laporan praktikum mekflu 2

Download Laporan Praktikum Mekflu 2

Post on 19-Jul-2016

63 views

Category:

Documents

3 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Laporan Praktikum Mekflu 2

TRANSCRIPT

LAPORAN PRAKTIKUMMEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKAMODUL H.02-TEKANAN HIDROSTATIS

KELOMPOK : 2Danang Setia R.1206251023Ghozi Naufal A.1206260459Kasihisa Hervani1206238002Rinaldi Dwiyanto1206243646Widia Retno A. 1206217931

Hari/Tanggal Praktikum: Sabtu, 16 November 2013Asisten: Rahmat FitrahTanggal Disetujui : Nilai :Paraf :

LABORATORIUM HIDROLIKA, HIDROLOGI DAN SUNGAIDEPARTEMEN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS INDONESIA2013

TEKANAN HIDROSTATIS

1. TUJUAN Mencari besarnya gaya hidrostatis pada bidang vertikal. Mencari hubungan antara tinggi muka air dan massa beban pada alat peraga.2. DASAR TEORISekecil apapun volume fluida, dalam kedalaman tertentu dalam sebuah bejana akan memberikan tekanan ke atas untuk mengimbangi berat fluida yang ada diatasnya. Tekanan ini dinamakan tekanan hidrostatik. Tekanan hidrostatik adalah tekanan zat cair yang tergantung pada kedalaman.Gambar 1 memperlihatkan sebuh tabung berisi cairan. Tekanan di dasar tabung lebih besar dibanding dengan di atas tabung untuk menopang berat cairan di dalam tabung. Massa cairan tabung ini adalah:m = V = Ah (1)Sedangkan beratnya adalah:w = mg = Ahg ( 2 )

Keterangan A = luas penampang tabung

Elemen fluida juga tidak dipercapat dalam arah vertikal, sehingga gaya vertikal resultan yang terdapat pada elemen tersebut haruslah nol. Akan tetapi, gaya-gaya vertikal bukan hanya ditimbulkan oleh tekanan dari fluida pada permukaan elemen tetapi juga ditimbulkan oleh berat elemen. Jika kita misalkan adalah tekanan pada permukaan bawah dan +d adalah tekanan pada permukaan atas, maka gaya keatas adalah A (yang dikenakan pada permukaan bawah) dan gaya kebawah adalag (+d)A (yang dikerahkan pada permukaan atas) ditambahkan dengan berat elemen dw. Maka untuk keseimbangan vertikal:A = ( + d)A + dw= ( + d)A + gA dyDan d /dy = - gdJika Po adalah tekanan di bagian atas dan P adalah tekanan di dasar tabung, maka gaya netto ke atas yang disebabkan oleh beda tekanan ini adalah:PA- PoADengan membuat gaya ke atas netto ini sama dengan berat cairan di tabung, kita dapatkan:PA PoA = Ahg... (1)AtauP = Po + gh... (2)Dengan adalah massa jenis cairan, g (9,8 m/s2) adalah nilai percepatan gravitasi, dan h adalah tinggi cairan.Jika suatu cairan mempunyai sebuah permukaan bebas (free surface), maka permukaan bebas inilah yang merupakan permukaan alami dari mana jarak tersebut diukur. Untuk mengubah permukaan referensi kita ke permukaan puncak, maka kita mengambil y2 sebagai elevasi pemukaan, di titik mana tekanan 2 yang beraksi pada fluida biasanya adalah tekanan yang dikerahkan oleh atmosfer bumi 0. Kita mengambil y1 berada disuatu permukaan dan kita menyatakan tekanan di sana sebagai . Maka:P0-P = - g (y2-y1)Tetapi y2-y1 adalah kedalaman h dibawah permukaan dimana tekanan adalah P, sehingga:P = P0 + ghPersamaan ini memperlihatkan dengan jelas bahwa tekanan adalah sama di titik dengan kedalaman sama dengan besar yang tidak dipengaruhi arah garis gaya tekan.

Gambar 2Setiap benda yang berada di dalam air akan mendapat tekanan tegak lurus permukaannya sebesar .g.h ( adalah massa jenis air) dengan letak titik kerja nya dari muka air adalah:

Zcf = sin

dengan = massa jenis airg = percepatan gravitasiycg = jarak titik berat bidang dari muka airA = luas permukaan bidang rataIcg = momen inersia bidang rata terhadap sumbu horizontal yang memotong titik berat bidang = sudut kemiringan bidang terhadap permukaan airZcf = jarak titik kerja gaya dari muka air

Untuk keadaan tenggelam sebagian, berlaku persamaan:m.gbydarrLGambar 3. Keadaan tenggelam sebagian

m.L = 0,5..b.y2 (a + d )

= - +

Untuk keadaan tenggelam seluruhnya berlaku persamaan:

m.gbydarrLGambar 4. Keadaan tenggelam seluruhnya

ycg = y - m.L = .b.d.ycg (a + )

m = + .y

3. ALAT DAN BAHAN1. Meja hidrolika2. Alat peraga tekanan hidrostatis3. Beban4. Mistar5. Jangka sorong

Gambar 5. Gambar Alat Peraga Tekanan Hidrostatis

Keterangan gambar:1. Bejana/tangki2. Penyipat data/nivo3. Lengan piringan beban4. Lengan timbangan5. Benda kuadran6. Sekrup pemegang lengan timbangan7. Lengan timbangan8. Poros tajam9. Beban pengatur keseimbangan10. Skala muka air11. Bidang permukaan segi empat12. Katup penguras13. Kaki penyangga berulir4. PROSEDUR PERCOBAAN1. Mengukur panjang a, L, d, dan b pada alat peraga.2. Mengatur kaki penyangga agar bejana benar-benar datar.3. Meletakkan piringan beban pada ujung lengan timbangan.4. Mengatur beban pengatur keseimbangan sampai lengan timbangan kembali datar (seimbang).5. Meletakkan beban pada piringan beban.6. Menutup katup penguras dan mengisi bejana dengan air sedikit demi sedikit sampai lengan timbangan kembali mendatar.7. Mencatat ketinggian muka air (y) pada kolom data yang sesuai.8. Melakukan langkah 5 s.d. 7 sampai ketinggian muka air maksimum.9. Mengurangi beban, sesuai dengan penambahannya.10. Menurunkan muka air dengan membuka katup penguras sampai lengan timbangan kembali mendatar.11. Mencatat ketinggian muka air (y) pada kolom data yang sesuai.12. Melakukan langkah 9 s.d. 11 sampai ketinggian minimum.5. DATA PENGAMATANa = 10 cmb = 7.5 cmd = 10 cmL = 27,5 cmFILLING TANKDRAINING TANKAVERAGE

Mass (gram)Height of water (mm)Mass (gram)Height of water (mm)Mh

504850495048,5

705670567056

906490649064

110701107011070

130761307713076,5

150821508315082,5

170871708817087,5

190941909419094

210992109921099

230105230105230105

250109250109250109

270114270114270114

290118290118290118

310124310124310124

330129330129330129

350134350134350131,5

370139370139370139

Grafik 1. Perbandingan h dan m6. PENGOLAHAN DATA1. PEMBUKTIAN RUMUS (3) DAN (5) DENGAN MENGGUNAKAN RUMUS (1) DAN (2)a. Rumus (3)

b. Rumus (5)

2. PERCOBAAN TENGGELAM SEBAGIANFILLING TANKDRAINING TANKAverageh (x)m/h2 (y)x2y2xy

MassHeight of water (cm)Mass (g)Height of water (cm)mh

(g)

504,8504,9504,854,852,1323,524,5210,31

705,6705,6705,65,62,2331,364,9812,50

906,4906,4906,46,42,2040,964,8314,06

11071107110772,2449,005,0415,71

1307,61307,71307,657,652,2258,524,9316,99

1508,21508,31508,258,252,2068,064,8618,18

1708,71708,81708,758,752,2276,564,9319,43

1909,41909,41909,49,42,1588,364,6220,21

57,917,60436,3538,71127,40

pada percobaan tenggelam sebagian

Kesalahan Relatif

3. PERCOBAAN TENGGELAM SELURUHNYAFILLING TANKDRAINING TANKAVERAGEx2y2xy

Mass (gram)Height of water (mm)Mass (gram)Height of water (mm)m (y)h(x)

2109.92109.92109.998.01441002079

23010.523010.523010.5110.25529002415

25010.925010.925010.9118.81625002725

27011.427011.427011.4129.96729003078

29011.829011.829011.8139.24841003422

31012.431012.431012.4153.76961003844

33012.933012.933012.9166.411089004257

35013.435013.435013.4179.561225004690

37013.937013.937013.9193.211369005143

2610107.11289.2178090031653

Grafik 3. Perbandingan m dan h pada percobaan tenggelam seluruhnya

Kesalahan Relatif

7. ANALISISANALISIS PERCOBAANPada percobaan H-02 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 yang digunakan. Sebelum memulai praktikum, terlebih dahulu mengatur ketinggian kaki penyangga berulir sampai bejana menjadi datar. Kemudian lengan timbangan diseimbangkan hingga datar agar pembacaan ketinggian lebih akurat.Pertama-tama, praktikan menyiapkan peralatan yang akan digunakan paada praktikum H-02 ini. Setelah semua peralatan terpasang dengan benar, praktikan memberikan beban 50 gram pada lengan timbangan sehingga lengan timbangan menjadi miring setelah diberikan beban. Percobaan pertama yang dilakukan adalah perhitungan proses filling tank, yaitu proses pengisian bejana. Langkah awal pada percobaan ini ialah praktikan mengisi bejana dengan air sampai lengan timbangan menjadi seimbang kembal (hal ini ditandai dengan lengan timbangan yang menjadi datar). Setelah lengan timbangan menjadi datar kembali, praktikan membaca ketinggian air pada bejana. Pembacaan ketinggian air dilakukan dengan arah pembacaan sejajar agar pembacaan mendapatkan hasil yang lebih akurat. Kemudian praktikan menambahkan beban lagi pada lengan timbangan sebesar 20gram sehingga lengan timbangan pun menjadi mirirng. Setelah itu praktikan kembali mengisi bejana agar lengan timbangan menjadi datar. Kemudian praktikan membaca ketinggina air yang terjadi akibat penambahan beban tersebut. Pembacaan berikutnya dilanjutkan dengan menambah kembali beban 20 gram hingga mencapai 370 gram (total 17 kali pembacaan). Pembacaan dilakukan setelah memastikan lengan timbangan telah datar.Setelah mencapai beban 370 gram dan mengukur ketinggian airnya, percobaan dilanjutkan dengan perhitungan draining tank, yaitu proses pengosongan kembali bejana. Dalam keadaan pengisian bejana, air ditambahkan melalui gelas ukur dan pada keadaan pengosongan bejana air dikosongkan melalui pembukaan katup aliran. Pada percobaan kedua (pengosongan bejana), bejana dikosongkan dengan cara mengurangi beban, kemudian membuka katup dan mengukur ketinggian air pada bejana. Pembacaan ketinnggian air dilakukan setelah pengurangan beban setiap 20gram sampai jumlah beban yang ada di lengan timbangan sebesar 50gram (kembali ke titik awal). Setelah selesai mendapatkan data dari kedua kondisi (pengisian dan pengosongan) asisten memberikan data-data ukuran alat peraga (a, b, d, L).ANALISIS HASILPada percobaan ini didapatkan data berupa massa beban yang digantung pada alat peraga (m) dan ketinggian air (h) pada bejana. Data yang diperoleh dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu pada saat alat peraga tenggelam seba