Mekflu H09 Tinggal Print

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

MODUL H-09

DAMPAK ALIRAN JET

Kelompok 19

Artika Novrianti (0906636762)

Ayu Wulandini (0906557285)

Iftita Rahmatika (0906516000)

Priyono Rahmat (0906489744)

Satria Kharisma R. (0906489750)

Tanggal Praktikum : 18 Maret 2011

Asisten Praktikum : Bismi Annisa

Tanggal Disetujui :

Nilai :

Paraf :

LABORATORIUM HIDROLIKA, HIDROLOGI, DAN SUNGAI

DEPERTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

2011

MODUL H-09

DAMPAK ALIRAN JET

A. Tujuan

Menyelidiki keabsahan berlakunya rumus-rumus teoritis mengenai gaya yang ditimbulkan

aliran jet terhadap berbagai bentuk benda sasaran.

B. Peralatan

1. Meja hidrolika

2. Seperangkat alat peraga aliran jet:

a. Benda sasaran

b. Beban

c. Stop watch

d. Nivo

Gambar 1. Seperangkat alat peraga aliran jet

C. Teori

Suatu aliran jet dengan kecepatan V dan debit Q mempunyai momentum persatuan waktu

sebesar ρ Q V dimana ρ berat jenis zat cair. Bila aliran jet menabrak suatu benda, maka

benda tersebut mengalami gaya dorong sebesar perubahan momentum aliran jet.

Gambar 2. Benda sasaran datar, kerucut dan hemispherical

Gaya yang timbul untuk berbagai benda sasaran:

Datar = 1800

F = Q2

A ρ

Kerucut = 1200

F = 32

Q2

A ρ

Hemispherical

F = 2Q2

A ρ

Dimana :

A = luas nozzle (m2)

Q = debit (m3/s)

F = gaya (N)

ρ = massa jenis air (kg/m3)

D. Cara Kerja

1. Mengangkat cungkup dan tabung tembus pandang, dan mengukur diameter Nozzel.

2. Memasang benda sasaran pada batang yang dihubungkan dengan piringan beban.

3. Memasang kembali cungkup dan tabungnya, menyambungkan pipa aliran masuk dengan

meja hidrolika.

4. Mengatur kaki penyangga tabung sampai nivo menunjukkan alat sudah horizontal.

5. Mengatur acuan tinggi sehingga tepat menunjuk pada garis tanda pertengahan tebal

piringan beban.

6. Meletakan suatu beban dengan berat tertentu diletakkan diatas piringan beban.

7. Mengalirkan air dengan membuka katup pengatur meja hidrolika.

8. Menyesuaikan kecepatan aliran sedemikaian rupa sehingga piringan beban bersisian

kembali dengan acuan tinggi.

9. Mencatat besarnya volume dan waktu aliran serta beratnya beban

10. Mengulangi langkah ke 6-9 untuk setiap penambahan beban.

11. Mengulangi lagi prosedur diatas dengan benda sasaran yang lain.

E. Pembuktian Rumus

1. Pembuktian rumus besarnya gaya yang timbul pada benda sasaran akibat aliran jet

a) Datar (180)

Hukum kekekalan momentum

Perubahan momentum = impuls

V2 = 0

Aliran air

V1

P = I

P2 – P1 = F.dt

(m2V2 – m1V1) = F.dt

m(V2 – V1) = F.dt

V(V2 – V1) = F.dt

.Q.dt.V1 = F.dt

.Q.V = F

.Q.(Q/A) = F F = . Q2

A

b) Kerucut (120)

V2 = - V1 cos 60 = -0,5 V1

F = .Q.V

= .Q (V2 – V1)

= .Q (-0,5V1 – V1)

= 1,5 .Q V1

= 3 .Q. Q

2 A F = 3 Q2

2 A

c) Hemispherical

V2 = -V1 V1 = -V2

F = .Q.V

= .Q (V2 – V1)

= .Q (V2 + V2)

= 2 .Q V2

= 2 .Q (Q/A) F = 2 Q2

A

F=ρQ 2

A;F=m. g

m . g=ρQ2

A

m= ρg . A

Q2

Sehingga,

b teori=ρ

g . A

Keterangan:

V = kecepatan aliran air (m/s)

F = gaya (N)

P = momentum

I = Impuls

= massa jenis(kg/m3)

V = volume (m3)

A = luas nozzle (m2)

g = percepatan gravitasi (kg.m/s2)

Q = debit (m3/s)

F. Data Pengamatan

Diameter of Nozzle = 0.8 cm

Tabel 1. Data Pengamatan

Mass

of Wt

Pan

(kg)

Volume of water (m3) Time (s) Debit (m3/s)

1800 1200 Hemispherical 1800 1200 Hemispherical 1800 1200Hemispheric

al

0,02 0,0029 0,002 0,0023 5 5 5 0,00058 0,0004 0,00046

0,04 0,0024 0,0023 0,0026 5 5 5 0,00048 0,00046 0,00052

0,06 0,0022 0,0024 0,0019 5 5 5 0,00044 0,00048 0,00038

0,08 0,002 0,0027 0,0019 5 5 5 0,0004 0,00054 0,00038

0,1 0,0019 0,0028 0,0018 5 5 5 0,00038 0,00056 0,00036

G. Pengolahan data

a. Benda sasaran datar

1) Secara teori

F=ρQ 2

A ; F=m . g ;

m . g=ρQ2

A

m . g= ρg . A

Q2

b teori=ρ

g . A

b teori=1000

10 .0,00005024

b teori=19904458,6

2) Secara praktikum

Tabel 2. Pengolahan data untuk benda sasaran datar

No. x (Q2) y (massa) xy x2

1. 3,36E-07 0,02 6,73E-09 1,13E-13

2. 2,3E-07 0,04 9,22E-09 5,31E-14

3. 1,94E-07 0,06 1,16E-08 3,75E-14

4. 1,6E-07 0,08 1,28E-08 2,56E-14

5. 1,44E-07 0,1 1,44E-08 2,09E-14

∑ 1,06E-06 0,3 5,48E-08 2,5E-13

bpraktikum=∑ xy

∑ x2

b praktikum=¿¿ 219041

kesala han relatif =|b praktikum−b teorib teori |x100 %

kesala han relatif =|219401−19904458,619904458,6 |x100 %

kesala han relatif =¿98,89 %

Grafik hubungan debit kuadrat dengan massa

0.0000001 0.0000002 0.0000003 0.00000040

0.020.040.060.08

0.10.12

f(x) = 388017.367875987 x − 0.0226321786628702R² = 0.881575459814242

Grafik Hubungan Debit Kuadrat dengan Massa

Series2Linear (Series2)Linear (Series2)

Q2

mas

sa (k

g)

b. Benda sasaran dengan sudut 120o

1) Secara teori

m . g=32

ρQ2

A

m . g= 3 ρ2 g . A

Q2

b teori=3 ρ

2 g . A

b teori=3 .1000

2.10 . 0,00005024

b teori=29856687,9

2) Secara praktikum

Tabel 3. Pengolahan data untuk benda dengan sudut 120o


1. 1,6E-07 0,02 3,2E-09 2,56E-14

2. 2,12E-07 0,04 8,46E-09 4,48E-14

3. 2,3E-07 0,06 1,38E-08 5,31E-14

4. 2,92E-07 0,08 2,33E-08 8,5E-14

5. 3,14E-07 0,1 3,14E-08 9,83E-14

∑ 1,6E-07 0,02 3,2E-09 2,56E-14

bpraktikum=∑ xy

∑x2

b praktikum=¿¿ 261300,7

kesala han relatif =|b praktikum−b teorib teori |x100 %

kesala han relatif =|261300 ,7−29856687,929856687,9 |x100 %

kesala han relatif =¿99,12 %


0.0000001 0.0000002 0.0000003 0.00000040

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

f(x) = 503908.413604694 x − 0.0616636473807174R² = 0.975566688738688



Q2

mas

sa (k

g)

c. Benda sasaran hemispherical

1) Secara teori

m . g=2 ρQ2

A

m . g= 2 ρg . A

Q2

b teori=2 ρ

g . A

b teori=2 . 1000

10 .0,00005024

b teori=39808917,2

2) Secara praktikum

Tabel 4. Pengolahan data untuk benda hemispherical


1. 2,12E-07 0,02 4,23E-09 4,48E-14

2. 2,7E-07 0,04 1,08E-08 7,31E-14

3. 1,44E-07 0,06 8,66E-09 2,09E-14

4. 1,44E-07 0,08 1,16E-08 2,09E-14

5. 1,3E-07 0,1 1,3E-08 1,68E-14

∑ 9E-07 0,3 4,82E-08 1,76E-13

bpraktikum=∑ xy

∑x2

b praktikum=¿¿ 273394,8

kesala han relatif =|273394,8−b teorib teori |x 100 %

kesala han relatif =|273394,8−39808917,239808917,2 |x100 %

kesala han relatif =99,31 %


0.00000012 0.00000013 0.00000014 0.000000150

0.010.020.030.040.050.060.07

f(x) = 2027027.02702703 x − 0.242702702702703R² = 0.75



Q2

mas

sa (k

g)

H. Analisa

1. Analisa percobaan

Praktikum yang berjudul dampak aliran jet ini bertujuan untuk menyelidiki dan

membuktikan keabsahan atau kebenaran rumus – rumus teoritis mengenai gaya yang

dirimbulkan aliran jet terhadap berbagai bentuk sasaran. Peralatan yang digunakan dalam

percobaan kali ini adalah meja hidrolika yang berfungsi untuk meletakkan alat peraga

aliran jet. Alat peraga aliran jet terdiri dari beban sasaran, beban, stop watch dan nivo.

Benda sasaran yang digunakan dalam praktikum ini yaitu benda sasaran datar, kerucut,

dan hemispherical. Terdapat lima variasi beban untuk setiap benda sasaran yang

digunakan, yaitu beban 20 gram hingga 100 gram.

Mula – mula, alat peraga jet telah tepasangkan diatas meja hidrolika. Selanjutnya,

praktikan mengangkat cungkup dan tabung tembus pandang untuk mengukur diameter

nozzle. Benda sasaran yang pertama yaitu benda sasaran datar dipasangkan pada batang

yang dihubungkan dengan piringan beban. Setelah benda terpasangkan, cungkup dan

tabung dipasang kembali. Pastikan gelembung nivo berada di tengah – tengah, ini

menunjukkan bahwa pemasangan alat peraga jet sudah tepat berada pada kondisi datar.

Praktikan selanjutnya menyambungkan pipa aliran masuk dengan meja hidrolika.

Praktikan perlu mengatur acuan tinggi dan memastikan bahwa tinggi sudah tepat

menunjuk pada garis pertengahan tebal pringan beban.

Beban yang pertama yaitu beban seberat 20 gram diletakkan diatas pringan beban.

Selanjutnya, air mulai dialirkan dengan membuka katup pengatur pada meja hidrolika.

Kecepatan aliran diatur sedemikian rupa sehingga piringan beban bersisian kembali

dengan acuan tinggi. Praktikan kemudian mencatat besarnya volume yang tertampung

dan waktu aliran untuk medapatkan debit aliran nantinya. Ulangi percobaan dengan

menggunakan variasi beban yang lainnya namun tetap menggunakan beban sasaran yang

sama. Setelah semua variasi beban terpakai, ulangi percobaan dengan mengganti beban

sasaran datar dengan beban sasaran kerucut dan hemispherical. Digunakan berbagai

variasi beban dan benda sasaran dimaksudkan untuk mendapatkan variasi data sehingga

bisa dibandingkan hasilnya.

2. Analisa hasil

Tujuan dari praktikum kali ini adalah untuk membandingkan nilai b secara teori

dengan nilai b yang didapatkan pada saat praktikum. Setelah praktikan mendapatkan data

berupa besarnya volume dan waktu, praktikan menghitung besarnya nilai debit yang

didapat dari pembagian antara besarnya volume dan waktu. Secara teori, nilai b pada

sasaran datar dapat diperoleh dari rumus b teori=ρ

g . A. sedangkan untuk benda sasaran

kerucut rumusnya adalah b teori=3 ρ

2 g . A. dan benda sasaran yang terakhir yaitu benda

sasaran hemispherical, rumusnya adalah b teori=2 ρ

g . A. untuk mendapatkan b secara

praktikum, praktikan memplot Q2 sebagai sumbu x dan massa sebagai sumbu y, yang

selanjutnya b dapat dicari menggunakan persamaan least square. Seetelah menghitung

nilai b, praktikan menghitung kesalahan relative antar b yang didapatkan pada saat

praktikum dan b secara teoritis atau dengan menggunakan ruus. b yang didapatkan untuk

masing – masing benda sasaran adalah sebagai berikut:

Benda sasaran b teori b praktikum Kesalahan relatif (%)

Datar 180° 19904458,6 219041 98,89

Kerucut 120° 29856687,9 261300,7 99,12

Hemispherical 39808917,2 273394,8 99,31

Dapat dilihat dari hasil yang diperoleh bahwa semakin besar sudut nya, maka b

yang didapatkan semakin besar. Seperti kita ketahui bahwa b merupakan perbandingan

antara massa beban dengan debit. Semakin kecil sudut nya, maka aliran akan semakin

terhambat oleh cekungan pada benda tersebut. Apabila diletakkan benda sasaran datar,

maka aliran air tidak tertahan, melainkan langsung diteruskan. Maka, semakin besar

sudutnya maka debit yang dihasilkan akan semakin kecil sehingga didaptakn nilai b yang

lebih besar. Untuk variasi beban, apabila beban yang dipasang semakin besar maka debit

yang dihasilkan semakin besar. Hal ini dapat dilihat pada grafik. Grafik menunjukkan

gradient yang postif yang artinya debit dengan massa memiliki hubungan yang

berbanding lurus.

3. Analisa kesalahan

Kesalahan yang didapatkan pada praktikum ini sangat besar dan bahkan

mendekati angka 100 %. Kesalahan relatif yang didapatkan pada benda sasaran datar

sebesar 98,89 %. Untuk benda sasaran kerucut didapatkan kesalahan relatif sebesar

99,12%. Dan yang terakhir, benda sasaran hemispherical, kesalahan relatifnya sebesar

99,31%. Kesalahan – keslahan yang terjadi pada saat praktikum antara lain disebabkan

oleh:

- Ketidakauratan praktikan dalam mengukur besar volume

- Kesalahan paralaks ketika mengukur acuan tinggi.

- Kesalahan ketepatan waktu pengukuran debit. Karena waktu yang digunakan dalam

pengukuran debit percobaan ini 5 detik, sering terjadi ketidaktepatan waktu dari 5

detik tersebut, sehingga berpengaruh pada hasil percobaan.

- Ketidakcermatan praktikan dalam mengkondisikan garis pertengahan piringan.

Pengaruh garis pertengahan piringan beban yang tidak tepat juga mempengaruhi hasil

perhitungan debit, walaupun tidak signifikan.

- Kesalahan praktikan dalam melakukan pengolahan dan perhitungan data.

-

I. KESIMPULAN

- Tujuan dari percobaan Dampak Aliran Jet adalah menyelidiki keabsahan berlakunya

rumus-rumus teoritis mengenai gaya yang ditimbulkan aliran jet terhadap berbagai

bentuk benda sasaran.

- Pengolahan data yang dilakukan dengan cara membandingkan percobaan dengan

teori

- Semakin kecil sudut pada benda sasaran maka aliran air akan semakin terhambat

sehingga didapatkan nilai debit yang lebih kecil.

- Semakin berat beban nya, maka debit yang dihasilkan akan semakin besar.

- Keslahan relative yang didapatkan sangat besar, hal ini dikarenakan oleh kesalahan

praktikan dalam mengukur volume dan waktu aliran, kesalahan paralaks ketika

mengukur acuan tinggi, ketidakcermatan praktikan dalam mengkondisikan garis

pertengahan piringan, dan kesalahan praktikan dalam melakukan pengolahan dan

perhitungan data.

J. DAFTAR PUSTAKA

Pedoman Modul Praktikum Hidolika,Hidrologi dan Sungai, Departemen Sipil, Fakultas

Teknik, Universitas Indonesia.

Lampiran

Gambar 1. Alat peraga dampak aliran jet

Mekflu H09 Tinggal Print

Documents

Transcript of Mekflu H09 Tinggal Print