Modul 1 Mekanika Fluida [PDF]

Citation preview

BAB 1 SATUAN TEKANAN



1.1 Maksud dan Tujuan : Maksud dari pengujian ini adalah - Memahami konversi satuan tekanan (bar) ke massa (kg). Adapun tujuan dari pengujian ini adalah - Mampu mengkalibrasi menggunakan Dead Weight Piston Gauge.



1.2 Alat dan Bahan : Alat dan bahan yang diperlukan dalam pengujian ini adalah 1 set Dead Weight Piston Gauge dan alat tulis.



1.3 Dasar Teori : Tekanan diaplikasikan pada pemberat yang ditempatkan di atas suatu pen penahan berat atau beban. Yang mana terhubung ke piston berisi minyak di dalam sistem pipa, sedemikian hingga manometer akan menunjukkan tekanan tertentu. 𝐹



𝜋



𝜋



F = m.g ; p = 𝐴 ; A = 4 . d2 = 4 . 122 = 113,1 mm2. g = 9,81 m/det2



1.4 Prosedur Pelaksanaan : Adapun langkah-langkah dilakukannya pengujian ini yaitu sebagai berikut : 1. Buka kran overflow 2. Buka penutup 3. Jika perlu, isikan minyak ke dalamnya 4. Atur manometer hingga menunjukkan angka nol dengan memutar Counterbalance Cylinder 5. Masukkan piston



6. Putar Counterbalance Cylinder hingga angka di manometer menunjukkan angka sesuai dengan tekanan piston 7. Tambahkan tekanan sesuai dengan petunjuk asisten 8. Ukur / baca manometer pada setiap penambahan tekanan 9. Timbang ring beban berikut pistonnya.



1.5 Data Praktikum : Tekanan



Tekanan



Gaya F



Gaya F



M



M



M



KR 01



KR 02



Aktual



Manometer



Aktual



Mano



Aktual



Mano



Timbang



(%)



(%)



(bar)



(bar)



(N)



(N)



(kg)



(kg)



(kg)



0,334



0,34



3,777



3,845



0,385



0,392



0,380



1,299



1,818



0,5



0,51



5,655



5,768



0,576



0,588



0,571



0,868



2,083



1



1,1



11,31



12,441



1,153



1,268



1,141



1,041



9,97



1,5



1,5



16,965



16,965



1,729



1,729



1,711



1,041



0



2



1,98



22,62



22,394



2,306



2,283



2,281



1,084



0,997



2,5



2,47



28,275



27,936



2,882



2,848



2,851



1,076



1,180



1.6 Penyelesaian :  Pengukuran ke-1 (LINA HASYYATI {252017110}) Diketahui : Paktual = 0,334 bar = 0,334 x 105 N/m2 Pmanometer = 0,34 bar = 0,34 x 105 N/m2 MTimbang = 0,380 kg 𝜋



𝜋



A = 4 x d2 = 4 x 122 = 113,1 mm2 = 113,1 x 10-6 m2 Ditanya : a. Faktual (N) ? b. Fmanometer (N) ? c. Maktual (kg) ?



d. Mmanometer (kg) ? e. Kesalahan Relatif 1 (%) ? f. Kesalahan Relatif 2 (%) ?



Penyelesaian : a. Faktual = Paktual x A = 0,334 x 105 N/m2 x 113,1 x 10-6 m2 = 3,777 N. b. Fmanometer = Pmanometer x A = 0,34 x 105 N/m2 x 113,1 x 10-6 m2 = 3,845 N. c. Maktual = d. Mmano =



𝐹𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑔 𝐹𝑚𝑎𝑛𝑜 𝑔



=



3,777 𝑁 9,81 𝑚/𝑑𝑒𝑡2



= 0,385 kg.



3,845 𝑁



= 9,81 𝑚/𝑑𝑒𝑡2 = 0,392 kg.



e. Kesalahan Relatif 1 = | f. Kesalahan Relatif 2 = |



𝑀𝑡𝑖𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔−𝑀𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑀𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑀𝑚𝑎𝑛𝑜−𝑀𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑀𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙



x 100% | = |



x 100% | = |



0,380−0,385 0,385



0,392−0,385 0,385



 Pengukuran ke-2 (LYDIA SUWARGANA P {252017112}) Diketahui : Paktual = 0,5 bar = 0,5 x 105 N/m2 Pmanometer = 0,51 bar = 0,51 x 105 N/m2 MTimbang = 0,571 kg 𝜋



𝜋



A = 4 x d2 = 4 x 122 = 113,1 mm2 = 113,1 x 10-6 m2 Ditanya : a. Faktual (N) ? b. Fmanometer (N) ? c. Maktual (kg) ? d. Mmanometer (kg) ? e. Kesalahan Relatif 1 (%) ? f. Kesalahan Relatif 2 (%) ?



x 100% | = 1,299%.



x 100% | = 1,818%.



Penyelesaian : a. Faktual = Paktual x A = 0,5 x 105 N/m2 x 113,1 x 10-6 m2 = 5,655 N. b. Fmanometer = Pmanometer x A = 0,51 x 105 N/m2 x 113,1 x 10-6 m2 = 5,768 N. c. Maktual = d. Mmano =



𝐹𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑔 𝐹𝑚𝑎𝑛𝑜 𝑔



5,655 𝑁



= 9,81 𝑚/𝑑𝑒𝑡2 = 0,576 kg. 5,768𝑁



= 9,81 𝑚/𝑑𝑒𝑡2 = 0,588 kg.



e. Kesalahan Relatif 1 = | f. Kesalahan Relatif 2 = |



𝑀𝑡𝑖𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔−𝑀𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑀𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑀𝑚𝑎𝑛𝑜−𝑀𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑀𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙



x 100% | = |



x 100% |= |



0,571−0,576 0,576



0,588−0,576 0,576



x 100% | = 0,868%.



x 100% | = 2,083%.



 Pengukuran ke-3 (DINDA NUR AULIA S {252017117}) Diketahui : Paktual = 1 bar = 1 x 105 N/m2 Pmanometer = 1,1 bar = 1,1 x 105 N/m2 MTimbang = 1,141 kg 𝜋



𝜋



A = 4 x d2 = 4 x 122 = 113,1 mm2 = 113,1 x 10-6 m2 Ditanya : a. Faktual (N) ? b. Fmanometer (N) ? c. Maktual (kg) ? d. Mmanometer (kg) ? e. Kesalahan Relatif 1 (%) ? f. Kesalahan Relatif 2 (%) ?



Jawab : a. Faktual = Paktual x A = 1 x 105 N/m2 x 113,1 x 10-6 m2 = 11,31 N. b. Fmanometer = Pmanometer x A = 1,1 x 105 N/m2 x 113,1 x 10-6 m2 = 12,441 N. c. Maktual =



𝐹𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑔



11,31 𝑁



= 9,81 𝑚/𝑑𝑒𝑡2 = 1,153 kg.



d. Mmano =



𝐹𝑚𝑎𝑛𝑜 𝑔



12,441 𝑁



= 9,81 𝑚/𝑑𝑒𝑡2 = 1,268 kg. 𝑀𝑡𝑖𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔−𝑀𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙



e. Kesalahan Relatif 1 = |



𝑀𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑀𝑚𝑎𝑛𝑜−𝑀𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙



f. Kesalahan Relatif 2 = |



𝑀𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙



x 100% | = |



x 100% |= |



1,141 − 1,153 1,153



1,268 − 1,153 1,153



x 100% | = 1,041%.



x 100% |= 9,97%.



 Pengukuran ke-4 (HASYA OLIVIA {252016105}) Diketahui : Paktual = 1,5 bar = 1,5 x 105 N/m2 Pmanometer = 1,5 bar = 1,5 x 105 N/m2 MTimbang = 1,711 kg 𝜋



𝜋



A = 4 x d2 = 4 x 122 = 113,1 mm2 = 113,1 x 10-6 m2 Ditanya : a. Faktual (N) ? b. Fmanometer (N) ? c. Maktual (kg) ? d. Mmanometer (kg) ? e. Kesalahan Relatif 1 (%) ? f. Kesalahan Relatif 2 (%) ?



Penyelesaian : a. Faktual = Paktual x A = 1,5 x 105 N/m2 x 113,1 x 10-6 m2 = 16,965 N. b. Fmanometer = Pmanometer x A = 1,5 x 105 N/m2 x 113,1 x 10-6 m2 = 16,965 N. c. Maktual = d. Mmano =



𝐹𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑔 𝐹𝑚𝑎𝑛𝑜 𝑔



16,965 𝑁



= 9,81 𝑚/𝑑𝑒𝑡2 = 1,729 kg. 16,965 𝑁



= 9,81 𝑚/𝑑𝑒𝑡2 = 1,729 kg.



e. Kesalahan Relatif 1 = | f. Kesalahan Relatif 2 = |



𝑀𝑡𝑖𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔−𝑀𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑀𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑀𝑚𝑎𝑛𝑜−𝑀𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑀𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙



x 100% | = |



x 100% |= |



1,711 − 1,729 1,729



1,729 − 1,729 1,729



x 100% | = 1,041%.



x 100% |= 0%.



 Pengukuran ke-5 (ULFAH MAUDINA {252016111}) Diketahui : Paktual = 2 bar = 2 x 105 N/m2 Pmanometer = 1,98 bar = 1,98 x 105 N/m2 MTimbang = 2,281 kg 𝜋



𝜋



A = 4 x d2 = 4 x 122 = 113,1 mm2 = 113,1 x 10-6 m2 Ditanya : a. Faktual (N) ? b. Fmanometer (N) ? c. Maktual (kg) ? d. Mmanometer (kg) ? e. Kesalahan Relatif 1 (%) ? f. Kesalahan Relatif 2 (%) ?



Penyelesaian : a. Faktual = Paktual x A = 2 x 105 N/m2 x 113,1 x 10-6 m2 = 22,62 N. b. Fmanometer = Pmanometer x A = 1,98 x 105 N/m2 x 113,1 x 10-6 m2 = 22,394 N. c. Maktual = d. Mmano =



𝐹𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑔 𝐹𝑚𝑎𝑛𝑜 𝑔



22,62 𝑁



= 9,81 𝑚/𝑑𝑒𝑡2 = 2,306 kg. 22,394𝑁



= 9,81 𝑚/𝑑𝑒𝑡2 = 2,283 kg.



e. Kesalahan Relatif 1 = | f. Kesalahan Relatif 2 = |



𝑀𝑡𝑖𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔−𝑀𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑀𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑀𝑚𝑎𝑛𝑜−𝑀𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑀𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙



x 100% | = |



x 100% |= |



2,281 − 2,306 2,306



2,283 − 2,306 2,306



x 100% | = 1,084%.



x 100% |= 0, 997%.



 Pengkuran ke-6 (GRACELA EVELYN {252016107}) Diketahui : Paktual = 2,5 bar = 2,5 x 105 N/m2 Pmanometer = 2,47 bar = 2,47 x 105 N/m2 MTimbang = 2,851 kg 𝜋



𝜋



A = 4 x d2 = 4 x 122 = 113,1 mm2 = 113,1 x 10-6 m2 Ditanya : a. Faktual (N) ? b. Fmanometer (N) ? c. Maktual (kg) ? d. Mmanometer (kg) ? e. Kesalahan Relatif 1 (%) ? f. Kesalahan Relatif 2 (%) ?



Jawab : a. Faktual = Paktual x A = 2,5 x 105 N/m2 x 113,1 x 10-6 m2 = 28,275 N. b. Fmanometer = Pmanometer x A = 2,47 x 105 N/m2 x 113,1 x 10-6 m2 = 27,936 N. c. Maktual = d. Mmano =



𝐹𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑔 𝐹𝑚𝑎𝑛𝑜 𝑔



28,275 𝑁



= 9,81 𝑚/𝑑𝑒𝑡2 = 2,882 kg. 27,936 𝑁



= 9,81 𝑚/𝑑𝑒𝑡2 = 2,848 kg.



e. Kesalahan Relatif 1 = |



𝑀𝑡𝑖𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔−𝑀𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙



f. Kesalahan Relatif 2 = |



𝑀𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑀𝑚𝑎𝑛𝑜−𝑀𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑀𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙



x 100% | = |



x 100% |= |



2,851 − 2,882 2,882



2,848 − 2,882 2,882



x 100% | = 1,076%.



x 100% |= 1, 180%.



1.7 Simpulan : Salah satu perangkat yang banyak digunakan untuk keperluan menampilkan ukuran tekanan adalah pressure gauge. Pressure gauge adalah perangkat yang paling banyak dipergunakan untuk mengukur tekanan pada pabrik-pabrik industri. Alat ukur tekanan selain Pressure Gauge adalah Manometer, Barometer, dan Pressure transmitter. Biasanya pressure gauge dipasangkan pada Dead Weight Gauge yang merupakan alat kalibrator tekanan. Dead Weight Piston Gauge merupakan alat yang mengkonversi berat mati suatu logam menjadi tekanan karena berat adalah gaya, dan gaya per satuan luas adalah tekanan . Berdasarkan



hasil



pengukuran



dan



perhitungan,



terdapat



kolom



kesalahan/error/galat dalam satuan % untuk mengetahui seberapa mirip dalam pengukuran dengan nilai sebenarnya. Dalam hal ini, pengukuran yang dimaksud ialah tekanan yang terbaca pada alat, sedangkan nilai sebenarnya adalah beban yang diberikan dari beban logam. Hasil yang diperoleh pada praktikum ini dapat dilihat bahwa hasil tekanan yang ditunjukkan oleh Tekanan aktual pada timbangan tidak jauh berbeda dengan hasil Tekanan Mano pada alat Manometer. Dari nilai tekanan yang didapat akan menunjukkan Gaya Aktual dan Gaya Mano yang semakin besar jika tekanan yang diberikan pada alat timbangan maupun manometer semakin besar. Pada perhitungan kesalahan (KR 01), data yang dibutuhkan yaitu M timbang kumulatif dan M aktual. Digunakannya M timbang kumulatif karena ketika logam disimpan di alat ukur, maka yang dilihat ialah penjumlahan dari logam pertama sampai logam keenam. Hal ini terjadi karena setiap logam sudah memiliki massanya masingmasing. Pada perhitungan kesalahan (KR 02), data yang dibutuhkan yaitu M mano dan M aktual karena angka di manometer merupakan hasil dan penambahan beban sehingga tidak perlu dikumulatifkan lagi. Kesalahan dapat terjadi karena bisa saja alat yang digunakan sudah berkurang tingkat akurasinya dan sensitivitasnya. Selain itu, sangat besar kemungkinan kesalahan dari praktikan pada saat menentukan angka yang terdapat di manometer karena setiap praktikan memiliki penglihatan yang berbedabeda.



1.8 Dokumentasi