![Laporan Praktikum H04 Mekanika Fluida [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/laporan-praktikum-h04-mekanika-fluida.jpg)
12 0 1 MB
LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA
KELOMPOK 02 Aldila Kurnia
1106003680
Fitri Suryani
1106003964
Martha Destri Arsari 1106005042 Nastiti Tiasundari
1106003926
Willy Hanugrah Gusti 1106004001 PJ Kelompok
: Martha Destri Arsari
Asisten Modul
: Triandhika Alfrian
Tanggal Praktikum : 10 Oktober 2012 Tanggal Disetujui : Nilai
:
Paraf
:
LABORATORIUM HIDROLOGI, HIDROLIKA DAN SUNGAI DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA 2012
TEORI BERNOULLY A. TUJUAN Menyelidiki keabsahan teori Bernoully pada aliran dalam pipa bundar dengan perubahan diamater. B. TEORI Hukum Bernoully : “Jumlah tinggi tempat, tinggi tekanan dan tinggi kecepatan pada setiap titik dari suatu aliran zat ideal selalul mempunyai harga yang konstan.” Sehubungan dengan aliran dalam pipa pada dua penampang, persamaan Bernoully tersebut dapat ditulis sebagai berikut : 2
2
v1 P v P + 1 + z1 = 2 + 2 + z 2 2 g ρ .g 2 g ρ .g
dimana : v2 2g
= tinggi kecepatan
P
= tinggi tekanan
ρ.g
z
= tinggi tempat
Indeks 1, 2
= menunujukkan titik tinjauan
v
= kecepatan aliran
g
= percepatan gravitasi
Pada alat percobaan/ peraga ini : •
Z1 = z2 (pipa benda uji terletak horizontal)
•
P =
ρ.g.h
atau
h =
P
ρ.g , dimana h menunujukkan tinggi pada
manometer. Jadi bila mengikuti teori bernoully, maka : v2
Total Head (H) = 2 g + h, konstan pada semua penampang sepanjang pipa uji.
C. ALAT-ALAT 1. Stop Watch 2. Meja Hidrolika 3. Alat peraga Teori Bernoully 4. Tabung Pengukur Volume
D. CARA KERJA 1. Meletakkan alat percobaan horisontal pada saluran tepi di atas meja Hidrolika dengan mengukur kaki penyangga. 2. Menghubungkan alat dengan aliran suplai dari meja Hidrolika dan mengarahkan aliran yang keluar dari ujung outlet pipa benda uji melalui pipa lentur ke dalam tangki pengukur volume. 3. Mengisi semua tabung manometer dengan air, hingga tidak ada lagi gelembung udara pada manometer yang terlihat pada manometer. 4. Mengatur dengan seksama suplai air dan kecepatan aliran melalui katup pengatur aliran alat dan katup suplai pada meja hidrolika, sehingga diperoleh pembacaan yang jelas pada tabung manometer. Jika diperlukan, menambah tekanan pada manometer dengan menggunakan pompa tangan. 5. Mencatat semua pembacaan skala tekanan pada tabung manometer. Menggeser sumbat (hipodermis) pada setiap penampang benda uj lalu mencatat pembacaan manometer (ingat fungsi hipodermis). 6. Mengukur debit yang melewati benda uji dengan banutan Stop Watch dan tangki pengukur volume pada meja hidrolika.
7. Mengulangi langkah 1-5 untuk berbagai variasi debit (statis tinggi dan statis rendah). D. PENGOLAHAN DATA •
Data Praktikum
D1 D2 D3 D4 D5 D6
Diameter mm 28 21 14 16.8 19.6 22.4
m 0.028 0.021 0.014 0.0168 0.0196 0.0224
D7
25
0.025
D8
28
0.028
Tinggi Kecepatan Debit (L/s) 0.35714285 7 0.33333333 3 0.3125 0.35714285 7 0.38461538 5
Manometer Reading (cm) Tabung Tabung Tabung Tabung Tabung Tabung Tabung 1 2 3 4 5 6 8 35
31.5
7
20
25
27
29
37
34
9.3
21.3
25.7
27.7
30
35.2
32.3
11
22.4
27
29
31
40
37
12.5
24
29
30.5
32
48
45
19
29
35
38
40
Total Head Debit (L/s) 0.35714285 7 0.33333333 3 0.3125 0.35714285 7
Manometer Reading at Tube No. 7 (cm) Tabung Tabung Tabung Tabung Tabung Tabung Tabung 1 2 3 4 5 6 8 36
37
36.5
35
34.8
33.5
34
39
40.4
40
37.6
37
37
36.7
39
38.4
38.3
36.8
36.7
36.5
36.7
41
41
40.6
39
38
38
38
0.38461538 5 g
50
= 9.81 m/s2
50
50
49
48
47.5
47.5
Pengolahan Data dh = | h2 - h1|
% error =
dh =
Persamaan garis :
àv=
y=bx b=
Q=vxA A=
x 100%
D2
Titik 1
h1 (m)
h2 (m)
dh (m)
v (m/s)
A (m^2)
1
0.35
0.36
0.01
0.44
0.000616
2
0.37
0.39
0.02
0.63
0.000616
3
0.352
0.39
0.038
0.86
0.000616
4
0.4
0.41
0.01
0.44
0.000616
5
0.48
0.5
0.02
0.63
0.000616
v (m/s) 0.44 0.62 0.86 0.44 0.62
% error 30.89 13.61 41.24 30.89 0.32
Manometer 1
Ʃ b
37.6061 4
y = 37.60614x
Grafik Manometer 1
Q (m^3/s) 0.0002728 5 0.0003858 7 0.0005318 9 0.0002728 5 0.0003858 7 xy 13.5916 8.4382 35.4664 13.5916 0.1984 71.2862
Qperc (m^3/s)
% error
0.000357143
30.89
0.000333333
13.62
0.0003125
41.25
0.000357143
30.89
0.000384615
0.326
x^2 0.1936 0.3844 0.7396 0.1936 0.3844 1.8956
Titik 2
h1 (m)
h2 (m)
dh (m)
v (m/s)
A (m^2)
1
0.315
0.37
0.055
1.04
0.0003465
2
0.34
0.404
0.064
1.12
0.0003465
3
0.323
0.384
0.061
1.09
0.0003465
4
0.37
0.41
0.04
0.89
0.0003465
5
0.45
0.5
0.05
0.99
0.0003465
v (m/s) 1.03 1.12 1.09 0.88 0.99
% error 0.77 14.15 17.56 16.34 12.06
Manometer 2
Ʃ
Q (m^3/s) 0.0003599 4 0.0003882 8 0.0003790 7 0.0003069 6 0.0003431 9 xy 0.7931 15.848 19.1404 14.3792 11.9394 62.1001
Qperc (m^3/s)
% error
0.000357143
0.778
0.000333333
14.15
0.0003125
17.56
0.000357143
16.35
0.000384615
12.07
x^2 1.0609 1.2544 1.1881 0.7744 0.9801 5.2579
11.8108 2
b
y = 11.81082 x
Grafik Manometer 2
Titik 3
h1 (m)
h2 (m)
dh (m)
v (m/s)
A (m^2)
1
0.07
0.365
0.295
2.41
0.000154
2
0.093
0.4
0.307
2.45
0.000154
3
0.11
0.383
0.273
2.31
0.000154
4
0.125
0.406
0.281
2.35
0.000154
Q (m^3/s) 0.0003704 9 0.0003779 5 0.0003564 1 0.0003616
Qperc (m^3/s)
% error
0.000357143
3.604
0.000333333
11.81
0.0003125
12.32
0.000357143
1.231
5
0.19
0.5
0.31
Manometer 3
2.47
v (m/s) 2.4 2.45 2.31 2.34 2.46
0.000154
% error 3.6 11.8 12.32 1.23 1.26
Ʃ
0.0003798
xy 8.64 28.91 28.4592 2.8782 3.0996 71.987
0.000384615
1.269
x^2 5.76 6.0025 5.3361 5.4756 6.0516 28.6258
2.51475 9
b
y = 2.514759 x
Grafik Manometer 3
Titik 4
h1 (m)
h2 (m)
dh (m)
v (m/s)
A (m^2)
1
0.2
0.35
0.15
1.72
0.00022176
2
0.213
0.376
0.163
1.79
0.00022176
3
0.224
0.368
0.144
1.68
0.00022176
4
0.24
0.39
0.15
1.72
0.00022176
5
0.29
0.49
0.2
1.98
0.00022176
v (m/s) 1.71 1.78 1.68
% error 6.12 15.94 16.16
Manometer 4
Q (m^3/s) 0.0003804 3 0.0003965 8 0.0003727 5 0.0003804 3 0.0004392 9 xy 10.4652 28.3732 27.1488
Qperc (m^3/s)
% error
0.000357143
6.122
0.000333333
15.95
0.0003125
16.16
0.000357143
6.122
0.000384615
12.45
x^2 2.9241 3.1684 2.8224
1.71 1.98
6.12 12.44
Ʃ
10.4652 24.6312 101.083 6
2.9241 3.9204 15.7594
6.41417 8
b
y = 6.414178 x
Grafik Manometer 4
Titik 5
h1 (m)
h2 (m)
dh (m)
v (m/s)
A (m^2)
1
0.25
0.348
0.098
1.39
0.00030184
2
0.257
0.37
0.113
1.49
0.00030184
3
0.27
0.367
0.097
1.38
0.00030184
4
0.29
0.38
0.09
1.33
0.00030184
5
0.35
0.48
0.13
1.6
0.00030184
v (m/s) 1.38 1.48 1.37 1.32 1.59
% error 14.66 25.83 24.95 10.95 20.21
Manometer 5
Ʃ b
y = 13.59362x
13.5936 2
Q (m^3/s) 0.0004185 4 0.0004494 3 0.0004164 0.0004011 0.0004820 6 xy 20.2308 38.2284 34.1815 14.454 32.1339 139.228 6
Qperc (m^3/s)
% error
0.000357143
14.67
0.000333333
25.83
0.0003125
24.95
0.000357143
10.96
0.000384615
20.21
x^2 1.9044 2.1904 1.8769 1.7424 2.5281 10.2422
Grafik Manometer 5 Titik 6
h1 (m)
h2 (m)
dh (m)
v (m/s)
A (m^2)
1
0.27
0.335
0.065
1.13
0.00039424
2
0.277
0.37
0.093
1.35
0.00039424
3
0.29
0.365
0.075
1.21
0.00039424
4
0.305
0.38
0.075
1.21
0.00039424
5
0.38
0.475
0.095
1.37
0.00039424
Manometer 6
v (m/s) 1.12 1.35 1.21 1.22 1.36
Ʃ b
y = 23.38811x
23.3881 1
% error 19.78 37.4 34.65 25.32 28.54
Q (m^3/s)
Qperc (m^3/s)
0.0004452 1 0.0005325 4 0.0004782 3 0.0004782 3 0.0005382 4
xy 22.1536 50.49 41.9265 30.8904 38.8144 184.274 9
x^2 1.2544 1.8225 1.4641 1.4884 1.8496 7.879
0.000357143
19.78
0.000333333
37.41
0.0003125
34.66
0.000357143
25.32
0.000384615
28.54
Grafik Manometer 6
Titik 8
h1 (m)
h2 (m)
dh (m)
v (m/s)
A (m^2)
1
0.29
0.34
0.05
0.99
0.000616
2
0.3
0.367
0.067
1.15
0.000616
3
0.31
0.367
0.057
1.06
0.000616
4
0.32
0.38
0.06
1.08
0.000616
5
0.4
0.475
0.075
1.21
0.000616
Q (m^3/s) 0.0006101 2 0.0007062 6 0.0006514 3 0.0006683 5 0.0007472 4
Qperc (m^3/s)
% error
0.000357143
41.46
0.000333333
52.8
0.0003125
52.03
0.000357143
46.56
0.000384615
48.53
Manometer 8
v (m/s) 0.99 1.14 1.05 1.08 1.21
% error 41.46 52.8 52.02 46.56 48.52
Ʃ b
44.0488 3
y = 44.04883x
Grafik Manometer 8
xy 41.0454 60.192 54.621 50.2848 58.7092 264.852 4
x^2 0.9801 1.2996 1.1025 1.1664 1.4641 6.0127
E. ANALISA 1. Analisa Percobaan Tujuan dari praktikum modul H04 ini adalah menyelidiki keabsahan dari Teori Bernoully pada aliran dalam pipa bundar dengan perubahan diameter. Dalam mempersiapkan peralatan praktikum, praktikan hanya tinggal menggunakan saja karena alat peraga teori Bernoully ini sudah disediakan sebelumnya di laboraturium hidrolika. Namun saat asisten sedang menerangkan langkah-langkah melakukan percobaan, pipa aliran masuk pada alat terasa longgar sehingga untuk mencegah lepasnya pipa yang tentunya akan menyebabkan air tumpah ke ruangan praktikum, praktikan dibantu oleh asisten akhirnya mengganti pipa tesebut dengan pipa cadangan lainnya yang sudah tersedia.
Saat melakukan percobaan pun
praktikan melaksanakan langkah-langkah percobaan sesuai dengan langkah kerja yang telah dituliskan sebelumnya pada bagian pendahuluan laporan. Seperti yang terdapat pada langkah kerja, praktikan terlebih dahulu mengisi semua tabung manometer dengan air agar tidak ada gelembung udara yang terlihat pada manometer. Hal ini dilakukan karena apabila masih terdapat gelembung udara pada tabung, dapat mempengaruhi pembacaan skala tinggi tekanan. Pembacaan skala tekanan dilakukan pada tabung 1, tabung 2, tabung 3, tabung 4, tabung 5, tabung 6, dan tabung 8, dengan variasi debit sebanyak 5 variasi. Sedangkan pada tabung 7 terdapat pembacaan skala tinggi kecepatan dan tekanan. Perbedaan ini karena tabung 7 tidak terhubung dengan tabung sumbat sehingga distribusi aliran air pada tabung ini pun berbeda dengan ke tujuh tabung lainnya. Tabung 7 atau Total Head menurut hukum Bernoully seharusnya konstan pada semua penampang sepanjang pipa uji. 2. Analisa Pengolahan Data Dalam pengolahan data ini terdapat hal-hal yang telah ditentukan untuk dihitung yaitu : •
Perbedaan tinggi kecepatan pada setiap tabung manometer
•
Debit aliran air
Untuk pembuktian keabsahan teori bernoully, dapat dibuktikan dengan Total Head (H) =
v2 2g
+ h yang akan memperlihatkan konstan atau tidaknya tinggi
tempat, tekanan dan kecepatan pada semua penampang pipa uji. Saat memasuki pengolahan data, ternyata Q percobaan dengan Q perhitungan di dalam satu titik memiliki nilai yang berbeda-beda. Dari sini dapat kita analisis bahwa terdapat faktor yang menyebabkan adanya perbedaan nilai pada setiap pipa. Faktor tersebut berasal dari kesalahan percobaan dalam hal ini adalah karena adanya turbulensi, yaitu hilangnya energi yang ada sehingga berpengaruh kepada aliran air dalam pipa. Hilangnya energi ini terjadi karena adanya gesekan antara partikel air dengan pipa manometer. Dalam pengolahan data ini juga akan diperoleh grafik yang dibuat dari metode least square. Dari tabel least square ini pula kita mendapatkan nilai y, y=bx b= dimana Ʃxy adalah total nilai kecepatan dikali dengan persen error sedangkan Ʃx2 adalah nilai kecepatan dikuadratkan. Namun ternyata, hasil y dengan metode least square dan dari metode grafik berbeda. Contohnya pada titik 1 yaitu tabung manometer 1, nilai y hasil least squarenya adalah 37.60614x sedangkan dari grafiknya sebesar 13.253x. Untuk tren dari grafik pada percobaan ini rata-rata trendline dari grafik tersebut naik. Dapat dilihat untuk grafik manometer 1, 4, 5, 6 dan 8. Sedangkan manometer 2 dan 3 hasil grafiknya terlihat bahwa trendlinenya turun. 3. Analisa Kesalahan Rumus yang digunakan untuk mendefinisikan kesalahan pada praktikum ini adalah : % Error =
Q − Qperc ×100% Q
Kesalahan yang terjadi dala percobaan disebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya yaitu karena : •
Faktor manusia Ketidaktelitian
praktikan
dalam membaca
skala pada tabung
manometer cukup mempengaruhi persen error dalam percobaan H04 ini. Ketidaktelitian praktikan ini mempengaruhi dalam pembacaan skala pada pipa-pipa manometer. Kemudian ketidaktepatan praktikan dalam meletakkan sumbat juga dapat mempengaruhi kecepatan aliran air. Dan juga faktor kesalahan dalam pengukuran debit air, dimana
kurang tepatnya mengukur waktu saat aliran air keluar dapat mempengaruhi
dalam
pengolahan,
dimana
nilai
debit
air
mempengaruhi nilai kecepatan aliran air itu sendiri. •
Faktor alat Yang dapat mempengaruhi kesalahan disini adalah kemungkinan ketidakakuratannya alat peraga dalam percobaan Bernoully ini. Contohnya ketidakstabilan pompa saat percobaan. Ketidakstabilan pompa ini berpengaruh pada aliran air yang menjadi naik turun di pipa manometer, sehingga mempengaruhi praktikan dalam pembacaan skala pada manometer. Faktor-faktor kesalahan ini cukup mempengaruhi hasil pengolahan data, dimana dapat diketahui dari kesalahan literatur yang telah dihitung dan diperoleh kesalahan rata - rata dari setiap manometer sebesar : o Manometer 1 : 23.39 % o Manometer 2 : 12.176 % o Manometer 3 : 6.042 % o Manometer 4 : 11.356 % o Manometer 5 : 19.32 % o Manometer 6 : 29.138 % o Manometer 8 : 48.272 % Dapar dilihat bahwa kesalahan yang terjadi selama praktikum ini nilainya besar, yaitu yang paling besar terjadi pada manometer 8 dengan nilai 48.272%
F. KESIMPULAN •
Tujuan dari praktikum ini adalah untuk menyelidiki keabsahan teori Bernoully pada aliran dalam pipa bundar dengan perubahan diameter. Hasil pembacaan di setiap titik di manometer 7 hampir sama antara satu dengan lainnya. Perbedaan nilai di setiap titik ini dikarenakan adanya kesalahan dalam
praktikum yaitu dalam pembacaan skala pada pipa manometer. Artinya, Persamaan Bernoully : 2
2
v1 P v P + 1 +z 1 = 2 + 2 +z 2 2. g ρg . 2.g ρ.g
bisa dikatakan sesuai dengan percobaan. Dengan demikian, jumlah dari ketinggian kecepatan, ketinggian tekanan dan ketinggian tempat adalah konstan. •
Rata-rata error yang diperoleh dari praktikum ini cukup tinggi yaitu 21.39%
G. REFERENSI •
Potter, Merle. C and Wiggert, David. C. Mechanics of Fluids Second Edition. Prentice Hall Englewood Cliffs : NJ 07632.
F. LAMPIRAN
Foto Alat Peraga Bernoully
