II Dinamika Fluida Gue

7/30/2019 II Dinamika Fluida Gue

1/21

II. DINAMIKA FLUIDA

A. Pendahuluan

1. Latar belakang

Fluida merupakan zat yang bisa berubah bentuk apabila terkena

tegangan geser sehingga dapat fluida dikatakan suatu zat yang dapat

mengalir dan menyesuaikan diri. Sesuai dengan wadahnya. Ada 2 jenis

fluida yaitu zat cair dan gas. Sedang, dinamika fluida sendiri adalah

pergerakan/perpindahan suatu zat yang dapat mengalir. Dalam hal ini kita

mengambil air sebagai contoh dari dinamika fluida.

Salah satu fenomena alam yang sering ditemukan adalah fenomena

fluida. Fluida diartikan sebagai suatu zat yang dapat mengalir. Istilah

fluida mencakup zat cair dan gas karena zat cair seperti air dan zat gas

seperti udara dapat mengalir. Zat padat seperti batu atau besi tidak dapat

mengalir sehingga tidak bisa digolongkan dalam fluida. Air merupakan

salah satu contoh zat cair. Masih ada contoh zat cair lainnya seperti

minyak pelumas, susu, dan sebagainya. Semua zat cair itu dapat

dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari

satu tempat ke tempat yang lain.

Air kita jadikan contoh dalam percobaan ini. Dikarenakan air

merupakan komponen yang sangat penting di kehidupan manusia. Apalagidi dunia pertanian yang tentunya air sangat dibutuhkan dalam proses-

proses yang terjadi di dalam cakupan pertanian. Aliran fluida terbagi 2

tipe,yaitu; aliran lurus (streamline) dan aliran turbulen atau aliran

bergolak. Garis arus ialah aliran fluida yang mengikuti suatu garis (lurus

melengkung) yang jelas ujung dan pangkalnya. Aliran turbulen ditandai

oleh adanya aliran berputar. Ada partikel-partikel yang memiliki arah

gerak berbeda bahkan berlawanan dengan arah gerak keseluruhan fluida.


2/21

Dan hampir semua zat cair tidak dapat dimampatkan dalam saluran. karena

mereka mampu bergerak melewati semua celah yang ada. Untuk

melakukan perkiraan jumlah air yang dialirkan, kita harus mengukur debit

air yang akan melalui saluran itu juga.

1. Tujuan Praktikum

Tujuan dari praktikum acara II Dinamika Fluida adalah :

a. Menghitung besar debit saluran dengan pendekatan laju aliran dan

luas penampang.

b. Mengetahui besarnya faktor koreksi/correction factor (Cf) dari

sistem pengukuran yang digunakan.

2. Waktu dan Tempat Praktikum

Praktikum acara II Dinamika Fluida dilaksanakan pada hari Kamis,

27 September 2012 pukul 13.00 15.00 WIB di Laboratorium Rekayasa

Proses Pengolahan Pangan dan Hasil Pertanian Universitas Sebelas Maret

Surakarta

B. Tinjauan pustaka.

Karena penentuan kecepatan di sejumlah titik pada suatu

penampang memungkinkan penentuan besarnya debit. Maka pengukuran

kecepatan merupakan suatu fase yang penting dalam pengukuran aliran.

Kecepatan dapat diperoleh dengan mengukur waktu yang diperlukan

suatu partikel yang dapat dikenali untuk bergerak sepanjang suatu jarak

yang dapat diketahui (Victor,1991).


3/21

Suatu f lu ida d iu ra ikan dengan mempunyai volume

tertentu tetapi bukan bentuk tertentu. Fluida mengalir untuk

men yesu aikan p ad a b en tu k wad ah d it empa tk an. F lu ida

mempunyai volume tertentu yang dipertahankan meskipun

berubah dalam be ntuk. Moleku l-moleku l sua tu fluida hampi r

sedekat dalam padatan tetap merekat, tidak mempunyai posisi

tetap ( Keena n, 1992).

Debit aliran fluida (Q) merupakan volume fluida yang mengalir

per satuan waktu. Untuk volume fluida ideal yang mengalir setiap selang

waktu selalu tetap. Jika fluida mengalir di dalam pipa,di dalam pipa tidak

ada sumber fluida,ketika luas penampang pipa ujung kiri A1 fluidanya

V1,sedangkan pipa di ujung kanan A2 dan V2 ,,maka dipenuhi persamaan

kontinuitasA1V1 = A2V2 (Jati dkk, 2008).

Tegangan geser yang terjadi pada fluid sekecil apapun

menyebabkan fluida itu tidak bergerak dan berubah bentuk secara terus

menerus, dan fluida yang diam memiliki tegangan geser nol. Dan tidakada tegangan geser diantara bidang. Banyak cara yang dapat digunakan

dalam pengukuran tekanan fluida, kecepatan, debit, gelombang kejut,

gradien kerapatan, turbulensi dan viskositas. Namun paling umum ada

dua bentuk yaitu secara langsung dan tidak langsung. Pengukuran secara

langsung dilakukan dengan volume (berat fluida) melalui penampang

dalam selang waktu tertentu dan cara tidak langsung pada pengukuran

debit memerlukan penentuan tinggi tekanan, perbedaan kecepatan

(Jamaluddin, 2008).

Kecepatan alir didefinisikan sebagai jumlah debit air yang

mengalir dalam selang waktu tertentu berbanding dengan luas

penampang. Dalam studi ini debit air didefinisikan sebagai fluida yang

mengalir dalam pipa dalam mengalami perubahan sampai aliran fluida

mencapai jumlah tertentu pada selang waktu pengamatan. Secara


4/21

matematis debit air dinyatakan sebagai luas penampang dikalikan dengan

kecepatan rerata aliran (Jamaluddin, 2008).

Karena penentuan kecepatan di sejumlah titik pada suatu

penampang memungkinkan penentuan besarnya debit, maka pengukuran

kecepatan merupakan suatu fase yang penting dalam pengukuran aliran.

Kecepatan dapat diperoleh dengan waktu yang diperlukan suatu partikel

yang dapat dikenali untuk bergerak sepanjang suatu jarak yang diketahui.

Hali ini dilakukan bilamana saja mudah atau perlu (Streeter, 1991).

Fluida berbeda dengan zat padat,yaitu tak dapat menopang

tegangan geser. Jadi fluida berubah bentuk untuk mengisi tempatnya

dengan bentuk bagaimana pun. Aliran fluida pada umumnya dapat

menjadi sangat rumit. Seperti fluida yang mengalir dalam pipa dengan

luas penampang yang berubah-ubah. Sehingga pengukuran menjadi sulit

(Tipler, 1991).

C. Alat, bahan dan cara kerja

1. Alat

a Set pompa beserta selangnya

b Model saluran (yang telah dimodifikasi)

c Penampang

d Alat ukur : panjang, volume, waktu

e Pelampung

f Beban

g Ember

a. Bahan

a. Air


5/21

b. Cara kerja

a. Menyusun peralatan dan bahan sesuai dengan susunan percobaan

(pastikan bahwa unit percobaan siap dan dapat dioperasikan)

Gambar

3.1 Susunan percobaan dinamika fluida

Keterangan gambar :

S = Saluran model

PA = Pompa air

P = Penampung

b. Mengukur besarnya debit di output saluran dan debit saluran

dilakukan secara bersamaan.

c. Mengulang percobaa untuk mendapatkan data yang valid,

pengulangan dengan memvariasi debit, kedalaman, dan jenis

pelampung

D. Hasil dan analisis percobaan

1. Hasil Percobaan

Tabel 2.1 Hasil Pengamatan Debit Terukur


6/21

No Volume (dm)3 Waktu (s) Qa (dm3/dt)

1 8 15,90 0,503

2 8 15,99 0,500

3 8 15,57 0,513

Qa rata-rata = 0,505

Sumber : Laporan Sementara

Tabel 2.2 Hasil pengukuran Debit Saluran

NO Pelampung Waktu(s) V(dm/s) A (dm2

) Qu(dm3

/s)1 Tanpa beban 11,52 0,43 0,91 0,395

10,56 0,47 0,91 0,431

11,35 0,44 0,91 0,401

Rata-rata 0,409

12,09 0,41 1,05 0,434

11,86 0,42 1,05 0,443

10,86 0,46 1,05 0,483

Rata-rata 0,453

10,23 0,49 1,19 0,582

10,90 0,46 1,19 0,546

11,29 0,44 1,19 0,527

Rata-rata 0,552

12,00 0,42 1,47 0,612

12,30 0,41 1,47 0,598

12,86 0,39 1,47 0,572

Rata-rata 0,594

NO Pelampung Waktu(s) V(dm/s) A (dm2) Qu(dm3/s)

2 Dengan beban 9,48 0,53 0,91 0,480

10,91 0,46 0,91 0,41710,27 0,49 0,91 0,443

Rata-rata 0,447

10,44 0,48 1,05 0,503

10,24 0,49 1,05 0,513

10,52 0,48 1,05 0,499

Rata-rata 0,505

10,83 0,46 1,19 0,549

11,27 0,44 1,19 0,528

10,26 0,49 1,19 0,580

Rata-rata 0,552


7/21

13,51 0,37 1,47 0,544

13,07 0,38 1,47 0,562

13,88 0,36 1,47 0,529Rata-rata 0,545

Sumber : laporan sementara

Tabel 2.3 Hasil Perhitungan Cf

NO Pelampung Qa (dm3/dt) Qu (dm3) Cf

1. Tanpa beban 0,505 0,409 1,235

0,505 0,453 1,115

0,505 0,552 0,915

0,505 0,594 0,850

2. Dengan beban 0,505 0,447 1,130

0,505 0,505 1,0000,505 0,552 0,915

0,505 0,545 0,927

2. Analisis hasil percobaan

1. Pengukuran debit pompa

Qa =

1. = 0,503 dm3/dtk

2. = 0,500 dm3/dtk


8/21

3. = 0,513 dm3/dtk

4. = = 0,505 dm3/detik

2. Perhitungan pelampung tanpa beban

A = p x l {A = 1,4 x (tinggi penampang)},

1. Qu1 = A x V

= (1,4 x 0,65) x ( )

= 0,395 dm3/detik

2. Qu2 = A x V

= (1,4 x 0,65) x (

= 0,431 dm3/detik

3. Qu3 = A x V

= (1,4 x 0,65) x (

= 0,401 dm3/detik

4. Qu4 = A x V

= (1,4 x 0,75) x (


9/21

= 0,434 dm3/detik

5. Qu5 = A x V

= (1,4 x 0,75) x (

= 0,443 dm3/detik

6. Qu6 = A x V

= (1,4 x 0,75) x (

= 0,483 dm3/detik

7. Qu7 = A x V

= (1,4 x 0,85) x (

= 0,431 dm3/detik

8. Qu8 = A x V

= (1,4 x 0,85) x (

= 0,546 dm3/detik

9. Qu9 = A x V

= (1,4 x 0,85) x (

= 0,27 dm3/detik

10. Qu10 = A x V

= (1,4 x 1,05) x (

= 0,612 dm3/detik


10/21

11. Qu11 = A x V

= (1,4 x 1,05) x (

= 0,598 dm3/detik

12. Qu12 = A x V

= (1,4 x 1,05) x (

= 0,572 dm3

/detik

3. Perhitungan pelampung dengan beban

A = p x l { A = 1,4 x (tinggi penampang)} ,

1. Qu1 = A x V

= (1,4 x 0,65) x ( )

= 0,480 dm3/detik

2. Qu2 = A x V

= (1,4 x 0,65) x ( )

= 0,417 dm3/detik

3. Qu3 = A x V

= (1,4 x 0,65) x ( )

= 0,443 dm3/detik

4. Qu4 = A x V


11/21

= (1,4 x 0,75) x ( )

= 0,503 dm3/detik

5. Qu5 = A x V

= (1,4 x 0,75) x ( )

= 0,513 dm3/detik

6. Qu6 = A x V

= (1,4 x 0,75) x ( )

= 0,499 dm3/detik

7. Qu7 = A x V

= (1,4 x 0,85) x ( )

= 0,549 dm3/detik

8. Qu8 = A x V

= (1,4 x 0,85) x ( )

= 0,528 dm3/detik

9. Qu9 = A x V

= (1,4 x 0,85) x ( )

= 0,580 dm3/detik

10. Qu10 = A x V

= (1,4 x 1,05) x ( )


12/21

= 0,612 dm3/detik

11. Qu11 = A x V

= (1,4 x 1,05) x ( )

= 0,598 dm3/detik

12.Qu12 = A x V= (1,4 x 0,85) x ( ) = 0,529 dm3/detik

4. Perhitungan Cf

Cf =

Cf1 = = 1,235

Cf2 = = 1,115

Cf3 = = 0,915

Cf4 = = 0,850

Cf5 = = 1,130

Cf6 = = 1,000

Cf7 = = 0,915

Cf8 = = 0,92


13/21

Grafik hubungan antara Cf (y) dengan ulangan (n)

Gambar 2.1 grafik hubungan antara Cf dengan ulangan (n)


14/21

(a) (b)

Gambar 2.2 pelampung (a) tanpa beban,(b) dengan beban

(a) (b) (c) (d)

Gambar 2.3 penampang dengan ketinggian (a) 0,65 dm,(b) 0,75 dm, (c) 0,85 dm,

dan (d) 1,05 dm

E. Pembahasan

Fluida adalah zat yang dapat mengalami perubahan bentuk secara

kontinu bila terkena tegangan geser walaupun relative kecil. Fluida

merupakan zat yang dapat mengalir yang mempunyai partikel yang mudah

bergerak dan berubah bentuk tanpa pemisahan massa. Ketahanan fluida

terhadap perubahan bentuk sangat kecil sehingga fluida dapat dengan

mudah mengikuti bentuk ruang. Fluida adalah benda yang dapat


15/21

mengalami perubahan bentuk secara terus-menerus karena gaya gesek

yang bekerja terhadapnya.

Untuk mengukur debit air dalam percobaan ini dilakukan dengan 2

cara. Yaitu pengukuran debit terukur (Qa) dan debit saluran (Qu). Dalam

pengukuran debit terukur ini,dihitung dengan cara menadahkan

penampung air yang sudah diketahui volumenya dan menhitung waktu

yang diperlukan sampai penampung tersebut penuh oleh air (Qa = .

Dan untuk mengukur debit aliran fluida saluran (Qu) dapat ditemukan

dengan mengkalikan luas penampang saluran dengan kecepatan aliran

fluidanya (Qu = A x V)


16/21

Dalam percobaan ini, sebagai debit terukur pompa (Qa) saya

mendapatkan hasil 0,503 dm3/s,0,500 dm3/s, dan 0,513 dm3/s dari 3 kali

pengukuran yang dilakukan. Dan setelah dirata-ratakan didapatkan hasil

Qa adalah 0,505 dm3/s. adapun faktor faktor yang mempengaruhi Qa

adalah volume penampang yang digunakan dan waktu selama

menampung air tersebut. Sesuai rumus yang berlaku yaitu . (Qa = .

Salah satu metode yang digunakan untuk mengukur debit saluran

adalah metode dengan menaruh pelampung diatas aliran air yangbergerak dengan jarak lintasan yang telah ditentukan Kemudian dihitung

waktu yang dicapai ketika pelampung tersebut memasuki garis akhir

lintasan (Acep,2011). Dalam percobaan ini dilakukan 4 kali perhitungan

dengan lebar penampang yang semakin besar,dan didapat hasil pertama

adalah 0,409 dm3/s, hasil kedua adalah 0,453 dm3/s, hasil ketiga adalah

0,552 dm3/s, dan hasil keempat adalah 0,594 dm3/s. Dan setiap

perhitungan diulang 3 kali percobaan. Kemudian pada percobaan

berikutnya ini hampir sama dengan percobaan diatas,tetapi bedanya

pelampung diberi beban berupa paku. Dilakukan 4 kali percobaan dengan

lebar penampang yang ditambahkan seperti percobaan sebelumnya. Dan

diulangi sampai 3 kali juga. Dan didapat debit hasil pertama adalah 0,447

dm3/s, hasil kedua adalah 0,505 dm3/s, hasil ketiga adalah 0,552 dm3/s,

dan hasil keempat adalah 0,545 dm3/s. dapat disimpulkan bahwa dimana

pada percobaan pelampung tanpa beban memiliki waktu yang lebih

lambat dibanding pelampung dengan beban. Dan semakin besar

penampang maka semakin lama pula waktu yang dibutuhkan dan semakin

besar debit saluran (Qu) nya Kecepatan aliran akan lebih besar jika

waktu tempuh pelampung lebih singkat, sehingga jika kecepatan aliran

besar maka (Qu) juga besar. Adapun faktor faktor yang mempengaruhi

(Qu) adalah luas penampang, dan kecepatan aliran. Sesuai dengan rumus

yang berlaku yaitu (Qu = A x V)


17/21

Cf adalah singkatan dari correction factor. Cf merupakan nilai

yang dijadikan acuan untuk mengetahui tingkat keakuratan perhitungan

kita dalam pengukuran debit. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi

Cf adalah pelampung (jenis, bentuk, ukuran dan berat), penampang

(bentuk dan ukuran), kedalaman saluran, dan jenis aliran (turbulen dan

laminar). Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, Cf tanpa beban

1,032 lebih besar daripada Cf dengan beban 0,994. Qu tanpa beban yang

hasilnya lebih kecil dari pada Qu dengan beban, akan mempunyai Cf

yang lebih besar karena Cf berbanding terbalik dengan Qu dikarenakan

semakin besar nilai Cf maka Qu semakin kecil seperti rumus (Cf =

Qa/Qu)

Besarnya Cf ideal bernilai 1, sedangkan dalam percobaan yang kami

lakukan didapatkan besarnya Cf tanpa beban adalah 1,032 dan besarnya

Cf dengan beban adalah 0,994. Sehingga dapat didapat kesimpulan bahwa

percobaan yang kami lakukan berhasil karena besarnya Cf tanpa beban

dan Cf dengan beban hampir bernilai 1. Kurang tepatnya memperolehnilai debit terukur pompa dan debit saluran berakibat kurang akuratnya

nilai factor koreksi (Cf). penyimpangan ini mungkin disebabkan oleh

beberapa factor, yaitu kurangnya ketelitian membaca alat ukur yaitu

stopwatch dan adanya faktor alam berupa berupa angin karena praktikum

ini dilakukan di luar ruangan

Dalam grafik yang telah kami buat,di kurva y yang merupakan besar

Cf dan kurva x yang merupakan ulangan. Nilai Cf selalu tidak tetap dan

selalu berubah ubah pada setiap pengulangan.

F. Kesimpulan

1. Debit terukur (Qa) rata-rata = 0,505 dm3

/s


18/21

2. Debit saluran (Qu) tanpa beban rata-rata = 0,501 dm3/s

3. Debit saluran (Qu) dengan beban rata-rata = 0,512 dm3/s

4.

5. Faktor koreksi (Cf) dipengarhi oleh luas penampang,jenis

pelampung,kedalaman saluran,dan jenis aliran

6.


19/21


20/21

DAFTAR PUSTAKA

Benjamin W dan Victor M. 1991.MEKANIKA FLUIDA. Penerbit Erlangga.

Jakarta

Hidayat,Acep.2011.Modul Kuliah Mekanika Fluida dan Hidrolika.Universitas

Mercu Buana Jakarta.

Jati,Bambang Murdaka Eka,dan Tri Kuncoro Priyambodo. 2008.FISIKA DASAR

untuk Mahasiswa Eksakta dan Teknik.ANDI Yogyakarta

Keenan dan Kleinfelter. 1979. Kimia Fisik Untuk Universitas.Penerbit Erlangga.

Jakarta

M. Ollson,Reuben dan Wreight,Steven J.1993.DASAR-DASAR MEKANIKA

FLUIDA TEKNIK.Gramedia Pustaka Utama Jakarta


21/21

II Dinamika Fluida Gue

Documents

Transcript of II Dinamika Fluida Gue