LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA II - TL 2201 MODUL 01 ALIRAN SERAGAM DAN KEMIRINGAN SALURAN
Nama Praktikan
: Salma Maziyyah Munawaroh
NIM
: 15316050
Kelompok/Shift
: K02/4B (12.30 – 14.00) 14.00)
Tanggal Praktikum
: 01 Februari 2018
Tanggal Pengumpulan
: 08 Februari 2018
PJ Modul
: Nathania Amanda (15314045) Nurashila Dhiyani (15315006)
Asisten yang bertugas
: 1. Dwi Sari Oktaviani (15314078) 2. Kinanti (15315004)
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2018
I.
TUJUAN PRAKTIKUM
1.Membuktikan 1. Membuktikan fenomena aliran seragam suatu saluran pada kemirngan tertentu dengan pengukuran kedalaman air enam titik (Profil Aliran). 2. Menentukan Koefisien Chezy (C) pada aliran seragam dengan kemiringan tertentu. 3. Menentukan Koefisien Manning (n) saluran pada aliran seragam dengan kemiringan tertentu. 4. Menghitung bilangan Reynold (N re) pada suatu aliran seragam dengan kemiringan tertentu 5.Menentukan 5. Menentukan korelasi antara Koefisien Chezy (C) dan Koefisien M anning (n).
II.
DATA AWAL
Di bawah ini adalah hasil pengukuran massa beban, suhu awal, suhu akhir, dan lebar saluran saat praktikum, sebagai berikut : Tabel 1.1 Pengukuran Massa, Suhu, dan Lebar Sa luran Massa beban
2.5 kg
Suhu awal
27 oC
Suhu akhir
28.5oC
Lebar saluran
0.075 m
Sumber : Data Percobaan Praktikum di LAB PSDA Gedung TL Labtek IX C Lantai 5
Berikut hasil pengukuran jarak dari hulu dan jarak hilir saluran saat praktikum sebagai berikut Tabel 1.2 Pengukuran Jarak Hulu dan Jarak Hilir Jarak hulu(m)
Jarak hilir (m)
x1
1.1
x4
3.9
x2
1.4
x5
4.2
x3
1.7
x6
4.5
Sumber : Data Percobaan Praktikum di LAB PSDA Gedung TL Labtek IX C Lantai 5
I.
TUJUAN PRAKTIKUM
1.Membuktikan 1. Membuktikan fenomena aliran seragam suatu saluran pada kemirngan tertentu dengan pengukuran kedalaman air enam titik (Profil Aliran). 2. Menentukan Koefisien Chezy (C) pada aliran seragam dengan kemiringan tertentu. 3. Menentukan Koefisien Manning (n) saluran pada aliran seragam dengan kemiringan tertentu. 4. Menghitung bilangan Reynold (N re) pada suatu aliran seragam dengan kemiringan tertentu 5.Menentukan 5. Menentukan korelasi antara Koefisien Chezy (C) dan Koefisien M anning (n).
II.
DATA AWAL
Di bawah ini adalah hasil pengukuran massa beban, suhu awal, suhu akhir, dan lebar saluran saat praktikum, sebagai berikut : Tabel 1.1 Pengukuran Massa, Suhu, dan Lebar Sa luran Massa beban
2.5 kg
Suhu awal
27 oC
Suhu akhir
28.5oC
Lebar saluran
0.075 m
Sumber : Data Percobaan Praktikum di LAB PSDA Gedung TL Labtek IX C Lantai 5
Berikut hasil pengukuran jarak dari hulu dan jarak hilir saluran saat praktikum sebagai berikut Tabel 1.2 Pengukuran Jarak Hulu dan Jarak Hilir Jarak hulu(m)
Jarak hilir (m)
x1
1.1
x4
3.9
x2
1.4
x5
4.2
x3
1.7
x6
4.5
Sumber : Data Percobaan Praktikum di LAB PSDA Gedung TL Labtek IX C Lantai 5
Berikut hasil pengukuran ketinggian hulu dan hilir saat dibendung sebagai berikut : Tabel 1.3 Pengukuran Ketinggian Hulu dan Hilir saat Dibendung ys1
0,019833(m)
ys2
0.032166 (m)
xs
0.0425 (m)
Dibawah ini merupakan tabulasi data hasil pengukuran waktu, kedalaman hulu, dan kedalaman hilir sebagai berikut : Tabel 1.4 Pengukuran Waktu dan Kedalaman Hulu Variasi
Waktu (s)
Kedalaman Hulu (m)
t1
t2
t3
trata2
y1
y2
y3
yrata2
1
15.02
15.52
15.65
15,39666
0.0234
0.0234
0.0234
0.0234
2
6,88
7,03
7,32
7,076666
0.0381
0.0384
0.0381
0.04833333
3
4,5
4,71
4,67
4,626666 4,62 6666
0.0515
0.0518
0.0518
0.02673333
Sumber : Data Percobaan Praktikum di LAB PSDA Gedung TL Labtek IX C Lantai 5
Tabel 1.5 Pengukuran Kedalaman Hilir Pada waktu sesuai dengan Tabel 1.4 Variasi
Kedalaman Hilir (m)
Ytotal
P (m)
A (m2)
rata2
y4
y5
y6
yrata2
1
0.0215
0.02
0.018
0.01983333
2
0.03216
0.046
0.029
0.03216666
0.0351833
3
0.0445
0.0265
0.04
0.026333333
0.0471
0.02161667 0.181333 0.004003 0.171333 0.003623 0.129067
0.0425
Sumber : Data Percobaan Praktikum di LAB PSDA Gedung TL Labtek IX C Lantai 5
Berikut merupakan tabel suhu terhadap densitas air yang didapatkan dari literatur sebagai berikut : Tabel 1.5 Suhu Terhadap Densitas Air Suhu
Massa Jenis (kg/m3)
0
999.9
5
1000
10
999.7
15
999.1
20
998.2
30
995.7
40
992.2
50
988.1
60
983.2
Suhu
Massa Jenis (kg/m3)
70
977.8
80
971.8
90
965.3
100
958.4
Sumber : Fluids Mechanics by Finnemore Maka didapati Grafik hubungan antara Densitas dan Suhu data literatur(data tabel 1.5), grafik hubungannya sebagai berikut : 1005 1000 995 ) 3 m / g k ( s a t i s n e D
990 985 980
Series1
975
Poly. (Series1)
970 965 y = -0,0036x2 - 0,0675x + 1000,6 R² = 0,9993
960 955 0
20
40
60
80
100
120
Suhu ( C) ◦
Gambar 1.1 Suhu Terhadap Densitas Air Berikut meruapakan tabel suhu terhadap viskositas kinematis yang didapatkan dari literatur sebagai berikut : Tabel 1.6 Suhu Terhadap Viskositas Kinematis
Suhu
Viskositas Kinematis (m2/s)
0
0.000001785
5
0.000001519
10
0.000001306
15
0.000001139
Suhu
Viskositas Kinematis (m2/s)
20
0.000001003
25
0.000000893
30
0.0000008
40
0.000000658
50
0.000000553
60
0.000000474
70
0.000000413
80
0.000000364
90
0.000000326
100
0.000000294
Sumber : Fluids Mechanics by Finnemore Dari tabel 1.6 didapati grafik sebagai berikut : 0.000002 0.0000018 0.0000016
s i t 0.0000014 a m e 0.0000012 n i K s 0.000001 a t i 0.0000008 s o k s 0.0000006 i V
y = 0.0000000002x 2 - 0.0000000325x + 0.0000016484 R² = 0.9802674582
0.0000004 0.0000002 0 0
20
40
60
80
100
Suhu (0C)
Gambar 1.2 Suhu Terhadap Viskositas Kinematis
120
III. PENGOLAHAN DATA 3.1 Menentukan Densitas Air dan Viskositas Kinematis Air
Untuk menghitung densitas air dapat menggunakan persamaan sebagai berikut: y = -0.0036x2 - 0.0675x + 1000.6
Dengan mensubtitusi nilai x dengan nilai suhu rata – rata, maka: y = -0.0036(27.75)2 - 0.0675(27.75) + 1000.6 = 995,929675 kg/m 3
Sehingga didapat nilai densitas air adalah 995,929675 kg/m3 Sedangkan untuk menghitung nilai viskositas kinematis air dapat menggunakan persamaan sebagai berikut : y = 0,0000000002x 2 – 0,0000000325x + 0,0000016484 Dengan mensutitusi nilai x dengan nilai suhu rata – rata, maka : y = 0,0000000002(27,75) 2 – 0,0000000325(27,75) + 0,0000016484 = 1,01043 x 10 -6 m2/s Sehingga didapat nilai viskositas kinematis air adalah 1,01043 x 10 -6 m2/s 3.2 Menentukan Volume Air
Untuk menentukan volume air dapat menggunakan persamaan sebagai berikut : V=
Untuk variasi 1, 2 dan 3 karena menggunakan volume yang tetap (m dan ) itu tidak berubah, tetap. Dengan menggunakan data massa beban pada tabel 1.1, sehingga dapat dihitung nilai volume airnya : V=
. ,
= 0,007530652 m3
Jadi nilai volume air adalah 0,007530652 m3 .
3.3 Menentukan Keliling Basah Saluran
Untuk menentukan keliling basah saluran dapat menggunakan persamaan sebagai berikut : P = b + 2y Dengan menggunakan data pada tabel 1.1 untuk nilai lebar saluran dan data variasi 1 pada tabel 1.4 untuk ketinggian rata-rata yang didapat, sehingga keliling basah dapat dihitung sebagai berikut : P1 = 0.075 + 2(0,02161667) = 0,11823334 m Maka didapatkan nilai keliling basah adalah 0,11823334 m. Begitu pun dengan variasi lainnya, digunakanlah rumus dan formula yang sama. Sehingga didapati P lainnya (m):
P2 = 0,1453666
; P3= 0,1692
3.4 Menentukan Luas Penampang Saluran
Untuk menentukan luas penampang saluran dapat menggunakan persamaan sebagai berikut : A = lebar saluran x Y total rata-rata Dengan menggunakan data variasi 1 pada tabel 1.4, maka didapatkan nilai luas penampang saluran sebagai berikut A1 = 0.075 x 0,02161667 A1 = 0,00162125 m 2 Sehingga nilai luas penampang saluran adalah 0,00162125 m2. Begitu pun dengan variasi lainnya, digunakanlah rumus dan formula yang sama. Sehingga didapati luas penampang lainnya (m2) :
A2 = 0,00263875 ; A3 = 0,0035325
3.5 Menentukan Debit Aktual Air
Untuk menentukan debit aktual air dapat menggunakan persamaan sebagai berikut : Q=
−
Dengan menggunakan data pada tabel 1.4 variasi 1, maka didapatkan nilai debit aktual sebesar : Q1 =
,
,
= 0,00048911 m 3/s Jadi nilai debit aktual air adalah 0,00048911 m3/s . Begitu pun dengan variasi lainnya, digunakanlah rumus dan formula yang sama. Sehingga didapati debit aktual lainnya(m3/s) :
Q2 = 0,001064152
; Q 3 = 0,001627663
3.6 Menentukan Jari – Jari Hidrolis Saluran
Untuk menentukan jari - jari hidrolis saluran dapat menggunakan persamaan sebagai berikut : R=
Dengan menggunakan data variasi 1 pada tabel 1.4, maka didapatkan nilai jari – jari hidrolis saluran : R 1 =
, ,
R 1 = 0,01371229 m Dan untuk nilai jari – jari hidrolis dipangkatkan 2/3 adalah : R 12/3 = 0,013712292/3 R 12/3 = 0,05728928 m Jadi nilai jari – jari hidrolis saluran adalah 0,01371229 m dan nilai hasil dipangkatkan 2/3 adalah 0,05728928 m. Begitu pun dengan variasi lainnya, digunakanlah rumus dan formula mencari jari-jari hidrolis yang sama. Sehingga didapati jari-jari hidrolisnya (m): R 2 = 0,018152373 ; R 3 = 0,02087766 dan R 22/3 = 0,06906992 ;R 32/3 = 0,07582071
3.7 Menentukan Kemiringan Saluran (Slope)
Untuk menentukan kemiringan saluran (slope) dapat menggunakan persamaan sebagai berikut : S=
−
Dengan menggunakan data pada tabel 1.3, maka d apat dilakukan perhitungan : S=
, − , ,
S= 0,13235294 Jadi nilai kemiringan saluran (slope) adalah 0,13235294. 3.8 Menentukan Bilangan Reynold
Untuk menentukan bilangan Reynold dapat menggunakan persamaan sebagai berikut : NRe =
Sehingga dengan menggunakan data variasi 1 pada tabel 3.1, dapat dilakukan perhitungan sebagai berikut : NRe1 =
, , , −
NRe1 = 4094,1128 Maka didapatkan nilai bilangan Reynold adalah 4094,112803. Formula ini berlaku sama untuk variasi bilangan Reynold lainnya. Sehingga didapati :
NRe2 = 7244,907989 ; NRe3 = 9520,45875 3.9 Menentukan Kecepatan Aliran Air
Untuk menentukan kecepatan aliran dapat menggunakan persamaan sebagai berikut : v=
Dengan menggunakan data variasi 1 pada tabel 3.1, dapat dilakukan perhitungan sebagai berikut : .v1 =
, ,
V1 = 0,301686512 m/s Jadi nilai kecepatan aliran air adalah 0,301686512 m/s. Begitu pun dengan variasi lainnya, digunakanlah rumus dan formula yang sama. Sehingga didapati v (m/s) :
V2 = 0,403278997 ; V 3 = 0,460767892 3.10
Menentukan Koefisien Kekasaran Manning
Untuk menentukan koefisien kekasaran manning dapat menggunakan persamaan sebagai berikut : n=
/ .
Dengan menggunakan data variasi 1 pada tabel 3.1, dapat dilakukan perhitungan : n1 =
, ,. ,
n1 = 0,069085082 Jadi nilai koefisien kekasaran manning adalah 0,069085082 . Begitu pun dengan variasi lainnya, digunakanlah rumus dan formula yang sama. Sehingga didapati :
n2 = 0,06230891 ; n 3 = 0,05986493 3.11
Menentukan Koefisien Chezy
Untuk menentukan nilai koefisien chezy dapat menggunakan persamaan berikut : C=
( ).
Dengan menggunakan data variasi 1 pada tabel 3.1, dapat dilakukan perhitungan : C1 =
, (, ,).
C1 = 7,081643628 Sehingga didapatkan nilai koefisien chezy adalah 7,081643628. Begitu pun dengan variasi lainnya, digunakanlah rumus dan formula yang sama. Sehingga didapati :
C2 = 8,22757972
; C 3= 8,7654558
IV. DATA AKHIR
Setelah dilakukan pengolahan data pada bab sebelumnya, maka didapatkan hasil perhitungannya sebagai berikut : Tabel 3.1 Hasil Perhitungan Data Akhir 1 volume
Q aktual
y rata2
R
R^2/3
0,007530652
0,000489109
0,021616667
0,013712292
0,057289281
0,007530652
0,001064152
0,035183333
0,018152373
0,069069918
0,007530652
0,001627663
0,0471
0,02087766
0,075820715
Sumber : Data Perhitungan Hasil Percobaan Praktikum di LAB PSDA Gedung TL Labtek IX C Lantai 5
Tabel 3.2 Hasil Perhitungan Data Akhir 2 S
Nre
0,13235294
4094,1128 7244,90799 9520,45875
0,13235294 0,13235294
A (m2)
0,00162125 0,00263875 0,0035325
v (m/s)
n
C
0,30168651 0,403279 0,46076789
0,06908508 0,06230891 0,05986493
7,08164363 8,22757972 8,7654558
Sumber : Data Perhitungan Hasil Percobaan Praktikum di LAB PSDA Gedung TL Labtek IX C Lantai 5
V.
ANALISIS A
Analisis Cara Kerja
Dalam praktikum “Aliran Seragam dan Kemiringan Saluran”, langkah pertama yang dilakukan adalah mengukur temperatur air pada awal percobaan setelah hydraulic bench dinyalakan. Hal ini bertujuan untuk menentukan massa jenis dari fluida tersebut, dilihat dari data tabel massa jenis fluida terhadap suhunya. Serta mempengaruhi perhitungan karena adanya kemungkinan untuk terjadinya proses penguapan pada fluida tersebut. Hydraulic Bench ini harus dihubungkan ke sumber listrik 110 V, karena jika tidak, dapat menyebabkan kerusakan pada Hydraulic Bench. Selanjutnya setelah menekan tombol hijau dapat dilakukan pengoperasian hydraulic bench dengan beban tertentu, Dalam menghitung Q aktual kita menggunakan rumus volume dari fluida yang digunakan dibagi dengan rata-rata waktu pada setiap variasi. Volume didapat dari massa air dengan massa jenis air yang didapat dari hasil regresi. Massa air yang digunakan adalah 7,5 kg yang didapat dari perbandingan L A : LB = 3 : 1, dan L A : LB =
MA : M B, maka MA=3MB dengan M B=2,5 kg. Maka dari itu, massa beban berbanding terbalik dengan panjang lengannya, karena semakin besar panjang lengan maka semakin kecil massanya, begitu juga sebaliknya. Semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk terjadinya keseimbangan pada hydraulic bench menunjukkan debit fluida yang keluar semakin kecil begitu sebaliknya semakin cepat waktu yang dibutuhkan hydraulic bench mencapai keseimbangannya maka semakin besar atau kencang debit yang keluar. Kemudian mengkalibrasi alat pengukur kedalaman aliran air, hal ini bertujuan agar saat pengukuran ketinggian permukaan aliran air lebih akurat dan menghindarkan kesalahan perhitungan saat mengukur ketinggian tersebut. Selanjutnya mengukur lebar saluran terbuka, lebar saluran terbuka ini sangatlah memengaruhi dalam perhitungan keliling basah pada saluran terbuka ini. Kemudian dilanjutkan dengan mengatur kemiringan saluran pada hydraulic bench
agar dapat menentukan nilai kekasaran
saluran pipa. Setelah itu, mengukur kedalaman di 6 titik sepanjang saluran ( 3 titik di hulu saluran dan 3 titik lagi hilir saluran dengan jarak yang sama) dengan menggunakan alat pengukur kedalaman. Mencatat posisi disetiap titik tersebut. Hal ini bertujuan untuk menentukan nilai jari – jari hidrolisis saluran. Percobaan ini dilakukan dengan 3 variasi, agar didapatkan data yang lebih presisi. Dan terakhir, mengukur temperatur air pada akhir percobaan. Suhu fluida akhir juga sama pentingnya d engan suhu fluida
awal
karena
nanti
akan
di
interpolasikan
untuk
digunakan
pada
perhitungan densitas air. Setelah dilakukan pengukuran temperatur akhir, pastikan dalam pengukuran suhu ini termometer harus dalam posisi yang benar. Jangan sampai menyentuh dinding tangki agar didapati suhu air akhir yang tepat. Setelah itu hydraulic bench dimatikan kembali .
Analisis Grafik
a) Grafik X terhadap Y rata2
Jarak Titik terhadap Kedalaman Saluran 0.06 0.05 0.04
k i t i T k 0.03 a r a J
0.02 0.01 0 0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
Kedalaman Saluran
Gambar 4.1 Grafik X terhadap Y rata2 Berdasarkan plot data pada titik – titik grafik di atas, grafik ini membuktikan bahwa profil aliran pada grafik tidak membuktikan adanya aliran seragam yang bekerja pada saluran terbuka ini, hal ini ditinjau dari grafik tersebut yang tidak sejajar, hal ini menunjukkan bahwa distribusi kedalaman pada aliran tersebut tidak merata (tidak seragam). Karena di kehidupan nyata pun sangat jarang ditemukan adanya aliran seragam. Sehingga, profil grafik di atas tidak memenuhi syarat utama terjadinya aliran seragam yaitu : 1. kedalaman, luas basah, kecepatan dan debit pada setiap penampang pada bagian saluran terbuka yang lurus adalah konstan. Maka, aliran yang ada pada percobaan kali ini tidaklah seragam. Karena dapat dikatakan aliran seragam bila memenuhi syarat standar yang sudah dibakukan.
b) Grafik Yrata2 terhadap Koefisien Chezy
0.05 y = 2E-05x 3.5782 R² = 0.9925
0.045 0.04 0.035 0.03
" a t 0.025 a r y
0.02
0.015 0.01 0.005 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Koefisien Chezy
Gambar 4.2 Grafik Y rata2 terhadap Koefisien Chezy Dapat dilihat gambar 4.2 Grafik Y rata2 terhadap Koefisien Chezy, plot data pada grafik tersebut membentuk garis linier meningkat. Berdasarkan gambar 7.3 tersebut juga diperoleh nilai koefisien determinasi R² = 0.9925. Koefisien determinasi menunjukkan plot variabel dalam grafik tersebut mewakili keadaan ideal jika mendekati satu. Kedaan ideal yang dimaksud ini adalah menunjukan bahwa ukuran proporsi keragaman total nilai peubah Y yang dapat dijelaskan oleh nilai peubah X melalui hubungan pada grafik ini. Dilihat dari nilai R 2 =0.9925, maka pada grafik tersebut plot variabel mewakili keadaan ideal karena hampir mendekati angka 1. R = 0,9925 0,5 = 0,99624 Hubungan antar variabel dilihat dari nilai R = 0,99624, dengan nilai yang hampir mendekati satu berarti hubungan antar variabel saling berkaitan. Sehingga C dan Y rata-rata
saling berhubungan dalam menentukan terjadinya aliran seragam pada saluran terbuka. Dengan y = 2E-05x 3,5782 . Maka didapati galat :
% =
−+,
100%
% = 257,82%
c) Grafik NRe terhadap Koefisien Chezy
Nre terhadap c 10000 9000
y = 883.79x R² = 0.4726
8000 d l o n y e R n a g n a l i B
7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0
2
4
6
8
10
koefisien chezy
Gambar 4.3 Grafik NRe terhadap Koefisien Chezy Berdasarkan gambar 4.3 Grafik N Re terhadap Koefisien Chezy, dapat dilihat nilai koefisien determinasi R² = 0.4726. Koefisien determinasi menunjukkan plot variabel dalam grafik tersebut mewakili keadaan ideal jika mendekati satu. Dilihat dari nilai R 2 = 0.4726, maka pada grafik tersebut plot variable tidak mewakili keadaan yang ideal, dikareakan besarnya R 2 sangatlah jauh dari standar keidealan pengaruh variabel terhadap terjadinnya suatu aliran. Ketidak ideal-an ini terjadi mungkin bisa disebabkan oleh beberapa faktor. Yang akan dibahas pada analisis kesalahan. R = 0.4726 0,5 = 0,687459 Berbeda dengan hubungan antar variabel dilihat dari nilai R = 0,687459, dengan nilai yang kurang mendekati satu berarti hubungan antar variabel tersebut juga kurang saling berkaitan.
d) Grafik Yrata2 terhadap Qaktual
kedalaman rata2 terhadap q aktual 0.05 y = 2.9446x0.6452 R² = 0.9994
0.04 " 0.03 a t a r y 0.02
0.01 0 0
0.0005
0.001
0.0015
0.002
Q aktual
Gambar 4.4 Grafik Yrata2 terhadap Qaktual Berdasarkan gambar 4.4 Grafik Y rata2 terhadap Qaktual, dapat dilihat nilai koefisien determinasi R² = 0.9994. Koefisien determinasi menunjukkan plot variabel dalam grafik tersebut mewakili keadaan ideal jika mendekati satu. Kedaan ideal yang dimaksud ini adalah menunjukan bahwa ukuran proporsi keragaman total nilai peubah Y yang dapat dijelaskan oleh nilai peubah X melalui hubungan pada grafik ini. Dilihat dari nilai R 2 tersebut, maka pada grafik tersebut plot variable mewakili keadaan yang ideal. R = 0.9994 0,5 = 0.9996 dengan hubungan antar variabel dilihat dari nilai R = 0.9996 , dengan nilai yang mendekati satu berarti hubungan antar variabel tersebut juga saling berkaitan. Dari gambar 4.4 tersebut juga dapat dicari nilai galatnya dengan menurunkan rumus debit sebagai berikut : Q=Axv = (b) x (yrata21 ) x (v)
Q ≈ yrata21 Karena nilai lebar saluran dan kecepatan konstan, dan untuk mencari nilai galatnya dengan membandingkan nilai pangkat dari kedalaman saluran rata-rata dengan nilai pangkat variabel x pada persamaan pada grafik tersebut yaitu y = 2,9446x0,6452, maka nilat galatnya adalah sebagai berikut :
% =
1 0,6452 1
100%
% = 35,48% Dengan hasil persen nilai galat adalah 35,48 %, maka faktor kesalahan tidak terlalu besar. Sehingga, didapati nilai yang cukup akurat untuk kedua variabel ini. e) Grafik Kecepatan terhadap Yrata2
v terhadap kedalaman rata2 0.5 y = 2.4926x 0.5491 R² = 0.9955
0.45 ) 0.4 s / m0.35 ( n a 0.3 r i l A0.25 n a t 0.2 a p e 0.15 c e K 0.1
0.05 0 0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
y rata rata
Gambar 4.5 Grafik Kecepatan terhadap Y rata2 Berdasarkan gambar 4.5 diatas, dapat dilihat nilai koefisien determinasi R² = 0.9955. Koefisien determinasi menunjukkan plot variabel dalam grafik tersebut mewakili keadaan ideal jika mendekati satu. Kedaan ideal yang dimaksud ini adalah menunjukan bahwa ukuran proporsi keragaman total nilai peubah Y(Kecepatan Aliran) yang dapat dijelaskan oleh nilai peubah X (y rata-rata) melalui hubungan pada grafik ini. Dilihat dari nilai R 2 tersebut, maka pada grafik tersebut plot variabel mewakili keadaan yang ideal. R = 0.9955 0,5 = 0,9977
Hubungan antar variabel dilihat dari nilai R = 0,9977, R adalah suatu ukuan untuk mengukur tingkat (keeratan) hubungan linier antara variabel terikat dengan seluruh vaiabel bebas secara bersama-sama. dengan nilai yang mendekati satu berarti hubungan antar variabel tersebut saling berkaitan. Dari gambar 4.5 tersebut juga dapat dicari nilai galat dengan menurunkan rumus debit sebagai berikut : Q=Axv = (b) x (yrata21 ) x (v) Karena nilai lebar saluran dan kecepatan konstan, Maka persamaan nilai kecepatannya adalah :
≈
^
............... (1)
Dan untuk mencari nilai galatnya dengan membandingkan nilai pangkat dari kedalaman saluran rata-rata yaitu -1 dengan nilai pangkat variable x pada persamaan pada grafik tersebut yaitu y = 2,4926x 0,5491, maka nilat galatnya adalah sebagai berikut :
% =
0,5491 (1) 1
100%
% = 154.91% Dengan hasil persen nilai galat adalah 154.91% %, maka faktor kesalahan sangat besar. Faktor kesalahan ini dapat menyebabkan ketidak presisian pengukuran percobaan. f) Grafik NRe terhadap Yrata2
Nre terhadap kedalaman rata2 12000 y = 272981x 1.0926 R² = 0.9968
10000 d l o n y e R n a g n a l i B
8000 6000 4000 2000 0 0
0.01
0.02
0.03 y rata rata
Gambar 4.6 Grafik N Re terhadap Yrata2
0.04
0.05
Berdasarkan gambar 4.6 diatas, dapat dilihat nilai koefisien determinasi R² = 0,9968. Koefisien determinasi menunjukkan plot variabel dalam grafik tersebut mewakili keadaan ideal jika mendekati satu. Kedaan ideal yang dimaksud ini adalah menunjukan bahwa ukuran proporsi keragaman total nilai peubah Y (Bilangan Reynold) yang dapat dijelaskan oleh nilai peubah X (y rata-rata) melalui hubungan pada grafik ini. Dilihat dari nilai R 2 tersebut, maka pada grafik tersebut plot 19ariable mewakili keadaan yang ideal. R = 0,99680,5 = 0,99839 Berbeda dengan hubungan antar variabel dilihat dari nilai R = 0,99839, dengan nilai yang mendekati satu berarti hubungan antar variabel tersebut saling berakaitan. Dari gambar 4.6 tersebut juga dapat dicari nilai galatnya dengan menurunkan rumus debit sebagai berikut : Q=Axv = (b) x (yrata21) x (v)
=
..................... (1)
Untuk menurunkan persamaan bilangan Reynold dapat mensubtitusi persa maan kecepatan diatas (1) sebagai berikut :
= = ≈
2
.............. (2)
Mencari nilai galat dengan membandingkan nilai pangkat dari kedalaman saluran ratarata yaitu -1 dengan nilai pangkat variable x pada persamaan pada grafik tersebut yaitu y = 272981x 1,0926 , maka nilat galatnya adalah sebagai berikut :
% =
1,0926, (1) 1
100%
% = 209,26% Dengan hasil persen nilai galat adalah 209,26 %, maka faktor kesalahan sangat besar. Dengan galat yang sangat besar ini memengaruhi kepresisian pegukuran. Sehingga, perlu dilakukan pengkajian kembali atau perlu dengan upaya meminimalisir kesalahan pada pengukuran.
g) Grafik Qaktual terhadap Koefisien Chezy
Q aktual terhadap c 0.0018 0.0016 y = 0.0001x R² = 0.3561
0.0014 ) 0.0012 s / 3 m 0.001 ( l a u t 0.0008 k a Q0.0006
0.0004 0.0002 0 0
2
4
6
8
10
koefisien c
Gambar 4.7 Grafik Qaktual terhadap Koefisien Chezy Berdasarkan gambar 4.7 Grafik Qaktual terhadap Koefisien Chezy, dapat dilihat nilai koefisien determinasi R² = 0,3561. Koefisien determinasi menunjukkan plot variabel dalam grafik tersebut mewakili keadaan ideal jika mendekati satu. Kedaan ideal yang dimaksud ini adalah menunjukan bahwa ukuran proporsi keragaman total nilai peubah Y (Debit Aktual) yang dapat dijelaskan oleh nilai peubah X (Koefisien c) melalui hubungan pada grafik ini Dilihat dari nilai R 2 tersebut, maka pada grafik tersebut plot variabel tidak mewakili keadaan yang ideal, karena nilai R 2 sangatlah jauh dari 1. R = 0,35610,5 = 0,59674 Berbeda dengan hubungan antar variabel dilihat dari nilai R = 0,59674, dengan nilai yang kurang mendekati satu berarti hubungan antar variabel tersebut juga kurang berkaitan.
h) Grafik Kecepatan terhadap R 2/3
v terhadap R^2/3 0.5 y = 5.8018x R² = 0.8933
0.45 0.4 ) 0.35 s / m 0.3 ( n a r i 0.25 l a n 0.2 a t a p 0.15 e c e k 0.1
0.05 0 0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
R^2/3
Gambar 4.8 Grafik Kecepatan terhadap R 2/3 Berdasarkan gambar 4.8 diatas, dapat dilihat nilai koefisien determinasi R² = 0,8933. Koefisien determinasi menunjukkan plot variabel dalam grafik tersebut mewakili keadaan ideal jika mendekati satu. Kedaan ideal yang dimaksud ini adalah menunjukan bahwa ukuran proporsi keragaman total nilai peubah Y (Kecepatan Aliran) yang dapat dijelaskan oleh nilai peubah X (R^2/3) melalui hubungan pada grafik ini. Dilihat dari nilai R 2 tersebut, maka pada grafik tersebut plot variabel tidak mewakili keadaan yang ideal. R = 0,89330,5 = 0,94514 Berbeda dengan hubungan antar variabel dilihat dari nilai R = 0,94514, dengan nilai yang mendekati satu berarti hubungan antar variabel tersebut s aling berkaitan. Untuk mencari nilai galatnya dengan membandingkan antara nilai koefisien manning literatur dengan nilai koefisien manning yang didapatkan saat praktikum dengan langkah - langkah sebagai berikut
=
/ /
Maka, diubah ke persamaan garis sebagai berikut :
= ( )( )()
Dan dibandingkan dengan persamaan garis pada grafik diatas adalah y = 5,8018x, sehingga
1
=
5,8018 x 0,132352941 / n = 0,00627
Setelah itu, dibandingkan dengan koefisien manning pada literature pada gambar berikut :
Gambar 4.9 Nilai Koefisien Manning berdasarkan Literatur Sumber : www.buildsite.com/pdf/aco/Aco-Polyester-Fibergkass-Composition-Technical Notes-93054.pdf Berdasarkan literatur yang dicari pada gambar 4.9, kita menggunakan jenis saluran fiberglass roving yang nilai koefisien manningnya adalah 0.08. Sehingga nilai galat yang didapatkan sebagai berikut :
% =
=|
−
. −. .
100%|
100%
= |21,625% | = 21,625 % Jadi nilai galatnya adalah , % yang menunjukkan besarnya kesalahan saat praktikum. Ini menunjukan bahwan koefisien manning yang didapat hampir mendekati literatur. Kurang presisinya data ini bisa disebabkan oleh berbagai faktor kesalahan yang mungkin saja terjadi selama praktikum berlangsung.
Analisis Kesalahan
Dalam praktikum dan perhitungan kali ini, adanya kemungkinan kesalahan yang dilakukan oleh praktikan contohnya seperti memulai dan mengakhiri stopwatch. Adanya kesalahan dalam memulai dan mengakhiri Stopwatch seperti tidak sigapnya seseorang yang menggunakan stopwatchnya, sehingga dapat mengubah hasil perhitungan Q aktual . Hal ini tentu jelas memberi dampak pada perhitungan dan perbandingan lainnya. Selanjutnya terdapat juga kesalahan saat peletakan beban. Peletakan beban harus dilakukan tepat pada saat beban mulai terangkat. Hal inilah yang sering kali menimbulkan ketidakakuratan, sebab kesigapan dan kecepatan praktikan sangat berpengaruh dalam memperhitungkan waktu ketika lengan hydraulic bench mulai terangkat. Faktor jumlah percobaan pada setiap variasi juga dapat mempengaruhi perbedaan tinggi masing-masing alat ukur semakin banyak data percobaan yang diperoleh maka semakin akurat juga hasil data yang dapat dihitung. Kesalahan pembacaan alat sangat mungkin terjadi dan biasanya disebabkan oleh skala alat yang terlalu kecil untuk dilihat mata atau saat mengalibrasi alat yang tidak tepat, sehingga menimbulkan kebingungan bagi praktikan saat membaca alat dan menyebabkan hasil percobaan menjadi kurang akurat. Adanya gelembung udara pada aliran air pun dapat mengurangi kepresisian pengukuran, karena pengukuran kedalaman dan keakuratan pengamatan profil aliran akan terganggu, jika praktikan tidak menepatkan agar gelembung pada aliran tidak terlalu banyak maka kemungkinan akan terjadi kesalahan pengukuran dan pengmatan dalam praktikum. Lalu tidak tepatnya jarum pengukur kedalaman aliran fluida (air) tepat di permukaan aliran tersebut, sehingga berpengaruh juga dalam pembacaan dan perhitungan data. Khususnya untuk pengukuran kemiringan aliran terdapat kesalahan dimana, ketika pengukuran akhir dilakukan alat pengukur kedalaman yang sudah terlepas tidak dikalibrasi kembali. Hal ini sangat berpengaruh dalam pengukuran kedalam air, karena kalibrasi sangat penting dalam pegukuran. Sehingga, seharusnya praktikan selalu memastikan kembali apakah alat pengukur kedalaman
sudah dilakukan pengkalibrasian terlebih dahulu. Dan juga tidak tepatnya saat menentukan skala antar titik kedalaman aliran yang terbagi – bagi menjadi 6 titik (3 titik di hulu saluran dan 3 titik di hilir saluran). Salahnya penandaan titik mungkin saja terjadi, dan faktor ini jelas menentukan adanya kesalahan dalam melakukan percobaan, sehingga ketelitian, keakuratan, kefokusan dan kesigapan kinerja praktikan menjadi sangatlah penting.
VI. ANALISIS B
1. Daerah Aliran Sungai Adalah aliran yang mengalir pada suatu kawasan yang dibatasi oleh titik-titk tinggi, dimana air tersebut berasal dari air hujan yang jatuh dan terkumpul dalam sistem tersebut. Air pada DAS merupakan aliran yang mengalami siklus hidrologi secara alamiah, dalam bidang Teknik Lingkungan pengamatan DAS menjadi sangatlah penting, dan di sinilah bisa dilakukan pegamatan aliran seragam di saluran terbuka secara alamiah.
Gambar 5.1 Daerah Aliran Sungai Sumber : https://Prelo.co.id/blog/4carapengendalianDAS/ 2. Drainase Saluran tahan erosi merupakan saluran buatan yang diberi lapisan dari bahan tidak mudah tererosi. Karena saluran tahan erosi merupakan merupakan saluran buatan maka dimensi saluran direncanakan sedemikian rupa agar mampu mengalirkan air sebesar sebesar mungkin untuk suatu luas penampang penampang (A) dan kemiringan aliran tertentu. Drainse atau pengatusan adalah pembuangan massa air secara alami atau buatan dari permukaan atau bawah permukaan suatu tempat. Pembuangan ini dapat dilakukan dengan mengalirkan, menguras, membuang atau mengalihkan air.
Gambar 5.2 Saluran Drainase Berpenampang Persegi Sumber : http://spiritjawabarat.com/proyek-drainase-gembongan-didugaasaljadi/ Karena kemiringan tebing dapat disesuaikan dengan kemiringan lereng alam tanah yang ditempatinya. Untuk saluran buatan, faktor ekonomis juga menjadi menjadi salah satu faktor pertimbangan desain drainase ini.
3. Alat pengukur debit banjir Teknik pengukuran debit aliran langsung di lapangan pada dasarnya dapat dilakukan dengan cara mengukur kecepatan aliran dan menentukan luas penampang melintang sungai. Current meter berupa alat yang berbentuk propeller dihubungkan dengan kotak pencatat ( monitor yang akan mencatat jumlah putaran selama propeller tersebut berada dalam air) kemudian dimasukan ke dalam sungai yang akan diukur kecepatan alirannya. Bagian ekor alat tersebut yang berbentuk seperti sirip akan berputar karena gerakan lai ran air sunagi.
Gambar 5.3 Pengukuran Debit Aliran Sungai Dengan Current Meter (Sumber : Raharjbayu Wordpress.com, 2009) Kecepatan lairan air akan ditentukan dengan jumlah putaran per detik yang kemudian dihitung akan disajikan dalam monitor kecepatan rata-rata aliran air selama selang waktu tetentu.Pengukuran dilakukan dengan membagi kedalaman sungai menjadi beberapa bagian dengan leber permukaan yang berbeda. Kecepatan aliran sungai bagiannya diukur sesuai dengan kedalamannya.
Gambar 5.4 Bagian – bagian Current Meter (Sumber : Shreyasi Sen, 2015)
VII. KESIMPULAN
1. Pada kenyataannya aliran seragam itu sangat jaranglah terjadi, ini dibuktikan dengan grafik profil aliran pada percoban ini :
Jarak Titik terhadap Kedalaman Saluran 0.06 0.05 0.04 k i t i T k 0.03 a r a J 0.02 0.01 0 0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
Kedalaman Saluran
Gambar 7.1 Grafik Profil Aliran yang Membuktikan tidak terjadinya aliran seragam secara sempurna atau ideal
2. Koefisien Chezy (C) pada percobaan didapati, sebagai berikut : Tabel 6.1 Hasil Akhir Nilai Koefisien Chezy Variasi
C
1
7,08164363
2
8,22757972
3
8,7654558
Sumber : Hasil Perhitungan percobaan
3. Nilai Koefisien Manning (n) saluran pada percobaan ini sebagai berikut : Tabel 6.2 Hasil Akhir Nilai Koefisien Manning
Variasi
n
1
0,06908508
2
0,06230891
3
0,05986493
Sumber : Hasil Perhitungan percobaan
4.
Bilangan Reynold (N re) pada percobaan kali ini didapati sebagai berikut : Tabel 6.3 Hasil Akhir Nilai Bilangan Reynold Aliran Fluida Variasi
NRe
1
4094,1128
2
7244,90799
3
9520,45875
Sumber : Hasil Perhitungan percobaan
5. Menentukan korelasi antara Koefisien Chezy (C) dan Koefisien Manning (n).
=
c√RS = (R 2/3 x S1/2) / n c = (R 2/3 x S1/2) / (R 1/2 x S1/2 x n) c = R 1/6 / n Dapat dilihat korelasi antara perbandingan Koefisien Chezy dengan Koefisien Manning adalah berbanding terbalik.
VIII. DAFTAR PUSTAKA
Finnemore, E.John and Joseph B. Franzini. 2002. Fluid Mechanics with Engineering Application. California : The McGraw Companies. Bruce, R.Munson, Donald F. Young & Theodore. 2006. Mekanika Fluida. Erlangga : Jakarta. Akan, Osman. 2006. Open Channel Hydraulics. Burlington : Elsevier Companies. Surya, Yohanes. 2004. Mekanika dan Fluida 2. Kandel : Indonesia.
IX.
LAMPIRAN
Lampiran 1.1 Tabel densitas
Lampiran 1.2 data viskositas dan suhu
