Laporan Praktikum H04 Mekanika Fluida

LAPORAN PRAKTIKUM

MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA

KELOMPOK 02

Aldila Kurnia 1106003680

Fitri Suryani 1106003964

Martha Destri Arsari 1106005042

Nastiti Tiasundari 1106003926

Willy Hanugrah Gusti 1106004001

PJ Kelompok : Martha Destri Arsari

Asisten Modul : Triandhika Alfrian

Tanggal Praktikum : 10 Oktober 2012

Tanggal Disetujui :

Nilai :

Paraf :

LABORATORIUM HIDROLOGI, HIDROLIKA DAN SUNGAI

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

2012

TEORI BERNOULLY

A. TUJUAN

Menyelidiki keabsahan teori Bernoully pada aliran dalam pipa bundar dengan

perubahan diamater.

B. TEORI

Hukum Bernoully :

“Jumlah tinggi tempat, tinggi tekanan dan tinggi kecepatan pada setiap titik dari suatu

aliran zat ideal selalul mempunyai harga yang konstan.”

Sehubungan dengan aliran dalam pipa pada dua penampang, persamaan Bernoully

tersebut dapat ditulis sebagai berikut :

dimana :

= tinggi kecepatan

= tinggi tekanan

z = tinggi tempat

Indeks 1, 2 = menunujukkan titik tinjauan

v = kecepatan aliran

g = percepatan gravitasi

Pada alat percobaan/ peraga ini :

Z1 = z2 (pipa benda uji terletak horizontal)

P = atau h = , dimana h menunujukkan

tinggi pada manometer.

Jadi bila mengikuti teori bernoully, maka :

Total Head (H) = + h, konstan pada semua penampang sepanjang pipa uji.

C. ALAT-ALAT

1. Stop Watch

2. Meja Hidrolika

3. Alat peraga Teori Bernoully

4. Tabung Pengukur Volume

D. CARA KERJA

1. Meletakkan alat percobaan horisontal pada saluran tepi di atas meja Hidrolika

dengan mengukur kaki penyangga.

2. Menghubungkan alat dengan aliran suplai dari meja Hidrolika dan

mengarahkan aliran yang keluar dari ujung outlet pipa benda uji melalui pipa

lentur ke dalam tangki pengukur volume.

3. Mengisi semua tabung manometer dengan air, hingga tidak ada lagi

gelembung udara pada manometer yang terlihat pada manometer.

4. Mengatur dengan seksama suplai air dan kecepatan aliran melalui katup

pengatur aliran alat dan katup suplai pada meja hidrolika, sehingga diperoleh

pembacaan yang jelas pada tabung manometer. Jika diperlukan, menambah

tekanan pada manometer dengan menggunakan pompa tangan.

5. Mencatat semua pembacaan skala tekanan pada tabung manometer.

Menggeser sumbat (hipodermis) pada setiap penampang benda uj lalu

mencatat pembacaan manometer (ingat fungsi hipodermis).

6. Mengukur debit yang melewati benda uji dengan banutan Stop Watch dan

tangki pengukur volume pada meja hidrolika.

7. Mengulangi langkah 1-5 untuk berbagai variasi debit (statis tinggi dan statis

rendah).

D. PENGOLAHAN DATA

Data Praktikum

Diameter

mm m

D1 28 0.028

D2 21 0.021

D3 14 0.014

D4 16.8 0.0168

D5 19.6 0.0196

D6 22.4 0.0224

D7 25 0.025

D8 28 0.028

Tinggi Kecepatan

Debit (L/s)Manometer Reading (cm)

Tabung 1

Tabung 2

Tabung 3

Tabung 4

Tabung 5

Tabung 6

Tabung 8

0.357142857 35 31.5 7 20 25 27 290.333333333 37 34 9.3 21.3 25.7 27.7 30

0.3125 35.2 32.3 11 22.4 27 29 310.357142857 40 37 12.5 24 29 30.5 320.384615385 48 45 19 29 35 38 40

Total Head

Debit (L/s)Manometer Reading at Tube No. 7 (cm)

Tabung 1

Tabung 2

Tabung 3

Tabung 4

Tabung 5

Tabung 6

Tabung 8

0.357142857 36 37 36.5 35 34.8 33.5 340.333333333 39 40.4 40 37.6 37 37 36.7

0.3125 39 38.4 38.3 36.8 36.7 36.5 36.70.357142857 41 41 40.6 39 38 38 380.384615385 50 50 50 49 48 47.5 47.5

g = 9.81 m/s2

Pengolahan Data

dh = | h2 - h1|

dh = à v =

Q = v x A

A = D2

% error = x 100%

Persamaan garis :

y = b x

b =

Titik 1 h1 (m) h2 (m) dh (m)v

(m/s)A (m^2) Q (m^3/s) Qperc (m^3/s)

% error

1 0.35 0.36 0.01 0.44 0.000616 0.00027285 0.000357143 30.89

2 0.37 0.39 0.02 0.63 0.000616 0.00038587 0.000333333 13.62

3 0.352 0.39 0.038 0.86 0.000616 0.00053189 0.0003125 41.25

4 0.4 0.41 0.01 0.44 0.000616 0.00027285 0.000357143 30.89

5 0.48 0.5 0.02 0.63 0.000616 0.00038587 0.000384615 0.326

Manometer 1 v (m/s) % error xy x^20.44 30.89 13.5916 0.19360.62 13.61 8.4382 0.38440.86 41.24 35.4664 0.73960.44 30.89 13.5916 0.19360.62 0.32 0.1984 0.3844

Ʃ 71.2862 1.8956b 37.60614

y = 37.60614x

Grafik Manometer 1


(m/s)A (m^2) Q (m^3/s) Qperc (m^3/s)

% error

1 0.315 0.37 0.055 1.04 0.0003465 0.00035994 0.000357143 0.778

2 0.34 0.404 0.064 1.12 0.0003465 0.00038828 0.000333333 14.15

3 0.323 0.384 0.061 1.09 0.0003465 0.00037907 0.0003125 17.56

4 0.37 0.41 0.04 0.89 0.0003465 0.00030696 0.000357143 16.35

5 0.45 0.5 0.05 0.99 0.0003465 0.00034319 0.000384615 12.07


Ʃ 62.1001 5.2579b 11.81082

y = 11.81082 x

Grafik Manometer 2


(m/s)A (m^2) Q (m^3/s) Qperc (m^3/s)

% error

1 0.07 0.365 0.295 2.41 0.000154 0.00037049 0.000357143 3.604

2 0.093 0.4 0.307 2.45 0.000154 0.00037795 0.000333333 11.81

3 0.11 0.383 0.273 2.31 0.000154 0.00035641 0.0003125 12.32

4 0.125 0.406 0.281 2.35 0.000154 0.0003616 0.000357143 1.231

5 0.19 0.5 0.31 2.47 0.000154 0.0003798 0.000384615 1.269


Ʃ 71.987 28.6258b 2.514759

y = 2.514759 x

Grafik Manometer 3


(m/s)A (m^2) Q (m^3/s) Qperc (m^3/s)

% error

1 0.2 0.35 0.15 1.72 0.00022176 0.00038043 0.000357143 6.122

2 0.213 0.376 0.163 1.79 0.00022176 0.00039658 0.000333333 15.95

3 0.224 0.368 0.144 1.68 0.00022176 0.00037275 0.0003125 16.16

4 0.24 0.39 0.15 1.72 0.00022176 0.00038043 0.000357143 6.122

5 0.29 0.49 0.2 1.98 0.00022176 0.00043929 0.000384615 12.45


Ʃ 101.0836 15.7594b 6.414178

y = 6.414178 x

Grafik Manometer 4


(m/s)A (m^2) Q (m^3/s) Qperc (m^3/s)

% error

1 0.25 0.348 0.098 1.39 0.00030184 0.00041854 0.000357143 14.67

2 0.257 0.37 0.113 1.49 0.00030184 0.00044943 0.000333333 25.83

3 0.27 0.367 0.097 1.38 0.00030184 0.0004164 0.0003125 24.95

4 0.29 0.38 0.09 1.33 0.00030184 0.0004011 0.000357143 10.96

5 0.35 0.48 0.13 1.6 0.00030184 0.00048206 0.000384615 20.21


Ʃ 139.2286 10.2422b 13.59362

y = 13.59362x

Grafik Manometer 5


(m/s)A (m^2) Q (m^3/s) Qperc (m^3/s)

1 0.27 0.335 0.065 1.13 0.00039424 0.00044521 0.000357143 19.78

2 0.277 0.37 0.093 1.35 0.00039424 0.00053254 0.000333333 37.41

3 0.29 0.365 0.075 1.21 0.00039424 0.00047823 0.0003125 34.66

4 0.305 0.38 0.075 1.21 0.00039424 0.00047823 0.000357143 25.32

5 0.38 0.475 0.095 1.37 0.00039424 0.00053824 0.000384615 28.54


Ʃ 184.2749 7.879b 23.38811

y = 23.38811x

Grafik Manometer 6


(m/s)A (m^2) Q (m^3/s) Qperc (m^3/s)

% error

1 0.29 0.34 0.05 0.99 0.000616 0.00061012 0.000357143 41.46

2 0.3 0.367 0.067 1.15 0.000616 0.00070626 0.000333333 52.8

3 0.31 0.367 0.057 1.06 0.000616 0.00065143 0.0003125 52.03

4 0.32 0.38 0.06 1.08 0.000616 0.00066835 0.000357143 46.56

5 0.4 0.475 0.075 1.21 0.000616 0.00074724 0.000384615 48.53


Ʃ 264.8524 6.0127b 44.04883

y = 44.04883x

Grafik Manometer 8

E. ANALISA

1. Analisa Percobaan

Tujuan dari praktikum modul H04 ini adalah menyelidiki keabsahan dari Teori

Bernoully pada aliran dalam pipa bundar dengan perubahan diameter. Dalam

mempersiapkan peralatan praktikum, praktikan hanya tinggal menggunakan saja

karena alat peraga teori Bernoully ini sudah disediakan sebelumnya di

laboraturium hidrolika. Namun saat asisten sedang menerangkan langkah-langkah

melakukan percobaan, pipa aliran masuk pada alat terasa longgar sehingga untuk

mencegah lepasnya pipa yang tentunya akan menyebabkan air tumpah ke ruangan

praktikum, praktikan dibantu oleh asisten akhirnya mengganti pipa tesebut dengan

pipa cadangan lainnya yang sudah tersedia. Saat melakukan percobaan pun

praktikan melaksanakan langkah-langkah percobaan sesuai dengan langkah kerja

yang telah dituliskan sebelumnya pada bagian pendahuluan laporan. Seperti yang

terdapat pada langkah kerja, praktikan terlebih dahulu mengisi semua tabung

manometer dengan air agar tidak ada gelembung udara yang terlihat pada

manometer. Hal ini dilakukan karena apabila masih terdapat gelembung udara

pada tabung, dapat mempengaruhi pembacaan skala tinggi tekanan. Pembacaan

skala tekanan dilakukan pada tabung 1, tabung 2, tabung 3, tabung 4, tabung 5,

tabung 6, dan tabung 8, dengan variasi debit sebanyak 5 variasi.

Sedangkan pada tabung 7 terdapat pembacaan skala tinggi kecepatan dan

tekanan. Perbedaan ini karena tabung 7 tidak terhubung dengan tabung sumbat

sehingga distribusi aliran air pada tabung ini pun berbeda dengan ke tujuh tabung

lainnya. Tabung 7 atau Total Head menurut hukum Bernoully seharusnya konstan

pada semua penampang sepanjang pipa uji.

2. Analisa Pengolahan Data

Dalam pengolahan data ini terdapat hal-hal yang telah ditentukan untuk

dihitung yaitu :

Perbedaan tinggi kecepatan pada setiap tabung manometer

Debit aliran air

Untuk pembuktian keabsahan teori bernoully, dapat dibuktikan dengan Total

Head (H) = + h yang akan memperlihatkan konstan atau tidaknya tinggi

tempat, tekanan dan kecepatan pada semua penampang pipa uji. Saat memasuki

pengolahan data, ternyata Q percobaan dengan Q perhitungan di dalam satu titik

memiliki nilai yang berbeda-beda. Dari sini dapat kita analisis bahwa terdapat

faktor yang menyebabkan adanya perbedaan nilai pada setiap pipa. Faktor tersebut

berasal dari kesalahan percobaan dalam hal ini adalah karena adanya turbulensi,

yaitu hilangnya energi yang ada sehingga berpengaruh kepada aliran air dalam

pipa. Hilangnya energi ini terjadi karena adanya gesekan antara partikel air

dengan pipa manometer.

Dalam pengolahan data ini juga akan diperoleh grafik yang dibuat dari metode least square. Dari tabel least square ini pula kita mendapatkan nilai y,

y = b x

b =

dimana Ʃxy adalah total nilai kecepatan dikali dengan persen error sedangkan Ʃx2

adalah nilai kecepatan dikuadratkan.

Namun ternyata, hasil y dengan metode least square dan dari metode grafik

berbeda. Contohnya pada titik 1 yaitu tabung manometer 1, nilai y hasil least

squarenya adalah 37.60614x sedangkan dari grafiknya sebesar 13.253x. Untuk

tren dari grafik pada percobaan ini rata-rata trendline dari grafik tersebut naik.

Dapat dilihat untuk grafik manometer 1, 4, 5, 6 dan 8. Sedangkan manometer 2

dan 3 hasil grafiknya terlihat bahwa trendlinenya turun.

3. Analisa Kesalahan

Rumus yang digunakan untuk mendefinisikan kesalahan pada praktikum ini

adalah :

% Error =

Kesalahan yang terjadi dala percobaan disebabkan oleh beberapa faktor,

diantaranya yaitu karena :

Faktor manusia

Ketidaktelitian praktikan dalam membaca skala pada tabung

manometer cukup mempengaruhi persen error dalam percobaan H04

ini. Ketidaktelitian praktikan ini mempengaruhi dalam pembacaan

skala pada pipa-pipa manometer. Kemudian ketidaktepatan praktikan

dalam meletakkan sumbat juga dapat mempengaruhi kecepatan aliran

air. Dan juga faktor kesalahan dalam pengukuran debit air, dimana

kurang tepatnya mengukur waktu saat aliran air keluar dapat

mempengaruhi dalam pengolahan, dimana nilai debit air

mempengaruhi nilai kecepatan aliran air itu sendiri.

Faktor alat

Yang dapat mempengaruhi kesalahan disini adalah kemungkinan

ketidakakuratannya alat peraga dalam percobaan Bernoully ini.

Contohnya ketidakstabilan pompa saat percobaan. Ketidakstabilan

pompa ini berpengaruh pada aliran air yang menjadi naik turun di pipa

manometer, sehingga mempengaruhi praktikan dalam pembacaan

skala pada manometer.

Faktor-faktor kesalahan ini cukup mempengaruhi hasil pengolahan

data, dimana dapat diketahui dari kesalahan literatur yang telah

dihitung dan diperoleh kesalahan rata - rata dari setiap manometer

sebesar :

o Manometer 1 : 23.39 %







Dapar dilihat bahwa kesalahan yang terjadi selama praktikum ini

nilainya besar, yaitu yang paling besar terjadi pada manometer 8

dengan nilai 48.272%

F. KESIMPULAN

Tujuan dari praktikum ini adalah untuk menyelidiki keabsahan teori Bernoully

pada aliran dalam pipa bundar dengan perubahan diameter. Hasil pembacaan

di setiap titik di manometer 7 hampir sama antara satu dengan lainnya.

Perbedaan nilai di setiap titik ini dikarenakan adanya kesalahan dalam

praktikum yaitu dalam pembacaan skala pada pipa manometer. Artinya,

Persamaan Bernoully :

bisa dikatakan sesuai dengan percobaan. Dengan demikian, jumlah dari

ketinggian kecepatan, ketinggian tekanan dan ketinggian tempat adalah

konstan.

Rata-rata error yang diperoleh dari praktikum ini cukup tinggi yaitu 21.39%

G. REFERENSI

Potter, Merle. C and Wiggert, David. C. Mechanics of Fluids Second Edition.

Prentice Hall Englewood Cliffs : NJ 07632.

F. LAMPIRAN

Foto Alat Peraga Bernoully

Laporan Praktikum H04 Mekanika Fluida

Documents

Transcript of Laporan Praktikum H04 Mekanika Fluida