mekflu h09 tinggal print

Download Mekflu H09 Tinggal Print

Post on 02-Jul-2015

355 views

Category:

Documents

25 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA MODUL H-09 DAMPAK ALIRAN JET

Kelompok 19 Artika Novrianti Ayu Wulandini Iftita Rahmatika Priyono Rahmat Satria Kharisma R. (0906636762) (0906557285) (0906516000) (0906489744) (0906489750)

Tanggal Praktikum Asisten Praktikum Tanggal Disetujui Nilai Paraf : :

:

18 Maret 2011

Bismi Annisa

: :

LABORATORIUM HIDROLIKA, HIDROLOGI, DAN SUNGAI DEPERTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK 2011 MODUL H-09

DAMPAK ALIRAN JET

A. Tujuan Menyelidiki keabsahan berlakunya rumus-rumus teoritis mengenai gaya yang ditimbulkan aliran jet terhadap berbagai bentuk benda sasaran. B. Peralatan1. Meja hidrolika 2. Seperangkat alat peraga aliran jet:

a. Benda sasaran b. Beban c. Stop watchd. Nivo

Gambar 1. Seperangkat alat peraga aliran jet

C. Teori

Suatu aliran jet dengan kecepatan V dan debit Q mempunyai momentum persatuan waktu sebesar Q V dimana berat jenis zat cair. Bila aliran jet menabrak suatu benda, maka benda tersebut mengalami gaya dorong sebesar perubahan momentum aliran jet.

Gambar 2. Benda sasaran datar, kerucut dan hemispherical

Gaya yang timbul untuk berbagai benda sasaran: Datar = 1800 F = Q2A Kerucut = 1200 F = 32Q2A Hemispherical F = 2Q2A Dimana : A Q F = luas nozzle (m2) = debit (m3/s) = gaya (N) = massa jenis air (kg/m3)

D. Cara Kerja 1. Mengangkat cungkup dan tabung tembus pandang, dan mengukur diameter Nozzel.

2. Memasang benda sasaran pada batang yang dihubungkan dengan piringan beban. 3. Memasang kembali cungkup dan tabungnya, menyambungkan pipa aliran masuk dengan

meja hidrolika.4. Mengatur kaki penyangga tabung sampai nivo menunjukkan alat sudah horizontal. 5. Mengatur acuan tinggi sehingga tepat menunjuk pada garis tanda pertengahan tebal

piringan beban.6. Meletakan suatu beban dengan berat tertentu diletakkan diatas piringan beban. 7. Mengalirkan air dengan membuka katup pengatur meja hidrolika. 8. Menyesuaikan kecepatan aliran sedemikaian rupa sehingga piringan beban bersisian

kembali dengan acuan tinggi.9. Mencatat besarnya volume dan waktu aliran serta beratnya beban 10.Mengulangi langkah ke 6-9 untuk setiap penambahan beban. 11.Mengulangi lagi prosedur diatas dengan benda sasaran yang lain. A. Pembuktian Rumus

1. Pembuktian rumus besarnya gaya yang timbul pada benda sasaran akibat aliran jeta) Datar (180)

Hukum kekekalan momentum Perubahan momentum = impuls

V2 = 0 Aliran air

V1

P

=I

P2 P1 (m2V2 m1V1) m(V2 V1) V(V2 V1) .Q.dt.V1 .Q.V .Q.(Q/A)

= F.dt = F.dt = F.dt = F.dt = F.dt =F =F F = . Q2 A

b) Kerucut (120)

V2 = - V1 cos 60 = -0,5 V1 F = .Q.V = .Q (V2 V1) = .Q (-0,5V1 V1) = 1,5 .Q V1 = 3 .Q. Q 2 A F = 3 Q2 2 A

c) Hemispherical

V2 = -V1 V1 = -V2 F = .Q.V

= .Q (V2 V1) = .Q (V2 + V2) = 2 .Q V2 = 2 .Q (Q/A) F = 2 Q2 A

F=Q2A ;F=m.g m.g=Q2A m=g.AQ2

Sehingga,bteori=g.A

Keterangan: V F P I V A g Q = kecepatan aliran air (m/s) = gaya (N) = momentum = Impuls = massa jenis(kg/m3) = volume (m3) = luas nozzle (m2) = percepatan gravitasi (kg.m/s2) = debit (m3/s)

A. Data Pengamatan

Diameter of Nozzle = 0.8 cm Tabel 1. Data Pengamatan Mass Volume of water (m3) Time (s) Debit (m3/s)

of Wt Pan (kg) 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,0029 0,0024 0,0022 0,002 0,0019 0,002 0,0023 0,0024 0,0027 0,0028 0,0023 0,0026 0,0019 0,0019 0,0018 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 0,00058 0,00048 0,00044 0,0004 0,00038 0,0004 0,00046 0,00048 0,00054 0,00056 1800 1200 Hemispherical 1800 1200 Hemispherical 1800 1200

Hemispheric al 0,00046 0,00052 0,00038 0,00038 0,00036

B. Pengolahan data a. Benda sasaran datar 1) Secara teori F= Q2A ; F= m.g ; m.g= Q2A m.g= g. AQ2 bteori= g. A bteori= 100010 . 0,00005024 bteori= 19904458,6 2) Secara praktikum

Tabel 2. Pengolahan data untuk benda sasaran datar No. 1. 2. 3. 4. 5. x (Q2) 3,36E-07 2,3E-07 1,94E-07 1,6E-07 1,44E-07 1,06E-06 y (massa) 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,3 xy 6,73E-09 9,22E-09 1,16E-08 1,28E-08 1,44E-08 5,48E-08 x2 1,13E-13 5,31E-14 3,75E-14 2,56E-14 2,09E-14 2,5E-13

bpraktikum= xyx2 bpraktikum= 219041

kesalahan relatif= b praktikum-b teori b teori x 100 % kesalahan relatif= 219401-19904458,619904458,6 x 100 % kesalahan relatif= 98,89 %

Grafik hubungan debit kuadrat dengan massa

a. Benda sasaran dengan sudut 120o 1) Secara teori m.g= 32 Q2A m.g= 3 2 g. AQ2 bteori= 3 2 g. A bteori= 3 . 10002. 10 . 0,00005024 bteori= 29856687,9

2) Secara praktikum

Tabel 3. Pengolahan data untuk benda dengan sudut 120o

No. 1. 2. 3. 4. 5.

x (Q2) 1,6E-07 2,12E-07 2,3E-07 2,92E-07 3,14E-07 1,6E-07

y (massa) 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,02

xy 3,2E-09 8,46E-09 1,38E-08 2,33E-08 3,14E-08 3,2E-09

x2 2,56E-14 4,48E-14 5,31E-14 8,5E-14 9,83E-14 2,56E-14

bpraktikum= xyx2 bpraktikum= 261300,7

kesalahan relatif= b praktikum-b teori b teori x 100 %

kesalahan relatif= 261300,7-29856687,929856687,9 x 100 % kesalahan relatif= 99,12 %

Grafik hubungan debit kuadrat dengan massa

a. Benda sasaran hemispherical 1) Secara teori m.g= 2 Q2A m.g= 2 g. AQ2 bteori= 2 g. A bteori= 2 . 100010 . 0,00005024 bteori= 39808917,2

2) Secara praktikum

Tabel 4. Pengolahan data untuk benda hemispherical No. 1. 2. 3. 4. 5. x (Q2) 2,12E-07 2,7E-07 1,44E-07 1,44E-07 1,3E-07 9E-07 y (massa) 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,3 xy 4,23E-09 1,08E-08 8,66E-09 1,16E-08 1,3E-08 4,82E-08 x2 4,48E-14 7,31E-14 2,09E-14 2,09E-14 1,68E-14 1,76E-13

bpraktikum= xyx2 bpraktikum= 273394,8

kesalahan relatif= 273394,8 -b teori b teori x 100 %

kesalahan relatif= 273394,8-39808917,239808917,2 x 100 % kesalahan relatif= 99,31 %

Grafik hubungan debit kuadrat dengan massa

A. Analisa1. Analisa percobaan

Praktikum yang berjudul dampak aliran jet ini bertujuan untuk menyelidiki dan membuktikan keabsahan atau kebenaran rumus rumus teoritis mengenai gaya yang dirimbulkan aliran jet terhadap berbagai bentuk sasaran. Peralatan yang digunakan dalam percobaan kali ini adalah meja hidrolika yang berfungsi untuk meletakkan alat peraga aliran jet. Alat peraga aliran jet terdiri dari beban sasaran, beban, stop watch dan nivo. Benda sasaran yang digunakan dalam praktikum ini yaitu benda sasaran datar, kerucut, dan hemispherical. Terdapat lima variasi beban untuk setiap benda sasaran yang digunakan, yaitu beban 20 gram hingga 100 gram. Mula mula, alat peraga jet telah tepasangkan diatas meja hidrolika. Selanjutnya, praktikan mengangkat cungkup dan tabung tembus pandang untuk mengukur diameter nozzle. Benda sasaran yang pertama yaitu benda sasaran datar dipasangkan pada batang yang dihubungkan dengan piringan beban. Setelah benda terpasangkan, cungkup dan tabung dipasang kembali. Pastikan gelembung nivo berada di tengah tengah, ini menunjukkan bahwa pemasangan alat peraga jet sudah tepat berada pada kondisi datar. Praktikan selanjutnya menyambungkan pipa aliran masuk dengan meja hidrolika. Praktikan perlu mengatur acuan tinggi dan memastikan bahwa tinggi sudah tepat menunjuk pada garis pertengahan tebal pringan beban. Beban yang pertama yaitu beban seberat 20 gram diletakkan diatas pringan beban. Selanjutnya, air mulai dialirkan dengan membuka katup pengatur pada meja hidrolika. Kecepatan aliran diatur sedemikian rupa sehingga piringan beban bersisian kembali dengan acuan tinggi. Praktikan kemudian mencatat besarnya volume yang tertampung dan waktu aliran untuk medapatkan debit aliran nantinya. Ulangi percobaan dengan

menggunakan variasi beban yang lainnya namun tetap menggunakan beban sasaran yang sama. Setelah semua variasi beban terpakai, ulangi percobaan dengan mengganti beban sasaran datar dengan beban sasaran kerucut dan hemispherical. Digunakan berbagai variasi beban dan benda sasaran dimaksudkan untuk mendapatkan variasi data sehingga bisa dibandingkan hasilnya.2. Analisa hasil

Tujuan dari praktikum kali ini adalah untuk membandingkan nilai b secara teori dengan nilai b yang didapatkan pada saat praktikum. Setelah praktikan mendapatkan data berupa besarnya volume dan waktu, praktikan menghitung besarnya nilai debit yang didapat dari pembagian antara besarnya volume dan waktu. Secara teori, nilai b pada sasaran datar dapat diperoleh dari rumus bteori= g. A. sedangkan untuk benda sasaran kerucut rumusnya adalah bteori= 32g. A . dan benda sasaran yang terakhir yaitu benda sasaran hemispherical, rumusnya adalah bteori= 2g. A. untuk mendapatkan b secara praktikum, praktikan memplot Q2 sebagai sumbu x dan massa sebagai sumbu y, yang selanjutnya b dapat dicari menggunakan persamaan least square. Seetelah menghitung nilai b, praktikan menghitung kesalahan relative antar b yang didapatkan pada saat praktikum dan b secara teoritis atau dengan menggunakan ruus. b yang didapatkan untuk masing masing benda sasaran adalah sebagai berikut:

Benda sasaran Datar 180 Kerucut 120 Hemispherical

b teori 19904458,6 29856687,9 39808917,2

b praktikum 219041 261300,7 273394,8

Kesalahan relatif (%) 98,89 99,12 99,31

Dapat dilihat dari hasil yang diperoleh bahwa semakin besar sudut nya, maka b yang didapatkan semakin besar. Seperti kita ketahui bahwa b merupakan perbandingan antara massa beban dengan debit. Semakin kecil sudut nya, maka aliran akan semakin terhambat oleh cekungan pada benda tersebut. Apabila diletakkan benda sasaran datar, maka aliran air tidak tertahan, melainkan langsung diteruskan. Maka, semakin besar

sudutnya maka debit yang dihasilkan akan semakin kecil sehingga didaptakn nilai b yang lebih besar. Untuk variasi beban, apabila beban yang dipasang semakin besar maka debit yang dihasilkan semakin besar. Hal ini dapat dilihat pada grafi