LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA PRODI TEKNIK PERMINYAKAN AKADEMI MINYAK DAN GAS BALONGAN INDRAMAYU 2017
PENGARUH TEKANAN HIDROSTATIS TERHADAP MANOMETER The effect of hidrostatis preasure on the manometer Zida Idhum Ma’rifa, Andyni Oktaviani Dewi, Elsa Salsabila, Faisal Akbar Ghazali, Muhammad Busrol Karim, Nanda Setyorini Putri Santoso 150300o9
[email protected] Praktikum : Sabtu, 10 Juni 2017 Pengumpulan : Minggu, 11 Juni 2017 Asisten : Agni Ahmad Lutfi ( 14010048 ) Aliy Ahmad Kenthona ( 14010010 ) Dheadela Putri Rahayu ( 14030018 ) Dhimas Indragunawan ( 14010131 ) Fathan Kariman ( 14010104 ) Gusty Teja Kusuma ( 14010211 ) Khairunisa Nuriza Rahmi ( 14030036 ) Muhamad Dzaki Waliyyuddin ( 14030011 ) Muhamad Yusril Mirza Geofani ( 14030065 ) Muhammad Zaenal Abidin ( 14010103) Nasyiatul Aisyah (14030072 ) Umul Qodriyah (14030001) Yusian Kayetanus Kasiwalli ( 14010258 )
Abstrak (indo)Pada percobaan kali ini menerangkan tentang bagaimana prinsip dan cara menggunakan manometer. Kita tau bahwa manometer adalah alat untuk mengukur tekanan dari fluida yang terbuat dari bahan kaca atau bagan yang mudah pecah oleh karena itu kita harus hati-hati dalam mengunakannya. Di dalam percobaan kita diajarkan dan bisa tahu bagaimana menentukan titik datum pada manometer dan juga kita mampu mengamati perubahan ketinggian fluida saat di masukan kedalam manometer dan perubahannya secara perlahan akibat adanya perbedaan massa jenis dari fluida tersebut. Manometer merupakan alat yang di gunakan untuk menghitung tekanan suatu fluida. Setiap fluida memiliki massa jenis yang berbeda-beda oleh karenanya saat dua fluida di masukan kedalam manometer akan mengalami perubahan ketinggian kolom fluida di karenakan perbedaan massa jenis dari fluida tersebut. Manometer zat cair merupakan manometer jenis terbuka. Pada manometer zat cair terdapat pipa U yang memiliki satu ujung tabung terbuka dan satu ujung tabung tertutup. Cairan dalam tabung yang digunakan pada percobaan kali ini adalah minyak dan aquadest . Manometer ini digunakan karena tekanan udara yang diukur sangatlah besar sehingga tidak mungkin menggunakan manometer zat cair karena hanya dapat mengukur tekanan kurang dari atau sama dengan 1 atmosfer. Tekanan aktual yang terjadi pada posisi suatu sistem
yang diukur disebut tekanan absolut (absolute (absolute pressure), pressure), yang diukur relatif terhadap absolut vakum. Namun kebanyakan alat ukur tekanan dikalibrasi sehingga tekanan atmosfer terbaca nol,
1
dan mengindikasikan adanya perbedaan antara tekanan absolut dan tekanan atmosfer. Perbedaan ini disebut tekanan pengukuran ( gauge gauge pressure). pressure). (English) In this experiment explains how the principle and how to use the manometer. We know that the manometer is a tool to measure the pressure of a fluid made of glass or a fragile chart so we must be careful in using it. In the experiment we are taught and can know how to determine the datum point in the manometer and also we are able to observe the fluid height change as it is input into the manometer and its change slowly due to the difference of density of the fluid. Manometer is a tool used to calculate the pressure of a fluid. Each fluid has a different type of mass therefore when the two fluids fed into the manometer will change the fluid column height due to the difference of the density of the fluid. The liquid manometer is an open-type manometer. In the liquid manometer there is a U pipe having one end of the open tube and one end of the tube closed. The fluids in the tubes used in this experiment are oil and aquadest. This manometer is used because the air pressure measured is so large that it is impossible to use a liquid manometer because it can measure pressure less than or equal to 1 atmosphere. The actual pressure occurring at the position of a measured system is called absolute pressure, which is measured relative to the absolute vacuum. But most pressure gauges are calibrated so that atmospheric pressure is zero, and indicates a difference between absolute pressure and atmospheric pressure. This difference is called the measurement pressure (gauge pressure). 1
TUJUAN 1.
Mengetahui fungsi Tabung Manometer.
2.
Mengetahui cara menggunakan Tabung Manometer.
3.
Mengetahui prinsip kerja Manometer Tabung U.
4.
Menghitung tekanan hidrostatis pada suatu zat cair.
5.
Mengetahui cara menentukan
Datum Line
2 ALAT DAN BAHAN Alat yang digunakan pada percobaan Manometer adalah : Manometer
Gambar 1.1 Manometer
2
Manometer yang digunakan terbuat dari kaca digunakan ketika ingin mencari titik datum line.
Bahan yang digunakan pada percobaan kali ini adalah Aquadest
Gambar 1.2 Aquadest Aquadest bahan yang digunakan ketika ingin mencari ketinggian dari suatu fluida dan sebagai acuan untuk mencari tekanan di manometer
Minyak
Gambar 1.3 Minyak Minyak yang berbahan cairan digunakan ketika ingin mencari ketinggian dari suatu fluida dan sebagai acuan untuk mencari tekanan.
3
DASAR TEORI
3
Manometer Manometer adalah suatu alat pengukur tekanan yang mengukur perbedaan tekanan suatu titik tertentu dengan tekanan atmosfer (tekanan terukur) atau perbedaan tekanan antara dua titik. Jenis Manometer yang paling bersejarah yaitu manometer yang memiliki kolom cairan. Manometer yang paling sederhana yaitu manometer yang memiliki dua kolom, apabila diibaratkan manometer tersebut berbentuk U, yaitu manometer yang memiliki kolom cairan. Manometer yang paling sederhana yaitu manometer yang memiliki dua kolom, apabila diibaratkan manometer tersebut berbentuk U, dimana kolom dari manometer tersebut diisi oleh cairan., dimana pengukuran dilakukan pada satu sisi tabung yang lainnya. Pendapat Para Ahli Tekanan udara yang bekerja dipermukaan bumi menekan setiap benda yang ada dipermukaan bumi dari segala arah, hal ini berlaku sama dengan di dalam air. Alat untuk mengukur tekanan udara disebut barometer. Barometer sederhana terdiri dari sebuah tabung panjang yang diisi dengan air raksa. Tabung ini posisinya dibalik di dalam sebuah bejana sehingga air raksa akan turun pada ketinggian tertentu sampai tercapai kesetimbangan gaya tekanan udara luar dengan berat kolom air raksa. Barometer yang demikian disebut barometer Torricelli karena pertama kali diselidiki oleh seorang ahli fisika dari Italia, yaitu Evangelista Torricelli. Faktor Yang Mempengaruhi Tekanan Udara
Faktor-faktor yang memengaruhi a). Tinggi Rendahnya Tempat
tekanan
udara
adalah
sebagai
berikut.
Semakin tinggi suatu tempat, lapisan udaranya semakin tipis dan semakin renggang, akibatnya tekanan udara semakin rendah.Tekanan udara di suatu tempat pada umumnya dipengaruhi oleh penyinaran matahari. Daerah yang banyak mendapat sinar matahari mempunyai tekanan udara rendah dan daerah yang sedikit mendapat sinar matahari mempunyai tekanan udara tinggi. Tekanan udara pada suatu tempat berubah sepanjang hari. Alat pencatat tekanan udara dinamakan barograf. Pada barograf tekanan udara sepanjang hari tergores pada kertas yang dinamakan barogram. Bila hasilnya dibaca secara teliti, maka tekanan udara tertinggi terjadi pada pukul 10.00 (pagi) dan pukul 22.00 (malam) dan tekanan rendah terjadi pada pukul 04.00 (pagi) dan pukul 16.00 (sore). b). Temperatur
Jika temperatur udaranya tinggi, maka volume molekul udara berkembang, sehingga tekanan udara menjadi rendah, sebaliknya jika temperatur udara menjadi kecil, maka tekanan udara menjadi tinggi.
4
Prinsip Kerja Manometer
Manometer merupakan alat yang sering digunakan untuk mengukur sifat-sifat fluida seperti massa jenis, tekanan, head tekanan yang dimilik masing-masing fluida yang bersifat homogen. Berikut merupakan prinsip kerja Manometer :
Gambar 1 Prinsip Kerja Manometer (Sumber : http://www.google.com/Prinsip_Kerja_Manometer.com)
Keterangan gambar : a. Gambar a, merupakan gambar sederhana manometer U yang diisi cairan setengahnya, dengan kedua ujung tabung terbuka berisi cairan setengahnya, dengan kedua ujung tabung terbuka berisi cairan sama tinggi, sementara itu ; b. Gambar b, bila tekanan positif diterapkan pada salahhsatu sisi kaki tabung cairan ditekan ke bawah pada kaki tabung tersebut dan naik pada sisi tabung lainnya. Perbedaan ketinggian “h” merupakan penjumlahan hasil pembacaan di atas dan di bawah angka nol yang menunjukan adanya tekanan sementara itu; c. Gambar c, bila keadaan vakum diterapkan pada satu sisi kaki tabung cairan akan meningkat pada sisi tersebut dan cairan akan turun pada sisi lainnya. Perbedaan ketinggian “h” merupakan hasil penjumlahan pembacaan di atas dan di bawah nol, yang menunjukan jumlah tekanan vakum.
Tekanan Hidrostatis
Tekanan pada zat cair yang diam sesuai namanya (hidro = air dan statis : diam) atau lebih lengkapnya tekanan hidrostatis didenifisikan sebagai tekanan yang diberikan oleh cairan pada kestimbangan karena pengaruh gaya gravitasi.
5
Gambar 2 Benda dalam Bejana (Sumber : http://www.google.com)
Hukum tekanan Hidrostatis berlaku jika zat cair d alam keadaan diam tidak mengalir, dimana : =
Dimana
(1)
.g.h
Ph
: = Tekanan Hidrostatis (Pa) = Densitas Fluida (Kg.m-3)
g h
= Percepatan Gravitasi (9,8 m.s-2) = Kedalaman Fluida (m)
Pressure H ead (H ead Tekanan) Dalam Mekanika Fluida head tekanan adalah energi internal dari cairan karena tekanan yang diberikan pada dasar wadah dari cairan tersebut atau bisa diartikan bahwa head tekanan menyatakan tinggi suatu kolom fluida, dimana fluida dituju bernilai homogen atau sejenis yang akan menghasilkan kekuatan tekanan tertentu. Berikut merupakan Pressure Head ( Head Tekanan) :
Head Tekanan Oli Head Tekanan Air
Gambar 3 H ead Tekanan pada Masing-Masing Fluida (Sumber : http://wwwgoogle.com) 6
Sifat-Sifat Fluida
Sejauh yang kita ketahui, fluida adalah gugusan yang tersusun atas molekulmolekul dengan jarak pisah yang besar untuk gas dan kecil untuk zat cair. Molekulmolekul itu tidak terikat pada suatu kisi, melainkan saling bergerak bebas terhadap satu sama lain. Berikut sifat-sifat fluida : 1. Rapat Massa, Berat Jenis dan Rapat Relatif Rapat massa (ρ) adalah ukuran konsentrasi massa zat cair dan dinyatakan dalam bentuk massa (m) persatuan volume (V).
………………………………………………………………………….. (2)
Dimana
:
p
= Densitas (kg.m-3)
M
= massa (kg)
V
= volume (m3)
Rapat massa air (ρ air) pada suhu 4 oC dan pada tekanan atmosfer (atm) adalah 1000 kg/m3. Berat jenis (g) adalah berat benda persatuan volume pada temperatur dan tekanan tertentu, dan berat suatu benda adalah hasil kali antara rapat massa (ρ) dan percepatan gravitasi (g ). 2 ……………………………………………………………... (3)
Dimana
:
γ
= berat jenis ( N/m3)
ρ
= rapat massa (kg/dt2)
g
= percepatan gravitasi (m/dt2)
Rapat relatif (s) adalah perbandingan antara rapat massa suatu zat (ρ) dan rapat massa air (γ air), atau perbandingan antara berat jenis suatu zat (ρ) dan berat jenis air (γ air). Rapat relatif (s) adalah perbandingan antara rapat massa suatu zat (ρ) dan rapat massa air (ρ air), atau perbandingan antara berat jenis suatu zat (γ) dan berat jenis air (γ air). ……………………………………….(4)
7
Karena pengaruh temperatur dan tekanan pada rapat massa zat cair sangat kecil, maka dapat diabaikan sehingga rapat massa zat cair dapat dianggap tetap. 2. Kekentalan (viscocity )
Kekentalan adalah sifat dari zat cair untuk melawan tegangan geser (τ) pada waktu bergerak atau mengalir. Kekentalan disebabkan adanya kohesi antara partikel zat cair sehingga menyebabkan adanya tegangan geser antara molekulmolekul yang bergerak. Zat cair ideal tidak memiliki kekentalan. Kekentalan zat cair dapat dibedakan menjadi dua yaitu kekentalan dinamik (µ) atau kekentalan absolute dan kekentalan kinematis (ν). Dalam beberapa masalah mengenai gerak zat cair, kekentalan dinamik dihubungkan dengan kekentalan kinematik sebagai berikut:
.......................................................................................................(5)
2. Kemampatan (Compressibility )
Merupakan perubahan volume karena adanya penambahan zat atau perubahan tekanan, yang ditujukan oleh perbandingan antara perubahan tekanan dan perubahan volume terhadap volume awal. Perbandingan tersebut dikenal dengan modulus elastisitas (k).
..............................................................................................................(6)
Dalam hal ini, fluida bisa dibagi menjadi compressible fluid dan incompressible fluid . Secara umum, cairan bersifat compressible sedangkan gas bersifat incompressible. Kemampuan suatu fluida untuk bisa dikompresi biasanya dinyatakan dalam bulk compressibility modulus. Istilah compressible fluid dan incompressible fluid hendaknya dibedakan dengan istilah compressible flow dan incompressible flow. Compressible flow adalah aliran dimana densitas fluidanya tidak berubah didalam medan aliran ( flow field ), misalnya aliran air. Sedangkan incompressible flow adalah aliran dimana densitas fluidanya berubah didalam medan aliran, misalnya aliran udara. 8
3. Tegangan Permukaan (SurfaceTension)
Molekul-molekul pada zat cair akan saling tarik-menarik secara seimbang diantara sesamanya dengan gaya berbanding lurus dengan massa (m) dan berbanding trebalik dengan kuadrat jarak (r) antara pusat massa.
.......................................................................................................(7)
5.
Dengan
:
F
= Gaya Tarik-menarik (N)
Kapilaritas
Kapilaritas terjadi akibat adanya gaya kohesi dan adhesi antar molekul, jika kohesi lebih kecil dari pada adhesi maka zat air akan naik dan sebaliknya ji ka leb ih besar maka zat cair akan turun. Kenaikan atau penurunan zat cair di dalam suatu tabung dapat dihitung dengan menyamakan gaya angkat yang dibentuk oleh
tegangan permukaan dengan gaya berat.
9
Gambar 4 Kenaikan dan Penurunan Kapilaritas (a. Kenaikan ; b. Penurunan) (Sumber : http://www.google.com/K apilaritas)
Secara matematis digambarkan sebagai berikut :
....................................................................................................... (8)
Dimana
:
h
= Kenaikan atau penurunan zat cair (m)
6. Pressure atau Tekanan
Tekanan dibagi menjadi dua yaitu tekanan absolute dan alat ukur tekanan yaitu pressure gauge. 7. Tegangan permukaan (surface tension )
Molekul-molekul pada zat cair akan saling tarik menarik secara seimbang diantara sesamanya dengan gaya berbanding lurus dengan massa (m) dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak (r) antara pusat massa.
...................................................................................................... (9)
Dengan
:
F
= gaya tarik menarik
m
= massa molekul 1 dan 2
r
= jarak antar pusat massa molekul.
Jika zat cair bersentuhan dengan udara atau zat lainnya, maka gaya tarik menarik antara molekul tidak seimbang lagi dan menyebabkan molekul-molekul pada permukaan zat cair melakukan kerja untuk tetap membentuk permukaan zat cair. Kerja yang dilakukan oleh molekul-molekul pada permukaan zat cair tersebut dinamakan tegangan permukaan (s). Tegangan permukaan hanya bekerja pada bidang permukaan dan besarnya sama di semua titik. 8.
Temperatur 10
Temperatur (suhu), panas spesifik (specific heat), konduktivitas termal, dan koefisien ekspansi termal: Panas spesifik adalah jumlah energi panas yang diperlukan untuk menaikkan satu satuan massa sebesar satu derajat. Konduktivitas termal menunjukkan kemampuan fluida untuk menghantarkan (mengkonduksikan) panas. Sedangkan koefisien ekspansi termal menghubungkan antara temperatur dan densitas pada tekanan konstan.
Jenis – jenis Manometer
Beberapa macam manometer sebagai berikut : 1. Manometer zat cair
Manometer zat cair biasanya merupakan pipa kaca yang berbentuk U yang berisi raksa. Keuntungan dari jenis manometer zat cair adalah Sederhana dan murah, perawatannya mudah, ketelitiannya cukup bagus. Adapun kelemahan dari manometer zat cair adalah kebanyakan terbuat dari kaca, maka mudah pecah, dalam operasinya memerlukan pengaturan posisi, hanya cocok untuk fluida tertentu, tidak dapat dipakai untuk tekanan dinamik. Manometer jenis ini dibedakan menjadi manometer raksa ujung terbuka dan manometer raksa ujung tertutup. a. Manometer raksa ujung terbuka
Manometer raksa ujung terbuka digunakan untuk mengukur tekanan gas dalm ruang tertutup bila tekanannya sekitar 1 atmosfer. Pada pipa U berisi air raksa, pada salah satu ujungnya dihubungkan dengan ruangan yang akan diukur tekanannya, sedangkan ujung yang lain berhubungan dengan udara luar. Sebelum digunakan, permukaan raksa pada kedua pipa U adalah sama tinggi. Setelah dihubungkan denagn ruang yang akan diukur tekanannya, maka permukaan raksa pada kedua pipa menjadi tidak sama tingginya. Jika tekanan gas ruangan tertutup lebih besar dari pada tekanan udara luar, maka akan mendorong raksa dalam pipa U. Permukaan raksa pada pipa terbuka lebih tinggi dari pada permukaan raksa pada pipa yang berhubungan dengan ruangan tertutup. Misalkan selisih tinggi raksa adalah ∆h, maka tekanan ruangan sebesar P = Bar + ∆h
(10)
Jika tekanan dalam gas ruangan tertutup lebih rendah dari pada tekanan udara luar, maka permukaan raksa pada pipa yang berhubungan dengan ruang tertutup. Misalkan selisih tinggi raksa adalah ∆h, maka tekanan gas dalam ruangan sebesar P = Bar × ∆h Keterangan Bar P ∆h
(11)
: = Tekanan udara luar = Tekanan gas dalam ruang tertutup = Selisih tinggi permukaan 11
b. Manometer raksa ujung tertutup
Manometer ini pada prinsipnya sama dengan manometer raksa ujung terbuka, tetapi digunakan untuk mengukur tekanan ruangan lebih dari 1 atmosfer. Persamaan yang digunakan pada manometer tertutup adalah P2 = (P1+ ∆h) Keterangan P1 P2 ∆h
(12)
: = Tekanan udara mula-mula dalam pipa = Besarnya tekanan udara yang diukur = Selisih tinggi permukaan
2. Manometer logam
Manometer logam digunakan untuk mengukur gas atau uap tekanan yang sangat tinggi. Misalnya tekanan gas dalam ketel uap, juga seperti uap dalam pembangkit listrik tenaga uap. Di masyarakat secara umum alat ini digunakan untuk memeriksa tekanan udara dalam ban oleh para penambal ban. Manometer yang banyak dipakai ialah Manometer Bourdon.
Manometer Dalam Dunia Migas
Manometer adalah alat yang digunakan secara luas pada audit energi untuk mengukur perbedaan tekanan di dua titik yang berlawanan. Jenis manometer tertua adalah manometer kolom cairan. Versi manometer sederhana kolom cairan adalah bentuk pipa U Selama pelaksanaan audit energi, manometer digunakan untuk menentukan perbedaan tekanan diantara dua titik di saluran pembuangan gas atau udara. Perbedaan tekanan kemudian digunakan untuk menghitung kecepatan aliran di saluran dengan menggunakan persamaan Bernoulli (Perbedaan tekanan = v2/2g). Rincian lebih lanjut penggunaan manometer diberikan pada bagian tentang bagaimana mengoperasikan manometer. Manometer harus sesuai untuk aliran cairan. Manometer diperlukan untuk mengetahui tekanan fluida pada up-stream dalam menentukan densitas fluida tersebut. Metode yang diperlukan dalam mengukur dan menunjukkan besaran tekanan adalah tekanan atau gaya per satuan luas bidang, terlebih dahulu diubah kedalam abentuk gerakan mekanik, kemudian gerak ini dikalibrasikn kedalam skala angka. Manometer ini diletakkan setelah separator (pada liquid dominated reservoir ), sebelum orifice meter . Disamping itu diperlukan pula sebuah manometer Hg (raksa) untuk mengetahui selisih tekanan fluida diantara dua sisi plat orifice. 4
METODOLOGI Metode percobaan pada praktikum Manometer kali ini adalah sebagai berikut : 1. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan.
12
2. Memasukkan Aquadest ke Manometer pipa tabung U hingga batas 4 cm.
3. Memasukkan minyak sebanyak 3 cm
4. Menentukan titik datum/datum line (x)
13
5. Memasukkan minyak sebanyak 5 cm
6. Menentukan titik datum/datum line (x)
7. Memasukkan minyak sebanyak 7 cm.
14
8. Menentukan titik datum/datum line (x).
9. Membersihkan dan merapihkan kembali alat dan bahan yang telah digunakan dengan memasukkan Aquadest ke Manometer yang terdapat minyaknya.
5
DATA dan PENGOLAHAN DATA
15
Tabel 3 Hasil Pengamatan Manometer No. 1. 2. 3.
hminyak (m) 3 x 10-2 m 5 x 10-2 m 7 x 10-2 m
Hair(m) 2,5 x 10 -2 m 4,3 x 10 -2 m 6,2 x 10-2 m
Keterangan ketinggian : hminyak
= Ketinggian minyak
hair
= Ketinggian air
Pengolahan Data Percobaan Pertama Diketahui : h air
= 2,5 x 10-2 m
h miyak = 3 x 10-2 m g
= 9,81 m.s-2
Pu
= 1,1 x 105 Pa
ρ air
= 1000 kg.m-3
Ditanya
:
ρ minyak = … ? P minyak = … ? Jawab
:
ρ minyak = =
ρair . g . hair g . hminyak
5
1000 kg.m-3. 9,81m.s-2 . 2, x 10-2 m 9,81m.s-2 .3
x
10-2 m
= 833,333 kg.m-3
16
P minyak = Pu + ρ minyak . g . h minyak = 1,1 x 105 + ( 833,333kg.m-3. 9,81 m.s-2. 3 x 10-2 m) = 110245,249 Pa Percobaan Kedua Diketahui : h air
= 4,3 x 10-2 m
h minyak = 5 x 10-2 m g
= 9,81 m.s-2
Pu
= 1,1 x 105 Pa
ρ air
= 1000 kg.m-3
Ditanya
:
ρ minyak = … ? P minyak = … ? Jawab
:
ρ minyak = =
ρair . g . hair g . hminyak
., ., x , . x
= 860 kg.m-3 Pminyak = Pu + ρ minyak . g . h minyak = 1,1 x 105 + (860 . 9,81 . 5 x 10 -2) = 110421,83 Pa Percobaan Ketiga Diketahui : h minyak
= 6.2 x 10-2 m
h air
= 7 x10-2 m
g
= 9,81 m.s-2
Pu
= 1,1 x 105 Pa
17
ρ air Ditanya
= 1000 kg.m-3 :
ρ minyak = … ? P minyak = … ? Jawab
ρ minyak
: = =
ρair . g . hair g . hminyak
., ., x , .7 x
= 885,714 kg.m-3 Pminyak = Pu + ρ minyak . g . h minyak = 1,1 x 105 + (885,714 . 9,81 . 7 x10 -2) = 110608,22 Pa Data Terbaik Massa Jenis Minyak
̅
ρ
=
ρminyak 1 + ρminyak 2 + ρminyak 3
n , + +,7 = = 859,6813 kg.m-3
̅
ρ2
̅
= (ρ)2 = (859,6813)2 = 739051 kg2.m-6
∑ρ2
= (ρminyak 1
) + (ρ 2
minyak 2
) + (ρ 2
minyak 3
= (833,33)2 + (860)2 + (885,714)2 = 2218528 kg2.m-6
∆ρ
=
− n.̅ √ ∑ n (n−)
=
− (7) √ (−)
ρ
ρ
= 15,138kg.m-3
18
)
2
̅
ρ - ∆ ρ = 859,6813 – 15,138 = 844,5433 kg.m-3
̅
ρ + ∆ ρ = 859,6813 + 15,138 = 874,8193 kg.m-3 Jadi nilai densitas minyak berkisar antara 844,5433 kg.m -3sampai dengan 874,8193 kg.m-3 . Data Terbaik Tekanan Minyak
P
= =
Pminyak 1 + Pminyak 2 + Pminyak 3 n
, + , + ,
= 110425,099 Pa
P2
= (P)2 = (110425,099)2 = 1,21937 x 1010 Pa2
∑P2
) + (P ) + (P ) = (110245,249) +(110421,83) +(110608,22)
= (Pminyak 1
2
minyak 2
2
2
minyak 3
2
2
2
= 36581173800 Pa2
∆P
= √
∑P2 - n.P
=
2
n (n-1)
√ 7 −( −(7) ) 3
3 3 1
= 73,800 Pa
P - ∆P
= 110425,099 – 73,800 = 110351,299 Pa
P + ∆P
= 110454,529 + 129,099 = 110498,899 Pa
Jadi nilai tekanan minyak berkisar antara 110351,299Pa sampai dengan 110498,899 Pa.
19
Tabel 4 Hasil Pengolahan Data Manometer
percobaan 1. 2. 3.
6
hminyak (m) 0,03 m 0,05 m 0,07 m
hair (m) 2,5 x 10-2 m 4,3 x 10-2 m 6,2 x 10-2 m x ∑
ρ minyak (kg.m-3) 833,33 kg.m-3 860 kg.m-3 885,714 kg.m-3 859,681
Pminyak (Pa) 110245,249 Pa 110421,83 Pa 110608,22 Pa 110425
2579,043 kg-3
331276,299 Pa
PEMBAHASAN Pada percobaan “Manometer”, memiliki tujuan, yaitu : mengetahui fungsi manometer, mengetahui cara menggunakan tabung manometer, mengetahui prinsip kerja manometer tabung u, menghitung tekanan hidrostatis pada suatu zat, mengetahui cara menentukan datum line. Manometer adalah alat yang berfungsi untuk mengukur tekanan udara dalam ruang tertutup. Terdapat beberapa jenis manometer, diantaranya adalah sebagai berikut : (a) Manometer zat cair, jenis manometer tertua adalah manometer zat cair. Versi sederhana manometer zat cair adalah manometer pipa U; (b) Manometer logam, digunakan untuk mengukur tekanan gas yang sangat tinggi, sebagai contohnya tekanan gas dalam ketel uap. Cara kerja manometer ini didasarkan pada plat logam yang bergerak naik-turun bila ada perubahan tekanan; (c) Manometer Mac Lead , digunakan untuk mengukur tekanan udara yang lebih kecil dari 1 mmHg. Cara kerja dari manometer ini pada prinsipnya sama seperti pada manometer raksa dengan ujung tertutup . Manometer digunakan untuk menguku tekanan zat cair yang tidak terlalu tinggi atau mendekati tekanan atmosfir. Manometer adalah alat ukur tekanan dan manometer tertua (Otto Von Guericke) Otto von Guericke (1602-1686) dari jerman merupakan tokoh yang berhasil menemukan alat ukur tekanan tekanan (manometer Tekanan hidrostatis adalah tekanan dalam zat cair yang dipengaruhi oleh berat zat cair itu sendiri, ketinggian kolom fluida (zat cair), dan percepatan gravitasi. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut : Ph = ρ × g × h, sedangkan pressure head secara sederhana diartikan sebagai tinggi kolom suatu fluida dalam tanki atau pipa. Berikut ini adalah sifat-sifat yang dimiliki oleh fluida, yaitu : densitas, tekanan, temperature (suhu), compressibility, viskositas, dan tegangan permukaan. Alat yang digunakan pada percobaan Manometer terdiri dari : Manometer Tabung U, Pipet Tetes dan Pressure Gauge. Sedangkan bahan yang digunakan terdiri dari : Aquadest , Minyak Goreng dan Sarung Tangan. Langkah-langkah yang dilakukan pada percobaan ini
20
antara lain : menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan; memasukkan Airke dalam tabung manometer lalu memasukkan Minyak Goreng ke dalam tabung manometer setinggi 0,03 m; menentukan Datum Line (x); mengukur ketinggian kolom fluida Airsebagai h 1 dan mengukur ketinggian fluida Minyak Goreng sebagai h 2; mencatat data yang diperoleh pada percobaan pada lembar hasil pengamatan; merapihkan kembali alat dan bahan yang telah digunakan. Pada percobaan pertama didapat data sebagai berikut, pada percobaan pertama ketinggian air sebesar 0,032 m, ketinggian minyak sebesar 0,034 m, lalu didapat hasil massa jenis minyak sebesar 941,18 kg.m -3 dan tekanan minyak sebesar 110313,92 Pa. Percobaan kedua didapat data sebagai berikut, pada percobaan kedua ketinggian air sebesar 0,024 m, ketinggian minyak sebesar 0,05 m, lalu didapat hasil massa jenis minyak sebesar 480 kg.m -3 dan tekanan minyak sebesar 110235,44 Pa. Percobaan ketiga didapat data sebagai berikut, pada percobaan ketiga ketinggian air sebesar 0,06 m, ketinggian minyak sebesar 0,07 m, lalu didapat hasil massa jenis minyak sebesar 857,14 kg.m -3 dan tekanan minyak sebesar 110588,60 Pa. Data Terbaik dari massa jenis minyak berkisar antara 617,63 kg.m -3 sampai dengan 901,25 kg.m-3, sedangkan data terbaik tekanan minyak berkisar antara 110272,25 Pa sampai dengan 110486,39 Pa. Dari hasil pengolahan data dapat diketahui bahwa tekanan tiap percobaan berbeda-beda karena faktor ketinggian dari tiap fluida berbeda-beda. Pada percobaan kali ini terdapat beberapa kesalahan yaitu tidak sabar dalam menuangkan fluida minyak pada saat dimasukkan ke dalam Manometer Tabung U sehingga hasilnya menjadi tidak akurat. 7
KESIMPULAN Setelah percobaan manometer dilakukan dapat ditarik beberapa kesimpulan diantaranya : 1. Manometer adalah untuk mengukur besarnya tekanan hidrostatis yang ditimbulkan oleh suatu fluida. 2.
Tekanan Hidrostatis adalah didefinisikan sebagai tekanan yang diberikan oleh cairan pada kesetimbangan karena pengaruh gaya gravitasi.
3.
Untuk menentukan atau menemukan datum line kita harus menetukan terlebih dahul Datum Point nya
4.
Cara menetukan Datum Point yaitu dengan cara meiihat titik bertemunya dua fluida
5.
Cara menentukan Datum Line yaitu : mengamati batas pertemuan antara dua jenis fluida cair, tentukan yang paling rendah lalu tarik garis lurus secara horizontal sampai memotong kedua sisi tabung.
6.
Prinsip kerja dari manometer tabung U yaitu :
Jika manometer diisi fluida cair yang sejenis, maka tinggi kolom fluidanya akan sama
7.
Apabila didalam tabung manometer terdapat dua jeis fluida yang berbeda, maka akan berpengaruh pada tinggi kolom fluida yang diukur dari Datum Line akan berbeda, tergantung pada densitas dari massing masing fluida
8.
Didapatkan densitas dari minyak yang didapatkan pada percobaan ini adalah : - Percobaan pertama densitas minyak nya sebesar 941,18 kg.m -3.
21
- Percobaan kedua densitas minyak nya sebesar 480 kg.m -3. - Percobaan ketiga densitas minyak nya sebesar 857,14 kg.m -3 9. Didapatkan Tekanan dari minyak yang didapatkan pada percobaan ini adalah : - Tekanan minyak pada percobaan pertama sebesar 110313,92 Pa. - Tekanan minyak pada percobaan kedua sebesar 110235,44 Pa. - Tekanan minyak pada percobaan ketga 110588,60 Pa. 10. Sifat sifat fluida terdiri dari kemampatan, Densitas, viskositas, Pressure 11. Kemampatan adalah perubahan volume karena adanya perubahan tekanan 12. Viskositas menunjukkan resistensi satu lapisan untuk meluncur (sliding) di atas lapisan lainnya 13. Densitas (Massa Jenis) dan berat spesifik Densitas adalah massa persauan volume sedangkan berat spesifik adalah berat persatuan volume. 14. Presssure, dala hal ini ada tekanan absolute da nada juga tekanan dari alat ukur ( gauge pressure). 15. Temperature (Suhu), panas spesifik (Spesific Heat ), konduktivitas dan koefisien ekspansi termal. 8
REFERENSI [1] Alonso. 1979. Dasar-Dasar Fisika Universitas. Jakarta : Erlangga [2]
Bernard, Grob. 1984. Basic Elektronik. Mc Grow Hill : New York
[3]
Guntoro, Nanang A. 2013. Fisika Terapan. PT. Remaja Rasdakiar : Bandung
[4]
Halliday, Resnick. 1984. Fisika Jilid 1. Jakarta : Erlanagga
[5]
Purwanto, Budi. 2003. Pelajaran Fisika 2A. Solo : PT.Tiga Serangkai
[6]
Ruwanto, Bambang. 2004. Asas-asas Fisika. Yogyakarta : Yudisthira
[7]
Soedjono. 1986. Fisika Azas Ilmu. Yogyakarta : Universitas Gajah Mada
[8]
Soetrisno. 1984. Seri Fisika Dasar. Bandung : ITB
[9]
Tippler, P.A. 1998. Fisika Untuk Sains Dan Teknik. Jakarta : Erlangga
[10] Yanasari. 2017. Modul Praktikum Mekanika Fluida. Akamigas Balongan : Indramayu
22
