Modul Praktikum Hidrolika -2016-1

LAB. SHEET

OLEH LUTJITO, M.T.

UNlVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA YOGYAKARTA FAKULTAS TEKNIK - JURUSAN TEKNIK SIPIL DAN ERENCANAAN

2016 Lab. Hidro FT UNY 2016

Page 1

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA LAB SHEET: ALIRAN SERAGAM No. Revisi Tgl. Halaman LST/TSP/03 01 17-01-2016 17-01-2016 ALIRAN PERMANEN SERAGAM PAGA SALURAN LICIN DAN KASAR 1. Kompetensi Dapat menggunakan dan menerapkan rumus-rumus Hidrodinamika dalam saluran 2. Sub Kompetensi a. Mendemonstrasikan aliran permanen seragam pada sa!uran licin dan kasar b. Menentukan Menentukan koefisien kekasaran kekasaran Chezy dan Manning Manning untuk masing-masing masing-masing saluran tersebut 3. Dasar Teori Pada umumnya tipe aliran melalui saluran terbuka adalah turbuler: karer,a kecepa:an aliran dan kekasaran dinding relatif besar. Afi.•an melalui saluran terbuka terbuka disebut seragam (uniform) apabila berbagai berbagai variabel aliran seperti kedalaman, kedalaman, tampang basah, kecepatan dan debit pada sctiap tampang di sepanjang aliran adalah konstan. Pada aliran seragam, garis energi, gaiismuka air clan dasar saluran adalah sejajar sehingga kemiringan ketiga garis tErsebut adalah sama. Kedalaman air pada aliran aliran seragam seragam disebut disebut dengan dengan kedalaman kedalaman normal . Sehingga besarnya debit yang lewat Q = U. A Dengan : Q = debit aliran U = kecepatan rata-rata tampang A = luas tampang aliran Aliran disebut tidak seragam atau berubah apabila variabel aliran seperti kedalaman, tampang basah, kecepatan disepanjang disepanjang saiuran tidak konstan. Apabila perubahan perubahan aliran terjadi pada jarak yang panjang, maka disebut aliran berubah beraturan. Sebaliknya apabila terjadi pada jarak yang Fendek maka disebut aliran berubah cepat. Aliran disebut permanen apabila variabel aliran di suatu titik seperti kedalaman dan kecepatan tidak berubah terhadap waktu. Apabila berubah terhadap waktu maka disebut aliran tidak permanen. permanen. Zat cair yang mengalir malalui saluran terbuka ahan menimbulkan tegangan geser pada dinding saturan. Tahanan ini akan diimbangi oleh komponen gaya berat yang bekerja pada zat cair dalam arah alitan. Di dalam aliran seragam, komponen gaya berat da!am arah aliran adalah seimbang dengan tahanan geser. Tahanan geser ini tergantung pada kecepatan aliran. Berdasarkan kesetimbangan gaya-gaya yang terjadi tersebut dapat diturunkan Rumus Chezy maupun Manningsebagai berikut: U



U



C RS w 1 n

dengan: U C n

2

R

1 3

S w 2

= kecepatan aliran = koefisien Chezy = koefisien Manning

Lab. Hidro FT UNY 2016

Page 2

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA LAB SHEET: ALIRAN SERAGAM No. Revisi Tgl. Halaman LST/TSP/03 01 17-01-2016 17-01-2016 ALIRAN PERMANEN SERAGAM PAGA SALURAN LICIN DAN KASAR 1. Kompetensi Dapat menggunakan dan menerapkan rumus-rumus Hidrodinamika dalam saluran 2. Sub Kompetensi a. Mendemonstrasikan aliran permanen seragam pada sa!uran licin dan kasar b. Menentukan Menentukan koefisien kekasaran kekasaran Chezy dan Manning Manning untuk masing-masing masing-masing saluran tersebut 3. Dasar Teori Pada umumnya tipe aliran melalui saluran terbuka adalah turbuler: karer,a kecepa:an aliran dan kekasaran dinding relatif besar. Afi.•an melalui saluran terbuka terbuka disebut seragam (uniform) apabila berbagai berbagai variabel aliran seperti kedalaman, kedalaman, tampang basah, kecepatan dan debit pada sctiap tampang di sepanjang aliran adalah konstan. Pada aliran seragam, garis energi, gaiismuka air clan dasar saluran adalah sejajar sehingga kemiringan ketiga garis tErsebut adalah sama. Kedalaman air pada aliran aliran seragam seragam disebut disebut dengan dengan kedalaman kedalaman normal . Sehingga besarnya debit yang lewat Q = U. A Dengan : Q = debit aliran U = kecepatan rata-rata tampang A = luas tampang aliran Aliran disebut tidak seragam atau berubah apabila variabel aliran seperti kedalaman, tampang basah, kecepatan disepanjang disepanjang saiuran tidak konstan. Apabila perubahan perubahan aliran terjadi pada jarak yang panjang, maka disebut aliran berubah beraturan. Sebaliknya apabila terjadi pada jarak yang Fendek maka disebut aliran berubah cepat. Aliran disebut permanen apabila variabel aliran di suatu titik seperti kedalaman dan kecepatan tidak berubah terhadap waktu. Apabila berubah terhadap waktu maka disebut aliran tidak permanen. permanen. Zat cair yang mengalir malalui saluran terbuka ahan menimbulkan tegangan geser pada dinding saturan. Tahanan ini akan diimbangi oleh komponen gaya berat yang bekerja pada zat cair dalam arah alitan. Di dalam aliran seragam, komponen gaya berat da!am arah aliran adalah seimbang dengan tahanan geser. Tahanan geser ini tergantung pada kecepatan aliran. Berdasarkan kesetimbangan gaya-gaya yang terjadi tersebut dapat diturunkan Rumus Chezy maupun Manningsebagai berikut: U



U



C RS w 1 n

dengan: U C n

2

R

1 3

S w 2

= kecepatan aliran = koefisien Chezy = koefisien Manning


Page 2

R = Radius hidraulik Sw = kemiringan muka air Apabila kecepatan aliran dapat diketahui, maka akan mudah bagi kita untuk menentukan harga koefisien Chezy tersebut. 4. Alat yang digunakan a. Multi purpose teaching flume Merupakan satu set model saluran terbuka denyan dird;rg tembus pandang yang diletakkan pada struktur rangka kaku. Dasar so'r:mn ini dapat diubah kemiringannya kemiringannya dengan meriggunakan meriggunakan jack hidrau!ik hidrau!ik yang dapat mengatur mengatur kemiringan kemiringan dasar saluran tersebut tersebut secara akurat sesuai dengan yang kita kehendaki. Terpasangnya rel pada bagian atas saluran tesebut memungkinkan alat ukur kedalaman (point gauge) dan tabung pitot dapat digeser-geser sepaniang saluran. Saluran ini dilengkapi dengan keran tekanan udara dan pada titik-titik tertentu terdapat lubang untuk pemasangan model bangunar. air. Saluran ini dilengkapi pula dengan tangki pelayanan pelayanan berikut berikut pornpa pornpa sirkulasi sirkulasi air, air, dan alat pengukur pengukur debit.

Gambar: Multi-Purpose Teaching Hume b. b. Point gauge (alat ukur tinggi muka air) c Mis:ar / pita ukur ukur 5. Keselamatan Kerja a. Dalam bekerja harap berhati-hati karena alat mudah pecah karena sebagian alat mudah pecah b. Jalin kerja sama dengan kelompoknya c. Setel flume sesuai kemiringan d. Kabel power pompa sudah terpasang dengan benar 6. Langkah Kerja a. Atur kemiringan flume So dengan bantuan selang . b.

catatlah kemiringannya sebagai

S 0

h1 



h8

L

Alirkan air hidupkan pompa d. Ukurlah kedalaman di dua titik yang telah ditentukan jaraknya (L), satu di bagiar. hulu, yang lain di hilir sebagai h1, dan h2(usahakan mempunyai kedalaman sama) e. Ukur debit aliran, kemudian ukur pula kecepatan aliran di kedua titik tersebut sebagai U 1, dan U2. c.

f.

Ukurlah kemiringan muka air yang terjadi yar!u:

S w



S 0



h1



h8

L

g. Amati keadaan aliran yang terjadi. h. Ulangi prosedur di atas untuk dasar saluran dengan kekasaran Lab. Hidro FT UNY 2016

Page 3

i.

Dan hasil pengukuran tersebut tentukan besarnya koefisien kekasaran Chezy C maupun Manning n untuk dasar saluran licin maupun kasar, lalu bandingkan. j. Gambarkan sketsa saluran dan letak titik-titik pengukurannya. k. Buatlah grafik hubungan h dngan Q digunakan untuk mengkoreksi hasil pembacaan kedalaman aliran h l. Buatlah grafik hubungan C dngan h/B dan n dengan h/B 7. Bahan diskusi Diskusikan apa yang saudara temui dalam pengamatan , fenomena apa yang terjadi dalam percobaan tersebut dan buatlah dalam bentuk laporan praktikum

Dibuat oleh : Lutjito, M.T.

Dilarang memperbanyak sebagian atau seluruh isi dokumen tanpa ijin tertulis dari Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta


Diperiksa oleh :

Page 4

8. Hasil Pengamatan Jenis Percobaan : ALIRAN SERAGAM B(lebar flume) =..............mm

h8 Z2 h1 Z L Selang air Bid. Persamaan

S 0

Z 1





L

Z 2

= ………

Percobaan ke

Q

h1

h2

h3

h4

h5

h6

h7

h8

L

m3/det

m

m

m

m

m

m

m

m

m

1 (licin) 2 (licin) 3 (licin) 4 (licin) 5 (licin) 1(kasar) 2(kasar) 3(kasar) 4 (kasar) 5 (kasar) Yogyakarta, .................................. Nama 1. .......................................

Tanda tangan .....................

2. .......................................

.....................

3. .......................................

.....................

4. .......................................

.....................

Mengetahui : Dosen / Teknisi Laboratorium


Page 5

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA LAB SHEET: BANGUNAN KENDALI Revisi Tgl. Halaman

No.

LST/TSP/04

01

17-01-2016

AMBANG TAJAM / SHARP CRESTED WEIR 1. Kompetensi Dapat menggunakan dan menerapkan rumus-rumus Hidrodinamika dalam saluran 2. Sub Kompetensi a. Mendemonstrasikan aiiran melalui ambang tajam b. Menunjukkan bahwa ambang tajam dapat digunakan sebagai alat ukur debit 3. Dasar Teori Jenis peluap ambang tajam merupakan saiah satu konstruksi pengukur debit yang banyak dijumpai di saluran-saluran irigasi maupun di laboratorium. Debit aliran yang terjadi pada ambang tajam dihitung dengan menggunakan formu la sebagai berikut:

Q

2 

3

C d B gH 1

3

Keterangan: Q = debit aliran H1 = tinggi air di atas hulu ambang W = tinggi ambang 4. Alat yang digunakan a. Multi purpose teaching flume b. Ambang tajam Model ambang tajam ini terbuat dari baja tahan. karat (s tainless steel). Debit yang lewat diatas ambang tajam ini merupakan fungsi dari tinggi aliran di atas ambang. c. Point gauge d. Stopwatch e. Mistar / pita ukur

h1 H1 ho

Gambar 2 Aliran melalui ambang tajam


Page 6

5. Keselamatan Kerja a. Dalam bekerja harap berhati-hati karena sebagian alat mudah pecah b. Jalin kerja sama dengan kelompoknya c. Setel flume sesuai kemiringan d. Kabel power pompa sudah terpasang dengan benar 6. Langkah Kerja a. Pasanglah ambang tajam pada model saluran terbuka. b. Alirkan air kedalam model saluran terbuka c. Ukurlah debit yang terjadi d. Catat harga h1, W,B dst e. Hitung ho = h1 + W f. Amati pengaliran yang terjadi g. Ulangi percobaan untuk debit yang lain h. Gambarkan profil aliran yang terjadi. i. Amati kondisi aliran pada saat terjadi aliran dengan punggung a!iran berimpit dengan badan ambang j. Buatlah grafik hubungan h1 dngan Q digunakan untuk mengkoreksi hasil pembacaan kedalaman aliran h1

k. Hitung H  h1  l.

Hitung Q

2 

3

Q2 2

2

B h0 2 g

C d B gH 1

3

m. Buatlah grafik hubungan Cd dengan h1/W 7. Bahan diskusi Diskusikan apa yang saudara temui dalam pengamatan , fenomena apa yang terjadi dalam percobaan tersebut dan buatlah dalam bentuk laporan praktikum




Diperiksa oleh :

Page 7

8. Hasil Pengamatan

Jenis Percobaan

: PELUAP AMBANG TAJAM

h1 H1 ho

Percobaan ke

Q

h1

ho

B

W

m3/det

m

m

m

m

1 2 3 4 5 Yogyakarta, .................................. Nama

Tanda tangan

1. .......................................

.....................

2. .......................................

.....................

3. .......................................

.....................

4. .......................................

.....................



Page 8

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA No.

LAB SHEET: BANGUNAN KENDALI Revisi Tgl. Halaman

LST/TSP/05

01

17-01-2015

AMBANG LEBAR / BROAD CRESTED WEIR 1. Kompetensi Dapat menggunakan dan menerapkan rumus-rumus Hidrodinamika dalam saluran 2. Sub Kompetensi a. Mendemonstrasikan aliran melalui ambang lebar b. Menunjukkan bahwa ambang lebar dapat digu nakan untuk mengukti r debit 3. Dasar Teori Peluap disebut ambang iebar apabila B > 0,4 h 1 , dengan B adalah lebar peluap dan h 1 adalah tinggi peluapan. u

2 2

2 g

H1

h1

h2

w

h3

Gambar 1. Aliran di atas ambang lebar Keterangan: Q = debit aliran H1 = tinggi tekanan total di hulu ambang = h 1 + U12 /2g h1 = kedalaman air di hulu ambarg W = tinggi ambang h2 = kedalaman kritik diatas ambang Ambang lebar merupakan salah satu konstruksi pengukur debit. Debit aliran yang terjadi pada ambang lebar dihitung dengan menggunakan formula sebagai berikut:

Q



3

0,544C d B gh1

4. Alat yang digunakan a. Multi purpose teaching flume b. Model ambang l eba r / Broad Crested Wei r Model ini merupakan tiruan ambang lebar di salurzn irigasi. Model ini terbuat dari glass reinforced plastic yang berbentuk prisma segi empat dengan punggung dibuat streamline. Konstruksi ini pada umumnya banyak d;gunakan di lapangan untuk mengukur debit di saluran terbuka, karena akan memberikan akurasi dan keandalan pengukuran, disamping juga kemudahan da;am pembuatan konstruksi dan perawatannya. c. Point gauge d. Mistar / pita ukur 5. Keselamatan Kerja Lab. Hidro FT UNY 2016

Page 9

a. Dalam bekerja harap berhati-hati karena alat mudah pecah karena sebagian alat mudah pecah b. Jalin kerja sama dengan kelompoknya c. Setel flume sesuai kemiringan d. Kabel power pompa sudah terpasang dengan benar 6. Langkah Kerja a. Pasangtah ambang lebar pada model saluran terbuka. b. Alirkan air kedalam model saluran terbuka c. Ukur debit aliran d. Catat harga, h1, hc, dan B , w e. Hitung H1 = h1 + U12 /2g f. Amati aliran yang terjadi g. Ulangi percobaan untuk debit yang lain h. Buatlah grafik hubungan h dngan Q i. Buatlah grafik hubungan C d dengan h1/W j. Gambarkan profil aliran yang terjadi. 7. Bahan diskusi Diskusikan apa yang saudara temui dalam pengamatan , fenomena apa yang terjadi dalam percobaan tersebut dan buatlah dalam bentuk laporan praktikum




Diperiksa oleh :

Page 10

8. Hasil Pengamatan Jenis Percobaan

: PELUAP AMBANG LEBAR

H1

h1

w

Percobaan ke

Q

h1

W

m3/det

m

m

1 2 3 4 5

Yogyakarta, .................................. Nama

Tanda tangan

1. .......................................

.....................

2. .......................................

.....................

3. .......................................

.....................

4. .......................................

.....................



Page 11

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA LAB SHEET: BANGUNAN KENDALI Revisi Tgl.

No. LST/TSP/06

01

Halaman

17-01-2016

CRUMP WEIR 1. Kompetensi Dapat menggunakan dan menerapkan rumus-rumus Hidrodinamika dalam saluran 2. Sub Kompetensi a. Mendemonstrasikan aliran melalui crump weir b. Menunjukkan bahwa crump weir dapat digunakan untuk rnengukur debit 3. Dasar Teori Aliran melalui crump weir dapat dibedakan. pada kondisi aliran modular dan non modular seperti terlihat pada gambar berikut: u

2 2

2 g

H1

h1

h2

w

MODULAR FLOW

u

2 2

2 g

H1

ho

h1

h2

h3

H3 w

NON-MODULAR FLOW

Gambar. Aliran di atas crump weir Debit aliran yang lerjadi pada crump weir uniuk kondisi aliran non modular - dihitung dengan menggunakan formula sebaga; berikut: Q = Cd B1 h0

B3 h3  2 g (h1  h3 )    dengan m = 2 B1h1  1  m 

Keterangan: Q = debit aliran non modular H1 = tinggi tekanan total dihulu crump weir = h1 + U12 /2g h1 = kedalaman air dihulu crump weir H3 = tinggi tekanan total dihilit crump weir = h3 + U32/2g h3 = kedalaman air dihilir crump weir Cd = koefisien debit B = lebar crump weir


Page 12

Pada kondisi aliran non modular, a!iran di hulu sudah dipengaruhi oleh perubahan tinggi tekanan di hilir. Oleh karena itu debit yang dihasilkar. pada kondisi aliran ncn modular perlu dikoreksi. Q fQm 

dengan: f = faktor koreksi Q = debit aliran non modular Qm = debit aliran modular Persamaan Untuk Keadaan Modular Pada keadaan aliran bebas, pelimpah ambang lebar lebih sempurna untuk mengukur debit. Pada keadaan ini di hilir akan terbentuk loncat air (lihat gambar 1.a). Pada ambang terjadi aliran kritik sehingga untuk mengetahui debit yang lewat cukup diukur kedaalaman hulu h 1 - w. Dari persamaan : hc =

2 3

( H 1 - w) dan h c



3

q

2

g

didapat : 2 3

( H 1



w)



3

q

2

g

atau

q=g1/2 [2/3( H1-w)]3/2

dan

Q

4.

Alat yang digunakan



3 1 2 C d B1 g 2 [ ( H 1 - w) ] 2 3

a. Multipurpose teaching flume b. Model Crump Weir Model ini merupakan tiruan crump weir di saluran irigasi. Model ini terbuat. dari glass reinforced plastic yang berben!uk prisma segi tiga. konstruksi ini digunakan untuk mengukur debit di saluran terbuka. c. Point gauge d. Mistar / pita ukur 5. Keselamatan Kerja a. Dalam bekerja harap berhati-hati karena alat mudah pecah karena sebagian alat mudah pecah b. Jalin kerja sama dengan kelompoknya c. Setel flume sesuai kemiringan d. Kabel power pompa sudah terpasang dengan benar 6. Langkah Kerja a. Pasanglah crump weir pada model saluran terbuka. b. Alirkan air kedalam model saluran terbuka, sehingga diperoleh kondisi aliran modular c. Ukur debit aliran d. Catat harga, h1, h2, dst. e. Amati aliran yang terjadi f. Ulangi percobaan untuk debit yang lain g. Berdasarkan formula diatas tentukan besarnya harga C d crump weir. Lab. Hidro FT UNY 2016

Page 13

h. i. j. k. l. m.

Bendunglah bagian hilir sehingga diperoleh kondisi aliran non modular. Ukur debit aliran yang terjadi (Q). Buatlah grafik hubungan h dngan Q Gambarkan profil aliran yang terjadi. Buatlah grafik hubungan h o dngan Q Buatlah grafik hubungan C d dengan h1/W pada kondisi modular dan non modular 7. Bahan diskusi Diskusikan apa yang saudara temui dalam pengamatan , fenomena apa yang terjadi dalam percobaan tersebut dan buatlah dalam bentuk laporan praktikum




Diperiksa oleh :

Page 14

8. Hasil Aengamatan Jenis Percobaan B : ..............

: CRUMP WEIR u

2 2

2 g

H1

h1

h2

ho w

u

2 2

<1/3h3

2 g

ho

H1

h1

h3

h2

H3 w

Percobaan ke

Q m /det 3

h1 m

h2 m

h3 m

ho m

w m

1modullar 2 modullar 3 modullar 4 modullar 5 modullar 1 non modullar 2 non modullar 3 non modullar 4 non modullar 5 non modullar Yogyakarta,… ……..

Nama

Tanda tangan

1. .......................................

.....................

2. .......................................

.....................

3. .......................................

.....................

4. .......................................

.....................



Page 15

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA LAB SHEET: PINTU SORONG Revisi Tgl.

No. LST/TSP/08

01

Halaman

17-01-2016

PENURUNAN PERSAMAAN ENERGI SPESIFIK 1. Kompetensi Dapat menggunakan dan menerapkan rumus-rumus Hidrodinamika dalam saluran 2. Sub Kompetensi Menunjukkan hubungan antara energi spesifik dan tinggi tenaga pada aliran di hulu pintu sorong. 3. Dasar Teori Pada kondisi debit aliran yang konstan, tinggi tenaga pada aliran akan mencapai harga minimum pada kondisi kedalaman kritik. Parameter in~ merupakan dasar dari pemahaman yang menyeluruh mengeriai perilaku aliran bebas, karena respons dari aliran terhadap tinggi tenaga sang,-! bergantung pada apakdh kedalaman pang terjadi lebih atau kurang dari I:edalaman kritik. Pada saluran terbuka, energi spesifik didefinisikan sebagai jumlah dari energi potensial (kedalaman aliran) dan energi kinetik (tinggi kecepatan).

Sub kritik Garis kritik

Super kritik

E  h 

U

2

2 g

atau

Gambar Kurva energi spesifik Q2 E  h  2 2 2 gB h

dengan: E = energi spesifik h = Kedalaman aliran Q = Debit aliran B = lebar Flume g = percepatan gravitasi bumi Kurva energi spesifik merupakan kurva hubungan antara kedalaman aliran dengan energi spesifik Gambar diatas menunjukkan bahwa ada dua kedalaman aliran yang mungkin menghasilkan energi yang sama, yang dikenal sebaga alternate depth. Pada titik C kurva energi spesifik Lab. Hidro FT UNY 2016

Page 16

adalah minimum dengan hanya ada 1 kedalaman yang menghasilkannya yang kita namakan dengan kedalaman kritik (h c). Aliran pada kedalaman lebih besar dari kedalaman kritik dinamakan dengan aliran sub kritik. Sementara itu apabila kurang dari kedalaman kritik dinamakan dengan aliran superkritik. Pada saluran segi empat dengan lebar 1 satuan panjang, dimana garis aliran adalah paralel, dapat ditunjukkan bahwa: q

Q 

B

;

hc



3

q2 g

dan

E c



E min

3 

2

hc

dengan : q = Debit persatuan lebar Ec = Energi spesifik rninimum hc = kedalaman kritik Pada saat kemiringan saluran cukup untuk membuat aliran seragam dan kedalaman kritik, kemiringan ini dinamakan, dengan kemiringan kritik. Perlu diperhatikan bahwa permukaan air dapat menimbulkan gelombang pada saat aliran mendekati kondisi-kritik, karena perubahan kecil saja dari energi spesifik akan mengakibatkan perubahan aliran yang cukup besar, dapat diperkirakan dari kurva energi spesifik. 4. Alat yang digunakan a. Multipurpose teaching flume b. Model pintu sorong c. Point gauge/penggaris d. Stopwatch 5. Keselamatan Kerja a. Dalam bekerja harap berhati-hati karena alat mudah pecah karena sebagian alat mudah pecah b. Jalin kerja sama dengan kelompoknya c. Setel flume sesuai kemiringan d. Kabel power pompa sudah terpasang dengan benar 6. Langkah Kerja a) Pasang pintu sorong pada saluran b) Pasang point gauge pada saluran (di hulu dan di hilir') c) Buka pintu sorong setinggi 1,00 cm dari dasar d) Ukur aliran yang terjadi dan ukur h 1 (dimana h1 < hg) supaya terjadi aliran super kritik e) Naikan pintu setinggi 0,50 cm dari keadaan semula menjadi 1,50 cm, lalu ukur h 0 dan h1 f) setel debit aliran sesuai petunjuk hingga h 0 mencapai ketinggian stabil dari dasar g) Ulangi langkah di atas untuk tinggi bukaan yang lebih besar. h) Buatlah grafik hubungan h 1 dan Q i) Hitung harga energi spesifik yang terjadi, dan hitung pula energi kritiknya., h c dan Esc j) Buat grafik kurva hubungan antara harga energi dengan kedalaman aliran untak menggambar kurva energi spesifik, plotkan pula harga energi kritiknya k) Pada gambar tadi gambarlah garis melalui tiilk kritik tadi untuk menunjukkan kondisi kritik (atau sub kritik bila berada di atas garis, dan super kritik bila di bawah garis) 7. Bahan diskusi Diskusikan apa yang saudara temui dalam pengamatan , fenomena apa yang terjadi dalam percobaan tersebut dan buatlah dalam bentuk laporan praktikum


Page 17

ibuat oleh : Lutjito, M.T.



Diperiksa oleh :

Page 18

8. Hasil pengamatan Jenis Percobaan

: ENERGI SPESIFIK

ho h3

h2

hg

h4

h5 = hn

h1 L

Percobaan ke

Q

hg

hO

h1

h2

h3

h4

h5

L

m3/det

m

m

m

m

m

m

m

m

1

0,0014

2

0,0021

3

0,0027

4

0,0034

5

0,0039

Yogyakarta, .................................. Nama 1. .......................................

Tanda tangan .....................

2. .......................................

.....................

3. .......................................

.....................

4. .......................................

.....................



Page 19

No.

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA LAB SHEET: PINTU SORONG Revisi Tgl. Halaman

LST/TSP/07

01

17-01-2016

GAYA YANG BEKERJA PADA PINTU SORONG 1. Kompetensi Dapat menggunakan dan menerapkan rumus-rumus Hidrodinamika dalam saluran 2. Sub Kompetensi a. Mendemonstrasikan aliran melalui pintu sorong b. Menunjukkan bahwa pintu sorong dapat digunakan sebagai alat ukur dan pengatur debit c. Menunjukkan gaya yang bekerja pada pintu sorong 3. Dasar Teori Pintu sorong merupakan salah satu konstruksi pengukur dan pergatur debit. Pada pintu sorong ini prinsip konservasi energi dan momentur dapat diterapkan. Persamaan Bernoulli hanya dapat diterapkan apabila kehilangan energi dapat diabaikan atau sudah diketahui.

ho h5 hg

Gambar -. Aliran bebas di bawah pintu sorong

ho

h5 hg

h1

Gambar -. Aliran tenggelam di bawah pintu sorong Debit aliran yang terjadi pada pintu sorong pada kondisi aliran air bebas dihitung dengan menggunakan formula sebagai berikut:

Q dengan: Q hg Ho ho



C d Bh g 2 g (ho



h g )

= debit aliran = tinggi bukaan pintu = tinggi tekanan total di hulu = ho + U2o/2g = kedalaman air di hulu pintu


Page 20

H1 = tinggi tek.anan total di hilir = h1 + U21/2g h1 = kedalaman air di hilir pintu B = lebar pintu Debit aliran yang terjadi pada pintu sorong pada kondisi aliran tenggelam dihitung dengan menggunakan formula sebagai berikut dengan

Q



C d Bh g 2 g (ho



h1 )

Q = debit aliran Cd = koefisien debit B = lebar pintu g = percepatan gravitasi hg = tinggi bukaan pintu ho = tinggi air di hulu pintu sorong Pada Gambar berikut dapat dilihat mengenai gaya yang bekerja pada pintu sorong, pada gambar tersebut ditunjukkan bahwa gaya resultan yang terjadi pada p;ntu sorong adalah sebagai berikut:

ho

Fh Fg hg

Gambar

h1

Gaya-gaya yang bekerja pada pintu sorong

h   Q  h   1  F g   gBh  1   2 h Bh    h  2

1

2

2

0

1

1

2

1

1

0

Gaya pada pintu yang melawan gaya hidrostatis adalah:

F h

1 

2

h

 gB

2

0



h g 2 

dengan: Fg = Resuitan gaya dorong pada pintu sorong (non,hidrostatis) Fh = Resultan gaya dorong akibat gaya hidrostatis Q = debit aliran ρ = rapat massa fluida g = percepatan gravitasi bumi B = lebar pintu sorong hg = tinggi bukaan pintu ho = kedalaman air di hulu pintu h1 = kedalaman air di hilir pintu 4. Alat yang digunakan a. Multipurpose teaching flume b. Pintu sorong / Sluice Gate Merupakan tiruan pintu air yang banyak dijumpai di saluran-saluran irigasi. Model pintu air ini terbuat dari baja tahan karat Lebar.- pintu ini sudah disesuaikan dengan lebar Lab. Hidro FT UNY 2016

Page 21

model saluran yang mana Pintu sorong ini berfungsi untuk mengukur maupun untuk mengatur debit aliran. Besarnya debit yang dialirkan merupakan fungsi dari kedalaman air di hilir maupun di hulu pintu serta tinggi bukaan Pintu tersebut. c. Point gauge d. Mistar / pita ukur 5. Keselamatan Kerja a. Dalam bekerja harap berhati-hati karena alat mudah pecah karena sebagian alat mudah pecah b. Jalin kerja sama dengan kelompoknya c. Setel flume sesuai kemiringan d. Kabel power pompa sudah terpasang dengan benar 6. Langkah Kerja a. Ukur lebar pintu sorong b. Atur kedudukan saluran hingga dasar saluran menjadi datar/ horizontal c. Pasang pirntu sorong pada saluran, dan jagalah agar kcndisi ini tetap verlikal d. Supaya hasil pengukurannya lebih akurat, maka rongga antara pintu dengall dinding saluran sebaiknya diberi plasticine e. Pasang point gauge atau hook gauge pada hulu pintu dan hilir pintu. f. Sebagai datum pengukuran adalah dasar saluran g. Bukalah pintu sorong setinggi 1,00 cm dari dasar. h. Dengan perlahan-lahan alirkan air hingga h o mencarai X cm (ukurlah dengan point gauge di hulu pintu) i. Dengan ho pada ketinggian ini ukurlah debit aliran yany terjadi. Ukur ketinggian h 1, di hilir pintu j. Naikkan bukaan pintu setinggi 0,5 cm dari posisi semula. k. Dan naikkan debit aliran sesuai dengan petunjuk l. Catatlah debit aliran yang terjadi dan tinggi h 1, m. Buatlah grafik hubungan h o dngan Q n. Hitung besarnya gaya pada pintu sorong akibat gaya hidrostatis maupun gaya akibat aliran o. Gambarkan grafik hubungan. antara F g /Fh dengan, h1 / ho 7. Bahan diskusi Diskusikan apa yang saudara temui dalam pengamatan , fenomena apa yang terjadi dalam percobaan tersebut dan buatlah dalam bentuk laporan praktikum




Diperiksa oleh :

Page 22

8. Hasil Pengamatan Jenis Percobaan : GAYA GAYA YANG BEKERJA PADA PINTU SORONG

ho

Fh Fa hg

Gambar

Percobaan ke

h1

Gaya-gaya yang bekerja pada pintu sorong

Q

hg

ho

h1

m3/det

m

m

m

1

0,010

2

0,015

3

0,020

4

0,025

5

0,030

Yogyakarta, .................................. Nama

Tanda tangan

1. .......................................

.....................

2. .......................................

.....................

3. .......................................

.....................

4. .......................................

.....................



Page 23

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA LAB SHEET: PINTU SORONG No.

Revisi

Tgl.

LST/TSP/09

01

17-01-2016

Halaman

LONCAT AIR 1. Kompetensi Dapat menggunakan dan menerapkan rumus-rumus Hidrodinamika dalam saluran 2. Sub Kompetensi Menunjukkan karakteristik loncat air pada aliran dibawah pintu sorong 3. Dasar Teori Apabila aliran berubah dari superkritik ke aliran sub kritik. maka akan terjadi loncat air karena terjadi pelepasan energi. Fenomena ini dapat terjadi apabila air meluncur di bawah pintu sorong menuju ke bagian hilir yang mempunyai kedalaman yang sangat besar. Loncatan yang bcrgelombang akan terjadi pada saat perubahan kedalaman yang terjadi tidak besar. Permukaan air akan bergelombang dalam rangkaian osilasi yang lama kelamaan akan berkurang menuju daerah dengan aliran sub kritik.

ho h2 hg

h3

h4

h5

h1

L

Gambar .. Loncat air pada pintu sorong Dengan mempertimbangkan gaya-gaya yang bekerja pada fluida di kedua sisi loncat air, dapat ditunjukkan bahwa: U 12 U 52  H  h1   h5  2 g 2 g  H 

h

5

 h1



3

4h1h5

dengan : H

= Total kehilangan energi sepanjang loncat air U1 = kecepatan rerata sebelum loncat air h1 = kedalaman aliran sebelum loocatan air U5 = Kecepatan rerata setelah loncat air h5 = kedalaman aliran setelah loncat air 4. Alat yang digunakan a. Multipurpose teaching flume b. Model pintu sorong Lab. Hidro FT UNY 2016

Page 24

c. Point gauge d. Stopwatch 5. Keselamatan Kerja a. Dalam bekerja harap berhati-hati karena alat mudah pecah karena sebagian alat mudah pecah b. Jalin kerja sama dengan kelompoknya c. Setel flume sesuai kemiringan d. Kabel power pompa sudah terpasang dengan benar 6. Langkah Kerja a. Pasang pintu sorong pada saluran b. Pasang point gauge pada saluran (di hulu dan, di hilir loncat air) c. Buka pintu sorong setinggi 0,5 cm s/d 2,5 cm dari dasar d. Pasang stop log di hilir saluran e. Alirkan air perlahan-lahan sehingga nanti akan terbentuk Loncat air terjadi di hilir pintu sorong. f. Amati dan gambarkan sketsa aliran/loncat air yang terjadi g. Naikkan tinggi air di hulu dengan mengubah debit aliran, dan naikkan tinggi stop log. Amati loncat air yang terjadi dan gambarkan sketsanya h. Ukur kedalaman air di hulu dan hilir loncat air, tinggi bukaan pintu dan ukur debitnya (h1, h5, hg dan Q) i. Ulangi lagi untuk debit aliran yang lain j. Hitung harga U,

U 12 j.

Gambarkan grafik hubungan antara

k. Hitung harga

 H

h1

gh1

dengan

h5 h1

dan gambarkan grafik hubungan antara

 H

h1

dengan

h5 h1

7. Bahan diskusi Diskusikan apa yang saudara temui dalam pengamatan , fenomena apa yang terjadi dalam percobaan tersebut, buatlah dalam bentuk laporan praktikum




Diperiksa oleh :

Page 25

8. Hasil Aengamatan Jenis percobaan: LONCAT AIR

ho h5 hg

h1

L

Percobaan ke

Q

hg

h1

h5

L

m3/det

m

m

m

m

1

0,010

2

0,015

3

0,020

4

0,025

5

0,030

Yogyakarta, .................................. Nama

Tanda tangan

1. .......................................

.....................

2. .......................................

.....................

3. .......................................

.....................

4. .......................................

.....................



Page 26

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA LAB SHEET: ALIRAN MELALUI VENTURI No.

Revisi

Tgl.

LST/TSP/14

01

17-01-2016

Halaman

VENTURI 1. Kompetensi a. Mendemonstrasikan aliran melalui venturi b. Menunjukkan bahwa talang venturi dapat digunakan sebagai alat ukur debit c. Menentukan kondisi modular dan kondisi non modular/ tenggelam pada masing-masing debit. 2. Sub Kompetensi Menunjukkan hubungan antara kedalaman aliran dengan besarnya koevisien debit 3

kajian teori Dengan menyempitkan tampang saluran pada suatu ruas saluran, maka perubaahan kecepatan dan tinggi aliran pada tampang tersebut dapat digunakan untuk menghitung debit yang lewat.

Contoh alat ukur dengan prinsip ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

B1

Bc

B

ho

h1

h2

a

Gambar 1. Aliran melalui alur penyempitan

Ada 2 macam aliran melalui penyempitan : a. Persamaan untuk keadaan aliran tenggelam non modular

Bo

Bc

B1

B2

Ho

Hc

h1

h2

Uo

Uc

U1

U2

a

kondisi aliran non modular Lab. Hidro FT UNY 2016

Page 27

Bila aliran melalui penyempitan adalah aliran tenggelam maka untuk memperkirakan debit yang lewat ,kedalaman muka air hulu h 1 dan kedalaman pada penyempitan h 2 harus diukur. Bila tidak terjadi kehilangan tenaga maka persamaan Bernoulli untuk tampang 1 dan 2 dapat dituliskan sebagai berikut : U 02 U 12 h0   h1  2 g 2 g Persamaan kontinuitas : BohoUo = B1h1U1 Atau

B1 h1

U0 =

B0 h0

U 1

Dengan menggabungkan persamaan didapat h0 – h1 =

1 2 g

U

2

1

 U 02 

U 22  

 B2 h2  1  =  B h  2 g    0 0  2

=

U 1

2

   

1  m  2

2 g

Sehingga didapat U2 =

 2 g (h1  h2    2  1  m   2 g (h0  h1   2  1  m 

Dan Q = B1 h1 

Dengan memberikan koreksi didapat :

Qnyata = Cd B1 h1 Dengan

m=

 2 g (h0  h1 )    2  1  m 

B1 h1 B0 h0

b. Persamaan Untuk Keadaan Modular

Bo

Bc

B1

B2

h0

hc

h1

U0

Uc

U1

h2 U2

a c.

Pada keadaan aliran bebas, pelimpah ambang lebar lebih sempurna untuk mengukur debit. Pada keadaan ini di hilir penyempitan akan terbentuk loncat air Pada penyempitan terjadi aliran kritik sehingga untuk mengetahui debit yang lewat cukup diukur kedaalaman hulu h 0. Dari persamaan : Lab. Hidro FT UNY 2016

Page 28

hc =

2 3

H 0 dan h c

q

2



g

didapat : 2 3

H 0

q

2



g

atau

q=g1/2 (2/3 H)3/2

dan

Qideal = B1g1/2(2/3 H0)2/3 Q = 1,7 B 1H0 3/2

Karena pada pengukuran di lapangan yang langsung diukur ialah h, maka kedalam persamaan diatas harus diberikan faktor koreksi Cv, sehingga didapat : Qnyata = 1,7 C d.Cv B1 h03/2

 H  2,25   Cv =  0 2 , 25 h   0 

3/ 2

, from" Weirs and Flumes For Flow M easurement", Ackers P. et al

catatan : m = A0 / A1 A0 = B0 h0 A1 = B1 h1 A2 = Bo h2 4. alat yang digunakan a. Multi purpose teaching flume b. Model talang venturi c. Model ini merupakan tiruan talang venturi di saluran irigasi. Model ini terbuat dari glass reinforced plastic. Konstruksi ini digunakan untuk mengukur debit di saluran terbuka. d. Point Gauge e. Mistar / pita ukur 5. Keselamatan Kerja a. Dalam bekerja harap berhati-hati karena alat mudah pecah karena sebagian alat mudah pecah b. Jalin kerja sama dengan kelompoknya c. Setel flume sesuai kemiringan d. Kabel power pompa sudah terpasang dengan benar 6 langkah percobaan a. Memasang talang venturi pada saluran dengan mendirikannya pada saluran b. Supaya hasil pengukurannya lebih akurat, maka rongga antara pintu dengan dinding saluran sebaiknya diberi plasticine. c. Ukuran lebar talang di hulu dan hilir (B o dan B1) d. Aliran air kedalam flume e. Ukur ho, h1 ,h2 dan Q f. Naikkan aliran secara bertahap dan amati pola alirannya. g. Ukur ho , h1 dan Q serta harganya h. Pasang stop log diakhir saluran i. Ulangi prosedur di atas


Page 29

j. k. l. m. n. o.

Tambahkan 1 stop log lagi untuk menaikkan kedalaman air di hilir dan menggenangi venturi. Amati pengaliran yang terjadi dan buat sketsa alira nnya. Hitunglah koefisien debit yang terjadi. Buatlah grafik hubungan h dngan Q Gambarkan grafik hubungan C d dengan h o/ h2 untuk aliran modular Gambarkan grafik hubungan C d dengan h o/ h2 untuk aliran non modular

7. Bahan diskusi Diskusikan apa yang saudara temui dalam pengamatan , fenomena apa yang terjadi dalam percobaan tersebut, buatlah dalam bentuk laporan praktikum




Diperiksa oleh :

Page 30

8. Hasil Aengamatan Jenis percobaan: VENTURI

>1/3ho Bo

Bc

B1

B2

h0

hc

h1

U0

Uc

U1

h2 U2

a

Aliran melalui alur penyempitan kondisi modullar Bo =........ Percobaan ke

B1 = .............. Q m /det 3

ho m

h1 m

h2 m

1modullar 2 modullar 3 modullar 4 modullar 5 modullar

Yogyakarta, .................................. Nama

Tanda tangan

1. .......................................

.....................

2. .......................................

.....................

3. .......................................

.....................

4. .......................................

.....................



Page 31

8. Hasil Aengamatan Jenis percobaan: VENTURI

< 1/3ho Bo

Bc

B1

B2

ho

h1

h2

Uo

U1

U2

a

:

Aliran non modular/ tenggeam

Aliran melalui alur penyempitan kondisi non modular Bo =........ Percobaan ke

B1 = .............. Q m /det 3

h0 m

h1 m

h2 m

1non modullar 2 non modullar 3 non modullar 4 non modullar 5 non modullar Yogyakarta, .................................. Nama

Tanda tangan

1. .......................................

.....................

2. .......................................

.....................

3. .......................................

.....................

4. .......................................

.....................



Page 32

Modul Praktikum Hidrolika -2016-1

Recommend Documents