Laporan KR01

DISIPASI KALOR HOT WIRE

Laporan Praktikum

Nama: Yoga Abdilah NPM: 1106066145 Group: 15 Fakultas: FMIPA Departemen: FISIKA Kode Praktikum: KR01 Tanggal Praktikum: 26 Oktober 2011

KR01

LABORATORIUM

FISIKA DASAR

UPP IPD UNIVERSITAS INDONESI A

I.

TujuanMenggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara.

II.

Alat1. 2. 3. 4. 5.6.

kawat pijar (hotwire) Fan Voltmeter dan Ampmeter Adjustable power supply Camcorder Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III.

Landasan TeoriSingle normal probe adalah suatu tipe hotwire yang paling banyak digunakan sebagai sensor untuk memberikan informasi kecepatan aliran dalam arah axial saja. Probe seperti ini terdiri dari sebuah kawat logam pendek yang halus yang disatukan pada dua kawat baja. Masing masing ujung probe dihubungkan ke sebuah sumber tegangan. Energi listrik yang mengalir pada probe tersebut akan didispasi oleh kawat menjadi energi kalor. Besarnya energi listrik yang terdisipasi sebanding dengan tegangan , arus listrik yang mengalir di probe tersebut dan lamanya waktu arus listrik mengalir.

P = v i t .........( 1 )Bila probe dihembuskan udara maka akan merubah nilai resistansi kawat sehingga merubah besarnya arus listrik yang mengalir. Semakin cepat udara yang mengalir maka perubahan nilai resistansi juga semakin besar dan arus listrik yang mengalir juga berubah. Jumlah perpindahan panas yang diterima probe dinyatakan oleh overheat ratio yang dirumuskan sebagai :

Overheat ratio =

2

Rw

=

resistansi

kawat

pada

temperatur

pengoperasian

(dihembuskan

udara).

Ra = resistansi kawat pada temperatur ambient (ruangan).

DISIPASI KALOR HOT WIRE | Laboratorium fisika dasar upp ipd universitas indonesia

Hot wire probe harus dikalibrasi untuk menentukan persamaan yang menyatakan hubungan antara tegangan kawat (wire voltage , E) dengan kecepatan referensi (reference velocity , U) setelah persamaan diperoleh, kemudian informasi kecepatan dalam setiap percobaan dapat dievaluasi menggunakan persamaan tersebut. Persamaan yang didapat berbentuk persamaan linear atau persamaan polinomial.

Pada percobaan yang akan dilakukan yaitu mengukur 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. Dalam percobaan ini juga dapat digunakan beberapa toeri lainnya, yaitu:

A. Daya ListrikEnergi listrik yang diberikan oleh baterai V adalah W=vit, sehingga daya listrik, P, yang diberikan oleh baterai V adalah:

P

W VIt V2 VI I 2 R t t R

Pada saat muatan listrik bergerak melalui resistor r, maka daya tersebut hilang dalam bentuk panas padaresistor R, disebut daya disipasi.

B.

Hukum OhmHukum Ohm pada mulanya terdiri dari dua bagian. Bagian pertamanya hanya merumuskan persamaan hambatan V IR . Kita seringkali merujuk pada persamaan ini sebagai hukum Ohm. Akan tetapi, Ohm juga menyatakan bahwa R adalah sebuah konstanta yang independen terhadap V dan I. Bagian terakhir dari hukum ini tidak sepenuhnya benar. Hubungan V IR dapat diterapkan pada resistor apapun dalam rangkaian tertutup, dimana V adalah bedavpotensial kedua ujung resistor tersebut, I adalah arus yang melewati resistor tersebut,dan R adalah hambatan resistor padakondisi tersebut.

3


IV.

Prosedur Percobaan1. 2. Web cam diaktifkan. Aliran udara diberikan dengan kecepatan 0 m/s , dengan meng-klik pilihan drop down pada icon atur kecepatan aliran. 3. Motor pengerak kipas dihidupkan dengan mengklik radio button pada icon menghidupkan power supply kipas. 4. 5. Tegangan dan Arus listrik di kawat hot wire dikur dengan cara mengklik icon ukur. Langkah 2 hingga 4 diulangi untuk kecepatan 70 , 110 , 150 , 190 dan 230 m/s.

V.

Data PercobaanBerdasarkan penelitian yang dilakukan, didapatkan data hasil praktikum:

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Waktu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3

Kec Angin (cm/s) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 110 110 110

V-HW 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 2.061 2.063 2.061 2.061 2.062 2.062 2.061 2.062 2.061 2.061 2.042 2.042 2.042

I-HW 54.9 54.7 53.9 53.9 54.3 55 54.2 53.9 53.9 54.8 56.8 54.7 54.1 55.2 56.3 54.4 54.1 55.6 55.9 54.2 57 54.4 54.9

4


24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

110 110 110 110 110 110 110 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 190 190 190 190 190 190 190 190 190 190 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230

2.042 2.043 2.043 2.044 2.042 2.042 2.042 2.035 2.035 2.034 2.034 2.034 2.034 2.034 2.033 2.034 2.034 2.029 2.029 2.029 2.029 2.03 2.029 2.029 2.029 2.029 2.029 2.026 2.026 2.027 2.027 2.027 2.026 2.026 2.027 2.027 2.027

57 54.7 54.5 56.5 55.6 54.3 56 54.4 56.1 56.7 54.4 55.3 57.3 54.8 54.6 56.8 56 57.2 54.6 55 57.4 55.4 54.5 56.4 57 54.7 54.9 56.5 57.6 55.4 54.5 55.8 57.6 55.9 54.5 55.4 57.5

5


VI.

Pengolahan DataA. Grafik Hubungan antara Waktu danTegangan

Data yang didapat disajikan dalam bentuk grafik hubungan antara waktu dan tegangan:

Grafik Hubungan Waktu dan Tegangan2.12

2.1

2.08

2.06

2.04

2.02

V-HW

V-HW pada v=0m/s V-HW pada v=0.7m/s V-HW pada v=1.1m/s

2

V-HW pada v=1.5m/s V-HW pada v=1.9m/s V-HW pada v=2.3m/s

1.98 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Waktu 6


B. Grafik hubungan Tegangan Hotwire dengan Kecepatan aliran angin

Berdasarkan pengolahan data yang telah dilakukan, didapatkan:

Waktu v=0 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 v=0.7 2.061 2.063 2.061 2.061 2.062 2.062 2.061 2.062 2.061 2.061 2.0615

Tegangan (V-HW) v=1.1 2.042 2.042 2.042 2.042 2.043 2.043 2.044 2.042 2.042 2.042 2.0424 v=1.5 2.035 2.035 2.034 2.034 2.034 2.034 2.034 2.033 2.034 2.034 2.0341 v=1.9 2.029 2.029 2.029 2.029 2.03 2.029 2.029 2.029 2.029 2.029 2.0291 v=2.3 2.026 2.026 2.027 2.027 2.027 2.026 2.026 2.027 2.027 2.027 2.0266

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ratarata

Tabel setelah dirata-rata: v 0 0.7 1.1 1.5 1.9 2.3 Disajikan dalam grafik: Grafik Hubungan Tegangan dan Kecepatan Angin2.12 2.1 y = -0.035x + 2.095 R = 0.851

V 2.112 2.0615 2.0424 2.0341 2.0291 2.0266

V-HW

2.08 2.06 2.04 2.02 2

7


0

0.5

1

1.5

2

2.5

Kecepatan Angin

Berdasarkan grafik tersebut didapatkan persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan Hot Wire yaitu:

y 0.035x 2.095VII. Analisa1. Analisa AlatPeralatan yang digunakan diantaranya adalah: kawat pijar (hotwire), Fan, Voltmeter, Ampermeter, Adjustable power supply, Camcorder, Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis. Peralatan digunakan melalui jaringan internet dan semuanya berjalan dengan baik. Tidak terdapat masalahapapun pada alat-alat yang digunakan.

2. Analisa PercobaanPercobaan ini dilakukan dengan menggunakan sistem Remote Laboratory yang bertujuan untuk mengetahui Hot Wire sebagai sensor kecepatan udara. Percobaan dilakukan sesuai dengan prosedur seperti melakukan pengaturan kecepatan udara kemudian mengaktifkan kipas kemudian melakukan pengukuran. Percobaan dapat dilakukandengan baik sesuai prosedur.

3. Analisa DataData dapat didapatkan dengan akurat karena percobaan menggunakan sistem Remote Laboratory. Data yang didapatkan:

Waktu v=0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ratarata 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 v=70 2.061 2.063 2.061 2.061 2.062 2.062 2.061 2.062 2.061 2.061 2.0615

Tegangan (V-HW) v=110 2.042 2.042 2.042 2.042 2.043 2.043 2.044 2.042 2.042 2.042 2.0424 v=150 2.035 2.035 2.034 2.034 2.034 2.034 2.034 2.033 2.034 2.034 2.0341 v=190 2.029 2.029 2.029 2.029 2.03 2.029 2.029 2.029 2.029 2.029 2.0291 v=230 2.026 2.026 2.027 2.027 2.027 2.026 2.026 2.027 2.027 2.027 2.0266

8


Data tersebut juga menunjukkan adanya hubungan antara kecepatan aliran udara dengan Tegangan pada Hot Wire.

4. Analisa GrafikGrafik hasil pengolahan data yaitu: a. Grafik Hubungan Waktu dan Tegangan pada Hot Wire

Grafik Hubungan Waktu dan Tegangan2.12

2.1

2.08

2.06

2.04

2.02

V-HW

V-HW pada v=0m/s V-HW pada v=0.7m/s V-HW pada v=1.1m/s

2

V-HW pada v=1.5m/s V-HW pada v=1.9m/s V-HW pada v=2.3m/s

9

1.98

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Waktu


b.

Grafik Hubungan Kecepatan Angin dan Tegangan pada Hot Wire

Grafik Hubungan Tegangan dan Kecepatan Angin2.12 2.1 y = -0.035x + 2.095 R = 0.851

V-HW

2.08 2.06 2.04 2.02 2

0

0.5

1

1.5

2

2.5

Kecepatan AnginGrafik pertama menunjukkan hubungan antara waktu dan tegangan pada Hot Wire. Berdasarkan grafik tersebut menunjukkan bahwa perubahan waktu dengan kecepatan aliran udara yang tetap tidak menyebabkan perubahan tegangan 0.002 volt. Sedangkan pada grafik kedua menunjukkan bahwa semakin besar kecepatan angin, maka Tegangan Hot Wire semakin berkurang. Dari grafik tersebut juga menunjukkan bahwa Hot Wire dapat digunakan sebagai pengukur kecepatan angin. Selain itu koefisien restitusi menunjukkan angka 0.851 (mendekati 1) yang berarti garis fungsi melintasi hampir di semua titik dan data benar.

5. Analisa HasilBerdasarkan pengolahan data yang dilakukan terhadap data yang didapatkan, maka didapatkan persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari Hot Wire yaitu:

y 0.035x 2.095Fungsi tersebur merepresentasikan kecepatan angin.

10

Pembuktian atas kebenaran fungsi tersebut adalah dengan memasukkan kembali nilai x (kecepatan angin) dan didapatkan hasil yang mendekati nilai y (tegangan hot wire). Selain itu keakuratan hasil dapat diketahui dari koefisien restitusi yang didapat yaitu 0.851 dimana nilai tersebut mendekati nilai 1 yang menunjukkan fungsi mendekatiakurat.DISIPASI KALOR HOT WIRE | Laboratorium fisika dasar upp ipd universitas indonesia

VIII.

KesimpulanBerdasarkan percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa Hot Wire dapat digunakan sebagai sensor kecepatan udara. Didapatkan persamaan kecepatan aliran udara sebagai fungsi dari Hot Wire yaitu:

y 0.035x 2.095

IX.

Daftar Pustaka

1. Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ, 2000. 2. Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition, John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005

11


Laporan KR01

Documents

Transcript of Laporan KR01