LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDAMODUL H.02TEKANAN HIDROSTATIS

KELOMPOK 3Waridi Mutakkin(121110011)Khairurizki (121110010)Muhammad Syahrial Akbar(121110013)Zohansyah Mulyadi (121110014)Imung Amanahtiya(121110015)Indra Herdiyana (121110016)

Waktu Praktikum: Sabtu, 12 April 2014Asisten Praktikum: Hariz R.KaeniTanggal Disetujui: Nilai: Paraf:

LABORATORIUM HIDROLIKA, HIDROLOGI DAN SUNGAIFAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAANINSTITUT TEKNOLOGI INDONESIASERPONG 2014

H.02 TEKANAN HIDROSTATIS

2.1Tujuan Praktikum1. Mencari besarnya gaya hidrostatis pada bidang vertikal2. Mencari hubungan antara tinggi muka air dan massa beban pada alat peraga

2.2 Teori DasarTekanan Hidrostatis adalah tekanan yang terjadi di bawah air. Tekanan ini terjadi karena adanya berat air yang membuat cairan tersebut mengeluarkan tekanan. Tekanan sebuah cairan bergantung pada kedalaman cairan di dalam sebuah ruang dan gravitasi juga menentukan tekanan air tersebut.

Setiap benda yang berada di dalam air akan mendapat tekanan tegak lurus permukaannya sebesar (adalah massa jenis air).

Gambar H. 02. 1

Besarnya gaya tekan pada bidang rata adalah :

F = .g.A.ycg.(1)

Dan titik kerjanya dari muka air adalah :.(2)Dimana :

= Massa jenis airg= Percepatan gravitasiycg= Jarak titik berat bidang ke muka airA= Luas permukaan bidang rata Icg= Momen inersia bidang rata terhadap sumbu horizontal yang memotong titik berat bidang = Sudut kemiringan bidang terhadap permukaan air Zcf= Jarak titik kerja gaya dari muka air

Untuk keadaan tenggelam sebagian berlaku persamaan :

Gambar H. 02. 2

(3)

(4)

Untuk keadaan tenggelam seluruhnya berlaku persamaan :

Gambar H. 02. 3

(5)

(6)

(7)2.3 Alat-alat1. Meja Hidrolika2. Alat Peraga Tekanan Hidrostatis3. Beban4. Mistar5. Jangka Sorong

Gambar H. 02. 4Keterangan Gambar :1. Bejana/Tangki2. Penyipat Datar (Nivo)3. Lengan Piringan Beban4. Lengan Timbangan5. Benda Kuadran6. Sekrup Pemegang Lengan Timbangan7. Lengan Timbangan8. Poros Tajam9. Beban Pengatur Kesetimbangan10. Skala Muka Air11. Bidang Permukaan Segi empat12. Katup Penguras13. Kaki Penyangga Berulir

2.4 Cara Kerja1. Mengukur panjang a, L, d dan b pada alat peraga2. Mengatur kaki penyangga agar bejana benar-benar datar3. Meletakkan piringan beban pada ujung lengan timbangan4. Mengatur beban pengatur keseimbangan sampai lengan yimbangan kembali datar atau seimbang5. Meletakkan beban pada piringan beban6. Menutup katup penguras dan mengisi bejana dengan air sedikit demi sedikit sampai lengan timbangan kembali mendatar7. Mencatat ketinggian muka air (y) pada kolom data yang sesuai8. Melakukan langkah 5 s/d 7 dengan beban 50 gram samapi 370 gram dan sampai ketinggian muka air maksimum9. Mengurangi beban, sesuai dengan penambahannya10. Menurunkan muka air dengan membuka katup penguras sampai lengan timbangan kembali mendatar11. Mencatat ketinggian muka air (y) pada kolom data yang sesuai12. Melakukan langkah 9 s/d 11 sampai ketinggian minimum2.5 Data Pengamatan

FILLING TANKDRAINING TANK

Mass (m)(gram)Height Of Water (y) (cm)Mass (m)(gram)Height Of Water (y) (cm)

504,737013,7

705,535013,2

906,933012,7

1107,431012,2

1307,629011,7

1508,127011,3

1708,725011,0

1909,223010,3

2109,72109,7

23010,31909,2

25011,01708,7

27011,31508,1

29011,71307,6

31012,21107,4

33012,7906,9

35013,2705,5

37013,7504,7

a = 10 cmb = 7,5 cmd = 10 cmL = 28 cm

2.6 Pengolahan DataFILLING TANKDRAINING TANKAVERAGE

Mass (m)(gram)Height Of Water (y) (cm)Mass (m)(gram)Height Of Water (y) (cm)Mass (m)(gram)Height Of Water (y) (cm)

504,7504,7504,70

705,5705,5705,50

906,9906,9906,90

1107,41107,41107,40

1307,61307,61307,60

1508,11508,11508,10

1708,71708,71708,70

1909,21909,21909,20

2109,72109,72109,70

23010,323010,323010,30

25011,025011,025011,00

27011,327011,327011,30

29011,729011,729011,70

31012,231012,231012,20

33012,733012,733012,70

35013,235013,235013,20

37013,737013,737013,70

Least Square nom (gram)(y)h (cm)x2y2xy

(x)

1504.722.092500235

2705.530.254900385

3906.947.618100621

41107.454.7612100814

51307.657.7616900988

61508.165.61225001215

71708.775.69289001479

81909.284.64361001748

92109.794.09441002037

1023010.3106.09529002369

1125011121625002750

1227011.3127.69729003051

1329011.7136.89841003393

1431012.2148.84961003782

1533012.7161.291089004191

1635013.2174.241225004620

1737013.7187.691369005069

3570163.91696.2391290038747

a dan b praktikum, koefisien korelasi (r) :

maka persamaan regresinya y = 37.297x -149.58

1. Percobaan Tenggelam Sebagian (h < 10 cm)

Nom (gram)h (cm)m/h2x2y2xy

(x)(y)

1504.72.2634722.095.1232910.6383

2705.52.3140530.255.3548312.7273

3906.91.8903647.613.5734613.0435

41107.42.0087754.764.0351414.8649

51307.62.2506957.765.0656217.1053

61508.12.2862465.615.2268818.5185

71708.72.24675.695.0445319.5402

81909.22.244884.645.0391320.6522

92109.72.2319194.094.981421.6495

117067.819.7363532.543.4443148.74

a dan b praktikum, koefisien korelasi (r) :

maka persamaan regresinya y= -0.00275x + 2.1721

a dan b teori :

Kesalahan Relatif:Kesalahan relatif bx 100% = x 100% = 93. 75%

Kesalahan relatif ax 100% x 100% = 18.89 %

2. Percobaan Tenggelam Seluruhnya (h > 10 cm)

Nom (gram) (y)h (cm)x2y2xy

(x)

123010.3106.09529002369

225011121625002750

327011.3127.69729003051

429011.7136.89841003393

531012.2148.84961003782

633012.7161.291089004191

735013.2174.241225004620

837013.7187.691369005069

240096.11163.7373680029225

a dan b praktikum, koefisien korelasi (r) :

maka persamaan regresinya y= 42.3422x 208.630.995

a dan b teori :

Kesalahan Relatif:Kesalahan relatif bx 100% = x 100% = -5.385%

Kesalahan relatif ax 100% x 100% = 16,83 %

2.7 Analisa2.7.1 Analisa PercobaanPraktikum tekanan hidrostatis ini bertujuan untuk mencari besarnya gaya hidrostatis pada bidang vertikal dan mencari hubungan antara tinggi muka air dan massa beban pada alat peraga. Pada praktikum ini digunakan alat peraga hidrolika yang akan digantung pada timbangan di sisi atas tangki. dan juga lengan piringan beban. Sebelumnya set alat percobaan yang digunakan harus di kalibrasikan terlebih dahulu dengan cara memutar beban pengatur kesetimbangan sampai lengan beban berada pada posisi setimbang atau kembali mendatar. Praktikum ini terbagi menjadi dua bagian yaitu pengisian dan juga pengosongan tangki air.Pada pengisian tangki air, beban yang digunakan dimulai dari 50 gram sampai dengan 370 gram dengan penambahan beban setiap 20 gram. Setiap perubahan beban sejumlah air dimasukkan kedalam tangki dengan tujuan mengembalikan lengan beban pada posisi mendatar atau setimbang, kemudian setelah setimbang baca skala ketinggian muka air yang tertera pada alat peraga.Pada pengosongan tangki air, beban yang digunakan dikurangi sebanyak 20 gram kemudian lengan beban di seimbangkan kembali dengan cara mengurangi air pada tangki melalui katup penguras sedikit demi sedikit hingga lengan beban kembali pada posisi mendatar, kemudian setelah setimbang baca skala ketinggian muka air yang tertera pada alat peraga. Hal ini dilakukan sampai beban yang tersisa sebanyak 50 gram.

2.7.2 Analisa Hasil dan GrafikTenggelam SebagianSetelah melakukan praktikum tekanan hidrostatis didapatkan data berupa tinggi air (cm) dan massa beban (gram), yang kemudian dengan menggunakan regresi linear (least square) didapatkan nilai a dan b nya, dengan persamaan garis lurus y = ax+b untuk kondisi tenggelam sebagian dan tenggelam seluruhnya.Untuk grafik kondisi tenggelam sebagian dimulai dari beban 50 gram sampai dengan 210 gram, sumbu x menyatakan h (cm) dan sumbu y menyatakan m/h2. Menurut teori nilai a dan b dapat dicari dengan menggunakan rumus dan , Sehingga didapat nilai a dan b sebesar :apraktikum = 2.1721ateori = 2.678

bpraktikum = = -0.00275bteori = -0.044

Setelah itu dapat diketahui nilai kesalahan relative a dan b menggunakan Kesalahan relatif ax 100%Kesalahan relatif bx 100%

Kesalahan relatif a = 18.89 %

Kesalahan relatif b = 93.75%

Tenggelam SeluruhnyaUntuk grafik kondisi tenggelam seluruhya dimulai dari beban 230 gram sampai dengan 370 gram, sumbu x menyatakan h (cm) dan sumbu y menyatakan m (gram). Menurut teori nilai a dan b dapat dicari dengan menggunakan rumus dan Sehingga didapat nilai a dan b sebesar :apraktikum = - 208.63ateori = -178.5714

bpraktikum = 42.3422bteori = 40.1785

Setelah itu dapat diketahui nilai kesalahan relative a dan b menggunakan Kesalahan relatif ax 100%Kesalahan relatif bx 100%Kesalahan relatif a = 16.83 %

Kesalahan relatif b = -5.385 %

2.7.3Analisa Kesalahan 1.Kesalahan Paralaks - Kesalahan dalam membaca skala ketinggian muka air dikarenakan mata praktikan yang membaca tidak sejajar dengan permukaan air atau pada bidang yang ditentukan.2.Kesalahan Praktikan-Terdapat air yang masih menempel di alat pada saat awal percobaan. - Pada saat pengosongan tangki / wadah air, praktikan kurang cermat dalam memperhatikan kedataran lengan timbangan sehingga air yang terbuang berlebih sehingga harus ditambahkan air kembali untuk mendatarkan lengan timbangan. Ini memberikan hasil yang kurang akurat dan tepat.

2.8 Kesimpulan1. Besar gaya hidrostatis berbanding lurus dengan luas dari penampang alat peraga dan ketinggian bagian tercelupnya. Sehingga semakin besar volume benda yang tercelup maka semakin besar gaya hidrostatisnya.2. Semakin besar massa beban (m) maka semakin tinggi muka air (y) nya karena semakin berat massa beban maka jumah air yang dibutuhkan untuk menyeimbangkan lengan timbangan semakin banyak, ini dibuktikan pada kondisi tenggelam seluruhnya.3. Nilai a dan b dari praktikum dan teori menggambarkan hubungan lurus antara tinggi muka air dengan massa beban melalui persamaan garis lurus y = bx + a. dengan nilai kesalahan relatif dari a dan b praktikum sebesar : Sebagian, a = 18.89 % dan b = 93.75 % Seluruhnya, a = 16.83 % dan b = -5.385 %

Lampiran

Alat Peraga Tekanan Hidrostatis

2.9 Referensi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Modul Praktikum Mekanika Fluida dan Hidrolika. Depok: Laboratorium Hidrolika, Hidrologi, dan Sungai