BAB I. Loncat Air
-
Upload
fauzan-rofiq -
Category
Documents
-
view
29 -
download
0
description
Transcript of BAB I. Loncat Air
Aliran Melalui Pintu Sorong
BAB I
PERCOBAAN 1.3 : LONCAT AIR
A. Maksud dan Tujuan
1. Menentukan gaya momentum loncat air
2. Menentukan energy yang dihancurkan pada loncatan air
3. Menentukan letak panajang loncatan air, bandingkan dengan Lj = 6. yi
4. Gambarkan hubungan y3
y1 vs
v12
g . y1
; ∆ Ey1
vs v1
2
g . y1
B. Alat dan Bahan
1. Set model saluran terbuka.
2. Model Pintu sorong
3. Point Gauge
4. Mistar
5. Jangka sorong
C. Prosedur Pelaksanaan
1. Atur saluran sehingga horizontal.
2. Atur pintu sorong : yg (menurut Petunjuk Instruktur)
3. Atur katub masuk : yo dan (∆H1) (menurut Petunjuk Instruktur)
4. Buat loncatan air dengan mengatur ambang hilir.
5. Ukurlah : y1, y3, ya, yb.
6. Ukurlah jarak dari pintu sorong ke ya dan yb (Lj = Xyb -Xya).
7. Ulangi percobaan dengan merubah debit (∆H2 yo1) dan (∆H3 ,
dengan yg adalah tetap) (menurut petunjuk instruktur)..
8. Ulangi percobaan dengan merubah yg menjadi (yg1) dan (yg2) menurut
petunjuk instruktur, dengan yo (∆H1) adalah tetap.
Laporan Praktikum Hidrolika Page 1Kelompok VIII
Aliran Melalui Pintu Sorong
D. Tabel Hasil Percobaan
No.∆H
(cmHg)
Q
(cm3/s)
Ya
(cm)
Yb
(cm)
g
(cm/s2)
ρ
(gr/cm3)
[1] [2] [3]=c.√[2] [4] [5] [6] [7]
130 1389.972
2,18 6,15 981 1
2 3,24 6,44 981 1
339 1584.812
2,6 7,09 981 1
4 3,44 5,82 981 1
526 1293.993
3,05 5,9 981 1
6 2,91 6,68 981 1
734 1479.738
3,05 6,8 981 1
8 3,15 6,1 981 1
922 1190.301
1,75 6,08 981 1
10 2,35 5,55 981 1
1130 1389.972
3,2 6,44 981 1
12 2,96 6,04 981 1
Tabel 1.3.1. Tabel Hasil Percobaan
E. Hitungan
E.1. Dasar Teori
Dasar Teori Loncatan Hidraulik (Hydraulic Jump)
Resultante gaya yang bekerja pada tampang a dan b :
∑ Fx=12
. ρ . g . ya2−1
2. ρ . g . yb
2
Pengaruh gaya pada laju aliran momentum : ρ . Q. vb−ρ . Q. va
Maka :
12
. ρ . g . ya2−1
2. ρ . g . yb
2=ρ . Q(v b−v a)
Atau
yb
ya
=12 [√(1+
8. va2
g . ya)−1] ….. ( 13 )
Laporan Praktikum Hidrolika Page 2Kelompok VIII
Aliran Melalui Pintu Sorong
Loncatan hidraulik terjadi bila yb = kedalaman subkritis yang dapat
diatur oleh pintu pengatur hilir. Energi yang dihancurkan dalam loncatan
air.
∆ E= ya+va
2
2.g−( yb+
vb2
2. g )=( yb− ya)3
4. ya . yb
….. ( 14 )
Atau :
∆ H=(
yb
ya−1)
3
4.yb
ya
…..( 15 )
Dapat diganti ya= y1; yb= y3
Atau
∆ H=( y3− y1)
3
4. y1 . y3
(Penyederhanaan Pers. 14) ….. ( 16 )
(Robertus Chandrawidjaja, 2013 ; 112).
Keterangan :
Y = Kedalaman air (cm)
Q = Debit aliran (cm3/det)
v = Kecepatan aliran (cm/det)
g = Gravitasi (cm/det2)
Energi Spesifik :
E= y+ Q 2
2. g . y2
dengan:
E = Spesifik energy (m)
y = Kedalaman air (m)
Q = debit aliran (m3/sec) (Volume/Waktu)
g = grafitasi =9,81 (m/sec2)
Tinggi Air Kritik :
Laporan Praktikum Hidrolika Page 3Kelompok VIII
Ruang tilik
Skat hilir
Muka air sebelah hilir loncat air
Tab.Pitot
Tab.Pitot
Garis kedalaman kritis
Aliran Melalui Pintu Sorong
Untuk saluran persegi panjang :
yc=3√ Q2
g ; EC=Emin=
32
yc
Dimana = EC=Emin = Minimum Specific Energy
yc = Critical Depth
(Robertus Chandrawidjaja, 2013 ; 113).
Gambar 1.3.1. Kondisi Gaya dan Energi didalam Air Loncat
(Robertus Chandrawidjaja, 2013 ; 114).
Panjang loncatan hidraulik :
L j=6. y1…………………………….(Smetama)
Menghitung Energi spesifik (Es)
Energi pada tampang lintang saluran, yang dihitung terhadap dasar
saluran, disebut dengan energi spesifik. Jadi, energi spesifik adalah jumlah
data energi tekanan dan energi kecepatan di suatu titik yang diberikan oleh
bentuk berikut :
Laporan Praktikum Hidrolika Page 4Kelompok VIII
Aliran Melalui Pintu Sorong
Es=Y + v2
2 g
Penurunan rumus gaya dorong pada sekat komponen gaya horizontal
pada saluran :
• Gaya distribusi hidrostatik di hulu sekat
• Gaya distibusi hidrostatik di hilir sekat
• Gaya geser pada dasar saluran
• Gaya yang bekerja pada sekat
Untuk mencari gaya teoritis yang bekerja pada sekat, Fg diabaikan
karena dsini pengamatan hanya dilakukan pada jarak yang relatif pendek
sehingga dasar saluran dapat dianggap sempurna.
(Fathurrazie Shadiq, 2008).
Laporan Praktikum Hidrolika Page 5Kelompok VIII
Aliran Melalui Pintu Sorong
E.2 Contoh Hitungan
Data :
ρ = 1 gr/cm3
g = 981 cm/det2
Q = 1389.972 cm3/s
B = 8 cm
Y0 = 15,68 cm
Y1= 1,62 cm
Yf = 5,74 cm
Ya= 2,18 cm
Yb= 6,15 cm
Xa= 3690 cm
Xb= 3898 cm
Debit aliran tiap satuan lebar :
q=Qb
=1389,9728
=¿173,7465 cm3/s/cm
Menghitung luas aliran :
A 1=b . y 1=8.1,62=¿12,96 cm2
Kecepatan aliran :
V 1= QA 1
=1389,97212,96
=¿ 107,25 cm/s
Resultan gaya yang bekerja pada aliran tampang a dan b:
Laporan Praktikum Hidrolika Page 6Kelompok VIII
Aliran Melalui Pintu Sorong
∑ Fx=12
. ρ . g . Y a2−12
. ρ . g . Y b2
∑ F x=12
. ρ. g . ( Y a2−Y b2 )
∑ Fx=12
. 1 .981 . (2,182−6,152 )
∑ Fx=12
. 981 . (33,0701 )
∑ Fx=16220,88405
Energi yang dihancurkan dalam loncat air
∆ E=(Yb
Ya−1)
3
4YbYa
∆ E=( 6,15
2,18−1)
3
4 .6,152,18
∆ E=0,5352090223 cm
Energi Spesifik
- Energi spesifik pada Ya
Ea=Ya+ Q2
2.g .( ya .b)2
Ea=2,18+ 1389,9722
2.981 .(2,18.8)2
Ea=5,417577248 cm
- Energi spesifik pada Yb
Eb=Yb+ Q2
2. g .( yb .b)2
Eb=6,15+ 1389,9722
2.981 .(6,15.8)2
Eb=16,556801827 cm
Laporan Praktikum Hidrolika Page 7Kelompok VIII
Aliran Melalui Pintu Sorong
- Energi spesifik pada Y0
E 0=Y 0+ Q2
2. g .( y 0.8)2
E 0=15,68+ 1389,9722
2.981 .(15,68.8)2
E 0=15,74258079 cm
- Energi spesifik pada Y1
E 1=Y 1+ Q2
2. g .( y 1.8)2
E 1=1,62+ 1389,9722
2.981 .(1,62.8)2
E 1=7,482773248 cm
Tinggi Air Kritis
Untuk saluran persegi panjang :
yc=3√ q2
g=3√ 173,74652
981 = 3,133678039 cm
Minimum Specific Energy
Ec=Emin=32
. Yc=32
.3,133678039 cm
Ec=Emin=4,700517059 cm
Panjang loncatan hidrolik :
Lj = 6 . Y1
= 6 . 1,62
= 9,72 cm
Nilai Yf/Y1 :
5,74/1,62 = 3,543209877
Laporan Praktikum Hidrolika Page 8Kelompok VIII
Aliran Melalui Pintu Sorong
Nilai V12/g.Y1 :
107,252
981.1,62 = 7,237866689
Nilai ∆ E/Y1 :
0,5352090223/1,62 = 0,3303759397
Nilai E0-Y0 = 15,74258079-15,68 = 0.062580785
Nilai E1-Y1 = 7,482773248-1,62 = 5.862773248
E.3 Tabel Hasil Perhitungan
No.∆H Q b q yo yf y1 g
(cmHg) cm3/s (cm) (cm) ( cm ) (cm) (cm) (cm/s2)[1] [2] [3]=c.√[2] [4] [5]=[3]/[4] [6] [7] [8] [9]1. 30 1389.972 8 173.7465 15.68 5.74 1.62 9812. 30 1389.972 8 173.7465 13.15 5.9 1.12 9813. 39 1584.812 8 198.1015 13.15 5.86 1.85 9814. 39 1584.812 8 198.1015 19.49 5.81 3.44 9815. 26 1293.993 8 161.7491 16.35 5.75 1.48 9816. 26 1293.993 8 161.7491 12.2 6.07 1.4 9817. 34 1479.738 8 184.9673 12.2 6.25 1.55 9818. 34 1479.738 8 184.9673 19.29 6 1.6 9819. 22 1190.301 8 148.7876 11.55 5.6 1.3 981
10. 22 1190.301 8 148.7876 14.25 5.36 1.21 98111. 30 1389.972 8 173.7465 14.25 5.94 1.51 98112. 30 1389.972 8 173.7465 15.04 5.84 1.57 981
Tabel 1.3.2 Tabel hasil Perhitungan
ya yb A1 V1 fx ΔE(cm) (cm) (cm2) (cm/det) (gr/s2) (cm)
[10] [11] [12]=[4].[8][13]=[3]/
[12][14]=0,5.ρ.[9].([10¿¿2−[11 ]2 ¿ [ 15 ]=
([11 ][ 10 ]
−1)3
4.[11 ][10]
2.18 6.15 12.96 107.2509 -16220.9 0.5352093.24 6.44 8.96 155.1308 -15193.7 0.1211752.6 7.09 14.8 107.0819 -21340.7 0.472157
3.44 5.82 27.52 57.58765 -10810 0.048936
Laporan Praktikum Hidrolika Page 9Kelompok VIII
Aliran Melalui Pintu Sorong
3.05 5.9 11.84 109.2899 -12511.4 0.1054442.91 6.68 11.2 115.5351 -17733.7 0.2368113.05 6.8 12.4 119.3337 -18117.8 0.2084133.15 6.1 12.8 115.6045 -13384.5 0.1060361.75 6.08 10.4 114.452 -16629.9 1.0899942.35 5.55 9.68 122.965 -12399.8 0.2672773.2 6.44 12.08 115.0639 -15320.1 0.12894
2.96 6.04 12.56 110.6666 -13596.7 0.138029
Tabel 1.3.3 Tabel hasil perhitungan
Ea Eb Eo E1(cm) (cm) (cm) (cm)
[16]=[10]+[3]2
2. [ 9 ] .[10]2.[4 ]2
[17]=[11]+[3]2
2. [ 9 ] .[11]2.[4 ]2
[18]=[6]+[3]2
2. [ 9 ] .[6]2.[4 ]2
[19]=[8]+[3]2
2. [ 9 ] .[8]2.[4 ]2
5.417577 6.556802 15.74258 7.4827734.705693 6.810989 13.23898 13.385835.558897 7.487909 13.26567 7.6943085.130284 6.410514 19.54266 5.1302844.483459 6.283072 16.39988 7.5678154.484704 6.978835 12.28959 8.2034444.924524 7.177114 12.31716 8.8081724.907396 6.568631 19.33686 8.4116255.43433 6.38523 11.63458 7.976486
4.393144 5.91631 14.30557 8.9166194.702565 6.810989 14.32577 8.2580654.716102 6.461754 15.10802 7.812145
Tabel 1.3.4 Tabel hasil perhitungan
yc Ec Xa xb Lj(cm) (cm) (cm) (cm) (cm)[20]=
3√ [5][9]
[21]=3/2.([20]) [22] [23] [24]=[23]-[22]
3.133678 4.700517 3690 3898 2083.133678 4.700517 3212 3434 2223.420074 5.130111 3620 3846 2263.420074 5.130111 4600 4758 1582.987709 4.481563 3806 4000 1942.987709 4.481563 2818 3300 482
Laporan Praktikum Hidrolika Page 10Kelompok VIII
Aliran Melalui Pintu Sorong
3.267184 4.900776 2860 3150 2903.267184 4.900776 4382 4624 2422.825888 4.238831 2888 3150 2622.825888 4.238831 3540 3730 1903.133678 4.700517 3450 3684 2343.133678 4.700517 3760 3992 232
Tabel 1.3.5 Tabel hasil perhitungan
Lj=6xY1 yf/y1 V1²/gY1 ΔE/y1 E0-Y0 E1-Y1(cm) (cm) (cm)
[25]=6.[8] [26]=[7]/[8]
[27]=132
[ 9 ] . [8 ]
[28]=[15]/[8] [29]=[18]-[6] [30]=[19]-[8]
9.72 3.54321 7.237992 0.330376 0.062581 5.8627736.72 5.267857 21.90327 0.108192 0.088978 12.2658311.1 3.167568 6.31817 0.25522 0.115671 5.844308
20.64 1.688953 0.982723 0.014226 0.052657 1.6902848.88 3.885135 8.226777 0.071246 0.049883 6.0878158.4 4.335714 9.719206 0.169151 0.089591 6.8034449.3 4.032258 9.365384 0.13446 0.117158 7.2581729.6 3.75 8.514531 0.066273 0.046863 6.8116257.8 4.307692 10.27152 0.838457 0.084581 6.676486
7.26 4.429752 12.73821 0.22089 0.055565 7.7066199.06 3.933775 8.937834 0.085391 0.075771 6.7480659.42 3.719745 7.951777 0.087917 0.06802 6.242145
Tabel 1.3.6 Tabel hasil perhitungan
Laporan Praktikum Hidrolika Page 11Kelompok VIII
Aliran Melalui Pintu Sorong
F. Analisa Grafik
1. Grafik hubungan antara Yf/Y1 vs v²/gY1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 231
1.52
2.53
3.54
4.55
5.5f(x) = 0.160424787421805 x + 2.3389357650662R² = 0.820254897343493
Grafik Yf/Y1 vs v²/GY1
Y3/Y1 vs v2/GY1
Linear (Y3/Y1 vs v2/GY1)
V²/GY1
Yf/Y
1
Data Yf/Y1 v²/gY11. 1.688953 0.9827232. 3.167568 6.318173. 3.54321 7.2379924. 3.719745 7.9517775. 3.885135 8.2267776. 3.75 8.5145317. 3.933775 8.9378348. 4.032258 9.3653849. 4.335714 9.719206
10. 4.307692 10.2715211. 4.429752 12.73821
Laporan Praktikum Hidrolika Page 12Kelompok VIII
Aliran Melalui Pintu Sorong
12. 5.267857 21.90327
Dilihat dari grafik dapat disimpulkan bahwa hubungan antara Yf/Y1 vs
V2/gY1 mempunyai persamaan garis lurus (linear) yaitu y = 0.160x +
2.338 ,dengan nilai R² = 0.820. nilai Yf adalah nilai kedalaman air pada bagian
hilir aliran (pada bagian stabil) dan nilai Y1 adalah nilai kedalaman air pada
bagian antara pintu sorong sampai dengan loncatan air yang pertama.
Setelah data diurutkan dari kecil besar dapat dilihat hubungn antara
Yf/Y1 vs V2/gY1. Semakin besar nilai V2/gY1 maka akan membuat nilai Yf/Y1
menjadi semakin besar. Hal ini di sebabkan karena nilai Yf/Y1 vs V2/gY1 adalah
berbanding lurus. Tetapi ada sebagian data yang tidak sesuai yaitu data ke-6 dan
data ke-10 hal ini disebabkan karena ketidak telitian dalam pengukuran Y1
(pengukuran kedalaman antara pintu sorong dengan loncat air pertama).
2. Grafik hubungan antara ΔE/Y1 vs v²/gY1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 230
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
f(x) = 0.00413556890316868 x + 0.159826817422847R² = 0.00821937814263363
Grafik ΔE/Y1 vs v²/GY1
ΔE/Y1 vs v²/GY1
Linear (ΔE/Y1 vs v²/GY1)
v²/GY1
ΔE/
Y1
Data v²/gY1 ΔE/Y11. 0.982723 0.0142262. 6.31817 0.255223. 7.237992 0.3303764. 7.951777 0.0879175. 8.226777 0.0712466. 8.514531 0.0662737. 8.937834 0.085391
Laporan Praktikum Hidrolika Page 13Kelompok VIII
Aliran Melalui Pintu Sorong
8. 9.365384 0.134469. 9.719206 0.169151
10. 10.27152 0.83845711. 12.73821 0.2208912. 21.90327 0.108192
Dilihat dari grafik dapat disimpulkan bahwa hubungan antara ΔE/Y1 vs
V2/gY1 mempunyai persamaan garis lurus (linear) yaitu y = 0.004x + 0.159,
dengan nilai R² = 0.008. nilai ΔE adalah nilai energy yang dihancurkan dalam
loncat air dan nilai Y1 adalah nilai kedalaman air pada bagian antara pintu sorong
sampai dengan loncatan air yang pertama.
Setelah data diurutkan dari kecil besar dapat dilihat hubungn antara
ΔE/Y1 vs V2/gY1. Semakin besar nilai V2/gY1 maka akan membuat nilai ΔE/Y1
menjadi semakin besar. Hal ini di sebabkan karena nilai Yf/Y1 vs V2/gY1 adalah
berbanding lurus. Tetapi kenyataan yang terlihat di grafik mulai data ke-4 sampai
dengan data ke-12 terlihat data sudah tidak sesuai, hal utama yang menyebabkan
data seperti itu adalah ketidak telitian dalam melakukan proses pengukuran
kedalaman air nya (Pengukuran Ya, Yb, Y1).
Laporan Praktikum Hidrolika Page 14Kelompok VIII
Aliran Melalui Pintu Sorong
G. Kesimpulan
1. Gaya momentum yang terjadi pada 12 kali percobaan di dapat nilai
yaitu : 10810.0314 gr/s2 sampai dengan 21340.72305 gr/s2. Sesuai
dengan rumus ∑ Fx=12
. ρ . g . Y a2−12
. ρ . g . Y b2 (Robertus
Chanrawidjaja). Bahwa semakin besar gaya yang bekerja pada aliran
itu sangat dipengaruhi oleh selisih ketinggian Yb dengan Ya.
2. Energi yang dihancurkan pada loncat air (ΔE) pada 12 kali percobaan
yang telah dilakukan dengan debit yang bervariasi sehingga didapat
nilai ΔE yang bervariasi yaitu dari : 0.048936286 cm sampai dengan
1.089993784 cm. nilai energy yang dihancurkan pada loncat air
dipengaruhi oleh nilai Yb dan Ya. Jika perbandingan nilai Yb/Ya
semakin besar, maka nilai energy yang dihancurkan pada loncat air
juga akan semakin besar.
3. Dari hasil data praktikum dan dilihat dari hasil perhitungan bahwa
nilai panjang loncat air dari hasil analitis dengan teoritis adalah :
Lj analitis
Lj teoritis
(cm) (cm)158 20.64190 7.26194 8.88208 9.72222 6.72226 11.1
Laporan Praktikum Hidrolika Page 15Kelompok VIII
Aliran Melalui Pintu Sorong
232 9.42234 9.06242 9.6262 7.8290 9.3482 8.4
Laporan Praktikum Hidrolika Page 16Kelompok VIII