LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDAMODUL H.02TEKANAN HIDROSTATIS

KELOMPOK 4RUTH CHRISTIANA121110021M. MUHTAR Al-ANSHORI121110016ADE SUTISNA121110019RIDWAN SALIM HAKIM SIREGAR121110023MARSHA ENRICA 121110024ANGGA WAHYU RAMADHAN 121110025

PJ Laporan: Ruth ChristianaAsisten Modul: Hariz R KaeniTanggal Praktikum: 12 April 2014Tanggal Disetujui: Nilai Laporan :

LABORATORIUM HIDROLIKA, HIDROLOGI DAN SUNGAIDEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS INDONESIA2014

H.02 TEKANAN HIDROSTATIS

2.1. Tujuan Praktikum1. Mencari besarnya gaya hidrostatis pada biidang vertikal2. Mencari hubungan antara tinggi muka air dan massa beban pada alat peraga

2.2.Dasar TeoriAnikouchine dan Stemberg (1981) mengatakan bahwa tekanan air pada setiap arah pada suatu badan air memiliki besaran yang sama, air akan bergerak dari daerah bertekanan tinggi ke daerah bertekanan lebih rendah. Tekanan hidrostatik dapat digambarkan dalam persamaan berikut :

dimanaP= tekanan hidrostatis ( tekanan/unit area)r= densitas air ( g/cm3)g= percepatan gravitasi ( 9.8 m/s2)z= kedalaman dibawah permukaan air (cm)

tekanan hidrostatis bertambahsecara konstan dengan bertambahnya kedalaman air. Setiap kedalaman 10 m tekanan hidrostatik bertambah sebesar 1 atm yang setara dengan 1.03 kg/cm2 atau 14.7 lbs/in2. Dengan demikian pada kedalaman 100 m ikan akan mengalami tekanan sebesar 10 atm atau setara dengan 10.03 kg pada setiap luasan 1cm2 dari tubuhnya yang berlaku secara proporsional, artinya tekanan hidrostatis yang dialami ikan tersebut sama pada seluruh bagian tubuhnya ( Helfimanet al, 1997 ). Besar tekanan hidrostatik pada permukaan air laut cenderung berubah-ubah setiap waktu yang disebabkan oleh adanya ombak, sedangkan pada bagian yang lebih ddalam tekanan secara konstan bertambah sesuai dengan bertambahnya kedalaman.

Setiap benda yang berada di dalam air akan mendapat tekanan tegak lurus permukaannya sebesar ( adalah massa jenis air ).

Besarnya gaya tekan pada bidang rata adalah : ( 1 )

Dan titik kerjanya dari muka air adalah : . (2)

Dimana := Massa jenis airg= Percepatan gravitasi= Jarak titik berat bidang dari muka airA= Luas permukaan bidang rataIcz= Momen Inersia bidang rata terhadap sumbu horizontal yang memotong titik berat bidang = Sudut kemiringan bidang terhadap permukaan air = Jarak titik kerja gaya dari muka air

Untuk keadaan tenggelam sebagian berlaku per saman :

Untuk keadaan tenggelam seluruhnya berlaku persamaan:

2.3. Peralatan1. Meja Hidrolika2. Alat Peraga Tekanan Hidrostatis3. Beban4. Mistar5. Jangka Sorong

2.4.Cara Kerja1. Mengukur panjang a, L, d, dan b alat peraga2. Mengatur kaki penyangga agar bejana benar-benar datar3. Meletakkan piringan beban pada ujung lengan timbangan4. Mengatur beban pengatur keseimbangan sampai lengan timbangan kembali datar (seimbang)5. Meletakkan beban pada piringan beban6. Menutup katup penguras dan mengisi bejana dengan air sedikit demi sedikit sampai lengan timbangan kembali mendatar7. Mencatat ketinggian muka air () pada kolom data yang sesuai8. Melakukan langkah 5 s/d 7 sampai ketinggian muka air maksimum9. Mengurangi beban, sesuai dengan penambahannya10. Menurunkan muka air dengan membuka katup penguras sampai lengan timbangan kembali mendatar11. Mencatat ketinggian muka air () pada kolom data yang sesuai12. Melakukan langkah 9 s/d 11 sampai ketinggia maksimum

2.5.Pengolahan Data Praktikum2.5.1Data Pengamatan

FILLING TANKDRAINING TANK

Mass (m) (gram)Height of Water y (Cm)Mass (m) (gram)Height of Water y (Cm)

504.837013.8

705.635013.4

906.433012.9

1106.931012.4

1307.729012

1508.227011.5

1708.925010.9

1909.423010.5

2109.92109.9

23010.51909.4

250111708.9

27011.61508.2

290121307.7

31012.51106,9

33013906.4

35013.5705.6

37013.8504.8

Hasil Pengukuran dari Alat Peragaa = 10.0 cmb = 7.5 cmd = 10.0 cmL = 28.0 cm = 1 gr/cm3

2.5.2Pengolahan DataI. Percobaan tenggelam SebagianFilling TankDraining TankAverageh(x)m / h2 (y)x2y2xy

m(gr)h(cm)m(gr)h(cm)m(gr)h(cm)

504.8504.8504.84.82.17013923.044.70950310.41667

705.6705.6705.65.62.23214331.364.98246212.5

906.4906.4906.46.42.19726640.964.82797614.0625

1106.91106.91106.96.92.31043947.615.33812815.94203

1307.71307.71307.77.72.19261359.294.8075516.88312

1508.21508.21508.28.22.23081567.244.97653618.29268

1708.91708.91708.98.92.14619479.214.60614719.10112

1909.41909.41909.49.42.15029488.364.62376520.21277

2109.92109.92109.99.92.14263998.014.590921.21212

67.817.6299437.0738.87207127.4109

Perhitungan a dan b praktikum :Persamaan grafik adalah y = ax + b, dengan :

1.406729

Didapatkan persamaan untuk percobaan tenggelam sebagian adalah y= 0.07329x+1.406729

Perhitungan a dan b teori : 0.044643

Kesalahan Relatif :Kesalahan relatif a = Kesalahan relatif b =

II. Percobaan Tenggelam SeluruhnyaFilling TankDraining TankAverageh(x)m(y)x2y2xy

m(gr)h(cm)m(gr)h(cm)m(gr)h(cm)

23010.523010.523010.510.5230110.3529002415

2501125010.925010.9510.95250119.9625002737.5

27011.627011.527011.5511.55270133.4729003118.5

29012290122901212290144841003480

31012.531012.431012.4512.45310155961003859.5

3301333012.933012.9512.95330167.71089004273.5

35013.535013.435013.4513.45350180.91225004707.5

37013.837013.837013.813.8370190.41369005106

97.652400120273680029697.5

Perhitungan a dan b praktikum :Persamaan grafik adalah y = ax + b, dengan :

Didapatkan persamaan untuk percobaan tenggelam seluruhnya adalah y= 41.66x-208.48

Perhitungan a dan b teori :

Kesalahan Relatif :Kesalahan relatif a = Kesalahan relatif b =

2.6. Analisa2.6.1Analisa PercobaanPraktikum tekanan hidrostatis ini bertujuan untuk mencari besarnya gaya hidrostatis (gaya angkat air) yang diterima benda (alat peraga) pada bidang vertikalnya dan dengan mengetahui gaya hidrostatis ini, dapat dicari hubungan antara tinggi muka air untuk menyeimbangkan benda dan massa piringan beban. Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan peralatan hidraulika yang telah disusun sedemikian sehingga alat peraga yang terpasang pada lengan timbangan di sisi atas tangki pada kondisi awal tanpa beban penggantung, terapung dengan stabil dan lengan timbangan dalam posisi datar dengan cara mengatur beban pengatur keseimbangan. Praktikum dilakukan dengan 2 percobaan, yaitu filling tank dan draining tank. Dari percobaan-percobaan ini, didapatkan data berupa ketinggian muka air dimana lengan timbangan datar pada setiap diberikan pembebanan. Dengan data ini, dapat diketahui hubungan antara tinggi muka air dan massa beban untuk mengetahui pengaruh gaya hidrostatis pada bidang vertikal alat peraga.

Untuk percobaan pertama filling tank, beban penggantung seberat 50 gram diletakkan pada ujung lengan timbangan dan tangki diisi dengan air sedikit demi sedikit (katup penguras dalam kondisi tertutup) sampai lengan timbangan kembali datar. Ketinggian permukaan air dari dasar alat peraga diukur dengan membaca skala pada bidang permukaan segiempat. Kemudian beban seberat 20 gram ditambahkan ke beban penggantung dan kembali tangki diisi air sampai lengan timbangan datar dan skala ketinggian air dibaca lagi. Beban ditambahkan sampai berat maksimum yaitu 370 gram dan setiap penambahan beban 20 gram, ketinggian air saat lengan timbangan seimbang diukur.

Untuk percobaan kedua draining tank. Pembebanan yang telah mencapai maksimum dikurangi kembali setiap 20 gram, dan lengan timbangan diseimbangkan kembali dengan cara mengurangi air melalui katup penguras yang telah dibuka sedikit demi sedikit. Ketinggian air saat lengan timbangan datar diukur dengan membaca kembali skalanya. Pengurangan beban dilakukan sampai seberat 50 gram dan setiap pengurangan 20 gram, ketinggian air saat lengan timbangan datar diukur. Untuk percobaan ini, didapati pengurangan air melalui katup penguras terkadang berlebih karena penglihatan kedataran lengan timbangan sering salah (paralaks)sehingga dilakukan penambahan air (fillink tank) sampai kembali datar. Dengan kata lain, percobaan ini kurang bersifat draining tank karena terdapatnya penambahan air.

2.6.2.Analisis Hasil dan GrafikDari praktikum tekanan hidrostatis ini didapatkan data berupa tinggi muka air (cm) dan massa pembebanan (gram) dari percobaan filling tank dan draining tank yang kemudian diolah dengan pendekatan statistik yaitu regresi linier least square sehingga diperoleh nilai a dari rumus kemiringan dan nilai b dari rumus konstanta dari grafik regresi dengan persamaan garis lurus y=ax+b untuk kondisi tenggelam sebagian dan tenggelam sepenuhnya.

Untuk grafik keadaan tenggelam sebagian yakni dari pembebanan 20 s/d 210 gram, sumbu x dinyatakan oleh rata-rata tinggi muka air dan sumbu y dinyatakan oleh (rata-rata massa pembebanan per kuadrat rata-rata tinggi muka air). Secara teori, nilai a dan b dari kondisi ini dapat dicari dengan rumus dan . Dari hasil perhitungan didapat nilai :apraktikum = ateori =0.044643bpraktikum = 1.406729bteori =

Untuk grafik keadaan tenggelam sepenuhnya yakni dari pembebanan 230 s/d 370 gram, sumbu x dinyatakan oleh rata-rata tinggi muka air dan sumbu y dinyatakan oleh rata-rata massa pembebanan. Secara teori, nilai a dan b dari kondisi ini dapat dicari dengan rumus dan . Dari hasil perhitungan didapat nilai :apraktikum = ateori =bpraktikum = bteori =

Kedua nilai a dan b dari hasil praktikum dibandingkan dengan nilai a dan b teori untuk mendapatkan persentase kesalahan relatif sebagai berikut :Kesalahan relatif a = Kesalahan relatif b = Dari hasil perhitungan didapat nilai kesalahan relatif untuk kondisi : Tenggelam sebagiana= 264,16% dan b = Tenggelam seluruhnya a= dan b =

2.6.3Analisis KesalahanDari hasil berupa nilai a dan b dapat dilihat nillai kesalahan relatif yang cukup besar khususnya pada kondisi tenggelam sebagian bila dibandingkan dengan kondisi tenggelam sepenuhnya. Hal ini terjadi karena beberapa kesalahan sebagai berikut :1. Kesalahan pembacaan praktikan akibat paralaks dari skala tinggi muka air yang berada di dalam tangki berisi air. Kondisi meja tempat percobaan yang terlalu rendah menyebabkan praktikan melihat skala dengan posisi yang kurang baik (membungkuk), ditambah sempitnya ruang gerak karena jarak yang cukup dekat antar meja percobaan dalam laboratorium. Kondisi ini membuat sudut pandang mata yang kurang sejajar dengan muka air.2. Pada percobaan draining tank, saat pengurangan air, praktikan kurang memperhatikan kedataran lengan timbangan sehingga air yang terbuang terkadang berlebih (lengan timbangan terangkat). Pada akhirnya, air ditambahkan untuk mendatarkan lengan timbangan kembali. Ini memberikan hasil yang tidak sesuai untuk percobaan draining tank.3. Penambahan dan pengurangan beban terkadang dilakukan dengan tiba-tiba sehingga membuat keseimbangan dari alat peraga berubah sedikit.4. Kondisi dari alat percobaan yang kurang baik. Seperti kotornya dinding tangki membuat pembacaan kurang jelas dan alat peraga yang mengalami patahan pada bagian yang tercelup yang membuat gaya hidrostatis kurang tepat jika dimensi dianggap tetap.

2.7.KesimpulanAdapun kesimpulan dari praktikum stabilitas benda terapung ini adalah sebagai berikut: 1. Dari percobaan, didapat besarnya gaya hidrostatis berbanding lurus dengan luas dari penampang alat peraga dan ketinggian bagian tercelupnya. Atau dengan kata lain, semakin besar volume benda (hubungan luas panampang dan tinggi celup) yang tercelup maka semakin besar gaya hidrostatisnya.2. Hubungan antara tinggi muka air dan massa beban pada percobaan ini digambarkan dengan grafik tenggelam sebagian dan tenggelam sepenuhnya dimana didapatkan korelasi berbandin lurus bahwa makin besar tinggi muka air (y) maka makin besar juga massa beban (m) yang dibutuhkan dimana benda terapung dengan stabil dan datar.

2.8. Daftar PustakaLaboratorium Hidrolika, Hidrologi dan Sungai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Pedoman Praktikum Mekanika Fluida dan Hidrolika.Depok.2014.

Lampiran