LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA “FLUIDA DINAMIS”
OL E H : NURWA NURWAHYUNI HYUNI SARI SARI ERLANGGA AND A ND I M UJ A H I D I L I L M A N SE L V I RI SNA SNA DAMAYANT DAMAYANTII SY A M SUR I A NI
KELAS XI MIA3
Guru Mata Pelajaran MASDANI,S.Pd
MADRASAH ALIYAH NEGERI MARIORIAWA KABUPATEN SOPPENG TAHUN PELAJARAN 2015/2016
Kata Pengantar Puji syukur kepada Tuhan yang Maha Esa karena kami dapat menyelesaikan laporan ini. Walaupun berbagai hambatan dan permasalahan rencana untuk menyusun laporan ini dapat terwujud juga. Laporan ini disusun untuk salah satu tugas mata palajaran Fisika tentang “FLUIDA DINAMIS”. Diharapkan setelah membaca laporan ini Siswa-siswi dapat menambah wawasan dan dapat menganalisa persoalan-persoalan yang dihadapkan. Daftar pustaka kami sertakan dalam laporan ini dihalaman terakhir sebelum lampiran agar mempermudah pembaca yang berminat menelusuri lebih lanjut topic yang berkaitan. Kami sadar laporan ini masih jauh dari sempurna. Tidak sedikit ide, saran, dan kritik yang telah diberikan menjadi masukan bagi kami dalam menyelesaikan laporan ini. Oleh karena itu, kami mengharapkan ide, kritik dan saran yang membangun atas isi laporan. Masukan tersebut akan senang hati kami terima guna perbaikan dikemudian hari. Akhirnya, semoga laporan ini dapat memberikan pengetahuan kepada pembaca sekalian dan tuhan yang Maha Esa selalu memberikan petunjuk dan bimbingan-Nya pada kita semua.
Latapparang, 10 Februari 2016 PENYUSUN
KELOMPOK 4
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR DAFTAR ISI
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang B. Rumusan Masalah C. Tujuan D. Manfaat
BAB II PEMBAHASAN A. Landasan Teori B. Alat dan Bahan C. Cara kerja D. Hasil Pengamatan E. Analisis Data BAB III : PENUTUP A. Kesimpulan B. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Suatu zat yang mempunyai kemampuan mengalir dinamakan Fluida. Cairan adalah salah satu jenis fluida yang mempunyai kerapatan mendekati zat padat. Letak partikelnya lebih merenggang karena gaya interaksi antar partikelnya lemah. Gas juga merupakan fluida yang interaksi antar partikelnya sangat lemah sehingga diabaikan. Fluida dapat ditinjau sebagai sistem partikel dan kita dapat menelaah sifatnya dengan menggunakan konsep mekanika partikel. Untuk memudahkan dalam mempelajari, fluida disini dianggap steady (mempunyai kecepatan yang konstan terhadap waktu), tak termampatkan (tidak mengalami perubahan volume), tidak kental, tidak turbulen (tidak mengalami putaran-putaran).Dalam kehidupan sehari-hari, banyak sekali hal yang berkaitan dengan fluida dinamis ini. Apabila fluida mengalami gaya geser maka akan siap untuk mengalir. Jika kita mengamati fluida dinamis misalnya pada semprotan parfum. Berdasarkan uraian diatas, maka pada laporan ini akan dibahas mengenai fluida dinamis. Dalam kehidupan sehari-hari, Asas Bernoulli diterapkan pada karburator mobil, venturimeter, pipa pitot, botol penyemprot parfum, dan alat semprot serangga. Asas Bernoulli juga dapat digunakan untuk melakukan kalkulasi kebocoran pada tangki air yang seperti akan praktekkan menggunakan alat sederhana. Sebuah botol yang diisi air sampai kedalaman h 1. Pada dinding kaleng terdapat lubang kebocoran yang terletak pada ketinggian h 2 yang diukur dari tanah.
Persamaan-persamaan yang dipakai untuk menghitung jarak jatuh fluida yang keluar dari lubang pada dinding tangki adalah : a. Kecepatan fluida yang mancur lewat dinding tangki: b. Lama fluida melayang di udara: c. Jarak jatuh fluida yang keluar dari lubang pada dinding tangki : x = v.t Berdasarkan uraian di atas maka dibuatlah laporan praktikum ini, yang nantinya akan menjelaskan tentang bagaimana cara menghitung kecepatan, waktu, dan jarak jatuh fluida, yaitu dengan menyelidiki kebocoran tangki air sebagai Asas Bernoulli menggunakan alat sederhana. Sehingga kita dapat mengetahui kecepatan dan waktu fluidanya.
B. Rumusan Masalah
Bagaimana cara mengukur kecepatan air yang keluar dari botol pada tiap lubang dengan ketinggian tertentu terhadap permukaan ?
Apa yang dimaksud fluida ?
Apa yang dimaksud fluida dinamis dan fluida ideal ?
C. Tujuan
Menghitung kecepatan air yang keluar dari botol pada tiap lubang dengan ketinggian tertentu terhadap permukaan.
Mengetahui pengertian fluida.
Mengetahui pengertian fluida dinamis dan fluida ideal.
D. Manfaat
Dapat dijadikan sebagai sumber informasi terkait pemahaman mengenai fluida dinamis.
Dapat dijadikan sebagai proses pembelajaran di dalam penulisan makalah.
BAB II PEMBAHASAN A. Landasan Teori 1. Pengertian Fluida
Fluida adalah zat yang dapat mengalir. Kata Fluida mencakup zat car, air dan gas karena kedua zat ini dapat mengalir, sebaliknya batu dan benda-benda keras atau seluruh zat padat tidak digolongkan kedalam fluida karena tidak bisa mengalir. Susu, minyak pelumas, dan air merupakan contoh zat cair. dan Semua zat cair itu dapat dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain. Selain zat cair, zat gas juga termasuk fluida. Zat gas juga dapat mengalir dari satu satu tempat ke tempat lain. Hembusan angin merupakan contoh udara yang berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Fluida merupakan salah satu aspek yang penting dalam kehidupan sehari-hari. Setiap hari manusia menghirupnya, meminumnya, terapung atau tenggelam di dalamnya. Setiap hari pesawat udara terbang melaluinya dan kapal laut mengapung di atasnya. Demikian juga kapal selam dapat mengapung atau melayang di dalamnya. Air yang diminum dan udara yang dihirup juga bersirkulasi di dalam tubuh manusia setiap saat meskipun sering tidak disadari. Fluida ini dapat dibagi menjadi 2 yaitu, fluida statis dan fluida dinamis. 2. Pengertian Fluida Dinamis
Fluida Ideal adalah fluida yang tidak dapat ditempatkan dan bagian- bagiannya tidak mengalami gaya gesekan, fluida ideal disebut juga fluida yang tidak kompersibel yaitu fluida yang tidak mengalami perubahan volume karena tekanan, mengalir tanpa gesekan dan alirannya stasioner. Aliran stasioner yaitu aliran fluida yang mengikuti garis air atau garis tertentu. Fluida dinamis adalah fluida yang mengalir atau bergerak terhadap sekitarnya. Pada pembahasan fluida dinamis, kita akan mempelajari mengenai persamaan kontinuitas, dan Hukum Bernoulli beserta penerapannya. Fluida ideal mempunyai ciri-ciri berikut ini : a. Alirannya tunak (steady), yaitu kecepatan setiap partikel fluida pada satu titik tertentu adalah tetap, baik besar maupun arahnya. Aliran tunak terjadi pada aliran yang pelan. b. Alirannya tak rotasional, artinya pada setiap titik partikel fluida tidak memiliki momentum sudut terhadap titik tersebut. Alirannya mengikuti garis arus (streamline c. Tidak kompresibel (tidak termampatkan), artinya fluida tidak mengalami perubahan volume (massa jenis) karena pengaruh tekanan. d. Tak kental, artinya tidak mengalami gesekan baik dengan lapisan fluida di sekitarnya maupun dengan dinding tempat yang dilaluinya. Kekentalan pada aliran fluida berkaitan dengan viskositas.
3. Besaran Fluida Dinamis
Debit adalah banyaknya fluida yang mengalir tiap detik. Q = v/t = v.A
Ket : Q = Debit Aliran (m3/s) v = volume fluida (m3) A = Luas penampang (m2) Fluida yang keluar dari lubang 4. Persamaan Kontinuitas
Dalam waktu yang sama jumlah fluida yang mengalir pada penampang A1 sama dengan jumlah fluida yang mengalir pada penampang A2. Q1 = Q2 A1.V1 = A2.V2
5. Azas Bernoulli a. Prinsip Bernoulli
Sebuah istilah di dalam mekanika fluida yang menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan pada aliran tersebut. Prinsip ini sebenarnya merupakan penyederhanaan dari Persamaan Bernoulli yang menyatakan bahwa jumlah energi pada suatu titik di dalam suatu aliran tertutup sama besarnya dengan jumlah energi di titik lain pada jalur aliran yang sama. Prinsip ini diambil dari nama ilmuwan Belanda/Swiss yang bernama Daniel Bernoulli. b. Azas Bernoulli
Asas Bernoulli dikemukakan pertama kali oleh Daniel Bernoulli (1700 –
1782).
Dalam
kertas
kerjanya
yang
berjudul "Hydrodynamica",
Bernoulli
menunjukkan bahwa ”begitu kecepatan aliran fluida meningkat maka tekanannya justru menurun”. Asas Bernoulli adalah “tekanan fluida di tempat yang kecepatannya tinggi lebih kecil daripada di tempat yang kecepatannya lebih rendah”. Jadi semakin besar kecepatan fluida dalam suatu pipa maka tekanannya makin kecil dan sebaliknya makin kecil kecepatan fluida dalam suatu pipa maka semakin besar tekanannya. c. Persamaan Azas Bernoulli
Jika m adalah massa zat cair yang berpindah. ρ ( rho) adalah massa jenis zat cair dan m/ρ adalah volume zat cair yang berpindah. Maka jumlah semua usaha yang menggerakkan zat cair adalah sama dengan bertambahnya energi kinetik dan energi potensial. Wtot
=
Ek + Ep
P1 . A1 . v1 . t – P2 . A2 . v2.t =
½ m (v22 – v12) + m.g (h2 – h1)
Karena
=
A2 . v2 . t
– P2 . V
=
½ m (v22 – v12) + m.g (h2 – h1)
-
P2 . m / ρ
=
½ m (v22 – v12) + m.g (h2 – h1)
A1 . v1 . t
P1 . V
= V (Volume)
V=m/ρ P1 . m / ρ P1 / ρ
-
P2 / ρ
=
½ (v22 – v12) + g (h2 – h1)
P1
-
P2
=
½ ρ v22 - ½ ρ v12 + ρ g h2 - ρ g h1
Ket :
A1
= luas penampang 1 (m2)
P1
= tekanan pada penampang 1 (N/m2)
v1
= kecepatan pada penampang 1 (m/s)
g
= percepatan graviasi bumi (m/s2)
h1
= tinggi penampang 1 (m)
P2
= tekanan pada penampang 2 (N/m2)
v2
= kecepatan pada penampang 2 (m/s)
h2
= tinggi penampang 2 (m)
ρ
= massa jenis fluida (kg/m3)
[dikalikan ρ]
Persamaan diatas disebut juga sebagai Persamaan Bernoulli. Persamaan Bernoulli sangat berguna untuk penggambaran kualitatif berbagai jenis aliran fluida. Persamaan Bernoulli diatas dikenal sebagai persamaan untuk aliran lunak, fluida inkompresibel, dan nonfiskos. Aplikasi/penerapan azas bernoulli :
Azas bernoulli digunakan untuk menentukan gaya angkat pada sayap dan badan pesawat terbang sehingga diperoleh ukuran presisi yang sesuai.
Azas Bernoulli dipakai pada penggunaan mesin karburator yang berfungsi untuk
mengalirkan bahan bakar dan mencampurnya dengan aliran udara yang masuk. Salah satu pemakaian karburator adalah dalam kendaraan bermotor, seperti mobil. Azas Bernoulli berlaku pada aliran air melalui pipa dari tangki penampung menuju
bak-bak penampung. Biasanya digunakan di rumah-rumah pemukiman.
Azas Bernoulli juga digunakan pada mesin yang mempercepat laju kapal layar.
Azas Bernoulli pada praktikum ini diterapkan pada tangki atau botol berlubang, lebih jelasnya akan dijelaskan dibawah ini.
6. Penerapan Azas Bernoulli Pada Botol Berlubang
Skema persamaan Bernoulli untuk fluida dalam tangki/botol dan terdapat kebocoran dalam ketinggian tertentu. Po + ½ ρ 02 + 0 + 0
+
ρ g h
=
ρ g h
Po + ½ ρ v2 + ρ g h2
=
0
+ ½ ρ v2 + ρ g h2
ρ g h
=
½ ρ v2 + ρ g h2
½ ρ v2
=
ρ g (h - h2)
7. Teorema Torricelli
Torricelli mengatakan bahwa kelajuan fluida menyembur keluar dari lubang yang terletak pada jarak h dibawah permukaan atas fluida dalam tangki sama seperti kelajuan yang akan diperoleh sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian h. Teorema ini hanya berlaku jika ujung wadah terbuka terhadap atmosfer dan luas lubang jauh lebih kecil dari lusa penampang wadah. X=
Ket :
V.t
v = Kecepatan semburan t = Waktu zat cair dari lubang sampai ke lantai x = Jarak jatuhnya zat cair kelantai
B. Alat dan Bahan
Botol
Air secukupnya
Paku yang dipanasi / pelubang botol
Penggaris
Spidol
C. Langkah Kerja
Siapkan seluruh peralatan yang digunakan dalam praktikum
Lakukan pemotongan pada botol pada bagian atasnya, kemudan berilah lubang pada botol dengan menggunakan paku yang dipanaskan sejumlah buah dengan jarak yang sama.
Ukur tinggi botol, volume botol dan diameter botol menggunakan penggaris dan centimeter.
Isi botol dengan air sampai penuh dengan 3 buah lubangnnya ditutup dengan selotip, kemudian selotip pada lubang pertama dibuka hitung waktunya air keluar sampai tidak mengalir lagi dengan menggunakan stopwatch.
Isi kembali botol dengan air sampai penuh dimana ke tiga lubang ditutup kembali, buka lubag ke dua hitung waktunya air keluar sampai air tidak mengalir lagi dengan menggunakan stopwatch.
Isi kembali botol dengan air sampai penuh dimana ke tiga lubang ditutup kembali, buka lubang ke tiga hitng waktunya air keluar sampai air tidak mengalir lagi dengan menggunakan stopwatch.
Setelah menghitung waktunya air keluar dari botol catatlah beberapa data penting dari percobaan ( waktu untuk tumpahnya air hingga habis dari dalam botol waktunya ) dengan stopwatch dan alat tulis yang ada. Selain itu selama seluruh kegiatan berlangsung kamera foto digunakan untuk memfoto langkah kerjanya.
Membaandingkan data setiap perlakuan dan tuangkan kedalam bentuk tabel serta diskusikan hasil analisa pecobaan serta membandingkannya dengan hasil teori.
D. Hasil Pengamatan
Lubang Ke-
1
Tinggi h1 dan h2
Jarak jatuh air ke tanah (x)
Waktu
h1 = 0,08 m
0,16 m
36s
0,19 m
50s
0,20 m
60s
h2 = 0,16 m 2
h1 = 0,11 m h2 = 0,13 m
3
h1 = 0,14 m h2 = 0,10 m
E. Analisis Data
Lubang botol yang dekat dengan ujung mulut botol jarak jatuh airnya ke tanah lebih kecil daripada lubang botol yang berada di tengan dan di bawah. Jadi, semakin dekat lubang botol di mulut botol maka semakin pendek jarak jatuh air ke tanah dan waktu yang digunakan air keluar dari botol tersebut semakin cepat. Maka begitupun sebaliknya, semakin jauh lubang botol dari mulut botol maka semakin panjang jarak jatuh air ke tanah dan waktu yang digunakan air keluar dari botol pun semakin lama.
BAB III PENUTUP A. Kesimpulan
Fluida adalah zat yang dapat mengalir..
Fluida Ideal adalah fluida yang tidak dapat ditempatkan dan bagian- bagiannya tidak mengalami gaya gesekan, fluida ideal disebut juga fluida yang tidak kompersibel yaitu fluida yang tidak mengalami perubahan volume karena tekanan, mengalir tanpa gesekan dan alirannya stasioner.
Asas Bernoulli adalah “tekanan fluida di tempat yang kecepatannya tinggi lebih kecil daripada di tempat yang kecepatannya lebih rendah”. Jadi semakin besar kecepatan fluida dalam suatu pipa maka tekanannya makin kecil dan sebaliknya makin kecil kecepatan fluida dalam suatu pipa maka semakin besar tekanannya.
Asas Bernoulli yang dapat digunakan untuk melakukan kalkulasi kebocoran pada tangki air yang seperti akan praktekkan menggunakan alat sederhana.
Dalam menentukan kecepatan air yang jatuh, waktu dan lintasan air yang jatuh didapatkan dari persamaan berboulli :
Percobaan teori torricelli digunakan untuk menentukan kecepatan aliran zat cair, koefisien kontraksi zat cair yang keluar dari lubang kebocoran. Aliran air dari lubang kebocoran dari atas ke bawah semakin panjang jaraknya (X) dan kecepatannya berkurang dari bawah ke atas. Percobaan teori torricelli membuktikan kebenaran teori torricelli dan menambah pemehaman tentang persamaan bernaouli.
B. Saran
Pada saat melakukan percobaan dibutuhkan dasar tempat jatuhnya air yang keluar harus kering agar titik jatuh air terlihat sehingga mempermudah pengamatan.
Dalam mengukur, kita harus benar-benar teliti.
Pengukuran juga harus tepat.
Dalam penggunaan rumus, harus teliti dalam menghitung.
DAFTAR PUSTAKA
http://harryprayoga6.blogspot.co.id/2015/04/praktikum-fluida-dinamis.html winipuspa.blogspot.com/2014/04/laporan-praktikum-fluida-dinamis.html lailamscdr.blogspot.com/2015/.../laporan-hasil-praktikum-fluida-statis.html dotpontok.blogspot.com/2012/04/laporan-fluida-dinamis-wmiiw.html http://yunan057.blogspot.co.id/2013/12/laporan-praktikum-fisika-dasar-teorema.html
Lampiran
