LAPORAN PRAKTIKUM DAN FISIKA DASAR

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

Disipasi Kalor Hot Wire

Nama Praktikan

: LelyTri Putriana

NPM

: 1406532923

Fakultas/Program Studi

: Teknik / Teknik Metalurgi dan Material

Kelompok Praktikum

: 3B

Kode Praktikum

: KR – 01

Minggu Praktikum

: 1

Koordinator Asisten

:

Karina Nur Fitriana Fis NR

LABORATORIUM FISIKA DASAR

UNIT PELAKSANA PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN DASAR

UNIVERSITAS INDONESIA

I.

Tujuan

Menggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara.

II.

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

III.

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.

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 hasilkan oleh fan. Kecepatan aliran udara oleh fan

Overheat ratio =

Rw

akan divariasikan melalui daya yang diberikan ke fan yaitu 70 , 110 , 150 dan 190 dari daya maksimal 230 m/s.

IV.

Cara Kerja

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

1. Mengaktifkan Web cam dengan mengklik 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”.

Kecepatan Angin 190 m/s

Dari grafik diatas dapat diketahui besar nilai tegangan rata – rata

dan hubungan tegangan dan kecepatan udara pada hotwire

Kecepatan Angin (m/

s)

Rata – Rata V-HW (V)

0

2.112

70

2.067

110

2.051

150

2.043

190

2.039

230

Grafik Hubungan antara keoepatan dengan rata – rata

V-HW

Dari grafik hubungan tegangan dengan kecepatan diatas, dapat kita anggap bahwa tegangan sebagai variable bebas. Sehingga kita dapat menentukan besarnya kecepatan angin.

no. Xi yi Xi^2 Yi^2 XiYi

1 0 2.112 0 4.460.5

44 0

2 70 2.067 4900 4.272.4

89 144690

3 110 2.051 1210

0 4.206.601 225610

4 150 2.043 2250

0 4.173.849 306450

5 190 2.039 3610

0 4.157.521 387410

6 230 2.037 5290

 750 12.34

9 128500 25.420.373 1532670

Keterangan :

Jadi persamaan dari fungsi kecepatan angin adalah Y = mx + b

Y = Tegangan listrik X =Kecepatan Angin

VII.

Analisa Peroobaan

1. Analisa Percobaan dan hasil

Dalam percobaan ini, praktikan membuktikan bahwa sebuah kawat hotwire dapat digunakan sebagai pegukur kecepatan angin. Pada percobaan ini, praktikan menggunakan R—Lab sebagai tempat untuk melakukan praktikum dengan menggunkan PC untuk mengakses R-Lab. Mula – mula saat kipas yang ada dalam R-Lab belum dihidupkan kecepatan aliran udara 0 m/s , maka akan didapatkan hasil tegangan dan arus yang konstan. Setelah itu praktikan akan menginput nilai kecepatan angin dan dan akan menghasilkan nilai tegangan. Nilai kecepatan angin yang dimasukkan yaitu 0 m/s, 70 m/s, 110 m/s, 150 m/s, 190 m/s dan 230 m/s. Semakin besar nilai kecepatan angin maka semakin kecil nilai tegangannya. Perubahan ini terjadi karena gejala – gejala fisis yang bekerja pada hotwire.Angin mengalir pada probe dan menuju pada kawat pijar dengan kecepatan (v ) dan gaya (F) saat kipas angin dihidupkan. Adanya aliran angin pada kawat pijar menyebabkan terjadinya perubahan nilai resistansi kawat, dimana sifatnya berbanding lurus dengan kecepatan angin yang mengalir pada probe.

2. Analisis Grafik

Grafik tegangan terhadap waktu disetiap kecepatan angin berbeda – beda. Saat kecepatan angin 0 m/s saat itu grafik yang ditunjukkan berupa garis lurus datar. Saat itu dianggap dalam suasana hampa udara. Saat kecepatan angin 70 m/s grafik tegangan mulai berubah. Nilai pada tegangan lebih kecil dibandingkan dengan tegangan yang ada saat kecepatan angin 0 m/s. Begitupun saat kecepatan angin 110 m/s, 150 m/s, 190 m/s dan 230 m/s/ nilai tegangan pada grafik semakin kecil. Hal ini karena semakin besar kecepatan angin maka akan memberikan resistansi energi listrik yang semakin besar, sehingga daya listrik yang dihasilkan semakin kecil sehingga menyebabkan energi kalor yang semakin kecil pula.

Analisis data

Dari data yang telah diperoleh, praktikan mencari fungsi tegangan hotwire dengan menggunakan metode least square. X sebagai kecepatan angin dan Y sebagai tegangan yang dihasilkan oleh hotwire. Dari metode tersebutdihasilkan m dan b sehingga didapatkan fungsi dari tegangan hotwire.

Dari persamaan yang telah didapatkan, kecepatan aliran udara dan tegangan yang dihasilkan hotwire dapat dikatakan berhubungan. Sehingga dengan kawat yang dapat diketahui tegangannya, bisa didapatkan kecepatan angin begitu pula sebaliknya, jika diketahui kecepatan angin maka dapat diketahui berapa tegangan yang akan dihasilkan oleh kecepatan angin tersebut.

VIII.

Kesimpulan

 Semakin besar kecepatan angin maka semakin kecil nilai tegangan yang dihasilkan, sehingga hubungan antara tegangan dengan kecepatan angin berbanding terbalik.

 Kawat hotwire dapat digunakan sebagai sensor atau alat pengukur kecepatan angin

IX.

Referensi

Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ, 2000.