − + &
' * ! h&
∗
aka, didapatkan persamaan debit pada 7enturimeter adalah sebagai berikut # Q
3.,
= 6 ∗ +'
− h' " ' +' & − + &
' * ! h&
PROSEDUR PERCOBAAN
&. Pastikan Pastikan bangku bangku hidraulik hidraulik dalam dalam keadaan keadaan mati dan air pada pada bak kecil sudah sudah dibuang. dibuang. '. alibr alibrasik asikan an tinggi tinggi pie/om pie/omete eterr sesuai sesuai dengan dengan skalany skalanyaa dengan dengan cara meneka menekan n katup katup udara di atas pie/ometer perlahan-lahan sampai ketinggian setiap pie/ometer sama dan berada dalam skala pengamatan. 3ika tinggi air di pie/ometer sudah lebih rendah dari skala pengamatan, nyalakan bangku hidraulik sebentar dan bukalah kran suplai air perlahan-lahan sampai air naik. Setelah air berada pada ketinggian yang tepat,
60
matikan lagi bangku hidraulik. (. ulail ulailah ah menyalak menyalakan an bangku bangku hidraul hidraulik. ik. Bukalah Bukalah kran suplai air perlah perlahanan-lah lahan an dan sedikit demi sedikit serta kran kontrol aliran seluruhnya sampai didapat debit yang dial dialir irka kan n
meng mengha hasi silk lkan an
seli selisi sih h
keti keting nggi gian an
maks maksim imum um
dari dari
masi masing ng-m -mas asin ing g
pie/ometernya tetapi di dalam skala pengamatan. *. Amatil Amatilah ah perbedaa perbedaan n keting ketinggia gian n yang yang terjadi terjadi dan catatlah catatlah ketinggi ketinggian an air pada pada tiap pie/ometer. emudian, hitunglah perbedaan ketinggian pie/ometer h & dan h ' dimana h& adalah tinggi skala pie/ometer di titik A dan h ' adalah tinggi skala pie/ometer di titik D. +. Bersamaan Bersamaan dengan dengan proses pengamata pengamatan, n, perhatikanla perhatikanlah h kondisi bangku bangku hidrauli hidraulik. k. 3ika tempat pemasangan mulai terangkat, pasanglah beban dan mulailah pengukuran 8aktu dengan dengan cara menekan menekan stop8a stop8atch tch.. Setela Setelah h tempat tempat pemasan pemasangan gan beban beban yang yang sudah sudah dipasang dipasang beban mulai terangkat terangkat lagi, matikanlah stop8atch. stop8atch. )a )aktu ktu tersebut tersebut akan menjadi acuan perhitungan debit. :. Setelah Setelah data didapat, didapat, tutuplah tutuplah kran kontro kontroll aliran dan matikan matikan bangku bangku hidraul hidraulik. ik. Dapat Dapat terlihat bah8a ketinggian pie/ometer akan kembali sejajar. =. Putar Putar kembali kembali kran suplai suplai air secara secara perlah perlahan an untuk untuk mendapat mendapatkan kan debit debit yang yang lebih lebih kecil dari debit sebelumnya dan nyalakan kembali bangku hidraulik. . ;langi ;langi langkah langkah *-= hingga hingga didapat didapat data untuk delapa delapan n debit debit yang berbeda berbeda,, dengan dengan syarat besar debit harus masih dapat memberikan perbedaan ketinggian yang tampak jelas pada tiap pie/ometer !debit tidak terlalu kecil". . Setela Setelah h data data selesai selesai diambil diambil,, catatlah catatlah juga nilai koefisi koefisien en pengalira pengaliran n !c" pada pada alat 7enturimeter tersebut yang tertera pada bagian belakan alat.
3.
CONTOH PERHITUNGAN
•
enghitung debit aktual !4"
Q=
$ ρ∗ t
Diambil data pada percobaan ( dengan massa beban ) 5 '.+ kg dan selang 8aktu t 5 '.+ detik dengan ρ =1000 kg /
3
61
=0,00025355 Q= 1000∗17.21 s 7.5
•
3
enghitung koefisien pengaliran !c"
A 2 A 1
¿ −(¿¿ 2 ) 1 −(¿¿ ¿ ¿ 2 g ( h1−h2 ) ¿ Q= ) . A 2 √ ¿ A 2 A 1
¿
1 −(¿¿ −(¿¿ 2 )
¿ ¿ ¿
A 2 A 1
¿ 1 −(¿¿ −(¿¿ 2 ) ¿ ¿ 2 g ( h 1 −h 2 ) ¿ ¿ 2 g ( h 1 −h 2 ) ¿ A2 √ ¿ )=
Q
¿
Tinjau data yang diperoleh pada percobaan ( yaitu@ 3
Q=0,00025355 / s @ A 2=0,000201062
2
@ A 1=0,000530929
h$!>? m
Sehingga diperoleh harga c sebagai berikut
62
2
@
0,000201062 0,000530929
¿ −(¿ ¿ 2 ) 1 −(¿ ¿ ¿ ¿
2 ( 9,81 ( 0,08
¿
0,000201062 √ ¿ 0,00025355
)=
3.5
¿
TABEL DATA Tab)( 3.1 Dam)#)r #ab"
%$Data Alat A Mo. Tabung Tabung Pie/ometer
D
!&"
B
0
!'"
%
$
1
2
3
':
'(.'
&.*
&:
&:.
&.*=
'C.&:
'&.*
'(.+(
'+.'*
':
diameter !mm"
Tab)( 3.2 T$%% ba0aa$ P)m)#)r 70m8 'a$ &)r+#"$%a$ C
A !h&" ( &C
B
0
D !h'"
%
$
1
3
<
!m(6s"
C
:C
''
'
*
+
:*
:=
:
=&
:
=&
'
('
+
=C
==
'
+
=
=
+C
++
(
+
&C*
=
''
(:
=
=
&&C
' &(
&'
C &*
+ &(
Debit Aktual
&C
&&' && &':
63
&&+ &(
C.CCC'&'++ C.CCC'&C= C.CCC'+(++ C.CCC(&&+&
m b)ba$ !kg" '.+ '.+ '.+ ' .+
t !detik
0
" (+.' (*.( '.+ '*.C=
C.** C.((&*( C.(&+ C.&+:'
: &+
&*
* &
+ &:
C ''
'C
& '(
: '&
+
3.
&C
&C:
'*
(
+
&&(
'C
(*
=
&(=
&
('
&C&
&*C
(
&C=
&&
+
&&C &' &(
&+:
( &*
&::
&
&'
&(C
: &*
&*
C &=
&'
' &
&(
'
C &( = &+
C.CCC(&:='(
( &
C.CCC(C('+
: &
C.CCC*'=(+
C.CCC*(+=(
'.+ '.+ '.+ '.+
'(.: &.=' &=.++ &=.'&
GRAFIK DAN ANALISIS
" vs C 0 0 0
# vs C
" :3/s; 0
$%&' (# vs C)
0 0 0
1
2
3
4
5
C
Gra! 3.1 9 * C
rafik tersebut menggambarkan hubungan antar debit pengaliran terhadap konstanta pengaliran pada 7enturimeter yang digunakan. Berdasarkan grafik yang diamati terlihat bah8a nilai-nilai titik dari 4 9s c tidak tepat berada pada garis linear yang mana terjadi penyimpangan-penyimpangan. Secara teori dalam kondisi yang serba ideal, nilai c itu harus bernilai sama berapapun debit aliran yang dialirkan, pada percobaan ini nilai c adalah C.*. Tetapi Tetapi berdasarkan percobaan yang dilakukan terlihat pada grafik dan tabel data bah8a nilai c berkisar antara C.( F C. dengan nilai nilai c rata-rata C.( yang berarti bah8a kondisi percobaan itu tidak tidak ideal ideal !tetapi !tetapi mendek mendekati ati ideal". ideal". Terjad erjadiny inyaa penyi penyimpa mpanga ngan n terhadap terhadap nilai nilai c ini mungkin terjadi akibat beberapa faktor, antara lain seperti# &. esalah esalahan an paralak paralakss dalam mene menentu ntukan kan tingg tinggii air '. etida etidakte ktepat patan an dalam dalam peng penguku ukuran ran 8akt 8aktu u
64
C.&'' C.& C.+:+ C.+C+*
(. Terjad erjadii kebo kebocora coran n pada pada pipa pipa
3 A$r #a.a <$a% #$,=o:,2,r '32'k >,2$a% ?$*a$ 6,($2 ya3 250 250 #1
200 200
#2 #3
150 150 <$3$ @a3o:,2,r 9::;
#4 100 100
#5 #6
50
#7 #8
0 A (1) C
:
;
<
#$,=o:,2,r
Gra! 3.2 S!)#*a ba0aa$ *!a(a ma$m)#)r
rafik di atas menggambarkan ketinggian tiap pie/ometer yang dihubungkan pada 7enturi 7enturimet meter er.. Pembua Pembuatan tan sketsa sketsa bacaan bacaan skala skala manome manometer ter bertuju bertujuan an untuk untuk menget mengetahu ahuii pengaruh dari perbedaan luas penampang terhadap ketinggian fluida pada masing-masing manome manometer ter.. Sketsa Sketsa bacaan bacaan skala skala manome manometer ter menunj menunjukk ukkan an bah8a bah8a nilai nilai keting ketinggian gian skala skala mano manome meter ter pada pada 7ent 7entur urim imete eterr seban sebandi ding ng deng dengan an luas luas pena penamp mpan ang g !diam !diamete eter" r" tabu tabung ng pie/ometer pada 7enturimeter. Dimana pada bagian pipa yang menyempit !aliran kencang", tinggi manometer akan menurun !akibat tekanan yang menurun". 3.<
KESIMPULAN DA DAN SA SARAN
3.<.1
KESIMPULAN
&. Pada kondisi kondisi yang yang ideal koefisien koefisien pengali pengaliran ran adalah adalah C,* seperti seperti yang yang tertera pada pada alat sedang sedangkan kan pada pada kondis kondisii sebena sebenarny rnyaa harga harga koefisi koefisien en pengal pengalira iran n dipeng dipengaru aruhi hi oleh oleh banyak faktor seperti gesekan fluida dengan pipa 7enturimeter. Dari hasil percobaan diperoleh nilai c yang berkisar antara C.( F C. dengan nilai c rata-rata C.(. '. ena enaik ikan an garis garis keti keting nggi gian an hidr hidrau auli lik k !bac !bacaan aan skala skala mano manome meter ter"" berb berban andi ding ng luru luruss dengan kenaikan luas penampang pada pipa.
3.<.2
SARAN
Sebaiknya pipa yang digunakan pada praktikum tidak bocor sehingga perhitungan
65
nilai c bisa lebih akurat.
3.6
REFERENSI
erhart, Philip. &+. .undamental &+. .undamental o9 .luid Me6hani6s. Me6hani6s . 0anada Modul )raktikum Mekanika .luida, .luida, 3urusan Teknik Sipil 2TB, 'C&&
BAB I OSBORNE RE@NOLDS ,.1
PENDAHULUAN
,.1. ,.1.1 1
LAT LATAR BEL BELAK AKAN ANG G
$luida adalah /at yang berubah bentuk secara kontinu bila terkena tegangan geser, betapapun kecilnya tegangan geser tersebut. Tegangan Tegangan geser pada suatu titik adalah nilai batas perbandingan gaya geser terhadap luas dengan berkurangnya luas hingga menjadi titik tersebu tersebut. t. Dengan Dengan kata kata lain, lain, fluida fluida adalah adalah /at-/at /at-/at yang yang dapat dapat mengal mengalir ir dan menys menysuai uaikan kan bentuk sesuai 8adahnya, sehingga fluida diklasifikasikan sebagai cairan dan gas.
66
Pergerakan dari suatu partikel fluida dapat mengidentifikasi jenis aliran yang terjadi. Beberap Beberapaa jenis jenis aliran aliran yang yang dapat dapat terjad terjadii yaitu yaitu aliran aliran laminar laminar,, aliran aliran transisi transisi,, dan aliran aliran turbulen. 3enis aliran fluida inilah yang akan dibahas dalam percobaan ini. sborne eynold merupakan merupakan percobaan untuk mengamati mengamati sifat aliran pada saluran tertutup, baik secara 7isual maupun secara teoritis. Secara 7isual, percobaan dilakukan dengan mengamati gerak /at 8arna 8arna dalam dalam aliran aliran pipa pipa lurus lurus yang yang akan akan menunj menunjukk ukkan an pola pola aliran aliran tersebu tersebut. t. >at yang yang digunakan adalah tinta. $ungsi tinta adalah untuk memudahkan pengamatan bentuk alir an ya ng terj adi dala m s uatu alir an a ir pada pada debi debitt tert terten entu tu.. 3ika tinta bergerak secara teratur dan mempunyai garis edar yang sejajar dan bergerak berlapis-lapis, maka aliran tersebut adalah laminar. 3ika tinta bergerak menyebar tidak menentu maka aliran tersebut adalah turbulen. Apabila terjadi perpindahan kondisi ailiran lamina laminarr dan aliran aliran turbul turbulen, en, maka maka aliran aliran terseb tersebut ut adalah adalah aliran aliran transisi transisi.. Data-d Data-data ata yang yang diperoleh dari percobaan ini digunakan untuk menghitung Bilangan eynolds. Berdasarkan Bilang Bilangan an eynol eynolds, ds, dapat dapat diklas diklasifik ifikasik asikan an sifat-si sifat-sifat fat aliran aliran secara secara teoriti teoritis, s, kemudi kemudian an dibandingkan dengan hasil pengamatan 7isual.
Gambar ,.1 A(a# O*br$) R)$('* ,.1.2
TUJUAN
Tujuan percobaan sborne eynold adalah sebagai berikut.
67
&. engamati engamati dan mengklasifik mengklasifikasi asi sifat aliran secara secara 7isual 7isual berdasarkan berdasarkan pola /at 8arna tinta dalam aliran. '. enghi enghitun tung g dan mengklasi mengklasifik fikasi asi sifat aliran aliran secara secara teoriti teoritiss berdas berdasark arkan an Bilang Bilangan an eynolds. (. emba emband ndin ingk gkan an apak apakah ah terd terdap apat at keses kesesua uaian ian antar antaraa peng pengama amata tan n 7isu 7isual al deng dengan an pengamatan perhitungan !teoritis".
,.2
ALAT-ALAT PERCOBAAN
&. Seperangkat alat sborne eynolds 1
2
eterangan #
3 4
5 6 7
&. Penampung /at 8arna '. ran aliran /at 8arna (. Sekrup pengatur ketinggian *. Tangki +. 58er9low
8
:. 3arum suntik =. ell mouth entry 9
. elereng kaca . Pipa pemasukan &C. 0est se6tion 10
&&. .low &&. .low 6ontrol 6ontrol 8al8e &'. Pipa pengeluran &(. Penyangga 11
12
13
Gambar ,.2 S&)*!a* A(a# O*br$) R)$('
'. Termometer (. elas ukur *. Pengukur 8aktu (stopwat6h ,.3
TEO EOR RI DAS DASAR AR DAN DAN PENU PENUR RUNA UNAN RU RUMUS
68
,.3.1
MACAM ALIRAN enurut eynolds, tipe tipe aliran dibagi menjadi ( jenis, yaitu #
&. Alir Aliran an lam laminar inar Aliran laminar adalah aliran yang bergerak secara teratur dan lapisan-lapisan di dalam dalam aliran aliran terseb tersebut ut tidak tidak bertab bertabrak rakan an satu satu sama sama lain. lain. Pada Pada aliran aliran ini, ini, gaya gaya kekentalan lebih besar daripada gaya kelembaman sehingga aliran dipengaruhi oleh kekentalan. '. Aliran Turbulen Turbulen Aliran turbulen turbulen adalah aliran yang bergerak bergerak tidak teratur dan lapisa-lapisan lapisa-lapisan aliran tersebut tersebut bertabrakan satu sama lain. Pada aliran ini gaya kelembaman kelembaman relatif lebih besar daripada gaya kekentalan dan terjadi pusaran-pusaran sehingga aliran mendapatkan hambatan dari gesekan dan tumbukan antarpartikel cairan itu sendiri. (. Aliran Transisi Aliran transisi adalah aliran peralihan antara aliran laminar dengan aliran turbulen. Milai faktor gesek aliran transisi ber7ariasi dan menimbulkan ketidakpastian ket idakpastian yang cukup besar dalam menentukannya. enurut hasil percobaan yang dilakukan oleh eynolds menunjukkan e O 'CCC
Aliran laminar
'CCC O e O *CCC
Aliran transisi
e *CCC
Aliran turbulen
Gambar ,.3 C$#+ B)$#"! A(ra$ Pa'a P&a ,.3.2
DEBIT Perhitungan besarnya debit yang mengalir adalah dengan mengukur 7olume fluida
dalam gelas ukur pada selang 8aktu tertentu.
69
Q=
V t
eterangan #
•
9
5 7ol 7olum umee flui fluida da di dalam dalam gelas gelas ukur ukur
•
t
5 8akt 8aktu u peng penguku ukuran ran selama selama penamp penampung ungan an fluida fluida dalam dalam gela gelass ukur ukur
•
4
5 debit al aliran
Pengukuran debit dilakukan sebanyak tiga kali !(H" dan kemudian debit tersebut dirata-ratakan. Sebagai acuan 8aktu pengukuran diambil tetap untuk debit yang sama. Sehingga debit yang didapat# 4 !rata-rata" 5
9& E 9' E 9( (
eterangan #
•
4 rata-rata
•
9&, 9', 9( 5 7olume air pada pengukuran ke &, ', dan (
,.3.3
5 debit aliran rata-rata
PERSAMAAN KONTINUITAS
Pipa biasanya berbentuk silinder dan memiliki luas penampang dan panjang tertentu. etika fluida mengalir dalam pipa tersebut sejauh <, maka 7olume fluida yang ada dalam pipa adalah 9 5 A.< dengan #
•
9 5 kecepatan aliran ! m6s"
•
A 5 luas penampang !m '"
70
Gambar ,., P)r*amaa$ !$#$"#a*
Apabila /at cair tak mampu mampat !un6ompressible ! un6ompressible"" mengalir secara kontinu melalui pipa atau saluran, dengan tampang aliran tetap ataupun tidak tetap, maka 7olume /at cair yang le8at tiap satuan 8aktu adalah sama di semua tampang. eadaan ini disebut dengan persamaan kontinuitas aliran /at cair. Dipandang Dipandang tabung aliran seperti yang ditunjukka ditunjukkan n pada gambar gambar *.(, untuk aliran satu dimensi, kecepatan rerata dan penampang lintang pada titik & dan ' adalah -$! d+$ dan -2! d+2. d+2. 9o 9olume /at cair ca ir yang masuk melalui penampang & tiap satuan 8aktu adalah -$ d+$, d+$, dan 7olume /at cair yang keluar dari penampang ' tiap satuan 8aktu adalah -2 d+2. d+2. leh karena tidak ada /at cair yang hilang di dalam tabung aliran, maka# -$: d+$ = -2: d+2 ;ntuk seluruh luasan pipa -$:+$ 5 -2:+2, -2:+2, atau 4 5 +:5 +:- 5 tetap Persamaan di atas dikenal dengan persamaan kontinuitas untuk /at cair.
,.3.,
BILANGAN RE@NOLDS
Bilangan eynolds adalah bilangan tak berdimensi yang menunjukkan perbandingan antara gaya inersia dengan gaya gaya yang timbul akibat 7iskositas aliran. Bilangan ini digunakan untuk mengidentifikasi jenis aliran yang berbeda, yaitu laminar dan turbulen. Bilangan Bilangan eynolds eynolds merupakan merupakan perbandingan perbandingan gaya inersia terhadap terhadap gaya kekentalan yang bekerja pada suatu cairan. aya 2nersia !$i" 5 massa H percepatan 3
Fi = ρ. ρ . L .
V *
71
2
Fi = ρ. ρ . L . V
L * 2
Fi = ρ. ρ . ( L. V )
dengan # 7 5 ecepatan aliran < 5 Dimensi panjang V 5 erapatan massa
aya gesek !$t" 5 gesekan H luas
¿ +
,v A ,#
dengan # W
5 7iskositas
d76dy 5 gradien kecepatan kecepatan 7
5 kecepatan setempat
bila kecepatan sama maka d76dy 5C atau 7 5 konstan
F f = -
V 2 L =- V L #
( )( F i
sehingga
2
( )( )( ) F i
F f
=
2
= ρ . L . V F f + . V . L
ρ V L VL = + v
) + ρ 5 7iskositas kinematis
, dimana 7 5
Sehingga diperoleh rumus bilangan eynolds sebagai berikut. .
e 5
u.D X
eterangan # e 5 Bilangan eynolds
5 assa jenis !kg6m("
u
5 ecepatan aliran !m6s"
D
5 Diameter pipa !m"
72
X
5 9i 9iskositas di dinamik !k !kg6!m.s"" X
are arena na
adala adalah h
/ maka maka rumus rumus Bilang Bilangan an eyno eynolds lds dapat dapat dituli dituliss sebagai sebagai
berikut #
u.D e 5
eterangan #
1.
e
5 Bilangan eynolds
5 assa jenis !kg6m("
u
5 ecepatan aliran !m6s"
D
5 Diameter pipa !m"
5 9iskositas 9iskositas inematik !m ! m'6s"
Fa!#r G)*)!a$
$aktor $aktor geseka gesekan n !f" atau atau friksi friksi merupa merupakan kan salah salah satu satu 7ariab 7ariabel el yang yang menent menentuka ukan n besarnya penurunan tekanan pada aliran fluida dalam pipa. ;ntuk memperoleh nilai factor gesekan ini dapat dilakukan dengan ' cara, yaitu #
enggunakan rumus Aliran turbulen = f =
0.316 4 √ ℜ
Aliran laminar 73
f =
64
ℜ
e5 bilangan reynolds
enggunakan diagram moody Sebelum Sebelum menghitung menghitung friksi menggunakan menggunakan diagram moody, moody, kita harus mengetahui terlebih dahulu bilangan eynolds dan kekasaran relati7e dari pipa yang dialiri fluida.
Gambar ,. Da%ram M'
0ara membaca diagram oody untuk mendapatkan nilai !f" faktor gesekan adalah denga engan n menar enarik ik gari gariss tega tegak k luru luruss pada ada sumbu umbu y !men !menda data tar" r" di nila nilaii bila bilan ngan gan eynoldsnya,lalu tarik garis mendatar dan lihat sumbu H sebelah kiri untuk mendapatkan nilai !f" faktor gesekannya.
,., PROSEDUR PERCOBAAN
Prosedur percobaan sborne eynolds adalah sebagai berikut. &. engukur engukur suhu air air yang digunaka digunakan n dalam percobaan percobaan.. Suhu air perlu perlu diketahui diketahui karena karena nilai 7iskositasnya bergantung dari suhu dan nilai 7iskositas ini sangat diperlukan untuk mencari nilai Bilangan eynolds. '. embuka embuka kran air untuk untuk mengalir mengalirkan kan air ke dalam dalam tabung tabung penguji penguji..
74
(. embuka embuka katup yang terpasan terpasang g di ba8ah ba8ah tempat tempat tinta untuk untuk mengalir mengalirkan kan tinta. tinta. *. engatur engatur debit debit aliran sesuai sesuai dengan dengan yang yang dikehendak dikehendakii dalam percobaa percobaan. n. +. eng engam amat atii aliran aliran tinta tinta pada pada pipa pipa alat alat sbor sborne ne eyno eynold lds. s. Bila Bila bent bentuk uk alira aliran n yang yang keluar teratur, maka alran tersebut adalah aliran laminar. Bila bentuk alirannya tidak teratur teratur,, maka maka aliran aliran tersebu tersebutt diklasi diklasifik fikasik asikan an sebaga sebagaii aliran aliran turbul turbulen. en. Bila Bila bentuk bentuk alirann alirannya ya ada di antara antara dua kondis kondisii tersebu tersebut, t, terkada terkadang ng berger bergerak ak lurus, lurus, terkad terkadang ang berbelok, maka aliran tersebut digolongkan sebagai aliran transisi. :. encata encatatt 7olume 7olume air yang yang keluar keluar ke gelas gelas ukur ukur dalam dalam durasi durasi 8aktu 8aktu tertent tertentu. u. 1asil 1asil pembagian antara 7olume dengan durasi 8aktu tersebut adalah nilai debit dengan satuan m(6s. ;ntuk tiap-tiap aliran, 7olume 7olume air yang keluar diubah sebanyak ( kali dan menghitung nilai rata-rata debit aliran tersebut. =. enent enentuka ukan n nilai nilai 7isko 7iskosita sitass kinema kinematik tik.. . elakukan elakukan percobaan percobaan sebany sebanyak ak &C kali dan dan frekuensi frekuensi pengambi pengambilan lan data untuk untuk masingmasingmasing jenis aliran adalah * kali laminar, ' kali transisi, dan * kali turbulen.
,.
CONTOH PERHITUNGAN
Beberapa data yang dibutuhkan dalam perhitungan # Diameter pipa 5 C,C&( m Temperatur
5 '+Y0
,..1 ,..1 PERHIT PERHITUNG UNGAN AN DEBIT DEBIT ALIR ALIRAN AN
4 5 9olume 6 )aktu Aliran &
•
4&& 5 C.CCCC' 6 + 5 C,CCCCC*
•
4&' 5 C.CCCC'C+ 6 + 5 C,CCCCC*&
•
4&( 5 C.CCCC'& 6 + 5 C,CCCCC*'
75
•
4rata-rata 5 !C,CCCCC* E C,CCCCC*& C,CCCCC*& E C,CCCC*'" C,CCCC*'" 6 ( 5 C,CCCCC*&
,..2 PERHITUNGAN PERHITUNG AN KECEPAT KECEPATAN ALIRAN
7 5 Debit 6
•
7&& 5 C,CCCCC* 6 C,CCC&('::+ 5 C,C(C&+&&((
•
7&' 5 C,CCCCC*& 6C,CCC&('::+ 6C,CCC&(' ::+ 5 C,C(CC*&&
•
7&( 5 C,CCCCC*' 6 C,CCC&('::+ C,CCC&('::+ 5 C,C(&:+: C,C(&:+:
•
7rata-rata 5 !C,C(C&+&&(( E C,C(CC*&& E C,C(&:+: " 6 ( 5 C,C(CC*&
,..3 PERHITUNGAN BILANGAN RE@NOLDS
Aliran &
•
e && 5 C,C(C&+&&(( I C,CCC&('::+ 6 C,CCCCCC= 5 *(:,='(++
•
e&' 5 C,C(CC*&& I C,CCC&('::+ 6 C,CCCCCC= 5 **=,='+
•
e&( 5 C,C(&:+: C,C(&:+: I C,CCC&('::+ 6 C,CCCCCC= C,CCCCCC= 5 *+,'&+'(
,.., PERHITUNGAN FRIKSI GESEK
5
:*
e Aliran &
76
•
Z && 5 :* 6 *(:,='(++ 5 C,&*:*:'&: C,&*:*:'&:
•
Z &' 5 :* 6 **=,='+ 5 C,&*'&'
•
Z &( 5 :* 6 *+,'&+'( 5 C,&(*===&
C,(&: Z5 eC,'+ Aliran =
•
Z =& 5 C,(&: 6 !*+,'&+'( ! *+,'&+'("" C,'+ 5 C,C((+&'
•
Z=' 5 C,(&: 6 !*:=,*+C+= ! *:=,*+C+="" C,'+ 5 C,C(&:'=
•
Z=( 5 C,(&: 6 !*:&C,C:**=" ! *:&C,C:**=" C,'+ 5 C,C((*+++
,.. PERHITUNGAN LOG DAN DAN LOG R)
,.5
•
log Z& 5 log C,&*'&' 5 -C,***(&
•
log Z' 5 log C,&C&CC(: 5 -C,+:*'+:=
•
log Z( 5 log C,&'(==C( 5 -C,C=(&::*
•
log e& 5 log **=,='+ 5 ',:+&&=*C+
•
log e' 5 log :((,:&C=+:+ 5 ',C&''+*&
•
log e( 5 log +&=,C*:*C* 5 ',=&(+:&:(
TABEL TABEL PERHITUNGAN PERHITUNGA N Tab)( ,.1 P)r+#"$%a$ B(a$%a$ R)$('*
77
ecepatan
Pengukuran Debit Mo
)aktu !detik"
&
'
(
*
+
:
=
&C
t
9olume 9 !m("
Aliran Debit
4
!i6dt"
7 !m6dt"
Bilangan
Tampak
eynolds
9isual
9
+
C,CCCC'
C,CCCCC*
C,C(C&+&&((
*(:,='(++
+
C,CCCC'C+
C,CCCCC*&
C,C(CC*&&
**=,='+
+
C,CCCC'&
C,CCCCC*'
C,C(&:+:
*+,'&+'(
C,&(*===&
Har%a R)ra#a :
4=44444,1
4=43464,611
,,=<62<6
4=1,2<<6612
+
C,CCCC'
C,CCCCC+:
C,C*''&&+:
:&&,=:'&C=
C,&C*:&+'
+
C,CCCC(
C,CCCCC:
C,C*+''::
:++,*+*C((
+
C,CCCC'
C,CCCCC+
C,C*(=&&*'
:((,:&C=+:+
C,&C&CC(:
Har%a R)ra#a :
4=44444<
4=4,3161,2
533=5145
4=14144<3<5
+
C,CCCC'*
C,CCCCC*
C,C(:&&(+
+'*,(:=+'':
C,&''C+&
+
C,CCCC'+
C,CCCCC+
C,C(=:&:
+*:,'&:&:*
+
C,CCCC''
C,CCCCC**
C,C((&::'*:
*C,:=C''&
C,&((&*=*&
Har%a R)ra#a :
4=44444,
4=435<<,
1=4<,5,4,
4=1234<36
+
C,CCCC&
C,CCCCC(
C,C':*(+=:
*&+,&'*'
C,&+*&=C:+
+
C,CCCC&
C,CCCCC(:
C,C'=&(:C&
((,'=+:*'
+
C,CCCC'
C,CCCCC*
C,C(C&+&&((
*(:,='(++
C,&*:*:'&:
Har%a R)ra#a :
4=444443<
4=42<5,35
,1=12,2<<<
4=1,1456
+
C,CCCC
C,CCCC&:
C,&'C:C*+(
&=*=,&=*'
C,C*+(CC:*
+
C,CCCC=+
C,CCCC&+
C,&&(C::=*=
&:(,:*+C
+
C,CCCC=
C,CCCC&+:
C,&&=+*&=
&=C*,&***
C,C*+*++:
Har%a R)ra#a :
4=44441
4=114<5<6<
1565=61155
4=4,1561
+
C,CCCC&
C,CCCC&'
C,&(=&=:+(
&,'':+=
C,C**(=&':
+
C,CCCC:
C,CCCC&'
C,&**='+*(:
'C=,*=CC&
+
C,CCCC
C,CCCC&
C,&*'*&C:
'&:(,C&:C(&
C,C*(==(=:
Har%a R)ra#a :
4=4444161
4=1,32436<
24<2=64,325
4=4,,4,43<
+
C,CCC'&
C,CCCC*'
C,(&:+:'
*+,'&+'(
C,C((+&'
+
C,CCC'&+
C,CCCC*(
C,('*&'*:=+
*:=,*+C+=
+
C,CCC'&&
C,CCCC*''
C,(&C***
*:&C,C:**=
C,C((*+++
Har%a R)ra#a :
4=4444,2,
4=31654244
,531=61311
4=43<34,22
+
C,CCC(:
C,CCCC='
C,+*'='C(:
=:+,+&'*
C,C((++*+'
+
C,CCC(*
C,CCCC:
C,+&'+:'+(
=*',+(C*
+
C,CCC(+
C,CCCC=
C,+'=:**'
=:*=,C':(='
C,C((='CC(
Har%a R)ra#a :
4=444444
4=25,,<2
5,=42532
4=43362443
+
C,CCC(
C,CCCC:
C,*+''::
:++*,+*C((
C,C(+&&:=
+
C,CCC'+
C,CCCC+
C,***=''C+
:**+,(+C=
+
C,CCC(
C,CCCC:
C,*+''::
:++*,+*C((
C,C(+&&:=
Har%a R)ra#a :
4=44446
4=,,6,36,
51<=16522
4=4315<53,
+
C,CCC+=
C,CCC&&*
C,+(C='=
&'*+(,='::
C,C'&(&+:
+
C,CCC+:+
C,CCC&&(
C,+&=:*+
&'(**,*+*(
+
C,CCC+*+
C,CCC&C
C,'&:&(:'
&&C=,+&'*
C,C(C'+C**
4=4441124
4=<,,23111
1223=2,216
4=4344,<12
Har%a R)ra#a :
C,&*:*:'&:
Transisi
Transisi
Turbulen
Turbulen
Turbulen
Turbulen
Tab)( ,.2 P)rba$'$%a$ P)$%ama#a$ *"a( 'a$ T)r#*
78
C,&*'&'
C,C=:*&**
C,&&=&:='
C,&:'=(+=((
C,C*+==(+&
C,C*(&C(
C,C(&:'=
C,C(*C(===
C,C(+':=+:'
C,C'=&&=
ecepatan
Pengukuran Debit N
&
'
)aktu ktu
t
9olume
Bilangan
Aliran 9
7 !m6dt"
eynolds
9isual
Teoritis
*(:,='(++
C,C(CC*&&
**=,='+
C,CCCCC*'
C,C(&:+:
*+,'&+'(
Har%a R)ra#a :
4=44444,1
4=43464,611
,,=<62<6
Lam$ar
Lam$ar
+
C,CCCC'
C,CCCCC+:
C,C*''&&+:
:&&,=:'&C=
+
C,CCCC(
C,CCCCC:
C,C*+''::
:++,*+*C((
+
C,CCCC'
C,CCCCC+
C,C*(=&&*'
:((,:&C=+:+
4=44444<
4=4,3161,2
533=5145
Lam$ar
Lam$ar
(
Debit 4 !i6dt"
3enis Aliran
!detik"
!m "
+
C,CCCC'
C,CCCCC*
C,C(C&+&&((
+
C,CCCC'C+
C,CCCCC*&
+
C,CCCC'&
Har%a R)ra#a :
79
(
*
+
:
=
&C
+
C,CCCC'*
C,CCCCC*
C,C(:&&(+
+'*,(:=+'':
+
C,CCCC'+
C,CCCCC+
C,C(=:&:
+*:,'&:&:*
+
C,CCCC''
C,CCCCC**
C,C((&::'*:
*C,:=C''&
Har%a R)ra#a :
4=44444,
4=435<<,
1=4<,5,4,
Lam$ar
Lam$ar
+
C,CCCC&
C,CCCCC(
C,C':*(+=:
*&+,&'*'
+
C,CCCC&
C,CCCCC(:
C,C'=&(:C&
((,'=+:*'
+
C,CCCC'
C,CCCCC*
C,C(C&+&&((
*(:,='(++
Har%a R)ra#a :
4=444443<
4=42<5,35
,1=12,2<<<
Lam$ar
Lam$ar
+
C,CCCC
C,CCCC&:
C,&'C:C*+(
&=*=,&=*'
Transisi
+
C,CCCC=+
C,CCCC&+
C,&&(C::=*=
&:(,:*+C
Transisi
+
C,CCCC=
C,CCCC&+:
C,&&=+*&=
&=C*,&***
Transisi
Har%a R)ra#a :
4=44441
4=114<5<6<
1565=61155
Tra$**
Lam$ar
+
C,CCCC&
C,CCCC&'
C,&(=&=:+(
&,'':+=
Transisi
+
C,CCCC:
C,CCCC&'
C,&**='+*(:
'C=,*=CC&
Transisi
Transisi
+
C,CCCC
C,CCCC&
C,&*'*&C:
'&:(,C&:C(&
Transisi
Transisi
Har%a R)ra#a :
4=4444161
4=1,32436<
24<2=64,325
Tra$**
Tra$**
+
C,CCC'&
C,CCCC*'
C,(&:+:'
*+,'&+'(
Turbulen
Turbulen
+
C,CCC'&+
C,CCCC*(
C,('*&'*:=+
*:=,*+C+=
Turbulen
Turbulen
+
C,CCC'&&
C,CCCC*''
C,(&C***
*:&C,C:**=
Turbulen
Turbulen
Har%a R)ra#a :
4=4444,2,
4=31654244
,531=61311
T"rb"()$
T"rb"()$
+
C,CCC(:
C,CCCC='
C,+*'='C(:
=:+,+&'*
Turbulen
Turbulen
+
C,CCC(*
C,CCCC:
C,+&'+:'+(
=*',+(C*
Turbulen
Turbulen
+
C,CCC(+
C,CCCC=
C,+'=:**'
=:*=,C':(='
Turbulen
Turbulen
Har%a R)ra#a :
4=4444
4=25,,<2
5,=42532
T"rb"()$
T"rb"()$
+
C,CCC(
C,CCCC:
C,*+''::
:++*,+*C((
Turbulen
Turbulen
+
C,CCC'+
C,CCCC+
C,***=''C+
:**+,(+C=
Turbulen
Turbulen
+
C,CCC(
C,CCCC:
C,*+''::
:++*,+*C((
Turbulen
Turbulen
Har%a R)ra#a :
4=44446
4=,,6,36,
51<=16522
T"rb"()$
T"rb"()$
+
C,CCC+=
C,CCC&&*
C,+(C='=
&'*+(,='::
Turbulen
Turbulen
+
C,CCC+:+
C,CCC&&(
C,+&=:*+
&'(**,*+*(
Turbulen
Turbulen
+
C,CCC+*+
C,CCC&C
C,'&:&(:'
&&C=,+&'*
Turbulen
Turbulen
4=4441124
4=<,,23111
1223=2,216
T"rb"()$
T"rb"()$
Har%a R)ra#a :
Tab)( ,.3 P)mb"a#a$ Gra! * R)
Mo & ' ( * + : = &C
f C,&*'&' C,&C&CC(: C,&'(==C( C,&+*&=C:+ C,C*++&:& C,C**C*C( C,C((C*'+' C,C((='CC( C,C(+&::(* C,C(CC*+&'
80
e **=,='+ :((,:&C=+:+ +&=,C*:*C* *&+,&'*' &::,&&+:: 'C',C*(': *:(&,&(&&= =:*=,C':(=' :+&,&=:'' &''(+,'*'&
Tab)( ,., P)mb"a#a$ Gra! (% * (% R)
81
,.
GRAFIK DA DAN ANALISIS
f vs R& 0.18 0.16 0.14 0.12
f(x) = - 0x + 0.25 R² = 0.99
'>$%' $%&' ('>$%')
0.1
'% '%s$s$ s$s$
f 0.08
*l&%
0.06
$%&' $ %&' ( ( *l&% )
0.04 f(x) = - 0x + 0.04 R² = 0.96
0.02 0 0
500 0
1 00 00
150 00
R&
Gambar ,.5 Gra! * R)
rafik di atas menunjukkan hubungan antara friksi gesekan !f" dengan bilangan eynolds eynolds !e". rafik tersebut berfungsi berfungsi untuk mengetahui mengetahui besarnya nilai friksi gesekan dengan dengan bilang bilangan an eynol eynolds ds yang yang telah telah diketa diketahui hui.. Dapat Dapat diliha dilihatt bah8a bah8a grafik grafik di atas menyer menyerupa upaii diagram diagram moody moody,, dimana dimana diagra diagram m moody moody dipero diperoleh leh setelah setelah melaku melakukan kan percobaan berulang-ulang dan memplot data yang didapat. Berdasarkan grafik di atas, apabil apabilaa bilang bilangan an eynol eynolds ds semaki semakin n besar besar maka maka nilai nilai geseka gesekanny nnyaa semakin semakin kecil, kecil, dan semakin semakin kecil bilangan eynolds eynolds maka friksi gesekannya gesekannya semakin semakin besar. Dengan Dengan kata lain, bilangan eynolds berbanding terbalik dengan friksi gesekan.
Grafk *o vs *o R, 0 -0.22.4
2.6
2.8
3
3.2
3.4
3.6
3.8
4
4.2
-0.4 -0.6
lo! f vs lo! R&
$%&' (lo! f vs lo! R&)
-0.8 -1 -1.2
f(x) = - 0.49x + 0.39 R² = 0.92
-1.4 -1.6
Gambar ,. Gra! (% * (% R)
rafik di atas menunjukkan hubungan antara log friksi gesekan !f" dengan log
bilangan eynolds !e". rafik tersebut berfungsi untuk memperjelas bah8a friksi gesekan !f" berbanding terbalik bilangan eynolds. Apabila bilangan eynolds semakin besar maka friksi gesekan semakin kecil, keci l, dan semakin kecil bilangan eynolds maka friksi gesekan semakin besar. bes ar. Aliran Aliran dari dari hasil hasil pengam pengamatan atan 7isual 7isual dan hasil hasil pengam pengamata atan n teoriti teoritiss !dilih !dilihat at dari dari bilangan eynolds" ada sedikit perbedaan. 1asil pengamatan 7isual dan pengamatan teoriti teoritiss untuk untuk aliran aliran laminar laminar dan turbul turbulen en sudah sudah sesuai. sesuai. Mamun, Mamun, untuk untuk aliran aliran transisi transisi terdapat terdapat ketidaksesuai ketidaksesuaian an antara pengamatan 7isual dengan dengan pengamatan pengamatan teoritis. 1asil pengamatan 7isual menunjukan aliran alira n tersebut adalah aliran transisi, tapi setelah dihitung secara teoritis dan diklasifikasikan menurut teori bilangan eynolds, aliran tersebut adalah aliran laminar. 1al ini disebabkan karena adanya kesalahan dalam pengamatan 7isual. Data di atas adalah data untuk aliran transisi yang ditinjau sepanjang pipa alat uji, seharusnya peninjauan dilakukan dari lubang kran aliran /at 8arna hingga seperempat dari panjang pipa alat uji. 3ika ditinjau keseluruhan pipa, tiga perempat panjang pipa setelah itu tidak akan menunjukan menunjukan hasil 7isual yang tepat karena aliran di tiga perempat panjang pipa alat uji sudah terkena banyak gangguan lain, seperti halnya gangguan dari luar yang berupa getaran-getaran getaran-getaran aliran air yang tidak teredam dan gangguan gangguan dalam aliran itu sendiri sendiri yang berupa adanya /at-/at lain diluar air dan tinta yang akan menyebabkan kemungkinan turbulensi semakin besar.
,.<
KESIMPULAN DA DAN SA SARAN
,.<.1
KESIMPULAN
Setelah melakukan pengamatan, dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut# &. Bilang Bilangan an eynol eynolds ds secara secara teoriti teoritiss untuk untuk aliran aliran lamina laminarr adalah adalah *(:. *(:.=' ='(++ (++,, **=. **=. =' ='+ +, , +'*. +'*.(: (:=+ =+'' '':, :,
*+. *+.
'&+ '&+' '(, (,
+*:. +*:.'& '&:& :&: :*, *,
:&&. :&&.=: =:'& '&C C=, =, *C. *C.:= :=C' C'' '&, &,
:++. :++.*+ *+* *C( C((, (,
:((. :((.:& :&C= C=+: +:+, +,
*&+. *&+.&' &'*' *' , ,
((. ((.'= '=+: +:*' *',,
*(:.='(++. '. Bilang Bilangan an eynol eynolds ds untuk untuk aliran aliran transi transisi si adalah adalah &=*=. &=*=.& &=*' =*',, &:(.: &:(.:*+ *+C, C, &=C*.&***, &=C*.&***, &.'':+=, &.'':+=, 'C=.*=CC&, 'C=.*=CC&, '&:(.C&:C(& (. Bilanga Bilangan n eynol eynolds ds untuk untuk aliran aliran turbul turbulen en adalah adalah *+.' *+.'&+ &+'(, '(, *:=.* *:=.*+ +C+= C+=,, *:&C.C:**=, =:+.+&'*, =*'.+(C*, =:*=.C':(=', :++*.+*C((, :++*.+*C((, :**+.(+C=, :++*.+*C((, &'*+(.='::, &'(**.*+*(, &&C=.+&'* *. Berd Berdas asar arka kan n peng pengam amat atan an 7isu 7isual al yang yang dila dilaku kuka kan, n, hasi hasill yang ang dida didapa patt tida tidak k sepenuhnya sepenuhnya sesuai dengan dengan hasil perhitungan perhitungan teoritis. Aliran Aliran transisi transisi yang didapat
dari dari perc percob obaa aan n tida tidak k sesua sesuaii deng dengan an perh perhit itun unga gan n teor teoriti itiss yang yang seha seharu rusny snyaa merupakan aliran laminar. 1al ini disebabkan karena pengamatan dilakukan dengan memp memper erhat hatik ikan an gerak gerak aliran aliran tint tintaa dari dari luba lubang ng kran kran sampa sampaii sepan sepanjan jang g pipa pipa seluruhnya. Seharusnya pengamatan hanya dilakukan dari lubang kran aliran /at 8arna hingga seperempat dari panjang pipa alat uji.
,.<.2
SARAN
&. Pastikan jarum yang digunakan mengalirkan /at tinta dalam kondisi lurus dan tidak bengkok. '. Pengukuran 8aktu harus bertepatan dengan pengambilan j umlah 7olume air. (. Pengaturan debit harus dilakukan dengan teliti agar didapat data yang akurat. *. Pembacaan data 7olume air yang ditampung harus dilakukan dengan teliti dan mengamati meniskus cekung air agar didapat data yang akurat. +. Tidak Tidak melakuk melakukan an guncan guncangan gan-gu -gunca ncanga ngan n pada pada alat alat karena karena bisa bisa mempen mempengar garuhi uhi tingkat keakuratan pengamatan 7isual.
,.6
REFERENSI
Streeter, 9. &+. Mekanika &+. Mekanika .luida @ilid $. $. 3akarta # %rlangga http#66888. pipes-and-pipe-si/ing.asp.htm odul Praktikum ekanika $luida dan 1idraulika
BAGIAN II :
HIDRAULIKA
BAB I ALIRAN MELALUI AMBANG 7TAJAM DAN LEBAR8
1.1
PENDAHULUAN
1.1. 1.1.1 1
LAT LATAR BE BELA LAKA KANG NG
Amba Ambang ng adala adalah h salah salah satu satu jeni jeniss bang bangun unan an air air yang yang dapa dapatt digu diguna naka kan n untu untuk k menaikkan tinggi muka air serta menentukan debit aliran air. Dalam merancang bangunan air, perlu diketahui sifat-sifat atau karakteristik aliran air yang mele8atinya. Pengetahuan ini diperl diperluka ukan n dalam dalam perenc perencana anaan an bangun bangunan an air untuk untuk pendis pendistrib tribusi usian an air maupun maupun pengaturan sungai. Dalam percobaan ini akan ditinjau aliran pada ambang yang merupakan aliran berubah tiba-tiba. Selain itu, dengan memperhatikan aliran pada ambang dapat dipelajari karakteristik dan sifat aliran secara garis besar. Ambang yang akan digunakan adalah ambang lebar dan ambang tajam. $ungsi penggunaan ambang lebar dan ambang tajam adalah# &. Ambang Ambang tersebut tersebut menjadi model model untuk untuk diaplikasikan diaplikasikan dalam dalam perancangan perancangan bangun bangunan an pelimpah pada 8aduk dan sebagainya. '. Bentuk Bentuk ambang ambang ini adalah bentuk bentuk yang yang sederhana sederhana untuk untuk meninggi meninggikan kan muka muka air. air. Sebagai contoh aplikasi, air yang mele8ati ambang lebar akan memiliki energi potensial yang lebih besar sehingga dapat dialirkan ke tempat yang lebih jauh dan dapat mengairi daerah yang lebih luas.
Gambar 1. 1 Aliran pada Ambang
Gambar 1. 2 Aliran pada Ambang Tajam
Terdapat perbedaan bentuk fisik antara ambang lebar dan ambang tajam, sehingga mempengaruhi jatuhnya aliran. Pada ambang lebar air akan jatuh lebih lunak dari ambang tajam, meskipun tinggi dan lebar ambang sama. Perbedaan bentuk fisik antara ambang lebar dan ambang tajam dapat dilihat pada di ba8ah ini.
Gambar 1. 3 Ambang Tajam
Gambar 1. , Ambang
Dalam percobaan ini akan diamati karakteristik aliran yang melalui ambang dengan tipe karakteristik sebagai berikut#
&. ead eadaa aan n lonc loncat at eadaa eadaan n loncat loncat adalah adalah keadaan keadaan ketika ketika tinggi tinggi muka muka air di hulu hulu saluran saluran tidak tidak dipengaruhi oleh tinggi muka air di hilir saluran. '. ead eadaa aan n pera perali liha han n eadaan peralihan adalah keadaan ketika tinggi muka air di hulu saluran mulai dipengaruhi oleh tinggi muka air di hilir saluran. (. ead eadaa aan n teng tengge gela lam m ead eadaa aan n teng tengge gelam lam adala adalah h kead keadaan aan keti ketika ka ting tinggi gi muka muka air air di hulu hulu salur saluran an dipengaruhi oleh tinggi muka air di hilir saluran.
Dari percobaan ini dapat diperoleh gambaran mengenai sifat aliran, berupa bentuk atau profil aliran melalui analisis model fisik dari sifat aliran yang diamati. Dalam kondisi nyata di lapangan, ambang ini berguna untuk meninggikan muka air di sungai atau pada saluran irigasi sehingga dapat mengairi area persa8ahan yang luas. Selain itu, ambang juga dapat digunakan untuk menentukan debit air yang mengalir pada saluran terbuka.
1.1.2
TUJUAN
Tujuan percobaan ini adalah# &. empelajari empelajari karakterist karakteristik ik aliran aliran yang melalui melalui ambang ambang lebar lebar dan ambang ambang tajam. tajam. '. enent enentuka ukan n pengaruh pengaruh perubah perubahan an keadaan keadaan tinggi tinggi muka muka air di hilir hilir terhadap terhadap muka muka air di hulu saluran. (. enent enentuka ukan n hubunga hubungan n tinggi tinggi muka air di atas ambang ambang terhadap terhadap debit debit air yang melimpah di atas ambang.
1.2
ALAT-ALAT DAN PE PERCOBAAN
&. Amban Ambang g taja tajam m dan dan leba lebarr '. Alat Alat pen pengu guku kurr keda kedalam laman an (. Alat Alat peng penguk ukur ur panj panjan ang g *. 9enturime nturimeter ter dan dan pipa pipa manom manometer eter +. Seka Sekatt peng pengatu aturr hili hilirr :. Bak Bak pen penam ampu pung ng air air =. Pompa ai air
'
Hulu
Hilir
( &
+
Keterangan
*
1.&.Ambang Ambang Lebar tajam 2.'.Alat AAlat lat Pengukur Kedalaman Kedalam pengukur kedalam an an 3.(.Meteran -eteran 4.*.Manometer -anometer 5.+.Sekat Pengatur Sekat pengatur hilir Hilir 6.:.Penampang Air Penampung air Pompa 7.=.Pompa
:
=
Gambar 1. odel Penampang Aliran pada Ambang Tajam Tajam
1.3 1.3
DASA ASAR TEORI ORI DAN PENUR ENURU UNAN NAN RUM RUMUA UA
1.3 1.3.1
DEB EBIT IT ALIRA LIRAN N datum Z1
Z2 Q
d1
1
d
2
2
ρ ∆h ρhg
Gambar 1.3 Venturimeter
Debit
yang
mengalir mengalir diukur diukur dengan dengan menggunak menggunakan an 7enturimeter 7enturimeter.. Dengan menggunakan menggunakan persamaan persamaan Bernoulli dan 1ukum ontinuitas serta dengan mengetahui diameter penampang pada 7enturimeter, maka dapat dihitung debit aliran yang terjadi. Gambar 1. 5 9enturimeter
Dari persamaan Bernoulli #
2
2
V 1 P1 V P + + 01 = 2 + 2 + 02 2 g γ 2 g γ
Dimana /& 5 /'
) &
γ w
+
8&
'
' *
=
) '
γ w
+
8'
'
' * ) & − ) '
γ w
=
8'
'
− 8& '
' *
!1"
Dari persamaan kontinuitas # +&8& = +' 8'
V 1
1 4
2
π D 1=V 2
1 4
2
π D2 2
V 2=V 1
D 1 2
D 2
!'"
Dari persamaan !&" dan !'" akan diperoleh # !("
Dari persamaan tekanan pada 7enturimeter # !*" Dari persamaan !(" dan persamaan !*" akan diperoleh #
1.3. 1.3.2 2
KOEF KO EFIS ISIE IEN N PENG PENGAL ALIR IRAN AN
Persamaan %nergi #
Dimana # A5
,1 =0 ,# ,
2
Q 1+ . 2 2 g.L
( )= − 1
# ,#
2
2
Q 1 =0 3 2 # g . L
2
Q =1 2 Q = L √ g . # 3 3 2 # g . L arena debit aliran melalui pelimpah relatif kecil maka diperlukan koefisien reduksi bagi debit 4 yang disimbolkan disimbolkan dengan c
Q= ) . L √ g . # Q=3 . L . #
3
3 2
3 =) . √ g @ y 5 1e
Dengan aka, 3 =
Q 3
L . 4e 2 di mana # 4 5 debit air yang mengalir < 5 lebar saluran 1e 5 tinggi muka air di atas ambang
1.,
PROSEDUR PERCOBAAN
&. Pastik Pastikan an ambang ambang telah terpasan terpasang g dalam dalam model saluran saluran terbuka terbuka pada posisi posisi yang yang tepat tepat sesuai sesuai gambar gambar pada pada modul. modul. 3ika 3ika menggu menggunak nakan an alat penguk pengukur ur kedalam kedalaman an selain selain penggaris
!mistar",
alat
tersebut
perlu
dikalibrasikan
terlebih
dahulu.
menggunakan penggaris, gunakan penggaris yang sama untuk setiap percobaan.
3ika
'. 0atat dimens dimensii ambang ambang dengan dengan menggun menggunakan akan alat alat ukur ukur yang tersedia. tersedia. (. Peri Periks ksaa kead keadaa aan n a8al a8al pipa pipa mano manome mete terr pada pada 7ent 7entur urim imet eter er.. 3ika 3ika terd terdap apat at seli selisi sih h keting ketinggian gian pada pada kedua kedua pipa, pipa, catat catat selisih selisihny nyaa dan gunaka gunakan n sebaga sebagaii kalibra kalibrasi si dalam dalam setiap perhitungan debit menggunakan 7enturimeter. *. Myala Myalaka kan n pomp pompaa air deng dengan an debi debitt terte tertent ntu u sesu sesuai ai kein keingi gina nan, n, tetap tetapii tidak tidak sampa sampaii meluap. +. Aturlah Aturlah sedemikian sedemikian rupa rupa sehingga sehingga diperoleh diperoleh keadaan keadaan sebagai sebagai berikut# berikut#
9. asukkan data y& dan besar debit dari lima debit pertama tadi beserta data y& dan
besar debit lainnya !+ nilai debit selanjutnya6 terakhir" pada L)mbar 3 Da#a U$#"! M)mb"a# Gra! H)1 * C .
&+. 0ara-cara di atas diulang kembali dengan dengan menggunakan ambang yang berbeda. berbeda.
1.
CONTOH PERHITUNGAN
Data Percobaan untuk ambang lebar# Data alat#
[ Tinggi Tinggi ambang 5 t 5 &&.+ cm 5 &&.+ m [
3enis Aliran #
∆1 5 ' mm 5 C.C' m
1'5 'C mm1g
&. enghitung besarnya debit yang mengalir !4"
√ [( ) ] ( ) √ [( ) ] (r − a )
Q 1=
( ) 1 4
2
,1
2
2 g 4
4
,1 −1 a ,2
2
(13600−1000 )
Q 1=
1 2 .0,0315 2.9,81 2.9,81.0,092 .0,092 4
0,0315 0,02
4& 5 C,CC&:(: m (6s
'. enghitung 1e & dan 1e'
He
= A − t
1e& 5 C.&++ F C.&&+ 5 C.C* m 1e' 5 C.C& F C.&&+ 5 -C.C: m
4
−1
1000
(. enghitung nilai 0
Q
3 =
0,001636 3
L . 4e
3
5
2
0,08.0.066
2
5 C,&'C: mC,+6s
Penentuan nilai 0d dan 1d Milai 0d dan 1d ditentukan dengan dengan memperhatikan grafik 1e& 7s 0. Milai 0d dan 1d terletak di pertengahan kur7a antara dua nilai 0 yang berdekatan !selisihnya kecil" dengan selisih nilai 1e& yang besar. Dari titik pertengahan itu, jika ditarik garis 7ertikal ke ba8ah maka akan diperoleh nilai 0d dan jika ditarik garis hori/ontal ke kiri maka akan diperoleh nilai 1d.
1.5
TABEL DATA
Tab)( .1 Da#a A(a# Amba$% L)bar
<$$
11 1 1?5 c>
0?115 >
A:(a L)bar Sa("ra$
cm
C,C m
K)a'aa$ Aa( 7Ka(bra*8 Ba0aa$
1&
'&= mm
C,'&= m
1' 1'
'&+ mm
C,'&+ m
D1
' mm
C,CC' m
Ma$m)# )r Da#a '1
(,&+ cm
C,C(&+ m
'2
' cm
C,C' m
,& m6s'
%
& gr gr6cm(
&CCC kg kg6m(
&(,: gr6cm(
&(:CC kg6m(
ar ra!*a
Tab)( .2 Da#a U$#"! M)mb"a# TengPr( A(ra$ Amba$% Ta?am
Titik
Peral
gela
at &
at '
ihan
m&
!cm"
!cm"
!cm"
!cm"
Tenggelam ' !cm"
R
Q
R
Q
R
Q
R
Q
R
Q
&
&CC
&=,&
'CC
&=,'
&CC
&=,(
'CC
&,
&C+
'C
'
''C
&=
'(C
&(,+
'CC
&=,+
''+
&,*
''=
&,+
(
'(C
&(,=
'(+
* ,
'(
,
'(
&+,=
'(=
&,*
*
'(+
*,=
'(
' ,(
(+C
&',
'+C
&=,*
'*
&
+
'(
',+
'*=
' ,+
+CC
&(,
('C
&=,
('C
&,:
:
'*=
',
'++
(
++C
&*,(
*+C
&,
*+C
'C,+
=
+CC
(,
((C
=CC
&+
++C
&,*
:(C
'&,:
+++
+,+
+CC
&C
CC
&+,*
=CC
&,
=(C
'&,*
Tab)( .3 Da#a U$#"! M)mb"a# Pr( A(ra$ Amba$% L)bar
Titi k & ' ( * + : =
Peralihan !cm" R Q &CC &+,: 'CC &+,+ ''+ &(,+ ':C :,= *CC +,' +CC ,+ =CC , CC ,
Tenggelam &
Tenggelam '
!cm"
!cm"
R &CC 'CC ''+ ':C *CC +CC =CC CC
Q &+,= &+,+ &*,+ &*, &: &:,( &:,: &:,+
R &CC 'CC ''+ ':C *CC +CC =CC CC
Q &=, &,& &=, &,& &, &,( &,: &,(
Tab)( Tab)( ., Da#a U$#"! M)mb"a# Gra! Gra ! H)1 * H)2 'a$ H)1 * 9 Amba$% Amba$% Ta?am Ta?am
Debi t
1& !mm"
anometer 1' N1 !mm
!mm
"
"
4 N1 !m"
3enis Q&
Q'
1e&
!m(6s"
Aliran
!cm"
!cm"
!m"
1e'!m"
C,'C
4&
(&+
&&'
'C(
( C,'C
C,CC'*('
<&
&=
',
C,C++
C,C:
(&+
&&'
'C(
( C,'C
C,CC'*('
<'
&=,'
',+
C,C+=
C,C
(&+
&&'
'C(
( C,'C
C,CC'*('
P
&=,&
,
C,C+:
C,C&=
(&+
&&'
'C(
( C,'C
C,CC'*('
T&
&,*
&+,=
C,C:
-C,C*'
(&+
&&'
'C(
( C,'&
C,CC'*('
T'
'C
&,*
C,C+
-C,C:
('( ('(
&C* &C*
'& '&
C,'&
C,CC'+': C,CC'+':
<& <'
&=,+ &=,'
',+ ',+
C,C: C,C+=
C,C C,C
4'
C,'&
4(
4*
4+
('(
&C*
'&
C,'&
C,CC'+':
P
&=,+
&&
C,C:
C,CC+
('(
&C*
'&
C,'&
C,CC'+':
T&
&,
&,+
C,C*
-C,C=
('(
&C*
'&
C,'+
C,CC'+':
T'
'C,(
&,
C,C
-C,C(
(*(
:
'+=
= C,'+
C,CC'=(:
<&
&=,=
',
C,C:'
C,C=
(*(
:
'+=
= C,'+
C,CC'=(:
<'
&=,
',
C,C:(
C,C:
(*(
:
'+=
= C,'+
C,CC'=(:
P
&
*,=
C,C:+
C,C:
(*(
:
'+=
= C,'+
C,CC'=(:
T&
'C,:
&,'
C,C&
-C,C==
(*(
:
'+=
= C,''
C,CC'=(:
T'
'C,=
&,*
C,C'
-C,C=
('=
&C'
''+
+ C,''
C,CC'+:
<&
&=,(
',=
C,C+
C,C
('=
&C'
''+
+ C,''
C,CC'+:
<'
&=,(
',*
C,C+
C,C&
('=
&C'
''+
+ C,''
C,CC'+:
P
&=,+
,
C,C:
C,C&=
('=
&C'
''+
+ C,''
C,CC'+:
T&
&,=
&=,
C,C'
-C,C:(
('=
&C'
''+
+ C,&:
C,CC'+:
T'
'(
&,=
C,&&+
-C,C='
'+
&((
&:'
' C,&:
C,CC'&='
<&
&:,
',=
C,C+(
C,C
'+
&((
&:'
' C,&:
C,CC'&='
<'
&:,=
',:
C,C+'
C,C
'+
&((
&:'
' C,&:
C,CC'&='
P
&:,
&C,&
C,C+(
C,C&*
'+
&((
&:'
' C,&:
C,CC'&='
T&
&,'
&,*
C,C==
-C,C:
'+
&((
&:'
'
C,CC'&='
T'
'*
&,
C,&'+
-C,C(
Tab)( Tab)( . Da#a U$#"! M)mb"a# Gra! H)1 * H)2 'a$ H)1 * 9 Amba$% L)bar
anometer N1 Debit
4&
4'
4(
4*
4+
1& !mm" (CC (CC (CC (CC (CC 'C 'C 'C 'C 'C 'C 'C 'C 'C 'C '=C '=C '=C '=C '=C ':C ':C ':C ':C ':C
1'
3enis 4 !m(6s"
!mm
!mm" 'C 'C 'C 'C 'C '&+ '&+ '&+ '&+ '&+ ''+ ''+ ''+ ''+ ''+ '(+ '(+ '(+ '(+ '(+ '*+ '*+ '*+ '*+ '*+
" ' ' ' ' ' =+ =+ =+ =+ =+ :+ :+ :+ :+ :+ *+ *+ *+ *+ *+ &+ &+ &+ &+ &+
N1 !m" C,C' C,C' C,C' C,C' C,C' C,C=+ C,C=+ C,C=+ C,C=+ C,C=+ C,C:+ C,C:+ C,C:+ C,C:+ C,C:+ C,C*+ C,C*+ C,C*+ C,C*+ C,C*+ C,C&+ C,C&+ C,C&+ C,C&+ C,C&+
Alira n
C,CC&:(: C,CC&:(: C,CC&:(: C,CC&:(: C,CC&:(: C,CC&*== C,CC&*== C,CC&*== C,CC&*== C,CC&*== C,CC&(=+ C,CC&(=+ C,CC&(=+ C,CC&(=+ C,CC&(=+ C,CC&&** C,CC&&** C,CC&&** C,CC&&** C,CC&&** C,CCC::& C,CCC::& C,CCC::& C,CCC::& C,CCC::&
<& <' P T& T' <& <' P T& T' <& <' P T& T' <& <' P T& T' <& <' P T& T'
Q&
Q'
1e&
1e'
!cm"
!cm"
!m"
!m"
&+,+ &+,* &+,: &+,= &=, &+ &+,& &+ &+ &=,+ &*,( &*,= &*,: &*,= &=,+ &(, &(, &(, &*,: &=,& &(,: &(,= &(,: &(, &:,
& , ' ,= * &*, &=,& & , ' ,= ( , &*,: &:, & , ' ,= ( , &*,' &:, & , ' ,: ( ,= &(, &:,+ & ,= ' ,+ ( ,: &(,( &:,*
C,C* C,C( C,C*& C,C*' C,C:( C,C(+ C,C(: C,C(+ C,C(+ C,C: C,C' C,C(' C,C(& C,C(' C,C: C,C'* C,C'( C,C'* C,C(& C,C+: C,C'& C,C'' C,C'& C,C'( C,C+(
Tab)( Tab)( .5 Da#a U$#"! M)mb"a# Gra! H) * 9 Amba$% Ta?am Ta?am
Debit ke &
1&
anometer 1'
4 N1
!mm" (:+
!mm" =
!mm" '=
!m(6s" C,CC'
0 Q& !cm !cm"" 1e& !m" !m" &=,
C,C:(
!mC,+6s" ','+=
-C,C: -C,C -C,C=+ C,C(* C,C+: -C,C= -C,C -C,C=: C,C(& C,C+* -C,C= -C,C -C,C=: C,C'= C,C+( -C,C= -C,C -C,C= C,C'* C,C+ -C,C -C,C -C,C= C,C& C,C*
' C,CC'=: '
(*
:
':'
( C,CC'+&
&=,=
C,C:'
','(=C&
(
(':
&C
'&=
* C,CC'C:
&=,(
C,C+
','+CC+
*
'C
&**
&*:
' C,CC&+C
&:,:
C,C+&
','((*
+
'+:
&=
=
=
&+,=
C,C*'
',&&=
Tab)( Tab)( . Da#a U$#"! M)mb"a# Gra! H) * 9 Amba$% Amba$% L)bar
Debit e
1& !mm"
anometer 1' N1 !mm"
!mm"
4
Q&
!m(6s"
!cm"
1e& !m"
C,CC&:(
0 !m\C,+6s" &,'C:C(
&
(CC
'C
'
: C,CC&*=
&,&
C,C::
: &,&*C(C(
'
'C
'&+
=+
= C,CC&(=
&=,
C,C:*
= &,&&((((
(
'C
''+
:+
+ C,CC&&*
&=,=
C,C:'
' C,=((
*
'=C
'(+
*+
* C,CCC::
&=,*
C,C+
* C,:'(*
+
':C
'*+
&+
&
&=,&
C,C+:
Tab)( Tab)( .< Da#a U$#"! M)mb"a# Gra! H)1/H' * C/C' Amba$% Ta?am Ta?am
1e&61d
060d
&,&*&(
&,C'C*&
&,&'(&
C,:(
&,C+C=' &,CC**: C ,'(& C,'( 1e&61 C,=:C= C,==' d 060d &,C& &,&: Tab)( .6 Da#a U$#"! C/C' Ta?am L)bar
:= &,C*&
*: &,&''&
&,C&:(
&+ &,C++
( C,:='
=+ C,&
&( C,&C
&= C,:&(+
((
*+
M)mb"a# Gra! H)1/H' *
1.
GRAFIK DAN ANALISIS 25 20
o%c' 1
15
o%c' 2
10
P&'l$'% &%!!&l &%!!&l'> '> 1
5
&%!!&l &%!!&l'> '> 2
0 0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Gra! .1 Pr( A(ra$ Amba$% Ta?am
#rof* A*$ra A:(a L,(ar 25 o%c' 1
20
o%c' 2 15
P&'l$'% &%!!&l &%!!&l'> '> 1
10
&%!!&l &%!!&l'> '> 2
5 0 0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Gra! .2 Pr( A(ra$ Amba$% L)bar
Berdasarkan grafik tersebut terlihat bah8a pada kondisi loncat, tinggi air setelah mele mele8at 8atii amba ambang ng tidak tidak mele melebi bihi hi amba ambang ng sehi sehing ngga ga tingg tinggii muka muka air di hulu hulu tida tidak k dipengaruhi oleh tinggi muka air di hilir. 1al ini juga terjadi pada tipe peralihan. Tetapi pada tipe tenggelam tinggi air setelah ambang menjadi lebih tinggi dari ambang sehingga
pada kondisi ini dapat dikatakan bah8a tinggi muka air di hulu dipengaruhi oleh tinggi muka air di hilir.
!,1 vs !,2 !,2 A:(a A :(a
!,1
0.1
#1
0.08
#2 #3
0.06
#4
0.04
#5
0.02 0 -0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
!,2
Gra! .3 H)1 * H)2 Amba$% Ta?am
!,1 vs !,2 A:(a L,(ar 0.07 0.06
1e &
#1
0.05
#2
0.04
#3 #4
0.03
#5
0.02 0.01 0 -0.12 -0.1 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02
0
0.02 0.04 0.06 0.1e 08 '
Gra! ., H)1 * H)2 Amba$% L)bar
Pada grafik terlihat bah8a 1e& selalu bernilai positif. 1al ini menunjukkan bah8a tinggi 1e& selalu lebih besar dari tinggi ambang. Milai 1 e' bisa bernilai positif dan negatif, negatif ,
1e' bernilai positif berarti ketinggian muka air 1e' lebih lebih tinggi tinggi dari dari tinggi tinggi ambang ambang.. Sedangkan 1 e' yang yang bernil bernilai ai negatif negatif menunj menunjuka ukan n bah8a bah8a nilai nilai 1 e' yang lebih rendah daripada tinggi ambang. Pada keadaan loncat 1 e' bernilai bernilai negatif, nilai 1 e& konstan, tidak dipengaruhi tinggi muka air di hilir. Pada keadaan peralihan, nilai 1 e' hampir mendekati nol, hal ini menunjukan bah8a ketinggian air di hulu sudah hampir sama dengan keadaan tinggi muka air di hilir. Pada keadaan tenggelam 1 e' bernilai negatif, yang menandakan bah8a ketinggian 1 e' sudah lebih tinggi dari tinggi ambang. 1al ini berarti tinggi muka air di hulu sudah dipengaruhi tinggi muka air di hilir saluran. Dan nilai 1e & yang melonjak drastis, meninjukkan nilai 1e ' sangat mempengaruhi nilai 1e &.
!,1 vs " A:(a A: (a L,(ar 0.07 0.07 !,1
f(x) = 10.24x + 0.05 R² = 0.95
0.06
"&1 vs # $%&' ("&1 vs #) $%&' ("&1 vs #)
0.06 0.05 0
0
0
0
0
0
0
"
Gra! . 9 * H) Amba$% L)bar
!,1 vs " A:(a
f(x) = 15.44x + 0.02 R² = 1
0.05
"&1 vs # A>*'%! '@'> '@'>
0.04
$%&' ("&1 vs # A>*'%! A> *'%! '@'>) '@'> )
!,1 0.03 0.02
$%&' ("&1 vs # A>*'%! A> *'%! '@'>) '@'> )
0.01 0 0
0
0
0 "
0
0
0
0
0
Gra! .5 9 * H) Amba$% Ta?am
rafik diatas menunjukan hubungan 1 e& terhadap 4 yang yang berbanding lurus. Semakin besar 4, maka semakin besar pula nila 1e&. Trendline yang digunakan adalah po8er. 3
Berdasa Berdasarka rkan n rumus rumus 4
mendekati # 1e
¿k Q
¿ 354e 2 5 L
maka maka akan akan dida didapa patt hubu hubung ngan an 1e deng dengan an 4
2 3
!,1 vs C 0.07 0.06
f(x) = 0.22x - 0.43 R² = 0.74
0.05
"&1 vs C
0.04
Po& ("&1 vs C)
!,1 0.03
$%&' ("&1 vs C)
0.02
$%&' ("&1 vs C)
0.01 0 2
3
4
5
C 9:0+5/s;
Gra! . H)1 * C Amba$% Ta?am
!,1 vs C 0.07 0.07 !,1
f(x) = 0.02x + 0.05 R² = 0.86
0.06
&1 vs c $%&' (&1 vs c) $%&' (&1 vs c)
0.06 0.05 0
1.5
3
4.5
C
Gra! .< H)1 * C Amba$% L)bar
rafik ini menunjukkan hubungan antara tinggi permukaan air yang mengalir di
atas ambang ambang dan koefisi koefisien en pengal pengaliran iran.. 1arga 1arga 0 seharu seharusny snyaa konstan konstan karena karena 0 adalah adalah koefesien pengaliran dan bernilai konstan. Akan tetapi, karena adamya kesalahan dalam pengambilan data oleh praktikan, 0 yang diperoleh hanya mendekati konstan.
" vs C 0 0
f(x) = 0.01x - 0.03 R² = 0.76
0 0
# vs C $%&' (# vs C)
" 9:3/s; 0
$%&' (# vs C)
0 0 0 2
3
4
5
C 9:0+5/s;
Gra! .6 9 * C Amba$% Ta?am
" vs C 0 0 "
f(x) = 0x - 0 R² = 0.97
0
# vs C $%&' (# vs C) $%&' (# vs C)
0 0 0
1.5
3
4.5
C
Gra! .14 9 * C Amba$% L)bar
rafi rafik k di atas atas menu menunj njuk ukan an bah8 bah8aa pada pada nila nilaii 4 berap berapap apun un nilai nilai c cend cender erun ung g konstan6hampir mendekati nilai tertentu dari seharusnya bernilai konstan. 1al ini terjadi karena terdapat kesalahan kesalahan pada saat pengambilan pengambilan data. rafik ini menunjukk menunjukkan an bah8a setiap perubahan debit tidak berpengaruh pada nilai koefisien pengaliran.
!,1/! vs C/C A:(a
f(x) = 8.83x - 7.83 R² = 0.74
0.8 !,1/!
"&1/" vs C/C $%&' ("&1/" vs C/C)
0.6
$%&' ("&1/" vs C/C)
0.4 0.2 0 0.970 .970.9 .980 80.9 .99 9 1 1.011 .011.0 .021 21..03 C/C
Gra! .11 H)1/H' * C/C' Amba$% Ta?am
!,1/! vs C/C A:(a L,(ar 1.1 1.05 1 !,1/!
f(x) = 0.26x + 0.74 R² = 0.86
0.95
"&1/" vs C/C $%&' ("&1/" vs C/C) $%&' ("&1/" vs C/C)
0.9 0.85 0.8 0.50.60 .50.60.70 .70.80 .80.9 .9 1 1.11.21 .11.21.3 .3 C/C
Gra! .12 H)1/H' * C/C' Amba$% L)bar
rafik ini menunjukk menunjukkan an hubungan hubungan antara 1e&61d dengan dengan 060d .Dari grafik ini bisa terlihat bah8a 060d selalu mendekati harga &. 1al ini dikarenakan 0 bernilai konstan dan 0d adalah rata-rata dari 0 sehingga sehingga 0d akan sama dengan 0. rafik ini membuktikan lebih jauh bah8a harga 0 konstan.
1.<
KESIMPULAN DA DAN SA SARAN
1.<.1
KESIMPULAN
&. Terdapat Terdapat tiga tiga karakteristik karakteristik profil profil aliran aliran yang melalui melalui ambang ambang !lebar !lebar dan tajam", tajam", yaitu #
•
eadaan
•
eadaan Peralihan eadaan dimana tinggi muka air di hulu saluran mulai dipengaruhi oleh tinggi muka air di hilir saluran.
•
eadaan Tenggelam eadaan dimana tinggi muka air di hulu saluran sudah dipengaruhi oleh tinggi muka air di hilir saluran.
'. Tinggi Tinggi muka muka air di atas atas ambang ambang berbanding berbanding lurus lurus dengan dengan debit debit yang yang mengalir. mengalir. Semakin tinggi muka air di atas ambang maka debit yang mengalir pun akan semakin besar. (. Pada Pada kondisi kondisi debit debit dan ketingg ketinggian ian muka muka air di atas ambang ambang berapa berapapun pun,, nilai koefisien pengaliran !0" akan konstan.
1.<.2
SARAN
Setelah melakukan percobaan, terdapat beberapa saran# &. Pada saat saat pengambilan pengambilan data data percobaan, percobaan, ambil ambil titik-titik titik-titik jarak jarak H yang yang seragam seragam dengan jarak yang merata. '. Pembacaan Pembacaan skala skala lebih baik baik dilakukan dilakukan oleh satu orang pengamat pengamat agar data data yang diperoleh tidak berbeda-beda. (. Pengambilan Pengambilan data sebaikny sebaiknyaa dilakukan dilakukan ketika ketika kondisi kondisi muka muka air telah telah stabil agar agar data yang diperoleh lebih akurat dimana ketinggian muka air sudah tidak berubah.
1.6
REFERENSI
odul praktikum ekanika $luida, 3urusan Teknik Teknik Sipil 2TB, 'C&& unson, Qoun Qoung, g, dkk. 'CC. .undamentals o9 .luid Me6hani6s Si7th 1dition:;SA# 1dition: ;SA# 3ohn )iley Sins, 2nc.
BAB II PINTU SORONG DAN AIR LONCAT
2.1
PENDAHULUAN
2.1.1 LAT LATAR BELAKANG BELAKANG
Pintu sorong adalah sekat yang dapat diatur bukaannya. Pada bangunan air, aplikasi pintu sorong adalah pintu pembilas. $ungsinya yaitu mencegah sedimen s edimen layang la yang masuk ke dalam pintu pengambilan !intake !intake"" dan membilas sedimen yang menghalangi aliran. Alir Aliran an setel setelah ah pint pintu u soro sorong ng meng mengal alam amii peru peruba baha han n kond kondis isii dari dari subk subkrit ritis is ke superkritis. Di lokasi yang lebih hilir terjadi peristi8a yang disebut air loncat6lompatan hidraulik !hydrauli6 !hydrauli6 jump" jump" yaitu suatu fenomena hidrolik yang terjadi kare na kondisi aliran turbulen, sehingga menggulung naik lebih tinggi dari sebelumnya dan mungkin bergulung berbalik arah ke hulu seakan-akan menentang aliran. Secara hidrolik loncatan air akan terjadi apabila aliran superkritis di hulu bertemu dengan aliran subkritis di hilirnya. Air Air
lonc loncat at memil emilik ikii
sifa sifatt
alir aliran an yang ang
mengg engger eru us. Adany danyaa
pin pintu soro soron ng
mengakibatkan kemungkinan terjadinya gerusan pada saluran di hilir pintu sorong. leh karena itu, diperlukan perhitungan untuk desain saluran pada hilir saluran agar tahan terhadap gerusan air akibat adanya pintu sorong.
2.1.2 TUJUAN TUJUAN PERCOBAAN PERCOBAAN
Tujuan percobaan ini adalah # &. empela empelajari jari sifat sifat aliran aliran yang yang melalu melaluii pintu pintu sorong sorong
'. enentukan enentukan koefisien koefisien kecepatan kecepatan dan koefisien koefisien kontraksi kontraksi (. enentukan enentukan gaya-gaya gaya-gaya yang yang bekerja bekerja pada pada pintu pintu sorong sorong $g $g dan $b *. engam engamati ati profil profil aliran aliran air air lonc loncat at +. enghitung enghitung besarnya besarnya kehilanga kehilangan n energi energi akibat air loncat loncat :. engh enghitu itung ng kedalam kedalaman an kritis kritis dan energi energi minim minimum um
2.2
ALAT-ALAT PERCOBAAN
Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut# a.
Pintu sorong
b.
Alat pengukur kedalaman
c.
eteran
d.
anometer
e.
Sekat pe pengatur hi hilir
f.
Penampung air
g.
Pompa
' 1ulu
1ilir
( &
eterangan # &. Pintu sorong '. Alat pengukur kedalaman (. -eteran *. -anometer +. Sekat pengatur hilir :. Penampung air =. Pompa
+
*
=
:
ambar '.' odel Saluran Terbuka Terbuka untuk Percobaan Pintu Sorong
2.3 2.3
DASA DASAR R TEO TEORI RI DAN DAN PEN PENUR URUN UNAN AN RUMU RUMUS S
Pintu sorong yang akan digunakan dalam percobaan ini adalah pintu air gesek tegak dengan dengan tipe tipe aliran aliran ba8ah. ba8ah. Pada Pada rancang rancangan an pintu pintu sorong sorong jenis ini, ini, hal yang yang menjad menjadii perhatian utama adalah hubungan antara debit dengan distribusi tekanan pada pintu dan bentuk pinggiran pintu. Mamun karena rancangan pinggiran pintu air sangat ber7ariasi, maka fokus dari modul ini lebih kepada hubungan debit dan distribusi tekanan !seperti disebutkan dalam tujuan praktikum".
2.3.1 MENENTUKAN DEBIT DENGAN ENTURIMETER ENTURIMETER
Dalam Dalam prakti praktikum kum,, penguk pengukura uran n debit debit digun digunaka akan n dengan dengan 7entur 7enturime imeter ter.. Dengan Dengan menerapkan menerapkan prinsip prinsip kekekalan kekekalan energi, energi, impuls-momen impuls-momentum, tum, dan kontinuita kontinuitass !kekekalan !kekekalan massa", massa", serta serta dengan dengan asumsi asumsi terjadi terjadi kehila kehilanga ngan n energ energi, i, dapat dapat ditera diterapka pkan n persam persamaan aan Bernoulli untuk menghitung besar debit berdasarkan tinggi muka air sebelum dan pada
ambar '.(.& 9enturimeter
kontraksi.
Debit pada pipa 7enturi 7enturi seperti pada gambar di atas dapat dihitung dihitung dengan menggunakan menggunakan persamaan Bernaulli dan persamaan kontinuitas.
2
2
P1 V 1 P V + + 6 1= 2 + 2 + 6 2 γ 2 g γ 2 g
>& 5 >' , maka persamaannya menjadi# 2
2
P1 V 1 P 2 V 2 + = + γ 2 g γ 2 g
2
2
P1 P2 V 2 V 1 1 − = − γ γ 2 g 2 g
(
{ P1− P2 =( γ 4g −γ air) 7 h≤¿ P1− P2 =
13,6 0,99682
)
γ air − γ air 7 h }
]Vair 5 5 C,:' gr6cm(!pada suhu ': C0", V1g 5 &(,: gr6cm (^
2
2
P1 − P 2 12,64338597 γ air 7 h V 2 V 1 = = − 2 g 2g γ γ
{ A1 V 1= A2 V 2 }
2
A 2 V 2−( V 2) A1 12,64338597 γ air 7 h = γ air 2g 2
]dengan An5C,'+Gdn'^
4
,2 2 12,64338597 ( 2 g ( 7 h =[ 1−( ) ] V 2 ,1
V 2=
√
12,64338597 ( 2 g ( 7 h
[ 1−(
1 4
2
Q = A 2 V 2= π , 2
,2 ,1
√
4
)]
12,6 12, 6 4338 4338597 597 ( 2 g ( 7 h
[ 1−
( ) ,2 ,1
4
]
Diketahui d'5' cm, d&5(,&+ cm, g5& cm6s ', maka# 1
2
Q = ( π ( 2 ( 4
Q=π
√
√
12,6 4338597 4338597 ( 2 ( 981 ( 7 h
[ 1 −(
2 3,15
4
)]
24806,32327 x∆h 0,837490869
Q =172,1040772 ( π ( √ 7 h
2.3.2 MENENTUKAN DEBIT DEBIT ALIRAN ALIRAN PADA PADA PINTU PINTU SORONG
ambar '.(.' Profil Aliran pada Pintu Sorong
Dengan persamaan energi khas !%o 5 %&" # 2
2
2
2
V 0 V v −v = # 1 + 1 ⟺ # 0 − # 1= 1 0 # 0 + 2g 2g 2g
( )
2
2
2
2
# 1 v −v v −v = 1 0 ⟺ # 0 2 g = 1 0 # 0 1− # 0 2g # 1
( ) 1−
# 0
Berdasarkan hukum kontinuitas, maka 4 5 A C9C 5 A&9&, sehingga#
V 0=
A 1 V 1 ( 8 . # 1 ) V 1 # 1 = = V 1 A0 8. #0 # 0
( ) ( )
2
# 1 ) v 1( 1− # 0 2
# 0 2 g =
1−
2
# 1 # 0
⟺
)( 1 +
( ) # 0
Qt =8 # 1
√
# 0 2 g =
# 1 # )( 1 + 1 ) # 0 # 0
( ) 1−
# 1
# 1 # 0
#
#
#
) Q 2 ( 1− 1 )( 1 + 1 ) Q2 ( 1 + 1 ) # 0 # 0 # 0 # 0 # 0 = = 2 2 # 1 # 1 8 # 1 2 2 2 A1 1 − 8 # 1 1−
Q ( 1− # 0 2 g =
# 1
2
v 1 ( 1−
( ) # 0
2 g# 0
(1 +
# 1 ) # 0
2.3. 2.3.3 3 MENE MENENT NTUK UKAN AN BE BESA SARN RN@ @A GA@ GA@A @ANG BE BEKE KERJ RJA A PADA PINT PINTU U SORONG
ambar '.(.( aya yang Bekerja pada Pintu Sorong
aya hidrostatis yang bekerja pada pintu per satuan lebar
. h =
& '
I ρ I * I (A o − A * )
'
aya-gaya yang bekerja pada pintu adalah resultan dari gaya yang ada pada fluida dalam dalam kontro kontroll 7olume 7olume !ruang !ruang titik" titik" arah arah horiso horisonta ntall per satuan satuan lebar lebar.. ;ntuk ;ntuk mencari mencari besarnya gaya yang bekerja pada pintu sorong !$g" digunakan persamaan momentum. & '
'
γ I A & −
& '
'
γ I A o + . * = ( ρ I B I 8o − ρ I B I 8& )
. * = ρ I B I 8o − ρ I B I 8& +
. * =
. *
=
& '
& '
γ I
(A
γ I A &
'
o
'
− A &
'
& '
'
γ I A o −
) − ρ I B I ( 8
&
& '
γ I A &
'
− 8o )
B =
Q b
A o ' Q − − ρ I I & I ( 8& − 8 o ) b A & ρ . *
γ
Dengan mensubstitusikan
5
8&
,
Q Q 8o 5 8 . , 5 8 . , maka didapatkan #
' & ρ .Q ' y& ' y C ' . ρ . * . y& . ' − & − ' & − y& b . y& y C
$g5
2.3., BILANGAN BILANGAN FREUDE FREUDE
;ntuk energi spesifik tertentu terdapat dua kemungkinan Bilangan $roude adalah bilangan tak berdimensi yang merupakan indeks rasio antara inersia terhadap gaya akibat gra7itasi.
= .r =
8 *y
di mana# 7 5 kecepatan aliran y 5 tinggi aliran
Bilangan $reude adalah salah satu bilangan yang tidak berdimensi, bilangan $roude dapat digunakan untuk menentukan jenis aliran yang terjadi antara lain #
• +liran kritis, kritis, jika bilangan $roude sama dengan & !$r 5 &" dan gangguan permukaan !cth !cth## riak riak yang yang terja terjadi di jika jika sebu sebuah ah batu batu di lempa lemparr ke dala dalam m sung sungai" ai" tida tidak k akan akan bergerak6menyebar mela8an arah arus.
• +liran subkritis, subkritis , jika bilangan $roude lebih kecil dari & !$rO&". ;ntuk aliran subkritis, kedalaman kedalaman biasanya lebih besar dan kecepatan aliran rendah !semua riak yang timbul dapat dapat berger bergerak ak mela8an mela8an arus". arus". ecepatan ecepatan air
O kecepat kecepatan an gelomban gelombang g hulu hulu aliran aliran
dipengaruhi pengendali hilir.
• +liran superkritis, superkritis, 3ika 3ika bila bilang ngan an $rou $roude de lebi lebih h besar besar dari dari & !$r !$r&" &".. ;ntu ;ntuk k aliran aliran superkritis kedalaman relatife lebih kecil dan kecepatan relati7e tinggi !segala riak yang ditimbulkan dari suatu gangguan adalah mengikuti arah arus. ecepatan air kecepatan gelombang hulu aliran tidak dipengaruhi pengendali hilir. hili r.
2.3. MENENTUKAN @B/@A @B/@A TEORETIS '
'
'
'
- a .b .A a
+
* .A ab
A a .b '
'
=
'
'
- b .b .A b * .A bb
'
+
A b .b '
............... ÷
b '
- a' - a' A a( ' ' ' ' ' * .A × A a + A & = ' * .A × A ( A b + A b a a b ( [' . a' + &]A a' = ' . a' × A a( A b' + A b' A b ' A a( ' ' A b ' ' ' . a × A ( A b + A b − [ ' . a + &]A a = C................ × A ( b a ' a
' .
+
A b( ( a
A
− ' . a'
A b A a
−
A b A a
=C
,i9aktorka ,i9akt orkan #
A b' A b A b ' ' . + − × a A ' A A − & = C a a a A b' A b ' ' . + − a = C.....................den*an..rumus.. +2C A ' A a a A b A a
=
[ '
&
& + A . a
'
− &]
2.3. 2.3.5 5 MENEN ENENTU TUKA KAN N
KEDA KE DALA LAM MAN
KRIT KRITIS IS==
ENER ENERGI GI
MINIM INIMUM UM==
DAN DAN
KEHILANGAN ENERGI
.
-
=
* .A C
-
. =
* .A C
=&
Q' - = * .A C ................- = ' ' b .A '
'
Q' b ' .A C '
Q' = A C ( ' b . *
= * .A C ⇔
Mak a # A C =
(
Q' b ' . *
Dari persamaan energi pada saat aliran kritis 2
Q 1= #) + 2 2 2 g 8 # ) enurut $roude# .
=
.
=
- * .A C - * .A C
=
&
V ² #) ² = g . #) 1= #) +
g#) 2g
1= #) +
#)
1in=
2
3 #) 2
edalaman air loncat sebelum loncatan selalu lebih kecil daripada kedalaman setelah loncatan. %nergi spesifik pada kedalaman a8al Q a lebih besar daripada energi spesifik pada
Q b. Perbedaan besarnya energi merupakan suatu kehilangan energi !_%" yang sebanding dengan dengan penuru penurunan nan tinggi tinggi muka muka air !_h". !_h". ehila ehilanga ngan n energ energii dapat dapat dihitu dihitung ng dengan dengan persamaan#
7 1 = 9h =
2., 2.,
( # 8− # a )
3
4∗ # a∗ # 8
PROSE ROSEDU DUR R PE PERCO RCOBAA BAAN
Prosedur percobaan yang harus dilakukan adalah# 1. P)r0 P)r0baa baa$ $ ')$%a$ ')$%a$ D)b D)b# # T) T)#a&
a
enc encat atat at kead keadaan aan a8al a8al mano manome mete ter r
b
Alirkan air dengan debit tertentu yang memungkinkan memungkinkan terjadinya air loncat
c
edu edudu duka kan n pint pintu u soro sorong ng diatur. diatur. enen enentu tuka kan n pada pada inte inter7 r7al al bera berapa pa prof profil il air loncat masih cukup baik
d
e
Sete Setela lah h alira aliran n stab stabil, il, ukur ukur dan dan cata catatt Qo, Qg, Q&,Qa, Ra, Q b dan R b dimana #
•
Qo 5 tinggi muka muka air di hulu hulu pintu pintu sorong
•
Qg 5 tinggi bukaan bukaan pintu pintu sorong terhadap dasar saluran
•
Q& 5 tinggi muka air terendah di hulu pintu sorong
•
Q' 5 tinggi muka air tertinggi di hilir pintu sorong
•
Qa 5 tinggi muka muka air tepat sebelum air loncat
•
Qb 5 tinggi muka air tepat setelah air loncat
•
Ra 5 kedudukan hori/ontal titik Qa dari titik nol saluran
•
Rb 5 kedudukan hori/ontal titik Qb dari titik nol saluran
Percobaan Percobaan dilaku dilakukan kan + kali kali dengan dengan mengu mengubah bah kedudukan kedudukan pintu sorong
2. P)r0 P)r0baa baa$ $ ')$%a ')$%a$ $ D)b# D)b# B)r B)r"ba "ba+ +
a. Tentuka Tentukan n keduduk kedudukan an pintu pintu sorong sorong terhadap terhadap dasar dasar saluran saluran !Qg tetap" b. Alirkan air sambil mengatur pompa hingga didapat didapat aliran yang diinginkan c. Setela Setelah h aliran aliran stabil, stabil, ukur ukur dan dan catat catat Qo, Qg, Q&, Q', Qa, Ra, Q b dan R b d. Percobaan Percobaan dilakuk dilakukan an + kali dengan dengan mengubah mengubah debit debit aliran. aliran.
2. 2.
CONT CONTO OH PER PERH HITUN ITUNG GAN
.
P)r0baa$ A 7'a#a &)r#ama8
&.
_1 _1 5 1& F 1' _1 5 ', cm F &&,+ cm _1 5 &=,(cm
'.
Debit Aliran !4 !4" 4 5 &=',&C*C=='.G.!_1" &=',&C*C=='.G.!_1" &6' cm(6detik 4 5 &=',&C*C=='.G.!&=,(" &=',&C*C=='.G.!&=,(" &6' cm(6detik 5 ''*=,='+((cm (6detik
(.
0c 0c5 Q&6Qg 5 ',+6(,* 5 C,=(+'*&&
*.
Debit Te Teoritis !4 !4t" 4t 5 . ',+ !!'. !! '. &.'C"6!&E',+6'C"" &6' 4t 5 (=(+,'(=:& cm (6detik
+.
07 075 464t 5 ''*=,='+((6(=(+,'(=:&5 ''*=,='+((6(=(+,'(=:&5 C,:C&=:(& C,:C&=:(&
:.
$h $h 5 L .V.g.!yC-yg" ' $h 5 L .C.:'. &.!'C-(,*" ' 5&(*=('.(:*( dyne
=.
$g
& ' ρ .Q ' y& ' y C ' . ρ . * . y& . ' − & − ' & − y& b . y& yC 5 5 !&6'.C,:'.',+.',+!'C !&6'.C,:'.',+.',+!'C '6'.+'"" F !!C,:'. ''*=,='+(( '6'.',+".!&-',+6'C"" 5 &:C((,'=C= dyne .
Qg6Qo Qg6Qo5(,*6'C5C,&=
.
$g6$h $g6$h5&:C((,'=C= $g6$h5&:C((,'=C= 6&(*=('.(:*( 5 &,'*=&:((=
&C.
$r $r5 C,'=: 6 !&.(,+" &6' $r5 &,(::
&&.
Qb6Qa teori Qb6Qa teori 5 C,+.!!&E.&,(: '"-&"&6' Qb6Qa teori 5 &,+CC(+::
&'.
Qb6Qa ukur Qb6Qa ukur 5 =,' 6 (,+ 5 ',C+=&*'+=
&(.
< Rb-Ra5*::,+-**= 5 &,+cm
&*.
<6Qb <6Qb5&,+6=,'5',=C((((((
&+.
%min %min 5 &,+. Qc 5 &,+.(,*'::*= 5 +,&(=(C&=
.
P)r0baa$ B 7' 7'a#a !) !)'"a8
&. _1 _1 5 1&-1' _1 5 &&,+-', _1 5 &=,( cm '. Debi Debitt Alira liran n !4" !4" 4 5 &=',&C*C=='.G.!_1" &=',&C*C=='.G.!_1" &6' cm(6detik 4 5 &=',&C*C=='. &=',&C*C=='. G.!&=,(" &6' cm(6detik 5 C,CC''*== m (6detik (. 0c y& y *
=
',+ *,'
0c5
5 C,CC''*==
*. Debi Debitt Te Teorit oritis is !4t"
b. y&. '. * . yC &+
y& y C
&+
4t5 +.
.',*. '.B&.'C ',+ 'C 5 C,CCC(=(+ m (6detik
5
07
C 8
=
Qaktual Qteoritis
=
C,CC''*== C,CCC(=(+ 5:,C&=:('C
:.
$h
$h 5 L .V.g.!yC-yg"' $h 5 L .C,:'. &.!&*,:-*" ' $h 5 +:*,+(C=** dn =. $g
' & ρ .Q ' y& ' y C ' . ρ . * . y& . ' − & − ' & − y& b . y& yC
$g5 ' & C,BB:'.','*== ' ',+ ' 'C & − ' .C,BB:'.B&.!',+" . ',+ ' − & − ' 'C . ' , *
$g5 $g5&'+'C,&C&*+= $g5&'+'C,&C&*+= dn . Qg6Qo Qg6Qo5*,'6'C5 C,'&CCCCC . $g6$h $g6$h5&'+'C,&C&*+=6+:*,+( $g6$h5&'+'C,&C&*+=6+:*,+(C=**5 C=**5 (*C,+(C* &C. &C. $r
8
8=
* . ya $r5
Q +
=
Q y a .b
= ','*== = C,'=:C&BC (,+.
@
BC,'=:C&BC B&.(,+ $r5
5&,(=
&&. &&. Qb6Qa Qb6Qa teori teori
yb ya
= & . & + . .r a ' − & '
yb
=
y a
[ '
&
. & + A.AC,'=:C&BC
'
− &] 5 &,+CC
&'. Qb6Qa Qb6Qa ukur ukur Qb6Qa ukur5 =,'6(,+ 5 ',C+=& &(. < Rb-Ra5 *::,+-**= 5 &,+ cm &*. &*. <6Qb <6Qb <6Qb5&,+6=,' 5 ',=( &+. &+.
eh ehilan ilang gan ener energi gi ( :8−:a ) ³ Nh 5 4∗:a∗:8 5 !=,' F (,+"`6*I(,+I=,' 5 C,+C'+C'& cm
2.5 2.5
DAT DATA PERCO ERCOBA BAAN AN
P)r0baa$ A : D)b# T)#a&= @% B)r"ba+
Bacaan anometer # _1 5 &=,( cm. b 5 lebar saluran 5 cm & M 5 &C + dyne Tab)( 5.5.1 Da#a P)r0baa$ A Pra!#!"m P$#" Sr
%$ Mo
&
'
(
*
+
Qg
QC
Q&
4t
!cm
!cm
!cm
" (.*
" 'C
" '.+
(.
*.+
*.
*.'
&+.=
&(.
&&.*
&(.:
(
(.+
*
(.'
0c
4
$g
$h!dyne
!cm(6
!cm(6det
!dyne
"
detik" (=(+.
C.=(+'
C.:C
ik" ''*=.='
" &:C
&(*=('.
&.'*=&
'(=:
*&&
&=:(
+((
((.'=
(:*(
:((=
& (+.
C.=:'
& C.+
C.'**
''*=.='
C= '
:CC.C
&.*++
+=+
(C=:
'(==
C=:*(
+((
.=('
(**
=(*=(
+= *&&*.
C.====
C: C.+*
C.(':C
''*=.='
= =:((
*''.*
&.C+C
*C+
====
:'(+
:+=
+((
&.
(=:
'='
=* *&&=.
C.(((
:+ C.+*
C.*'&C
''*=.='
*+ +C==
'&'.'
'.((
+'
(((((
+(
+':('
+((
&.:++
(+++
*('*
+& (=:'.
C.=:&
* C.+
C.(C
''*=.='
=&:'
*('C'.=
&.:+=
*=+
C*=:'
=*C:
'(+'
+((
.+=&
+::
:'&
:+
07
Qg6QC
C.&=
=*
$g6$h
=&
Tab)( 5.5.2 Da#a P)r0baa$ A Pra!#!"m Ar L$0a#
Mo
Ra
Qa
Rb
Qb
Qb6Qa
Qb6Qa
<6Q
Qc
%min
7
.
!cm"
!cm
!cm"
!cm
Teori
;kur
m"
b
!cm
!cm"
!cm6s
**=
" (.+
*::.+
" =.'
'.=
" (.*'
+.&(
" C.'=
&.(:
=(C&=
:C&
:
&
'
((+
(.+
(+C
=.+
&.+
$ra
&.+CC
'.C+=
(+::
&*'+
C(
::*
=
(((
:=
&.+CC
'.&*'
(( '
(.*'
+.&(
C.'=
&.(:
(+::
+=&*
::*
=(C&=
:C&
:
(
:=
&+
C*
C*
(
'=
(.+
'+
=.=
&.+CC
'.'
&=
(+::
*
&'.
*.+
'C'
+
+
''.
(.*
(C*
=.+
+
C.&
&.===
&=&(&
=====
&.+
'.'
(.*'
+.&(
C.'=
&.(:
C==
::*
=(C&=
:C&
:
''
:=
C '.*
(.*'
+.&(
:'.*(
C.(=
(=+
::*
=(C&=
:C(
'*:C(
C*
:=
&.+**
'.'C+
'.
(.*'
+.&(
'.:(
&.*(C
&:=:
'(+
:::
::*
=(C&=
=C=
=':'
(
:::
:=
:=
'&.+
=
*(
Tab)( 5.5.3 Da#a U$#"! Gra! @ * E 7D)b# T)#a&8
Mo.
& Q
% !m"
' Q !m"
9 !m6s"
9 !m6s"
!m" C.'
C.&*C*
C.'C&C
C.&+=
C.C
(C(( C.(C'
C+: C.C==
Qb Qa
=' C.C
(C:* C.C'=
:&*:: C.C:=
Qc
(+ C.C
:C& C.&
(*'
QC
% !m"
( Q !m"
9 !m6s"
% !m"
C.&=
C.&+:
C.&(
C.'C(+
C.&*C&
C.C=+
+'= C.(=*:
('((: C.C'&
C.C==
+ C.(:*
&'=:' C.C(=
C.C(+
'&*'' C.C'=
+':= C.C:=
C.C(+
C: C.C'=
:'& C.C:=
*+'+: C.C:+
C.C(*'
:C& C.&
*+'+: C.C:+
C.C(*'
:C& C.&
*+'+: C.C:+
**&
('=*
::*=
**&
('=*
::*=
**&
('=*
= C.C
&.&'(
C.C(
C.C(
C.(:+
C.C=*=
C.C(+
C.C'=
C.C:=
'+
:*':=
=:=C'
+(++:
C:C*(
:C&
*+'+:
::* Q&
Samb"$%a$ #ab)( 5.5.3 Da#a U$#"! Gra! @ * E 7D)b# T)#a&8
Mo. QC Qb Qa Qc
* Q !m" C.&&* C.C C.C*+ C.C(*'
9 !m6s" C.'*:*:&*:' C.(+&'C=+( C.:'*(:C(= C.&**&
% !m" C.&&=C+: C.C:':== C.C:*:(+' C.C:+('=*
+ Q !m" C.&(: C.C=+ C.C(* C.C(*'::*
9 !m6s" C.'C:+':: C.(=*:'&*'' C.':(=C=* C.&**&
% !m" C.&(&=+(+ C.C'&+':= C.C:C+=*( C.C:+('=*
4 !m(6s"
Q&
$g
$h
$g6$h
::* C,=CC''*== &'+'C,'C=:=+ &&('=:,(+= ''&*( C.C*C,CC&:(CC.'=C'*&+&+:'=(,==C.=C*:+++&*=&*:('&&,(C .C(' &:''
C,&:+++
C.=C C&+ ,&*+:=C:
C,CC'*(*
&C+CC*,=*:
&&CC**&,CC=::(C
C,C+*'C=
C,CC'&'C=
=C=**,=+*
&=(C*,*CCCCCC
C,*C&*
C,CC'''&:
&C*::,*:&:*
&=(C*,*CCCCCC
C,:':=:
C.C=&''*'&
P)r0baa$ B: D)b# b)r"ba+= @% #)#a& Qg5 *,' cm b 5 lebar saluran 5 cm
& M 5 &C + dyne
Tab)( 5..1 Da#a &)r0baa$ B P$#" Sr
%$ M o & ' ( * +
Bacaan anometer !cm"
Praktikum Pintu Sorong !cm"
1& ', ', = (C, ( '=, ', =
1'
_1
Q'
QC
Q&
&&,+
&=, (
= ,:
'C
' ,+
&C,:
,&
= ,
&*, :
(,&
= ,
&+
( ,'
&C &',+ &&,
'C, ( &+, * &:,
=, =,
&', + &+, (
(,* (,+
4t !m(6s"
0c
07
Qg6QC
C,CCC(=( + C,CCC(& ' C,CCC( = C,CCC(== = C,CCC*(= :
C,++' (& C,=(C +' C,=:& C* C,C+ '( C,((( (((
:,C&=: ('C *,'=:( +* :,&C: *'C +,:&+C 'CC +,C=:' :(&
C,'&CC CCC C,'=: =&' C,'CC CCC C,((:C CCC C,'=*+ C
Tab)( 5..2 Da#a P)r0baa$ B Pra!#!"m Ar L$0a# Praktikum Air
QC Qb
Qa
Rb
(,+CCC
*::,+CCC
(,+CCC
(*C,CCCC
(,=CCC
(++,CCCC
(,=CCC
'=:,CCCC
(,+CCC
'+,CCCC
Qb =,'CC C =,:CC C =,=CC C =,CC C =,=CC C
$ra &,(=CC C,(: &,(:+( &,&' &,(+*&
Qb6Qa !P" &,+CC C,& + &,** : &,'+* + &,*= &
Qb6Qa !T"
<
<6Qb
',C+=&
&,+CCC
',=C(
',&=&*
':,CCCC
(,*'&&
',C&&
'+,CCCC
(,'*:
',&C&
'=,CCC
(,+:*&
','CCC
'',CCCC
',+=&
Qc !m" C,C&+ C,C&' C,C&: C,C&+ ( C,C&+
%min
7
C,C'(
C,'=:C&C
C,C&(
+,''&+&C
C,C'+'
','+=C*=
C,C'(C
=&,:*++
C,C'(=
=,(*'+*+'
Tab)( 5.<. Da#a "$#"! Gra! @ * E ')b# b)r"ba+ & ' ( Q !m" 7 !m6s" % Q !m" 7 !m6s" % Q !m" 7 !m6s" C,&(+=' C,' C,&*C*(C C,( C,&*: C,'& C,&+ C,'C'C': & C,':&'+ C,C=' C,(C'(C: C,&C C,C=: C,&&* C,C== C,(+':* *
% C,''+ C,&&++
Qa
C,C(+ C,C'=:C'
Qc
C,C&+
Q&
&,=::+
C,C'+ &,&'(:*(
C,C+' + C,C'( C,C(= +
C,C(+
C,+''&+ &
C,C&'
&,+=&
C,C(&
C,:+=(( :
C,C+' + C,C& ( C,C*: +
C,C(( C,C( ,C(&' &'=' =' C,C+ C,C+C+ C++ + = C,C&: &,&*' C,C'+' C,C('
C,+&&C+
Samb"$%a$ #ab)( 5.< Da#a "$#"! Gra! @ * E ')b# b)r"ba+ * + Q !m" 7 !m6s" % Q !m" 7 !m6s" % C,'&'C= C,(& C,&&+C' C,'='' QC C,&'+ C,&+( & & : + C,((+ C,+C C,(:C:*= C,+*C Qb C,C= C,C== = = C,=&:*+ &,C=* C,=(*'+ &,&C& Qa C,C(= C,C(+ : = + * C,C&+ &,=(':C ',+ C,C&+ ',:(:( Qc &,=+=+ ( : C,==:= &,&: C,=(*'+ &,&C& Q& C,C(* C,C(+ ( + + *
2.
GRAFIK DAN ANALISIS
Gra! 5.1 C0 * @%/@4 ')b# #)#a&
Cc vs !/0 (&*$ &') 0.85 0.8
f(x) = 22.75x,3 f(x) 22 .75x,3 - 19.18x,2 + 5.41x + 0.26 R² = 0.98
Cc 0.75 0.7 0.65 0 .1 5
0 .2
0 . 25
0.3
!/ !/ 0
0.35
0 .4
0 .4 5
C,C*
Gra! 5.2 C0 * @%/@4 ')b# b)r"ba+
Cc vs !/0 &*$ *&*' 0.9000000 0.8000000 0.7000000 0.6000000 0.5000000
Cc
0.4000000 0.3000000 0.2000000 0.1000000 0.0000000 0.20 00 000
0 .2 5 0 0 0 0 0
0 .3 0 0 0 0 0 0
0.350 00 00
!/ !/0 0
Berdasarkan Berdasarkan grafik di atas, dapat diperoleh diperoleh hubungan antara Qg6Qo Qg6Qo dan 0c. ;ntuk grafik 0c 7s Qg6QC pada debit tetap, semakin besar bukaan bukaan pintu sorong !Qg" maka nilai 0c akan semakin besar. Sedangkan untuk grafik 0c 7s Qg6QC pada debit yang berubah, semakin besar debit yang mengalir maka akan semakin besar pula koefisien kontraksi pada aliran tersebut. Pembuatan grafik ini menggunakan trendline polinom orde (. Penggunaan trendline tersebut dikarenakan dengan polinom orde ( kita dapat mengetahui nilai maksimum dan minimum dari 0c yang ada. Dengan menggunakan polinom pangkat ( didapat ' yang cukup besar !mendekati satu". Qang dimaksud dengan koefisien kontraksi adalah kontraksi yang disebabkan oleh penyempitan pada bukaan pintu sorong. arena 0c didapat dari persaamaan 0c5QC6Qg, maka QC selalu lebih kecil daripada Qg, maka 0c selalu lebih kecil atau sama dengan &. Apabila Apabila kita menggunaka menggunakan n polinom orde orde dua, yang didapat didapat hanya nilai maksimum atau minimum saja. Milai maksimum dan minimum ini nantinya berguna pada saat kita ingin mendesain sebuah pintu pintu sorong. Dengan Dengan melihat melihat grafik ini kita dapat mendesain mendesain bagaimana bagaimana agar dengan dengan suatu debit tertentu tertentu dan bukaan tertentu agar menghasilkan menghasilkan koefisien kontraksi !0c" yang minimum. minimum. Milai 0c minimum kita gunakan untuk mendesain pintu sorong yang efisien. ita perlu mencari nilai 0c minimum untuk mendesain bukaan pintu sorong dimana pintu tersebut
memiliki gaya gesek yang minimum sehingga hl yang dialami juga minimum.
Gra! 5.3 C * @%/@4 ')b# #)#a&
Cv vs A!/A0 (&*$ &') 0.62 0.6 0.58
f(x) = 4.48x,3 - 4.16x,2 + 1x + 0.53 R² = 0.62
Cv 0.56 0.54 0.52 0.5 0.15
0.2
0.25
0 .3
A!/ A !/A A0
Gra! 5., C * @%/@4 ')b# b)r"ba+
0.35
0.4
0.45
Cv vs !/0 &*$ *&*' 0.4000000 0.3500000 0.3000000 0.2500000 0.2000000 0.1500000 0.1000000 0.0500000 0.0000000 4.000000 4.0 000000 0 4.5 4.50000 000000 00 5.0 5.00000 000000 00 5.5 5.50000 000000 00 6.00 6.000000 00000 0 6.50 6.500000 00000 0
rafik 07 7s Qg6QC untuk debit berubah berbentuk berbentuk kur7a kur7a melengkun melengkung g sedangkan sedangkan untuk debit tetap bentuknya tidak terlalu melengkung. Trendline yang digunakan adalah polinom pangkat ( karena data yang didapatkan bersifat fluktuatif. 2dealnya, nilai 07 adalah satu, yang berarti 4 aktual akan sama dengan 4 teori. Mamun pada kenyataanya 4 aktual akan selalu lebih kecil daripada 4 teori karena jika dilihat dari rumus 4 teori tidak memper memperhitu hitungk ngkan an adanya adanya kontrak kontraksi. si. Sedang Sedangkan kan kenyat kenyataann aannya ya kontra kontraksi ksi terjadi terjadi dan koefisien kontraksi !0c" akan selalu lebih kecil dari & sehingga nilai 4 aktual pasti akan lebih kecil daripada 4 teori. Tetapi pada percobaan debit berubah !dengan 0c lebih kecil dari &", kita dapat nilai 07 maks yang lebih besar dari &. 1al ini mungkin disebabkan karena aliran yang belum stabil. Dari grafik akan didapat nilai 07 minimum dan maksimum, sehingga didapat harga perbandingan 4a64t 4a 64t yang paling pal ing besar, karena 075 4a64t. 1al ini erat kaitannya dengan bagaimana mendapatkan bukaan pintu sorong yang baik sehinnga s ehinnga kehilangan energi yang terjadi menjadi minimum. Pada saat 07 maksimum, maka 4a akan semakin mendekati 4t, sehingga kehilangan energi menjadi minimum.
Gra! 5. F%/F+ * @%/@4 ')b# #)#a&
!/ vs !/0 (&*$ &') 3 2.5 f(x) = 4.5x + 0.38 R² = 0.95
2
!/ 1.5 1 0.5 0 0.1 5
0 .2
0.25
0 .3
0 . 35
0 .4
0.45
!/ !/ o
Gra! 5.5 F%/F+ * @%/@4 ')b# b)r"ba+
!/ vs !/0 &*$ *&*' 1400.0000000 1200.0000000 1000.0000000 800.0000000
!/
600.0000000 400.0000000
f(x) = 21 06.01x + 1 f(x) R² = 0.7
200.0000000 0.0000000 0 .2 0 0 0 0 0 0
0 .250 000 0
0.30 000 00
0 .3 5 0 0 0 0 0
!/ !/ 0
Berdasarkan hasil percobaan, didapat nilai perbandingan $h dan $g nya melebihi
satu, artinya artinya resultan gaya yang bekerja bekerja pada pintu sorong ini tidaklah tidaklah nol. 2dealnya, 2dealnya, di setiap bukaan pintu sorong, perbandingan gaya yang bekerja pada pintu sorong adalah satu. Sebab, $h dan dan $g bekerja dengan arah yang yang berla8anan, oleh karena itu seharusnya perbandingan antara kedua gaya ini adalah satu agar pintu sorong tidak menahan gaya apapun. ecenderungan yang didapat adalah nilai $g yang diperoleh lebih besar daripada $h nya. 1al ini bisa saja disebabkan karena pengukuran Q& dan QC yang kurang presisi. $aktor alat ukur, penglihatan pengamat dan aliran air yang terganggu menjadi penyebab mengapa mengapa pengukura pengukuran n menjadi menjadi tidak presisi. Penggunaan Penggunaan trendline linear dibuat untuk mencari bukaan pintu yang paling baik. Supaya pintu sorong mempunyai gaya tahan bila COQgOQo. COQgOQo. aka seharusnya gaya ideal yang dialami pintu adalah $g6$h 5 &.
f(x) =
*/' */ ' vs */ */' ' "$%! (&*$ (&*$ &' &')) 6 5 */' vs vs */' */' "$%!
4
$%&' (*/' vs */' "$%!) "$% !)
*/ */' 3 2
y=x $%&' (y=x)
1 0
0
1
2
3
4
5
6
*/ */ ' "$% "$%! !
Gra! 5. @b/@a "!"r * @b/@a +#"$% ')b# #)#a&
Gra! 5.< @b/@a "!"r * @b/@a +#"$% ')b# b)r"ba+
*/' */ ' vs */' */' $%! (&* (&*$ $ *&*') *&*') 2.2500 f(x) = 1.54x R² = 0.97
2.2000 2.1500
*/ */' 2.1000 2.0500 2.0000 1.9500 0.8 000
1 .0 0 0 0
1 .2 0 0 0
1 .400 0
1.60 00
*/ */ ' $% $%! !
edua grafik ini dibuat untuk membandingkan nilai antara Qb6Qa hasil pengukuran dan Qb6Q Qb6Qaa hasil hasil perhit perhitung ungan. an. Penggu Penggunaa naan n trendlin trendlinee linear linear bertuj bertujuan uan untuk untuk melihat melihat kedekatan antara grafik Qb6Qa pengukuran pengukuran 7s Qb6Qa Teoritis Teoritis dengan garis y 5 H. 2dealnya, perbandingan Qb6Qa Qb6Qa teoriritis dengan pengukuran tepat segaris dengan y 5 H. Mamun kenyataannya grafik Qb6Qa pengukuran 7s Qb6Qa Teoritis hanya mendekati garis y 5 H. 1al ini dapat disebabkan debit air yang berfluktuasi, sehingga pengamatan tidak akurat. Selain itu kalibrasi alat pengukur juga mengurangi ketepatan pengukuran. Penggu Penggunaa naan n trendli trendline ne linear linear bertuj bertujuan uan untuk untuk meliha melihatt kedeka kedekatan tan antara antara grafik grafik Qb6Q Qb6Qaa pengukuran 7s Qb6Qa Qb6Qa Teoritis Teoritis dengan garis y 5 H. Gra! 5.6 L/@b * Fra ')b# #)#a&
/* vs ' (&*$ &') 3.5 f(x) = 348053605218795x,3 - 1.30:+015x,2 + 1.60:+015x - 641157944 3 R² = 0 2.5 2
/* 1.5 1 0.5 0 0.9
1
1.1
1 .2
'
1 .3
1.4
1.5
Gra! 5.14 L/@b * Fra ')b# b)r"ba+
/* vs ' (&*$ *&*') 1.6000 1.4000 1.2000 1.0000 0.8000 0.6000 0.4000 0.2000 0.0000 2 .600 0
2 .8 0 0 0
3.0 000
3.20 00
3.40 0 0
3 .6 0 0 0
3.80 00
rafik di atas memperlihatkan bah8a Bilangan $roude cenderung bernilai lebih dari satu. 1al ini memperlihatkan bah8a kondisi tepat sebelum air loncat selalu superkritis, yang mana air loncat itu terjadi dari kondisi kondisi superkritis superkritis ke subkritis. <6Qb pada grafik ini dibuat untuk melihat bagaimana profil saat terjadi air loncat tersebut. 3adi yang dapat dilihat pada grafik ini ialah seberapa jauh air loncat itu terjadi jika dia8ali dengan kondisi superkritis dengan bilangan $roude tertentu. 3adi dengan begitu dapat dilihat profil air loncat tersebut Air loncat ini harus di8aspadai karena aliran air ini bersifat menggerus dan dapat mengakibatkan kerusakan pada saluran air. leh karena itu harus diberi perkerasan di daerah daerah sekita sekitarr air loncat loncat itu untuk untuk menang menanggul gulang angii gerusan gerusan yang yang terjadi terjadi.. ;ntuk ;ntuk dapat dapat memberi perkerasan kita harus mengetahui dimana air loncat itu akan terjadi. rafik ini memberikan informasi dimana air loncat akan terjadi sesuai dengan bilangan $roude aliran air terseb tersebut ut sehing sehingga ga pada pada saat mendesa mendesain in kita kita menget mengetahu ahuii daerah daerah mana mana yang yang perlu perlu mendapat perhatian lebih dan perlu mendapat perkerasan. Gra! 5.11 @ * E ')b# #)#a&
vs : (&*$ &' &')) o o vs : 0.25
$%&' $ %&' (o (o vs :)
* vs vs :
$%&' (* vs :) 0.15
' vs :
$% &' ( ' vs : )
0.1 c vs vs : 0.05
$%&' $ %&' (c vs :)
1 vs vs :
0.2
0 0 .0$%4&' 0(.0 6 vs0:.0 1 )8
0.1
0 .$% 14 0c.1v2 s :>
0 .1 6
0.18
0 .2
0.22
:
Gra! 5.12 @ * E ')b# b)r"ba+
vs : &*$ &*$ *&*' *&*' 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0
0
0 .5
1
1.5
2
2.5
3
rafik Q 7s % pada debit tetap dan debit berubah tidak jauh berbeda. Pada grafik ini kita dapat melihat energi yang ada pada setiap aliran pada percobaan. %nergi minimum terjadi pada saat Q adalah kedalaman kritis !Qc". Dari grafik diatas kita dapat melihat bah8a energi minimum terjadi pada saat titik belok dari grafik tersebut. . Di ba8ah kedalaman kritis adalah keadaan dimana aliran itu superkritis sedangkan di atas kedalaman kritis adalah kondisi di saat aliran adalah subkritis. elalui grafik ini dapat dilihat pula bah8a untuk setiap nilai % dapat dihasilkan dari dua nilai Q dalam kondisi subkritis dan superkritis. rafik rafik tersebu tersebutt juga juga menunj menunjukk ukkan an bah8a bah8a adany adanyaa dua kedalam kedalaman an yang yang memilik memilikii energi energi yang hampir hampir sama. leh karena itu lah terjadi terjadi air loncat. Air loncat terjadi sebagai
peredam dari keadaan superkritis dan sub kritis yang memiliki energi yang yang sama. aris y5H dan garis y5C.:: H berguna untuk menunjukkan tiga /ona pada grafik. >ona pertama berada di atas grafik y5H, yaitu /ona tidak terdefinisi. >ona kedua berada di antara grafik y5H dan y5C.:: H, yaitu /ona aliran subkritis. >ona ketiga berada di antara grafik y5C.:: H dan y5C, yaitu /ona aliran superkritis. 3ika debit aliran diperbesar, maka grafik tersebut akan bergerak menuju ke kanan. Artinya bila 4 diperbesar maka energi yang ada pada aliran juga akan semakin besar. 1al ini dapat dilihat dari rumus energi yang mengatakan bah8a besarnya energi sebanding dengan besarnya kuadrat kecepatan, dan kecepatan akan makin besar bila debit makin besar !kontinuitas".
2.<
KESIMPULAN
&.
Alir Aliran an yang yang melal melalui ui pintu pintu soron sorong g akan akan mengala mengalami mi perub perubah ahan an kond kondisi isi dari dari subkr subkriti itiss ke superkritis. 1al ini menunjukkan bah8a aliran air yang melalui pintu sorong memiliki memiliki kecepatan kecepatan yang besar. besar. Selanjutnya Selanjutnya aliran akan mengalami mengalami air loncat loncat yang kondisiny kondisinyaa berubah berubah dari keadaan superkritis superkritis ke subkritis. subkritis. Semakin kecil bukaan bukaan pintu sorong, jarak air loncat akan semakin jauh.
'.
Terdap rdapat at dua dua gaya gaya yang beke bekerja rja pada pada pint pintu u sorong sorong yait yaitu u gaya gaya hidrot hidrotati atiss !$h" gaya gaya akibat air dan gaya selain gaya hidrotatis !$g" seperti angin. edua gaya ini bekerja dengan arah yang berla8anan dan resultan kedua gayanya harus sama dengan nol agar pintu sorong tidah menahan gaya apapun. Mamun pada kenyataannya kedua gaya ini tidak sama besar dan resultan tidak sama dengan nol sehingga pintu sorong masih menahan gaya.
(.
Peri Peristi sti8a 8a air lonc loncat at diseb disebab abka kan n oleh oleh adany adanyaa ener energi gi yang yang sama sama pada pada dua ketin ketingg ggia ian n yang berbeda. berbeda. Air Air loncat merupakan merupakan perubahan perubahan aliran air dari kondisi superkriti superkritiss menjadi subkritis. Aliran air loncat ini bersifat menggerus dan dapat menimbulkan kerusakan.
*.
Milai Milai koefi koefisie sien n kont kontra raks ksii yang yang didapa didapatt berk berkisa isarr anta antara ra C,=( C,=(+' +'* *&& &&F F C.(( C.(((( (((( (((( (( !debit tetap" dan C,++'( C,++'(&F &F C,(((((( C,(((((((( (( !debit !debit berubah". berubah". Sedangkan Sedangkan untuk nilai koefisi koefisien en kecepa kecepatan tan berkis berkisar ar antara antara C,+*+ C,+*+(* (*-- C,:C&= C,:C&=:(& :(& !debit !debit tetap" tetap" dan *,'=:(+*-:,C&=:('C
+.
ehilangan energi yang ada pada percobaan debit tetap di antara C.'==*( cm F C.:='=( cm dan C,+C'+C'& cm -C,:='='='= cm untuk debit berubah.
:.
edalaman kritis pada saat percobaan debit tetap adalah (,*'::*:= cm dan energi
minimu minimumny mnyaa adalah adalah +,&( +,&(=(C =(C' ' cm. Sedang Sedangkan kan untuk untuk debit debit beruba berubah h nilainy nilainyaa berkisar antara C,C&'-C,C&: dan energi energi minimumnya antara C,C&(-C,C'+'. C,C&(-C,C'+'. 2.6
SARAN
&.
elaku elakukan kan perbai perbaikan kan pada pada manom manometer eter agar agar pengu penguku kuran ran debit debit lebi lebih h presi presisi. si.
'.
Seba Sebaik ikny nyaa terdapa terdapatt alat ukur ukur keting ketinggi gian an pada pada salura saluran n agar proses proses peng penguk ukur uran an lebih lebih presisi.
2.14 REFERENSI
Panduan Praktikum ekanika $luida dan 1idraulika
