Laporan h02-Alvina Mayora
description
Transcript of Laporan h02-Alvina Mayora
LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA
MODUL H.02
TEKANAN HIDROSTATIS
KELOMPOK 18
Alvina Mayora Nilasari(1206237580)
Anies Labibah (1206242776)
Betania Caesariratih Lydiana(1206248395)
Fadhil Dzulfikar (1206250273)
Muhammad Fajar Sidiq(1206217925)
Waktu Praktikum: Sabtu, 16 November 2013
Asisten Praktikum: Fitrah
Tanggal Disetujui:
Nilai:
Paraf:
LABORATORIUM HIDROLIKA, HIDROLOGI DAN SUNGAI
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS INDONESIA
DEPOK 2013
H.02 TEKANAN HIDROSTATIS2.1Tujuan Praktikum
1. Mencari besarnya gaya hidrostatis pada bidang vertikal
2. Mencari hubungan antara tinggi muka air dan massa beban pada alat peraga
2.2 Teori Dasar
Tekanan Hidrostatis adalah tekanan yang terjadi di bawah air. Tekanan ini terjadi karena adanya berat air yang membuat cairan tersebut mengeluarkan tekanan. Tekanan sebuah cairan bergantung pada kedalaman cairan di dalam sebuah ruang dan gravitasi juga menentukan tekanan air tersebut.Berdasarkan Tekanan hidrostatis setiap titik pada kedalaman yang sama memiliki besar tekanan yang sama. Hal ini berlaku untuk semua zat cair dalam wadah apapun dan tidak bergantung pada bentuk wadah tersebut. Apabila ditambahkan tekanan luar misalnya dengan menekan permukaan zat cair tersebut, pertambahan tekanan dalam zat cair adalah sama di segala arah. Jadi, jika diberikan tekanan luar, setiap bagian zat cair mendapat jatah tekanan yang sama.
Setiap benda yang berada di dalam air akan mendapat tekanan tegak lurus permukaannya sebesar (adalah massa jenis air).
Gambar H. 02. 1
Besarnya gaya tekan pada bidang rata adalah :
F = .g.A.ycg
.(1)
Dan titik kerjanya dari muka air adalah :
.(2)
Dimana :
= Massa jenis air
g= Percepatan gravitasi
ycg= Jarak titik berat bidang ke muka air
A= Luas permukaan bidang rata
Icg= Momen inersia bidang rata terhadap sumbu horizontal yang memotong titik berat bidang
= Sudut kemiringan bidang terhadap permukaan air
Zcf= Jarak titik kerja gaya dari muka air
Untuk keadaan tenggelam sebagian berlaku persamaan :
Gambar H. 02. 2
(3)
(4)
Untuk keadaan tenggelam sebagian berlaku persamaan :Gambar H. 02. 3
(5)
(6)
(7)2.3 Alat-alat1. Meja Hidrolika
2. Alat Peraga Tekanan Hidrostatis
3. Beban
4. Mistar
5. Jangka Sorong
Gambar H. 02. 4
Keterangan Gambar :
1. Bejana/Tangki
2. Penyipat Datar (Nivo)
3. Lengan Piringan Beban
4. Lengan Timbangan
5. Benda Kuadran
6. Sekrup Pemegang Lengan Timbangan
7. Lengan Timbangan
8. Poros Tajam
9. Beban Pengatur Kesetimbangan
10. Skala Muka Air
11. Bidang Permukaan Segi empat
12. Katup Penguras
13. Kaki Penyangga Berulir2.4 Cara Kerja
1. Mengukur panjang a, L, d dan b pada alat peraga
2. Mengatur kaki penyangga agar bejana benar-benar datar
3. Meletakkan piringan beban pada ujung lengan timbangan
4. Mengatur beban pengatur keseimbangan sampai lengan yimbangan kembali datar atau seimbang
5. Meletakkan beban pada piringan beban
6. Menutup katup penguras dan mengisi bejana dengan air sedikit demi sedikit sampai lengan timbangan kembali mendatar
7. Mencatat ketinggian muka air (y) pada kolom data yang sesuai
8. Melakukan langkah 5 s/d 7 dengan beban 50 gram samapi 370 gram dan sampai ketinggian muka air maksimum
9. Mengurangi beban, sesuai dengan penambahannya
10. Menurunkan muka air dengan membuka katup penguras sampai lengan timbangan kembali mendatar
11. Mencatat ketinggian muka air (y) pada kolom data yang sesuai
12. Melakukan langkah 9 s/d 11 sampai ketinggian minimum2.5 Data Pengamatan
FILLING TANKDRAINING TANK
Mass (m)
(gram)Height Of Water (y) (cm)Mass (m)
(gram)Height Of Water (y) (cm)
504,737013,7
705,635013,4
906,433012,8
1107,031012,4
1307,629011,9
1508,127011,5
1708,625010,9
1909,323010,5
2109,821010,0
23010,31909,3
25010,81708,8
27011,21508,2
29011,91307,6
31012,41106,9
33012,9906,3
35013,4705,6
37013,7504,8
a = 10 cm
b = 7,5 cm
d = 10 cm
L = 27,5 cm2.6 Pengolahan Data
FILLING TANKDRAINING TANKAVERAGE
Mass (m)
(gram)Height Of Water (y) (cm)Mass (m)
(gram)Height Of Water (y) (cm)Mass (m)
(gram)Height Of Water (y) (cm)
504,7504,8504,75
705,6705,6705,60
906,4906,3906,35
1107,01106,91106,95
1307,61307,61307,60
1508,11508,21508,15
1708,61708,81708,70
1909,31909,31909,30
2109,821010,02109,90
23010,323010,523010,40
25010,825010,925010,85
27011,227011,527011,35
29011,929011,929011,90
31012,431012,431012,40
33012,933012,833012,85
35013,435013,435013,40
37013,737013,737013,70
Least Square nom (gram)(y)h (cm)(x)x2y2xy
150.004.7522.562500.00237.50
270.005.6031.364900.00392.00
390.006.3540.328100.00571.50
4110.006.9548.3012100.00764.50
5130.007.6057.7616900.00988.00
6150.008.1566.4222500.001222.50
7170.008.7075.6928900.001479.00
8190.009.3086.4936100.001767.00
9210.009.9098.0144100.002079.00
10230.0010.40108.1652900.002392.00
11250.0010.85117.7262500.002712.50
12270.0011.35128.8272900.003064.50
13290.0011.90141.6184100.003451.00
14310.0012.40153.7696100.003844.00
15330.0012.85165.12108900.004240.50
16350.0013.40179.56122500.004690.00
17370.0013.70187.69136900.005069.00
3570.00164.151709.37912900.0038964.50
a dan b praktikum, koefisien korelasi (r) :
maka persamaan regresinya y = 36.13x -138.87
1. Percobaan Tenggelam Sebagian (h < 10 cm)
Nom (gram)h (cm)
(x)m/h2
(y)x2y2xy
1504.752.216122.56254.911010.5263
2705.602.232131.36004.982512.5000
3906.352.232040.32254.981814.1732
41106.952.277348.30255.186215.8273
51307.602.250757.76005.065617.1053
61508.152.258366.42255.099818.4049
71708.702.246075.69005.044519.5402
81909.302.196886.49004.825920.4301
92109.902.142698.01004.590921.2121
117067.3020.0519526.920044.6881149.7195
a dan b praktikum, koefisien korelasi (r) :
EMBED Equation.3
maka persamaan regresinya y= -0.0095x + 2.2989
a dan b teori :
Kesalahan Relatif:Kesalahan relatif bx 100%
= x 100% = 79. 12%Kesalahan relatif ax 100%
x 100% = 15.70 %
2. Percobaan Tenggelam Seluruhnya (h > 10 cm)
Nom (gram) (y)h (cm)
(x)x2y2xy
1230.0010.40108.160052900.002392.00
2250.0010.85117.722562500.002712.50
3270.0011.35128.822572900.003064.50
4290.0011.90141.610084100.003451.00
5310.0012.40153.760096100.003844.00
6330.0012.85165.1225108900.004240.50
7350.0013.40179.5600122500.004690.00
8370.0013.70187.6900136900.005069.00
2400.0096.851182.4475736800.0029463.50
a dan b praktikum, koefisien korelasi (r) :
maka persamaan regresinya y= 41.0256x 196.66670.998
a dan b teori :
Kesalahan Relatif:Kesalahan relatif bx 100%
= x 100% = 0.286%
Kesalahan relatif ax 100%
x 100% = 8.167 %
Pembuktian rumus 3 dengan menggunakan rumus 1 dan 2
Diketahui:
.(1)
.(2)Dari rumus:
Kita dapatkan s (ybouyancy) untuk FH adalah:
;
.(3) Pembuktian rumus 5 dengan menggunakan rumus 1 dan 2
Diketahui:
.(1)
.(2)
Dari rumus:
Kita dapatkan s (ybouyancy) untuk FH adalah:
;
.(5)2.7 Analisa
2.7.1 Analisa PercobaanPraktikum tekanan hidrostatis ini bertujuan untuk mencari besarnya gaya hidrostatis pada bidang vertikal dan mencari hubungan antara tinggi muka air dan massa beban pada alat peraga. Pada praktikum ini digunakan alat peraga hidrolika yang akan digantung pada timbangan di sisi atas tangki. dan juga lengan piringan beban. Sebelumnya set alat percobaan yang digunakan harus di kalibrasikan terlebih dahulu dengan cara memutar beban pengatur kesetimbangan sampai lengan beban berada pada posisi setimbang atau kembali mendatar. Praktikum ini terbagi menjadi dua bagian yaitu pengisian dan juga pengosongan tangki air.Pada pengisian tangki air, beban yang digunakan dimulai dari 50 gram sampai dengan 370 gram dengan penambahan beban setiap 20 gram. Setiap perubahan beban sejumlah air dimasukkan kedalam tangki dengan tujuan mengembalikan lengan beban pada posisi mendatar atau setimbang, kemudian setelah setimbang baca skala ketinggian muka air yang tertera pada alat peraga.Pada pengosongan tangki air, beban yang digunakan dikurangi sebanyak 20 gram kemudian lengan beban di seimbangkan kembali dengan cara mengurangi air pada tangki melalui katup penguras sedikit demi sedikit hingga lengan beban kembali pada posisi mendatar, kemudian setelah setimbang baca skala ketinggian muka air yang tertera pada alat peraga. Hal ini dilakukan sampai beban yang tersisa sebanyak 50 gram.
2.7.2 Analisa Hasil dan Grafik
Setelah melakukan praktikum tekanan hidrostatis didapatkan data berupa tinggi air (cm) dan massa beban (gram), yang kemudian dengan menggunakan regresi linear (least square) didapatkan nilai a dan b nya, dengan persamaan garis lurus y = ax+b untuk kondisi tenggelam sebagian dan tenggelam seluruhnya.
Untuk grafik kondisi tenggelam sebagian dimulai dari beban 50 gram sampai dengan 210 gram, sumbu x menyatakan h (cm) dan sumbu y menyatakan m/h2. Menurut teori nilai a dan b dapat dicari dengan menggunakan rumus dan , Sehingga didapat nilai a dan b sebesar :apraktikum = 2.2989ateori = 2.7272
bpraktikum = -0.0095bteori = -0.0455
Setelah itu dapat diketahui nilai kesalahan relative a dan b menggunakan Kesalahan relatif ax 100%
Kesalahan relatif bx 100%
Kesalahan relatif a = 15.70 %
Kesalahan relatif b = 79.12 %
Untuk grafik kondisi tenggelam seluruhya dimulai dari beban 230 gram sampai dengan 370 gram, sumbu x menyatakan h (cm) dan sumbu y menyatakan m (gram). Menurut teori nilai a dan b dapat dicari dengan menggunakan rumus dan Sehingga didapat nilai a dan b sebesar :
apraktikum = -196.6667ateori = -181.8182
bpraktikum = 41.0256bteori = 40.9091
Setelah itu dapat diketahui nilai kesalahan relative a dan b menggunakan
Kesalahan relatif ax 100%
Kesalahan relatif bx 100%Kesalahan relatif a = 8.167 %
Kesalahan relatif b = 0.286 %
2.7.3Analisa Kesalahan
1.Kesalahan Paralaks
- Kesalahan dalam membaca skala ketinggian muka air dikarenakan mata praktikan yang membaca tidak sejajar dengan permukaan air.2.Kesalahan Praktikan
-Terdapat air yang masih menempel di alat pada saat awal percobaan.
- Pada saat pengosongan tangki, praktikan kurang cermat dalam memperhatikan kedataran lengan timbangan sehingga air yang terbuang berlebih sehingga harus ditambahkan air kembali untuk mendatarkan lengan timbangan. Ini memberikan hasil yang kurang akurat.1. Kesimpulan
2. Besar gaya hidrostatis berbanding lurus dengan luas dari penampang alat peraga dan ketinggian bagian tercelupnya. Sehingga semakin besar volume benda yang tercelup maka semakin besar gaya hidrostatisnya.
3. Semakin besar massa beban (m) maka semakin tinggi muka air (y) nya karena semakin berat massa beban maka jumah air yang dibutuhkan untuk menyeimbangkan lengan timbangan semakin banyak, ini dibuktikan pada kondisi tenggelam seluruhnya.4. Nilai a dan b dari praktikum dan teori menggambarkan hubungan lurus antara tinggi muka air dengan massa beban melalui persamaan garis lurus y = bx + a. dengan nilai kesalahan relatif dari a dan b praktikum sebesar : Sebagian, a = 15.70 % dan b = 79.12 %
Seluruhnya, a = 8.167 % dan b = 0.286 %2.8 Referensi
Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Modul Praktikum Mekanika Fluida dan Hidrolika. Depok: Laboratorium Hidrolika, Hidrologi, dan Sungai, 2013. Sukajiyah. Tekanan Hidrostatis. http://sukasains.com/materi/tekanan-hidrostatis/. 22 November 2013Lampiran
Alat Peraga Tekanan Hidrostatis
O
O
_1446645918.unknown
_1446645923.unknown
_1446645929.unknown
_1446645931.unknown
_1446645935.unknown
_1446645936.unknown
_1446645937.unknown
_1446645934.unknown
_1446645930.unknown
_1446645925.unknown
_1446645928.unknown
_1446645924.unknown
_1446645920.unknown
_1446645922.unknown
_1446645919.unknown
_1446645914.unknown
_1446645916.unknown
_1446645917.unknown
_1446645915.unknown
_1446645912.unknown
_1446645913.unknown
_1446645911.unknown