E2 - Bintang Rizky P S - 185100200111018 [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM



FOTO BERWARNA



MEKANIKA FLUIDA MATERI



BUOYANCY Disusun oleh: NAMA



: Bintang Rizky P S



NIM



: 185100200111018



KELOMPOK



: E2



HARI, TANGGAL



: 16-Oktober-2020



ASISTEN



:



Dzaky Abiyyu Alwasi Afidah Nahdah Amalia Hafizh Nur Salam Safira Nurlita Savira Medita Avisenna Divaldi



Ling Rina Citra Handayani Ryan Fauzi Lutvia Nurlatipah Rizka Amalia Safitri Michelle Maria



LABORATORIUM TEKNIK SUMBER DAYA ALAM DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2020



3X4



Nama : Bintang Rizky PS NIM : 185100200111018 Kelompok : E2 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Fluida adalah zat yang berada dalam keadaan cair (liquid) dan gas. Zat cair adalah zat yang untuk jumlah massa tertentu akan memiliki volume tertentu yang tidak tergantung pada bentuk benda dimana zat cair tersebut ditempatkan. Untuk mengukur volume zat cair biasanya dilakukan dengan mengukur volume kontainer dimana zat cair itu berada. Namun volume yang sebenarnya hanyalah sesuai jumlah yang mengisi kontainer tersebut. Jika volumenya lebih kecil dari kontainer, maka akan terbentuk permukaan bebas; misalnya pada danau dan tandon yang tidak terisi penuh. Sebaliknya, gas dengan jumlah massa tertentu bisa memiliki volume yang bervariasi sesuai dengan wadah dimana gas itu berada. Gas akan mengisi dan memenuhi seluruh wadah dimana gas berada. (Ghurri, 2014) Dalam hukum Archimedes, bahwa semua benda yang tercelup ke dalam fluida akan mendapat gaya apung sebanding dengan berat fluida yang dipindahkannya. Karena tekanan pada setiap titik di permukaan banda setara dengan specific weight dari fluida dan kedalaman, maka total gaya yang bekerja pada bagian kiri dan kanan benda tersebut menjadi sama dan dapat diabaikan (kesetimbangan gaya arah horizontal, ΣFx=0). (Sugiri, 2016) 1.2. Tujuan a. Mahasiswa mampu memahami prinsip tekanan keatas fluida cair terhadap benda terapung. b.



Mahasiswa mampu menentukan kerapatan (density) dari kemampuan berbagai macam fluida dalam menangkat suatu benda.



PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2020



Nama : Bintang Rizky PS NIM : 185100200111018 Kelompok : E2 BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Pengertian Buoyancy dan Density Gaya apung (Buoyancy) berbanding terbalik dengan dengan gaya berat. Gaya apung disebabkan benda atau tubuh seseorang yang berada dalam fluida dan gaya dinamika dikarenakan adanya gerakan relatif dalam fluida tersebut. Gaya dinamika biasanya terdiri dari dua komponen: gaya tarik (drag force) dan gaya angkat (lift force). Gaya angkat adalah gaya dari fluida yang dinamis untuk membuat objek bergerak secara tegak lurus pada gerak relatif objek yang berhubungan dengan fluida. Gaya angkat mengarahkan gerakan naik dan turun secara tegak lurus. (Sunandarti, 2017) Sejarah mengatakan bahwa Archimedes merumuskan hukumnya yang terkenal lebih dari 2000 tahun yang lalu, “Ketika sebuah benda terendam seluruhnya atau sebagian dalam fluida, gaya apung sama dengan berat benda yang dipindahkan cairan" ini sederhana, mudah dipahami dan mudah diterapkan. Akan tetapi, pada suatu waktu terdapat definisi alternatif tentang besarnya gaya apung. Yaitu Ketika sebuah benda terendam seluruhnya atau sebagian dalam fluida, gaya apung sama dengan jumlah eksternal gaya tekanan hidrostatik yang bekerja pada objek. (Nergaard, 2017) Massa jenis (densitas) adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volumenya. (Saputra, 2017) 2.2. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Buoyancy Buoyancy disebut juga gaya apung. Faktor yang memengaruhi buoyancy adalah kedalaman. Benda yang diletakkan di dalam air terasa lebih ringan dibandingkan dengan beratnya ketika di udara. Hal tersebut dikarenakan tekanan semakin bertambah dengan bertambahnya kedalaman, gaya yang bekerja di bagian bawah yang berada di dalam air lebih besar daripada gaya benda di bagian atas. Kemudian densitas air juga mempengaruhi buoyancy. Jika benda dalam keadaan mengapung, maka volume benda lebih besar dibandingkan volume fluida yang dipindahkan. Hal ini terjadi apabila benda memiliki densitas lebih kecil daripada densitas air (Ramadhan, 2015). Karena daya apung gaya tergantung pada massa jenis benda dan massa jenis fluida. Dengan contoh bahwa es dapat mengapung di atas air. Karena, dari kepadatan es lebih kecil dari kepadatan air. Untuk alasan, sebuah benda yang kepadatannya lebih besar dari pada fluida. Yang terendam cenderung tenggelam. Sebuah objek bisa lebih kecil lebih padat dari pada cairan. Gaya apung dapat menahan benda mengapung. (Kuri, 2016) Menurut Hukum Archimedes sebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkannya. Besarnya gaya ke atas ditulis dalam persamaan: Fa = ρ v g Dimana Fa adalah besarnya gaya ke atas, v adalah volume benda yang tercelup, ρ adalah massa jenis zat cair, dan g adalah percepatan gravitasi. Jadi, factor yang mempengaruhi buoyancy yaitu volume benda dan massa jenis air. Semakin besar berat zat cair yang dipindahkannya, maka semakin besar pula



PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2020



Nama : Bintang Rizky PS NIM : 185100200111018 Kelompok : E2 buoyancy nya. Semakin kecil massa jenis benda dari massa jenis zat cair, maka semakin besar gaya apungnya (Upadhyay, 2014). 2.3. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Density Kerapatan suatu fluida didefiniskan sebagai massa fluida per satuan volume yang dilambangkan dengan huruf Yunani ρ (rho). Untuk beberapa fluida massa jenisnya tergantung pada temperature dan tekanan khususnya untuk fluida gas. Perubahan keduanya akan sangat mempengaruhi massa jenis gas. Untuk fluida cairan pengaruh keduanya adalah kecil. Jika massa jenis fluida tidak terpengaruh oleh perubahan temperatur tekanan dinamakan fluida incompressible. Semakin tinggi atmosfir dari permukaan bumi maka kerapatannya semakin kecil (Prada, 2016). Kerapatan atau density dinyatakan dengan ρ. Didefinisikan sebagai massa per satuan volume, atau dapat ditulis persamaan: ρ= Massa benda disimbolkan dengan m, dan volume disimbolkan dengan V. Faktor yang mempengaruhi density atau kerapatan adalah massa, volume, dan juga suhu. Volume dan density akan naik apabila suhu turun atau volume dan density akan turun apabila suhu naik (Widyandari, 2011). 2.4. Rumus-Rumus Yang Berhubungan Dengan Buoyancy dan Density dan penjelasannya Rumus yang berhubungan dengan buoyancy yaitu: Pbuoy = ρwater g h Yang mana, Pbouy adalah tekanan akibat pengaruh buoyancy, ρwater adalah densitas air, g adalah percepatan gravitasi, dan h adalah kedalaman terhadap permukaan air. Gaya inilah yang biasa disebut gaya buoyancy. Gaya buoyancy adalah jumlah netto dari besarnya tekanan yang bekerja pada tiap-tiap bagian life boat yang berda dalam kedalaman yang berbeda-beda di bawah air (Widyandari, 2011). Menurut Pratiwi (2013), hukum Archimedes menyatakan bahwa besarnya gaya ke atas yang dikerjakan fluida pada benda adalah sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda. Maka persamaan rumusnya yaitu: Fa = Wb ρf . g . vbf = ρb . g . vb ρf . vbf = ρb . vb ρb =



ρf



Dimana Fa adalah gaya ke atas (N), W adalah gaya berat benda (N), v bf adalah volume benda yang tercelup (m 3), v b adalah volume benda seluruhnya (m 3), ρf adalah massa jenis fluida (kg/m 3), dan ρb adalah massa jenis benda (kg/m 3).



PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2020



Nama : Bintang Rizky PS NIM : 185100200111018 Kelompok : E2



2.5. Hukum Archimedes Prinsip Archimedes menyatakan bahwa ketika sebuah benda seluruhnya atau sebagian dimasukkan ke dalam zat cair, cairan akan memberikan gaya apung (F a) pada benda yang besarnya sama dengan berat cairan yang dipindahkan benda (w): Fa = w Dimana Fa = ρf . g . vbf, dengan ρf adalah massa jenis fluida, g adalah percepatan gravitasi bumi sebesar 9,8 m/s 2, vbf adalah volume fluida yang dipindahkan. Hubungan teori hukum Archimedes dan peristiwa mengapung, melayang, dan tenggelam yaitu ketika menimbang batu di dalam air., berat batu yang terukur pada timbangan pegas menjadi lebih kecil dibandingkan dengan ketika menimbang batu di udara, Berat batu yang terukur pada timbangan lebih kecil karena ada gaya apung yang menekan batu ke atas (Ramadhan, 2015). Hukum Archimedes adalah sebuah hukum tentang prinsip pengapungan diatas zat cair. Pada prinsip Archimedes, sebuah benda akan mengapung dalam fluida jika massa jenis suatu benda lebih kecil daripada massa jenis zat cair (Prada, 2016).



2.6. Aplikasi Buoyancy dan Density Pada Bidang TL/TE Aplikasi buoyancy dan density pada bidang Teknik Pertanian adalah hydrometer. Hydrometer adalah suatu alat untuk mengukur specific gravity zat cair dengan menggunakan prinsip-prinsip Buoyancy. Hidrometer digunakan untuk mengukur densitas cairan. Pelampung yang terkalibrasi ditenggelamkan di dalam fluida sampai berat fluida yang dipindahkan secara tepat sama dengan beratnya sendiri. Hidrometer mengapung lebih tinggi pada cairan yang memiliki densitas lebih tinggi dari pada yang lebih rendah. Hidrometer diberi pemberat pada bagian ujung bawah sehingga posisi bagian atas akan stabil, dan skala pada bagian atas batang memungkinkan pembacaan densitas secara langsung (Sudarja, 2015). Penentuan tekstur tanah dapat dilakukan dengan berbagai metode. Metode yang biasa digunakan, yaitu metode hydrometer, metode pipet, dan metode langsung. Namun, pada pengujian kali ini menggunakan metode hydrometer. Hydrometer merupakan alat ukur berat jenis atau kepadatan relatif dari cairan seperti rasio densitas dan cairan kepadatan air. (Musdalipa, 2018)



PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2020



Nama : Bintang Rizky PS NIM : 185100200111018 Kelompok : E2 DAFTAR PUSTAKA Ghurri, Ainul. 2014. Dasar-Dasar Mekanika Fluida. Jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana. Bali. Kuri, Shivakumar. 2016. The Law of Buoyancy Force. Department of Mechanical Engineering, Rural Polytechnic Hulkoti, Gadag. Musdalipa, Andi. 2018. Pengaruh Sifat Fisik Tanah dan Sistem Perakaran Vegetasi Terhadap Imbuhan Air Tanah. Dalam jurnal Agritechno (Vol. 11, No.1, April 2018) Nergaard, Arnfinn. 2017. The Magic of Buoyancy and Hydrostatics – Buoyancy and Effective Forces. Dalam Jurnal Modern Applied Science (Vol. 11, No. 12, 2017) Prada, Delio. 2016. Distribusi Tekanan fluida Campuran Solar dan Air pada Volute Pompa Sentrifugal. Skripsi. Semarang: Universitas Negeri Semarang Pratiwi, Ayu Eka, dkk. 2013. Penurunan Persamaan Saint Venant Secara Geometris. Βeta. 6(2). 172-200 Ramadhan, Rahmad Hudan. 2015. Pemahaman Siswa Tentang Konsep Gaya Apung: Sebuah Studi Kasus. Skripsi. Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma Sudarja, 2015. Mekanika Fluida. Diktat Kuliah. Yogyakarta: Universtas Muhammadiyah Yogyakarta Sugiri, Putri Lissa. 2016. ANALISIS GAYA APUNG (BUOYANCY) PADA SISTEM PERPIPAAN GAS DI AREA FLOWLINE DAN TRUNKLINE. Dalam Jurnal Geomine (Vol.4, No.3, Desember 2016) Upadhyay, Naman D dkk. 2014. A Review on Power Generation by Gravity and Buoyancy. International Journal of Engineering Research & Technology. Vol 3 (4): Hal 14301432. Widyandari, Aulia. 2011. Metodologi Pengembangan Model Smulasi Untuk Evaluasi Keselamatan Penumpang Freefall Lifeboat. Jurnal Gema Teknologi. Vol 16 (2): Hal 75-81.



PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2020



Nama : Bintang Rizky PS NIM : 185100200111018 Kelompok : E2 LAMPIRAN



PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2020



Nama : Bintang Rizky PS NIM : 185100200111018 Kelompok : E2



PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2020



Nama : Bintang Rizky PS NIM : 185100200111018 Kelompok : E2



PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2020



Nama : Bintang Rizky PS NIM : 185100200111018 Kelompok : E2



PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2020



Nama : Bintang Rizky PS NIM : 185100200111018 Kelompok : E2



PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2020



Nama : Bintang Rizky PS NIM : 185100200111018 Kelompok : E2



PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2020



Nama : Bintang Rizky PS NIM : 185100200111018 Kelompok : E2



PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2020



Nama : Bintang Rizky PS NIM : 185100200111018 Kelompok : E2



PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2020



Nama : Bintang Rizky PS NIM : 185100200111018 Kelompok : E2



PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2020



Nama : Bintang Rizky PS NIM : 185100200111018 Kelompok : E2



Arnfinn. 2017. The Magic of Buoyancy and Hydrostatics – Buoyancy and Effective Forces. Dalam Jurnal Modern Applied Science (Vol. 11, No. 12, 2017)



PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2020



Nama : Bintang Rizky PS NIM : 185100200111018 Kelompok : E2



PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2020



Nama : Bintang Rizky PS NIM : 185100200111018 Kelompok : E2



PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2020



Nama : Bintang Rizky PS NIM : 185100200111018 Kelompok : E2



PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2020