Alat (B) METACENTRIC HEIGHT APPARATUS [PDF]

Citation preview

BAB III METACENTRIC HEIGHT APPARATUS 3.1 Definisi Peralatan Metacentric Height ini dirancang untuk menentukan ketinggian metasentrik dari tubuh mengambang dan variasi ketinggian dengan sudut kemiringan. Alat ini terdiri dari sebuah ponton persegi panjang. Pusat gravitasi dari ponton dapat dipindahkan dengan cara memindahkan berat sisi badan joki horisontal. Sudut kemiringan ponton itu ditunjukkan dengan plumb-bob pada skala terpasang. Pusat gravitasi dari ponton juga dapat dipindahkan secara vertical dengan cara berat vertikal disesuaikan pada tiang. Metacentric height (GM) adalah sebagai ukuran stabilitas awal dari benda terapung. Ini dihitung sebagai jarak antara pusat gravitasi suatu benda terapung dan metacenternya. 3.2 Tujuan Tujuan dari dilakukannya percobaan Metacentric Height ini adalah untuk mengetahui stabilitas atau keseimbangan dari benda terapung. 3.3 Waktu Percobaan Percobaan Metacentric Height ini dilaksanakan pada hari Rabu tanggal 20 Maret 2019 pukul 14.00-16.00 WIB 3.4 Peralatan dan Bahan Peralatan dan bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah: a. Metacentric Height Apparatus F1-14 b. Mistar c. Bak penampungan air d. Alat tulis e. Air



Praktikum Hidraulika | 11



4



6



5 2 7 3



1



Gambar 3.1. Metacentric Height Apparatus F1-14 Sumber: Pengamatan langsung Keterangan : 1. Ponton 2. Skala derajat 3. Adjustable mass 4. Tiang ponton 5. Massa sorong (sliding mass) 6. Benang pengukur 7. Skala linear 3.5 Jumlah Praktikan Jumlah praktikan pada percobaan ini lima orang, yang masing-masing bertugas: - 1 orang menghidupkan keran pengontrol air dan mengganti penahan; - 1 orang mengamati garis putih sejajar ujung timah;



Praktikum Hidraulika | 12



- 1 orang menghitung debit; - 1 orang meletakkan beban dan mencatat hasil-hasil pengamatan; - 1 orang menjaga ponton agar tidak menyentuh bak air. 3.6 Ringkasan Teori



Gambar 3.2 Dimensi Metacentric height apparatus Sumber : rahmat-priyono.blogspot.co.id/2012/11/metacentrik-height.htlm=1 Gambar diatas menunjukkan kapal terapung di air. Pemberat yang dapat digeser (w), yang diletakkan pada dek kapal dan W adalah berat total kapal termasuk w. Kapal dalam keadaan seimbang, dek dalam posisi horizontal. Sekarang w digeser sejarak x tegak lurus de Pk, oleh karenanya kapal menjadi miring dengan sudut sebesar . Dalam posisi miring, titik berat G dan titik apung B berpindah tempat pada posisi tegak lurus garis vertikal. Titik berat G berpindah ke titik G’. w x = W GG’…………………………………………………………(3.1) GG’ = GM tg ………………………………………………………..(3.2) w x = W G M tg………………………………………….................(3.3)



wx GM = W tgθ …………………………………………………………(3.4)



Praktikum Hidraulika | 13



I min BM =



V



dengan



I=



1 3 Lb 12



dan



V



=



L



b



d



……………………(3.5) Dengan: L = panjang kapal b = lebar kapal d = bagian kapal yang berada di bawah muka air GM = BM – BG …………………………………………………..(3.6) BG



=



−



y



d 2



……………………………………………………...(3.7) Kondisi stabilitas benda terapung: -



bila M berada di atas G (GM positif)



 benda stabil



-



bila M sama dengan G (GM = 0)



 benda netral



-



bila M berada di bawah G (GM negatif)  benda tidak stabil.



3.7 Langkah Kerja a. Lakukanlah pengukuran dimensi ponton panjang (L), lebar (b), dan tinggi (d). b. Tempatkan massa sorong (sliding mass) setinggi 175 mm dari dasar ponton. c. Posisikan Adjustable mass pada kedudukan nol atau pada posisi netral di skala ukur (linear scale). d. Tentukan posisi titik berat ponton dari dasar (G) dengan menggunakan seutas benang yang diikatkan pada tiang vertikal (mast) dengan cara menggeser benang tersebut sampai diperoleh kedudukan tiang vertikal (mast) menjadi horizontal, lalu ukur jarak benang dari dasar ponton (y). e. Isi bak penampung dengan air, lalu ponton diapungkan dan pastikan posisi adjustable mass tetap pada posisi netral. Kedudukan ini digunakan sebagai referensi keseimbangan antara benang unting-unting (plumb line) dengan skalanya. Praktikum Hidraulika | 14



f. Ukurlah tinggi ponton yang tidak terendam air (r) lalu hitung tinggi ponton yang terendam air (s) dengan mengurangi tinggi ponton (d) dengan tinggi ponton yang tidak terendam air. g. Geser Adjustable mass ke arah kanan dari posisi netralnya untuk setiap penggeseran 10 mm sampai ke ujung skala dan catat besar sudut yang terbentuk (). h. Ulangi langkah pada poin g untuk penggeseran adjustable mass ke arah kiri. 3.8 Analisa Data dan Hasil Perhitungan Data yang diketahui : - Dimensi ponton : Panjang (L)



= 350 mm



Lebar (b)



= 200 mm



Tinggi (d)



= 75



mm



- Berat sliding mass (w)



= 0,305 kg



- Berat ponton terpasang (W)



= 1,476 kg



- Jarak titik berat ponton dari dasar (y)



= 74 mm



- Jarak sliding mass ke dasar ponton (MZ)



= 165 mm



- Tinggi ponton yang tidak kena air (r)



= 50 mm



- Tinggi ponton yang terendam air (s)



= 25 mm



- Pergeseran adjustable mass tiap



= 10 mm



Perhitungan GM berdasarkan dimensi ponton: s



= d-r



= 75 mm - 50 mm = 25 mm



s 25 mm = =12,5 mm 2 2



I =



1 3 1 lb = (350 mm )(200 mm)3 = 233 .333 .333,30 mm 4 12 12



V = L . b . s = (350 mm) (200 mm) (25 mm) =1.750.000 mm3



Praktikum Hidraulika | 15



I 233.333 .333,30mm 4 BM = = =133,333 mm V 1.750.000 mm 3 GM =BM −BG=



I s − y− =133,333−( 74−12,5 )=71,833 mm V 2



(



)



Keterangan: I



= momen inersia (mm4)



V



= volume ponton yang terendam air (mm3)



GM = tinggi metasentrum (mm) Tabel 3.1 Data Metacentric Height Sisi Kiri



Sisi Kanan



Jarak moveable mass dari titik pusat x (mm) 10 20 30 40 50 60 70 80



Jarak moveable mass Sudut



dari titik pusat x



Sudut



(Ѳ)



(mm)



(Ѳ)



1,5 3,0 4,0 5,0 6,5 7,5 9,0 10



10 20 30 40 50 60 70 80



1,5 3,0 4,0 5,0 6,5 7,5 9,0 10



Praktikum Hidraulika | 16



GRAFIK METASENTRUM Sudut rata-rata (Ѳ)



12 10



f(x) = 0.12 x + 0.38 R² = 1



8 6 4 2 0



0



10



20



30



40



50



60



70



80



90



Jarak (mm)



Grafik 3.1 Hubungan Jarak Moveable Mass dari titik pusat dengan Sudut



Tabel 3.2 Data sudut rata-rata dan GM rata-rata (mm) jarak moveable mass dari titik pusat x (mm)



Sudut rata-rata (Ѳ)



GM rata-rata (mm)



Praktikum Hidraulika | 17



f(x) = INF x^-176.07 R² = 0.77



Sudut rata-rata (Ѳ)



12 10



10 20 30



1,149 2,298 3,447



103,03 102,99 102,92



40



4,596



102,82



50



5,745



102,70



60 70 80



6,894 8,043 9,192



102,54 102,36 102,16



85



9,767



102,04



GRAFIK METASENTRUM 9.77 9.19



8.04



8



6.89



6



5.75



4.6



4 2 0 101.8



102



102.2



102.4



102.6



102.8



3.45 2.3 1.15 103



103.2



Sudut rata-rata (Ѳ)



Praktikum Hidraulika | 18



Grafik 3.2 Hubungan sudut rata-rata dengan GM rata-rata 3.9



Kesimpulan 1. Posisi Metasentrum (GM) tergantung dari posisi titik berat ponton yang terendam (B) dan titik ponton keseluruhan (G). 2. Tinggi Metasentrum berubah dengan perubahan sudut kemiringan. Tinggi metasentrum (GM) pada hasil percobaan adalah 103,03 mm (bernilai positif), sedangkan tinggi metasentru (GM) dari hasil perhitungan teori adalah 69,205 mm (bernilai positif), berarti terjadi sedikit penyimpangan antara hasil percobaan dengan teori. Hal ini dapat terjadi karena kurangnya kehati-hatian dan ketelitian dalam pelaksanaan setiap langkah kerja, serta kurangnya ketelitian saat pembacaan sudut dan titik netral yang tidak pada posisi atau titik O. 3. Posisi benda stabil bila GM bernilai positif, posisi benda dikatakan netral bila GM bernilai 0, dan benda tidak stabil bila GM bernilai negatif.



Praktikum Hidraulika | 19