LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

Nama : Danan Arya Pradana

NPM : 1306368583

Fakultas/Program Studi : Teknik/Teknik Komputer

Grup : A3

No. Percobaan : KR01

Nama Percobaan : Disipasi Kalor Hot Wire

Tanggal Percobaan : Kamis, 20 Maret 2014

Laboratorium Fisika Dasar

UPP-IPD

Universitas Indonesia

KR01 Disipasi Kalor Hot Wire

Tujuan

Menggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara.

Alat

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

Teori

Single 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.

= ......(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 :

=

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) 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 dihasilkan 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.

Cara Kerja

Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di bagian bawah

halaman ini.

1. Mengaktifkan Web cam (klik 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

Data Percobaan

1. Kecepatan angin 0 m/s

Waktu

Kec

Angin V-HW I-HW

1 0 2.112 54.1

2 0 2.112 54.2

3 0 2.112 54.3

4 0 2.112 54.4

5 0 2.112 54.4

6 0 2.112 54.4

7 0 2.112 54.3

8 0 2.112 54.2

9 0 2.112 54.1

10 0 2.112 54.0

2. Kecepatan angin 70 m/s

Waktu

Kec

Angin V-HW I-HW

1 70 2.063 55.3

2 70 2.064 55.3

3 70 2.064 55.4

4 70 2.065 55.4

5 70 2.065 55.4

6 70 2.065 55.3

7 70 2.065 55.3

8 70 2.064 55.2

9 70 2.063 55.2

10 70 2.065 55.1

3. Kecepatan angin 110 m/s

Waktu

Kec

Angin V-HW I-HW

1 110 2.049 55.0

2 110 2.049 55.4

3 110 2.049 55.8

4 110 2.048 55.7

5 110 2.048 55.5

6 110 2.048 54.9

7 110 2.048 54.6

8 110 2.048 54.4

9 110 2.047 54.5

10 110 2.048 54.7

4. Kecepatan angin 150 m/s

Waktu

Kec

Angin V-HW I-HW

1 150 2.042 54.5

2 150 2.041 54.6

3 150 2.041 54.8

4 150 2.042 55.2

5 150 2.042 55.5

6 150 2.042 55.9

7 150 2.041 56.0

8 150 2.042 55.8

9 150 2.042 55.5

10 150 2.040 55.2

5. Kecepatan angin 190 m/s

Waktu

Kec

Angin V-HW I-HW

1 190 2.037 54.6

2 190 2.037 54.7

3 190 2.037 55.0

4 190 2.037 55.4

5 190 2.037 55.6

6 190 2.038 56.0

7 190 2.037 56.1

8 190 2.037 55.9

9 190 2.037 55.8

10 190 2.037 55.4

6. Kecepatan angin 230 m/s

Waktu

Kec

Angin V-HW I-HW

1 230 2.034 55.2

2 230 2.034 55.0

3 230 2.034 54.8

4 230 2.034 54.7

5 230 2.034 54.7

6 230 2.033 54.9

7 230 2.033 55.2

8 230 2.033 55.6

9 230 2.033 56.0

10 230 2.033 56.2

Pengolahan Data

1. Grafik tegangan terhadap waktu

2. Grafik tegangan terhadap kecepatan angin

1,98

2

2,02

2,04

2,06

2,08

2,1

2,12

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Grafik Tegangan Terhadap Waktu

v = 0 m/s v = 70 m/s v = 110 m/s v = 150 m/s v = 190 m/s v = 230 m/s

Kecepatan Angin Tegangan Rata-Rata

0 2,112

70 2,064

110 2,048

150 2,041

190 2,037

230 2,034

3. Persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hotwire

No xi yi xi2 yi2 xi.yi

1 0 2,112 0 4,460544 0

2 70 2,064 4900 4,260096 144,48

3 110 2,048 12100 4,194304 225,28

4 150 2,041 22500 4,165681 306,15

5 190 2,037 36100 4,149369 387,03

6 230 2,034 52900 4,137156 467,82

750 12,336 128500 25,36715 1530,76

Keterangan : xi = Kecepatan angin

yi = Tegangan rata-rata

1,98

2

2,02

2,04

2,06

2,08

2,1

2,12

0 70 110 150 190 230

Grafik Tegangan Terhadap Kecepatan Angin

Tegangan rata-rata

= ()()

2 ()2

=(6)(1530,76) (750)(12,336)

(6)(128500) (750)2

=9184,56 9252

771000 562500

=67,44

208500

= 0,00032345

= 0,0003

=2 ()

2 ()2

=(128500)(12,336) (750)(1530,76)

(6)(128500) (750)2

=1585176 1148070

771000 562500

=437106

208500

= 2,096

Jadi, persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hotwire adalah

= 0,0003 + 2,096

Analisis

1. Analisa Percobaan

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

rLab. Percobaan ini dilakukan untuk membuktikan bahwa kawat hotwire dapat

digunakan sebagai sensor kecepatan aliran udara. Percobaan ini dilakukan dengan

menggunakan beberapa variasi kecepatan angin, yaitu 0 m/s, 70 m/s, 110 m/s, 150 m/s,

190 m/s, dan 230 m/s. Pada setiap kecepatan diambil data sebanyak 10 kali selama 10

detik dengan total data yang diambil sebanyak 60 data. Data yang diambil adalah

tegangan dan arus listrik yang mengalir pada kawat.

2. Analisa Hasil

Berdasarkan hasil percobaan, didapatkan bahwa semakin besar kecepatan angin maka

tegangan pada kawat akan semakin kecil. Untuk mencari persamaan kecepatan angin

sebagai fungsi dari tegangan hotwire digunakan metode Least Square. Untuk

mempermudah perhitungan, besar tegangan tiap kecepatan dirata-ratakan. Setelah

dilakukan perhitungan maka didapatkan persamaan

= 0,0003 + 2,096

dengan x sebagai tegangan listrik pada kawat dan y sebagai kecepatan angin. Persamaan

ini belum tentu benar karena ada beberapa faktor yang memungkinkan data yang

didapatkan tidak akurat.

3. Analisa Grafik

Pada percobaan ini terdapat dua buah grafik. Yang pertama adalah grafik hubungan

antara tegangan dan waktu dan yang kedua adalah grafik hubungan antara tegangan

dengan kecepatan angin. Pada grafik pertama, terlihat bahwa tegangan pada setiap

kecepatan angin relatif stabil. Pada grafik kedua, terlihat bahwa grafik cenderung turun.

Ini berarti tegangan berbanding terbalik dengan kecepatan angin. Semakin besar

kecepatan anginnya maka besar tegangan akan semakin kecil. Ini dapat dilihat dari

persamaan yang didapat yaitu

= 0,0003 + 2,096

Karena nilai gradien pada persamaan tersebut negatif, maka semakin besar nilai

tegangan (x), nilai kecepatan (y) akan semakin kecil begitupun sebaliknya.

Kesimpulan

1. Sebuah kawat hotwire dapat digunakan sebagai sensor kecepatan aliran udara.

2. Semakin besar kecepatan angin maka tegangan semakin kecil begitupun sebaliknya.

Referensi

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.

Link Rlab

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