BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Tekanan dapat diartikan sebagai gaya per satuan luas, di mana arah gaya

tegak lurus dengan luas permukaan. Ketika membahas mengenai tekanan, konsep

fluida itu menjadi sangatlah penting. Fluida itu merupakan suatu zat yang

mengalir, contohnya adalah udara dan air. Kali ini kita akan membahas mengenai

air yang merupakan fluida statis (fluida diam). Ada dua sifat fluida statis, yakni

memberikan tekanan ke segala arah dan gaya yang disebabkan oleh tekanan fluida

selalu bekerja tegak lurus terhadap permukaan benda yang bersentuhan dengan

fluida tersebut. Lalu apakah pengaruh tekanan air terhadap tinggi (head)nya? Kita

akan membahasnya dalam praktikum kali ini.

1.2 Tujuan Praktikum

Tujuan dari praktikum kali ini adalah :

- Mengetahui adanya perubahan tekanan zat air pada saat

ketinggian air pada manometer berubah.

- Mengetahui faktor-faktor yang berpengaruh terhadap tekanan air.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Tekanan

Dalam ilmu fisika, tekanan diartikan sebagai gaya per satuan luas dimana

satuannya adalah gaya (N)/luas (m2). Bentuk lain dari N/m2 adalah Pa (Pascal).

Meski begitu, persamaan diatas tidak berlaku untuk tekanan pada zat cair. Dimana

tekanan pada zat cair dapat dirumuskan dengan persamaan:

Keterangan:

ρ = massa jenis cairan (Kg/m3)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

h = kedalamaan zat cair (m)

Tekanan Atmosfir

Berdasarkan hasil pengukuran, rata-rata tekanan atmosfir pada permukaan

laut adalah 101,3 kPa. Besarnya tekanan atmosfir pada permukaan laut ini

digunakan untuk mendefinisikan satuan tekanan lain, yakni atm (atmosfir). Jadi,

1 atm = 101,3 kPa = 760 mmHg = 10,332 mAg.

Kerapatan Jenis (Air dan Air raksa)

Kerapatan jenis (γ) suatu zat merupakan perbandingan berat zat tersebut

terhadap volumenya. Satuan internasional untuk kerapatan jenis adalah N/m3.

Berdasarkan perhitungan, kerapatan air ialah sebesar 9,81 kN/m3 sedangkan air

raksa 136,4 kN/m3.

Penurunan Rumus Tekanan (P1 = P2)

Pada dasarnya, rumus untuk menghitung tekanan ialah:

P = ρ.g.h

P = ρ . g . h atau P = γ . h

Karena terdapat 2 jenis zat cair (air raksa dan air) dalam tabung, dan juga

terdapat selisih tinggi dari zat cair tersebut, maka rumus diatas dapat

dikembangkan/diturunkan menjadi:

Pada persamaan diatas, kita dapat mencari nilai dari P2, yaitu dengan cara

menurunkan persamaan diatas menjadi:

Manometer Tabung U

Manometer adalah alat untuk mengukur tekanan fluida pada ketinggian

tertentu. Seperti contoh mengukur tekanan fluida yang mengalir pada pipa.

Tekanan P dapat diukur dengan mengukur tinggi H.

Manometer adalah alat yang digunakan secara luas pada audit energi untuk

mengukur perbedaan tekanan di dua titik yang berlawanan. Jenis manometer

tertua adalah manometer kolom cairan. Versi manometer sederhana kolom cairan

adalah bentuk pipa U yang diisi cairan setengahnya (biasanya berisi minyak, air

atau air raksa) dimana pengukuran dilakukan pada satu sisi pipa, sementara

tekanan (yang mungkin terjadi karena atmosfir) diterapan pada tabung yang

lainnya. Perbedaan ketinggian cairan memperlihatkan tekanan yang diterapkan.

Ada tiga tipe utama manometer: 1. Manometer satu sisi kolom yang

mempunyai tempat cairan besar dari tabung U dan mempunyai skala disisi kolom

sempit. Kolom ini dapat menjelaskan perpindahan cairan lebih jelas. Kolom

P1 + γHg . h1 = P2 + γH2O (ha - h2)

P2 = P1 + γHg . h1 - γH2O (ha - h2)

cairan manometer dapat digunakan untuk mengukur perbedaan yang kecil diantara

tekanan tinggi. 2. Jenis membran fleksibel: jenis ini menggunakan defleksi

(tolakan) membran fleksibel yang menutup volum dengan tekanan tertentu.

Besarnya defleksi dari membran sesuai dengan tekanan spesifik. 3. Jenis Pipa

koil: Sepertiga bagian dari manometer ini menggunakan pipa koil yang

akanmengembang dengan kenaikan tekanan. Hal ini disebabkan perputaran dari

sisi lengan yang disambung ke pipa.

Dimana Manometer digunakan : Selama pelaksanaan audit energi,

manometer digunakan untuk menentukan perbedaan tekanan diantara dua titik

disaluran pembuangan gas atau udara. Perbedaan tekanan kemudian digunakan

untuk menghitung kecepatan aliran di saluran dengan menggunakan persamaan

Bernoulli (perbedaan tekanan=V^2/2g). Manometer harus sesuai untuk aliran

cairan. Kecepatan aliran cairan diberikan oleh perbedaan tekanan = f LV2/2gD

dimana f adalah faktor gesekan dari bahan pipa, L adalah jarak antara dua titik

berlawanan dimana perbedaan tekanan diambil, D adalah diameter pipa dan g

adalah kontanta gravitasi.

BAB III

METODE PRAKTIKUM

3.1 Alat

Alat yang digunakan :

Selang plastik yang berisi air

Mistar pengukur plastik

Manometer U

3.2 Bahan

Bahan yang digunakan :

Air untuk mengisi selang plastik

Air Raksa untuk mengisi Manometer U

3.3 Prosedur Pelaksanaan

1. Selang air digerakan keatas dan kebawah, sehingga kedudukan air raksa

pada manometer sama tinggi, lalu diukur dan dicatat tinggi airnya (ha).

2. Selang air digerakan ke atas, ditetapkan pada sedikitnya 5 (lima)

kedudukan (posisi). Pada setiap posisi, diukur dan dicatat ha, h1, dan h2.

3. Tekanan air dihitung pada setiap posisi, berdasarkan hasil pengukuran

manometer.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

Nomor

Pengukuran

Ketinggian (m) P dalam

Pipa (Pa)Air Raksa Air

h1 (m) h2 (m) h (m) ha (m)

1 5.3 x 10-2 5.3 x 10-2 0 6.7 x 10-2 - 137.34

2 5.8 x 10-2 4.9 x 10-2 0.9 x 10-2 15 x 10-2 209.934

3 6 x 10-2 4.7 x 10-2 1.3 x 10-2 20 x 10-2 233.478

4 6.2 x 10-2 4.5 x 10-2 1.7 x 10-2 25 x 10-2 257.022

5 6.4 x 10-2 4.3 x 10-2 2.1 x 10-2 30 x 10-2 280.736

Cara Perhitungan

Rumus:

Dimana :

ρraksa= 13600 kg/m3

ρair= 1000 kg/m3

1 . P dalam pipa = Praksa - Pair

= ( 13600 x 9.81 x 0) – ( 1000 x 9.81 x 0,014)

= 0 – 137.34

= -137.34 Pa

2. P dalam pipa = Praksa - Pair

= (13600 x 9.81 x 0,009) – ( 1000 x 9.81 x 10.1)

= 1200.744 – 990.81

= 209.934 Pa

P dalam pipa = Praksa - Pair

= ( ρraksa . g . h ) – (ρair . g. ha- h2)

3. P dalam pipa = Praksa - Pair

= (13600 x 9.81 x 0.013) – ( 1000 x 9.81 x 15.3)

= 1734.408 – 1500.93= 233.478 Pa

4. P dalam pipa = Praksa - Pair

= (13600 x 9.81 x 0.017) – ( 1000 x 9.81 x 20.5)

= 2268.072 – 2011.05= 257.022 Pa

5. P dalam pipa = Praksa - Pair

= (13600 x 9.81 x 0.021) – ( 1000 x 9.81 x 25.7)

= 2801.736 – 2521.17= 280.736 Pa

Grafik Perbandingan Tekanan Air terhadap Tinggi Air

0.014 0.101 0.153 0.205 0.2570

500

1000

1500

2000

2500

3000

Perbandingan Tekanan Air terhadap Tinggi Air

Grafik Perbandingan Tekanan Raksa terhadap Tinggi Raksa

0 0.009 0.013 0.017 0.0210

500

1000

1500

2000

2500

3000

Perbandingan Tekanan Raksa terhadap Tinggi Raksa

4.2 Pembahasan

Hasil pengamatan diatas telah menunjukan bahwa semakin tinggi air,

maka semakin tinggi pula tekanan dalam pipa yang dialaminya. Hal ini

disebabkan karena massa jenis, tinggi, dan gravitasi berbanding lurus dengan

tekanan. Sehingga didapatkan tekanan dalam pipa dengan mencari selisih antara

tekanan air dengan tekanan air raksa.

Seperti yang dapat dilihat pada persamaan :

Pair = ρHg . g . h

Praksa = ρH2O . g. (ha- h2)

Pdalam pipa = Praksa - Pair

= ρHg . g . h – (ρH2O . g. ha- h2)

Hal tersebut pun dapat dibuktikan dengan melihat grafik perbandingan

tekanan terhadap tinggi, yang hasilnya adalah berupa garis linear yang beraturan.

Itu menunjukan bahwa semakin tinggi air maka semakin besar tekanannya.

Dalam pengamatan ini terdapat kejanggalan ketika melakukan percobaan

pertama yaitu ketika menyamakan kedudukan tinggi raksa. Seharusnya tinggi air

pun sama, namun ketika praktikum tinggi air dan raksa itu berbeda. Sudah dicoba

dalam berbagai posisi pun tetap saja tingginya berbeda. Hali itu dilakukan agar

menyamakan tekanan atmosfit dalam 1 atm. Kesalahan tersebut bisa saja

disebabkan oleh keterbatasan alat yang digunakan, atau alat itu mungkin saja

sudah lumayan rusak. Namun, percobaan tersebut harus tetap dilakukan, maka

saya pun menggerakkan selang air pada tiap posisi yang berbeda selama lima kali.

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Jadi kesimpulan dari praktikum kali ini adalah tekanan air dalam pipa itu

dipengaruhi oleh massa jenis fluida, tinggi fluida, dan gravitasi. Selain itu, dengan

digerakkannya selang yang berisi air ke atas atau ke bawah, maka kita dapat

membuktikan adanya perubahan/perbedaan tekanan pada air tersebut. Jika selang

digerakkan semakin keatas, maka tekanan pada air akan semakin besar.

5.2 Saran

Sebelum melakukan praktikum ini disarankan kepada praktikan agar

mempelajari terlebih dahulu materi yang akan dipraktekkan agar tidak terjadi

kesalahan dan kebingungan dalam menggunakan alat-alat yang ada di

laboratorium. Selain itu, disarankan untuk menggunakan alat yang masih dalam

kondisi baik agar dapat meminimalisir kesalahan yang terjadi dalam praktikum.

DAFTAR PUSTAKA

Sistanto, Bambang Aris,dkk. Penuntun Praktikum Mekanika Fluida. Universitas

Padjadjaran: 2010

Ikmal, Dody. 2009. Manometer Tabung U. terdapat pada

http://www.ccitonline.com/mekanikal/tiki-view_forum_thread.php?

comments_parentId=1125&topics_offset=4&topics_sort_mode=lastPost_de

sc&forumId=25 . (diakses pada 12 Maret 2011, 13.08 WIB)

Lohat, Alexander San. 2010. Tekanan dalam Fluida. Terdapat pada

http://www.gurumuda.com/tekanan-dalam-fluida/ (diakses pada 12 Maret

2011, 13.20 WIB)

LAMPIRAN