Annisa Salsabila Disipasi Kalor Hot Wire Page 1

\

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

Remote Laboratory

Disipasi Kalor Hot Wire

Nama : Annisa Salsabila

NPM : 1206218070

Fakultas : Teknik

Departemen : Teknik Sipil

Kelompok Praktikum : A1

Kode Praktikum : KR01

Tanggal Praktikum : 5 Oktober 2012

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar (UPP IPD)

Universitas Indonesia

Depok, 2012

Annisa Salsabila Disipasi Kalor Hot Wire Page 2

I. Tujuan Percobaan

Menggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara

II. Peralatan Percobaan

1. Kawat pijar (hotwire)

2. Fan

3. Voltmeter dan Ampmeter

4. Adjustable power supply

5. Camcorder

6. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III. Landasan Teori

Hot wire adalah Salah satu contoh hot wire yang paling banyak

digunakan sebagai sensor untuk memberikan informasi kecepatan aliran

dalam arah axial adalah single normal probe. Probe macam itu terdiri

dari sebuah kawat logam pendek yang halus yang disatukan pada dua

kawat baja. Masing-masing ujung probe dihubungkan ke sebuah sumber

tegangan. Lalu energi listrik pasti akan mengalir pada probe tersebut

dan didisipasi oleh kawat menjadi energi kalor. Besarnya energi listrik

yang terdidisipasi sebanding dengan tegangan, arus listrik yang

mengalir di probe tersebut dan lamanya waktu arus listrik mengalir.

Annisa Salsabila Disipasi Kalor Hot Wire Page 3

Keterangan:

P = Energi Listrik

V = Tegagan Listrik

= Delta Waktu

Jika probe dihembuskan udara, maka akan mengubah nilai

resistansi kawat dan sekaligus mengubah besarnya arus listrik yang

mengalir. Semakin besar kecepatan udara yang mengalir, maka semakin

besar pula perubahan nilai resistansi dan arus listrik yang engalir juga

ikut berubah.

Jumlah perpindahan panas yang diterima probe dapat dinyatakan

oleh overheat ratio yang dirumuskan sebagai :

Overheated ratio =

Rw = resistansi kawat pada temperatur pengoperasian (dihembuskan

udara).

Ra = resistansi kawat pada temperatur ambient (ruangan).

Hot wire probe harus dikalibrasi untuk menentukan persamaan

yang menyatakan hubungan antara tegangan kawat (wire voltage,E)

Annisa Salsabila Disipasi Kalor Hot Wire Page 4

dengan kecepatan referensi (reference velocity, U). Setelah persamaan

diperoleh, informasi kecepatan dalam setiap percobaan dapat dievaluasi

menggunakan persamaan tersebut.

Persamaan yang diperoleh berupa persamaan linear atau

persamaan polinomial. Pada percobaan akan dilakukan pengukuran

tegangan kawat pada temperatur ambient dan mengukur tegangan kawat

bila dialiri arus udara dengan kecepatan yang hasilkan oleh fan.

Kecepatan aliran udara oleh fan akan divariasikan melalui daya yang

diberikan ke fan yaitu 70 , 110 , 150 dan 190 dari daya maksimal 230

m/s.

IV. Cara Kerja

1. Mengaktifkan Web cam dengan cara mengklik icon video

pada halaman web r-Lab.

2. Memberikan aliran udara dengan kecepatan 0 m/s , dengan

mengklik pilihan drop down pada icon atur kecepatan aliran.

3. Menghidupkan motor pengerak kipas dengan mengklik radio

button pada icon menghidupkan power supply kipas.

4. Mengukur Tegangan dan Arus listrik di kawat hot wire dengan

cara mengklik icon ukur.

5. Mengulangi langkah 2 hingga 4 untuk kecepatan 70, 110, 150,

190 dan 230 m/s.

V. Pengolahan Data dan Evaluasi

A. Pengolahan Data

F.v.t = V.I.t

dv = dV

y = mx + b

dengan x, menyatakan tegangan pada hotwire.

Annisa Salsabila Disipasi Kalor Hot Wire Page 5

y, menyatakan kecapatan angin yang dialirkan.

dengan data sebagai berikut,

No Y X X^2 Y^2 XY

1 0 2.112 4.460544 0 0

2 0 2.111 4.456321 0 0

3 0 2.111 4.456321 0 0

4 0 2.111 4.456321 0 0

5 0 2.111 4.456321 0 0

6 0 2.111 4.456321 0 0

7 0 2.111 4.456321 0 0

8 0 2.111 4.456321 0 0

9 0 2.112 4.460544 0 0

10 0 2.112 4.460544 0 0

11 70 2.05 4.2025 4900 143.5

12 70 2.051 4.206601 4900 143.57

13 70 2.05 4.2025 4900 143.5

14 70 2.052 4.210704 4900 143.64

15 70 2.048 4.194304 4900 143.36

16 70 2.051 4.206601 4900 143.57

17 70 2.051 4.206601 4900 143.57

18 70 2.05 4.2025 4900 143.5

19 70 2.049 4.198401 4900 143.43

20 70 2.051 4.206601 4900 143.57

21 110 2.03 4.1209 12100 223.3

22 110 2.03 4.1209 12100 223.3

23 110 2.031 4.124961 12100 223.41

24 110 2.032 4.129024 12100 223.52

25 110 2.031 4.124961 12100 223.41

26 110 2.032 4.129024 12100 223.52

27 110 2.031 4.124961 12100 223.41

28 110 2.031 4.124961 12100 223.41

29 110 2.031 4.124961 12100 223.41

30 110 2.03 4.1209 12100 223.3

31 150 2.022 4.088484 22500 303.3

32 150 2.022 4.088484 22500 303.3

33 150 2.022 4.088484 22500 303.3

34 150 2.023 4.092529 22500 303.45

Annisa Salsabila Disipasi Kalor Hot Wire Page 6

35 150 2.023 4.092529 22500 303.45

36 150 2.022 4.088484 22500 303.3

37 150 2.022 4.088484 22500 303.3

38 150 2.022 4.088484 22500 303.3

39 150 2.021 4.084441 22500 303.15

40 150 2.022 4.088484 22500 303.3

41 190 2.017 4.068289 36100 383.23

42 190 2.017 4.068289 36100 383.23

43 190 2.017 4.068289 36100 383.23

44 190 2.017 4.068289 36100 383.23

45 190 2.017 4.068289 36100 383.23

46 190 2.017 4.068289 36100 383.23

47 190 2.018 4.072324 36100 383.42

48 190 2.017 4.068289 36100 383.23

49 190 2.016 4.064256 36100 383.04

50 190 2.017 4.068289 36100 383.23

51 230 2.016 4.064256 52900 463.68

52 230 2.015 4.060225 52900 463.45

53 230 2.015 4.060225 52900 463.45

54 230 2.015 4.060225 52900 463.45

55 230 2.015 4.060225 52900 463.45

56 230 2.015 4.060225 52900 463.45

57 230 2.016 4.064256 52900 463.68

58 230 2.017 4.068289 52900 463.91

59 230 2.017 4.068289 52900 463.91

60 230 2.016 4.064256 52900 463.68

7500 122.473 250.061 1285000 15170.76

Maka, persamaan garis y = mx + b

Dimana untuk mencari nilai m dan b sebagai berikut:

Nilai m:

Annisa Salsabila Disipasi Kalor Hot Wire Page 7

=

= -224,62

Nilai b:

=

= 5364,80

Jadi, persamaan kecepatan angin sebagai fungsi hot wire adalah

y= - 224,62x +5364,80

dengan x adalah tegangan hot wire, dan y adalah kecepatan angin.

B . Evaluasi

1. Berdasarkan data yang didapat, buatlah grafik yang menggambarkan

hubungan tegangan hot wire dengan waktu untuk tiap kecepatan aliran

udara. (pada lampiran)

2. Berdasarkan pengolahan data di atas, buatlah grafik yang menggambarkan

hubungan Tegangan Hotwire dengan Kecepatan aliran angin. (lampiran)

3. Buatlah persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hotwire.

Jawab: y= - 224,62x +5364,80

Kecepatan angin Tegangan hotwire

4. Berdasarkan percobaan dan data yang didapat, apakah kita dapat

menggunakan kawat Hotwire sebagai pengukur kecepatan angin.

Annisa Salsabila Disipasi Kalor Hot Wire Page 8

Jawab: ya, kita dapat mengukur kecepatan angin dengan menggunakan kawat

hotwire.

Berilah analisis dari hasil percobaan ini.(di bawah ini).

VI. Analisis Data

I. Analisis Percobaan

Percobaan KR01 tentang Disipasi Kalor Hot Wire ini dilakukan secara online melalui

rLab dengan tujuan untuk mengetahui kemampuan hotwire untuk digunakan sebagai

sensor kecepatan aliran udara. Sumber udara yang digunakan dalam percobaan ini adalah

kipas angin. Kecepatan udara bervariasi, dari 0 m/s, 70 m/s, 110 m/s, 150 m/s, 190 m/s

,230m/s. Pada saat kipas belum dinyalakan, besar arus dan tegangan listrik belum

terpengaruh dari kecepatan kipas. Lalu, ketika kipas mulai dinyalakan,

kecepatan kipas pun di atur sesuai dengan variasi yang diberikan. Ketika kipas

dinyalakan, Arus listrik dan tegangan listrik yang mengalir dipengaruhi kecepatan angin.

Tegangan listrik menjadi semakin kecil, berbanding terbalik dengan kecepatan

angin yang dihasilkan kipas. Sedangkan arus listrik menjadi semakin besar, sebanding dengan

kecepatan kipas yang diberikan.

Ketika angin dialirkan pada probe, maka angin tersebut akan menerpa kawat

pijar tersebut dengan kecepatan v dan gaya/kekuatan F. Terpaan angin pada kawat

pijar tersebut akan menyebabkan terjadinya perubahan resistansi pada kawat,

dimana hubungannya berbanding lurus dengan kecepatan angin yang mengalir

pada probe. Semakin kencang aliran udara yang mengalir pada probe maka

tegangan yang terjadi pada sistem akan semakin kecil, sementara arus yang

mengalir akan semakin besar. Besar kecilnya perubahan resistansi ini akan

menentukan besar kecilnya perpindahan atau transfer kalor pada probe.

II. Analisis Hasil

Annisa Salsabila Disipasi Kalor Hot Wire Page 9

Pada dasarnya percobaan telah dilakukan sesuai dengan prosedur yang

diperintahkan. Berdasarkan percobaan KR01 ini, didapatkan hasil bahwa semakin besar

kecepatan angin yang dihembuskan, maka semakin besar arus listrik yangmengalir pada

hotwire dan tegangan pada kawat tersebut pun semakin kecil. Persamaan yang dihasilkan

tidak mutlak benar, karena merupakan pendekatan dari hasil percobaan ini. Hal ini

dapat dibuktikan dengan memasukkan salah satu nilai tegangan hot wire ke dalam

persamaan y= - 224,62x +5364,80. Maka kecepatan yang dihasilkan tidak tepat sama

dengan apa yang ada di hasil praktikum. Kesalahan yang terjadi relatih besar. Walaupun seperti

itu, percobaan yang dilakukan secara jarak jauh dan hanya menggunakan komputer ini telah

dilaksanakan sesuai dengan prosedur yang ada. Besarnya kesalahan bisa dibuktikan

dengan menyubtitusikan tegangan hot wire pada percobaan. Pada praktikum

rLab ini ini kesalahan yang terjadi rmerupakan human eror, karena semua peralatannya

sudah terkomputerisasi.

III. Analisis Grafik

Grafik yang diperoleh menunjukan adanya kesinambungan antara data

yang diperoleh dengan kondisi yang seharusnya terjadi, dimana kecepatan angin

yang dialirkan pada probe akan berbanding terbalik dengan tegangan yang terjadi

pada kawat pijar. Akan tetapi, pada grafik yang menunjukan hubungan antara

tegangan hotwire dengan waktu, terlihat adanya sedikit fluktuasi ketika probe

dialiri angin, kondisi ini berbeda dengan ketika sebelum dialiri angin. Hal ini

disebabkan karena ketika dialiri angin probe menjadi sedikit tidak stabil,sehingga

data yang dihasilkan juga sedikit berfluktuasi. Namun, secara keseluruhan range

perubahan datanya sangat kecil, sehingga data yang didapatkan dapat digolongkan

cukup baik.

VII. Kesimpulan

Annisa Salsabila Disipasi Kalor Hot Wire Page 10

1. Kita dapat menggunakan hot wire sebagai alat untuk mendeteksi

kecepatan aliran angin, walaupun hasil yang diperoleh tidak begitu

presisi.

2. Tegangan yang terjadi pada hotwire berbanding terbalik dengan

kecepatan angin yang mengalir pada probe.

3. Perubahan resistansi pada kawat, berbanding lurus dengan kecepatan angin

yang mengalir pada probe.

4. Semakin kencang aliran udara yang mengalir pada probe maka tegangan

yang terjadi pada sistem akan semakin kecil, sementara arus yang mengalir

akan semakin besar.

VIII. Referensi

1. Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition,

Prentice Hall,NJ, 2000.

2. Kanginan, Marthen; Seribu Pena Fisika SMA Erlangga, Jakarta,2005.

3. Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition,

John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.

IX. Link rLab

http://sitrampil4.ui.ac.id/kr01

Daftar Lampiran

1. Tabel Data Percobaan

No Waktu Kec

Angin V-HW I-HW

1 1 0 2.112 53.9

2 2 0 2.111 54.1

Annisa Salsabila Disipasi Kalor Hot Wire Page 11

3 3 0 2.111 55.4

4 4 0 2.111 54.6

5 5 0 2.111 53.9

6 6 0 2.111 53.9

7 7 0 2.111 55.1

8 8 0 2.111 54.9

9 9 0 2.112 53.9

10 10 0 2.112 53.9

11 1 70 2.05 54.2

12 2 70 2.051 54.8

13 3 70 2.05 57

14 4 70 2.052 56.2

15 5 70 2.048 54.4

16 6 70 2.051 54.3

17 7 70 2.051 55.8

18 8 70 2.05 57.3

19 9 70 2.049 55.4

20 10 70 2.051 54.2

21 1 110 2.03 54.4

22 2 110 2.03 55.2

23 3 110 2.031 57

24 4 110 2.032 58

25 5 110 2.031 56.6

26 6 110 2.032 54.9

27 7 110 2.031 54.4

28 8 110 2.031 54.7

29 9 110 2.031 56.4

30 10 110 2.03 57.9

31 1 150 2.022 57.9

32 2 150 2.022 55.4

33 3 150 2.022 54.6

34 4 150 2.023 54.9

35 5 150 2.023 57

36 6 150 2.022 58.3

37 7 150 2.022 56.7

38 8 150 2.022 54.8

39 9 150 2.021 54.5

40 10 150 2.022 55.8

41 1 190 2.017 55.6

42 2 190 2.017 54.6

Annisa Salsabila Disipasi Kalor Hot Wire Page 12

43 3 190 2.017 55.9

44 4 190 2.017 58.4

45 5 190 2.017 57.1

46 6 190 2.017 54.8

47 7 190 2.018 54.8

48 8 190 2.017 57.1

49 9 190 2.016 58.5

50 10 190 2.017 56

51 1 230 2.016 55

52 2 230 2.015 56.5

53 3 230 2.015 58

54 4 230 2.015 58.6

55 5 230 2.015 57.5

56 6 230 2.015 55.9

57 7 230 2.016 54.9

58 8 230 2.017 54.6

59 9 230 2.017 55

60 10 230 2.016 56.1

2. Grafik hubungan Tegangan Hotwire dengan waktu

2.046

2.047

2.048

2.049

2.05

2.051

2.052

2.053

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tega

nga

n

Waktu

Tegangan pada v=70m/s

Series 1

Annisa Salsabila Disipasi Kalor Hot Wire Page 13

2.029

2.0295

2.03

2.0305

2.031

2.0315

2.032

2.0325

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tega

nga

n

Waktu

Tegangan pada v=110m/s

Series 1

2.02

2.0205

2.021

2.0215

2.022

2.0225

2.023

2.0235

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tega

nga

n

Waktu

Tegangan pada v=150m/s

Series 1

Annisa Salsabila Disipasi Kalor Hot Wire Page 14

2.015

2.0155

2.016

2.0165

2.017

2.0175

2.018

2.0185

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tega

nga

n

Waktu

Tegangan pada v=190m/s

Series 1

2.014

2.0145

2.015

2.0155

2.016

2.0165

2.017

2.0175

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tegangan pada v=230m/s

Series 1

Annisa Salsabila Disipasi Kalor Hot Wire Page 15

1.96

1.98

2

2.02

2.04

2.06

2.08

2.1

2.12

0 70 110 150 190 230

Tega

nga

n J=

Ho

t Wir

e

Kecepatan Aliran Angin

Tegangan Hot Wire VS Kecepatan Aliran Angin

Series 1