BAB 2
PINTU SORONG DAN AIR LONCAT
(
SLUICE GATE AND HYDRAULIC JUMP
)
2.1 PENDAHULUAN
Pintu sorong adalah sekat yang dapat diatur bukaannya. Pintu sorong atau biasa praktikan sebut pintu air merupakan suatu alat untuk mengontrol aliran pada saluran terbuka. Pintu menahan air di bagian hulu dan mengizinkan aliran ke arah hilir melalui bawah pintu dengan kecepatan tinggi (JMK Dake,1983).
Aliran di hulu pintu setelah pintu sorong adalah aliran subkritis. Kemudian, aliran air mengalami percepatan ketika melewati bagian bawah pintu atau sekat. Akibat percepatan yang dialami, aliran berubah secara tiba-tiba dari subkritis menjadi superkritis. Di lokasi yang lebih hilir, aliran akan mengalami semacam shock yang membuatnya kembali menjadi aliran subkritis. Pada lokasi terjadinya perubahan aliran superkritis menjadi aliran subkritis secara tiba-tiba tersebut, akan terjadi peristiwa yang biasa disebut dengan lompatan hidrolik (hydraulic jump). Air loncat atau lompatan hidrolik biasanya sengaja dibuat untuk meredam energi dan memperlambat aliran sehingga tidak menggerus dasar saluran. Secara fisik pintu sorong dapat digambarkan sebagai berikut :
Bab 2 Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika
24
Kelompok 2 Jurusan Teknik Sipil
Universitas Gunadarma
Pemakaian-pemakaian praktis pada loncatan hidrolik dalam bidang teknik sipil antara lain :
1. Sebagai peredam energi pada bendungan.
2. Untuk menaikkan kembali tinggi energi atau permukaan air pada daerah hilir saluran pengukur.
3. Untuk memperbesar tekanan pada lapis lindung.
4. Untuk memperbesar debit, dengan mempertahankan air bawah balik. 5. Untuk menunjukan kondisi-kondisi aliran tertentu, misal ada aliran super
kritis
2.2 TUJUAN PERCOBAAN
Tujuan dilakukan percobaan pintu sorong (sluice gate) dan air loncat (hydraulic jump) dalam praktikum hidrolikaadalah sebagi berikut :
1. Mempelajari sifat aliran yang melalui pintu sorong 2. Menentukan koefisien kecepatan dan koefisien kontraksi
3. Menentukan gaya-gaya yang bekerja pada pintu sorong Fg dan Fb 4. Mengamati profil aliran air loncat
5. Menghitung besarnya kehilangan energi akibat air loncat 6. Menghitung kedalaman kritis dan energi minimum.
2.3 PERALATAN YANG DIGUNAKAN
Peralatan yang digunakan pada percobaan percobaan pintu sorong dan air loncat adalah sebagai berikut :
1. Pintu Sorong
2. Alat Pengukur Kedalaman 3. Meteran
4. Manometer
5. Sekat Pengatur Hilir 6. Penampung Air
Peralatan tersebut digambarkan sebagai model saluran terbuka yang dapat dilihat pada gambar 2.2.
Gambar 2.2 Model Saluran Tebuka untuk Percobaan Pintu Sorong
2.4 TEORI DASAR DAN RUMUS 2.4.1 Debit Aliran (Q)
Penerapan Prinsip-prinsip seperti, kekekalan energi, impuls–momentum, dan kontinuitas (kekekalan massa), serta dengan asumsi terjadi kehilangan energi, dapat ditentukan besarnya debit air dengan menggunakan persamaan Bernoulli, debit air yang dihitung berdasarkan tinggi muka air sebelum dan pada kontraksi.
Besarnya debit aliran (Q) dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : /detik) (cm ) Δh .( .π 81 , 171 Q 12 3 (2.1) Dimana : D1 = 3,15 cm D2 = 2,00 cm g = 981 cm/s2 ρair = 1,00 gr/cm3 ρHg = 13,60 gr/cm3
Bab 2 Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika
26
Kelompok 2 Jurusan Teknik Sipil
Universitas Gunadarma 2.4.2 Debit Aktual pada Pintu Sorong
Gambar 2.3 Profil Aliran pada Pintu Sorong
Besarnya debit teori (Bernoulli) untuk percobaan pintu sorong dan air loncat dapat diturunkan dari persamaan sebagai berikut:
1 0 1 0 1 Y Y Y 2gY bY Qr (2.2)
Debit Aktual (Qa) diperoleh dengan memasukkan harga koefisien kecepatan (Cv) dan koefisien kontraksi (Cc) ke dalam persamaan (2.2), sehingga persamaan tersebut menjadi :
2 1 c Y Y C dan r a v Q Q C 1 2 0 0 0 0 Y Y C gY C bC Q g v a (2.3) Dimana :
g = Pecepatan gravitasi = 981 cm/detik² b = Lebar saluran = 9,7 cm
2.4.3 Gaya yang Bekerja pada Pintu Sorong
Gambar 2.4Distribusi Gaya yang Bekerja pada Pintu
Gaya dorong yang bekerja pada pintu sorong akibat tekanan hidrostatis dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
2 0 ) ( 5 . 0 g Y Yg Fh
(2.4) g Y Y h 0 Sedangkan gaya dorong lainnya yang bekerja pada pintu sorong dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
0 1 1 2 2 2 1 2 0 2 1 g y y 1 y b Q 1 y y y g 5 , 0 F (2.5) Dimana :
g = Percepatan gravitasi = 981 cm/detik² b = Lebar saluran = 9,7 cm
Bab 2 Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika
28
Kelompok 2 Jurusan Teknik Sipil
Universitas Gunadarma 2.4.4 Air Loncat (Hydraulic Jump)
Teori dasar dan penurunan rumus dalam percobaan air loncat dilakukan dengan menentukan :
1. Bilangan Froude
Dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut :
y g Fr v (2.6) Dimana : v = Kecepatan aliran y = Tinggi aliran
2. Kedalaman di hulu (Ya) dan hilir (Yb) air loncat memiliki hubungan seperti persamaan sebagai berikut :
1 8 Fr 1 2 1 Y Y 2 a a g (2.7) Dimana :Fra = Bilangan froude di hulu air loncat (titik a)
3. Energi yang hilang akibat adanya air loncat dapat dihitung degan persamaan sebagai berikut :
b a 3 a g y y 4 y y Δh (2.8)4. Kedalaman kritis (Yc) dan energi minimum (Eminimum)
Menentukan kedalaman kritis dilakukan dengan persamaan 2.9 sedangkan energi minimum ditentukan dengan persamaan 2.10, yaitu :
3 1 2 2 c (Q /2.g.b ) Y (2.9) c m inim um y 2 3 E (2.10)
2.5 PROSEDUR PERCOBAAN 2.5.1 Prosedur dengan Debit Tetap
Prosedur percobaan yang dapat dilakukan pada percobaan pintu sorong dan air loncat untuk debit yang digunakan tetap adalah sebagai berikut :
1. Mengalibrasikan alat terlebih dahulu pada titik nol terhadap dasar saluran. 2. Mengalirkan air dengan debit tertentu yang memungkinkan terjadinya
jenis aliran yang diinginkan.
3. Mengatur kedudukan pintu sorong. Menentukan kira-kira pada interval berapa profil air loncat masih cukup baik.
4. Setelah aliran stabil, mengukur dan mencatat Yo, Yg, Y1, Y2,Ya, Xa, Yb dan Xb. Dimana :
Yo = Tinggi muka air di hulu pintu sorong.
Yg = Tinggi bukaan pintu sorong terhadap dasar saluran. Y1 = Tinggi muka air terendah di hilir pintu sorong. Y2 = Tinggi muka air tertinggi di hilir pintu sorong. Ya = Tinggi muka air tepat sebelum air loncat . Yb = Tinggi muka air tepat setelah air loncat.
Xa = Kedudukan horizontal titik Ya dari titik nol saluran. Xb = Kedudukan horizontal titik Yb dari titik nol saluran.
5. Melakukan percobaan sebanyak 4 kali dengan mengubah kedudukan pintu sorong.
2.5.2 Prosedur dengan Debit Berubah
Prosedur percobaan yang dapat dilakukan pada percobaan pintu sorong dan air loncat untuk debit yang digunakan berubah adalah sebagai berikut :
1. Menentukan kedudukan pintu sorong terhadap dasar saluran (Yg tetap). 2. Mengalirkan air dengan debit minimum yang memungkinkan terjadinya
Bab 2 Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika
30
Kelompok 2 Jurusan Teknik Sipil
Universitas Gunadarma
4. Melakukan percobaan sebanyak 4 kali dengan mengubah debit aliran.
2.6 PROSEDUR PERHITUNGAN
2.6.1 Gaya yang Bekerja pada Pintu Sorong
Menghitung gaya yang bekerja pada pintu sorong dengan cara menghitung besaran-besaran sebagai berikut:
1. Menghitung besarnya debit yang mengalir (Q) dengan menggunakan persamaan 2.1.
2. Menghitung koefisien kontraksi (Cc). 3. Menghitung koefisien kecepatan (Cv).
4. Menghitung Fg dan Fh dengan menggunakan persamaan 2.4 dan 2.5.
2.6.2 Air Loncat
Prosedur perhitungan yang dilakukan untuk menentukan besaran-besaran yang diperlukan pada air loncat adalah sebagi berikut :
1. Menghitung besarnya debit yang mengalir (Q) dengan menggunakan persamaan 2.1.
2. Menghitung bilangan Froude pada bagian hulu air loncat (Fra) dengan menggunakan persamaan 2.6.
3. Menghitung Yb/Ya teoritis. Menggunakan rumus 2.7
4. Menghitung kehilangan energi (∆h) dengan menggunakan persamaan 2.8. 5. Menghitung kedalaman kritis (Yc) dan energi minimum (Eminimum) dengan
menggunakan persamaan 2.9 dan 2.10
2.7 GRAFIK DAN KETERANGAN
2.7.1 Pintu Sorong
Grafik dan keterangan yang ditentukan dalam percobaan pintu sorong yaitu grafik hubungan antara lain :
1. Hubungan Codengan Yg /Yo
a. Grafik ini digunakan untuk menentukan pada perbandingan Yg/Yo berapa akan dihasilkan nilai Cc yang maksimum dan minimum.
b. Gunakan trendline polynomial pangkat 3 supaya dapat terlihat nilai Cc yang maksimum dan minimum.
2. Hubungan Cv dengan Yg /Yo
Keterangan :
a. Grafik ini digunakan untuk menentukan pada perbandingan Yg/Yo berapa akan dihasilkan nilai Cv yang maksimum dan minimum.
b. Gunakan trendline polynomial pangkat 3 supaya dapat terlihat nilai Cv yang maksimum dan minimum.
3. Hubungan Fg /Fh dengan Yg /Yo
Keterangan :
a. Grafik ini digunakan untuk menunjukan pengaruh bukaan pintu sorong terhadap ketahanan pintu sorong (Fg) tehadap gaya hidrostatis (Fh). Idealnya perbandingan nilai Fg dengan nilai Fh adalah 1.
b. Gunakan trendline regresi linear dengan set intercept = 1. Hal ini dilakukan untuk dapat melihat perbandingan nilai Fg dan Fh pada saat pintu sorong ditutup penuh (Yg = 0).
2.7.2 Air Loncat
Grafik dan keterangannya yang ditentukan dalam percobaan air loncat yaitu grafik hubungan antara lain :
1. Hubungan (Yb /Ya)ukur dengan (Yb/Ya)teori
Keterangan :
a. Grafik ini digunakan untuk menunujukan perbandingan antara nilai tinggi muka air sebelum dan sesudah loncat yang didapat dari teori dengan nilai yang didapat dari percobaan.
Bab 2 Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika
32
Kelompok 2 Jurusan Teknik Sipil
Universitas Gunadarma
2. Hubungan L/Yb dengan Fra Keterangan :
a. Grafik ini digunakan untuk menentukan panjang perkerasan pada saluran pada bagian yang mengalami gerusan dengan melihat nilai bilangan Froude.
b. Data-data pada grafik ini disambung smooth.
3. Hubungan Y dengan E Keterangan :
a. Grafik ini digunakan untuk melihat bahwa untuk suatu harga E tertentu, terdapat 2 nilai y. Kedalaman kritis dapat dilihat pada nilai E yang hanya terdapat pada satu kedalaman.
2.8 DATA PERCOBAAN
2.8.1 Pintu Sorong dan Air Loncat untuk Percobaan Debit Tetap, Yg
Berubah
Data-data yang diperoleh dalam percobaan pintu sorong dan air loncat untuk debit tetap dan Yg berubah adalah sebagai berikut :
Data-data : b = 9,700 cm ∆H = H2 – H1 – Koreksi = 8,60 – 6,30 – 0,90 = 1,40 cm g = 981 cm/s2
Tabel 2.1Data Pintu Sorong dan Air Loncat Debit Tetap, Yg Berubah
No Pintu Sorong (cm) Air Loncat
Yg Y0 Y1 Y2 Xa Ya Xb Yb 1 1,700 9,000 1,400 5,700 307,200 2,200 312,500 3,700 2 1,900 7,700 1,500 5,500 300,000 2,300 312,000 3,500 3 2,100 6,800 1,600 5,500 296,500 2,200 303,000 3,200 4 2,300 6,400 1,700 5,700 289,000 2,200 296,800 3,000 5 2,400 5,400 1,800 5,500 283,000 2,300 288,000 3,200
Tabel 2.2Perhitungan Pintu Sorong dengan Debit Tetap, Yg Berubah No Pintu Sorong (cm) Qa (cm3/s) Qt (cm3/s) Cc Cv Fg (gr.cm/s) Fh (gr.cm/s) Yg/Y0 Fg/Fh Yg Y0 Y1 Y2 1 1,700 9,000 1,400 5,700 1078,954 1678,708 0,824 0,643 31306,254 26138,745 0,189 1,198 2 1,900 7,700 1,500 5,500 1078,954 1636,098 0,789 0,659 21336,527 16500,420 0,247 1,293 3 2,100 6,800 1,600 5,500 1078,954 1612,911 0,762 0,669 15511,643 10835,145 0,309 1,432 4 2,300 6,400 1,700 5,700 1078,954 1642,508 0,739 0,657 13328,534 8245,305 0,359 1,616 5 2,400 5,400 1,800 5,500 1078,954 1556,400 0,750 0,693 8131,299 4414,500 0,444 1,842
Tabel 2.3Perhitungan Air Loncat dengan Debit Tetap, Yg Berubah
No Air Loncat Qa Fra Yb/Ya
(Ukur) Yb/Ya (Teori) Delta H (cm) Yc (cm) Em (cm) L/Yb Xa Ya Xb Yb 1 307,200 2,200 312,500 3,700 1078,954 1,088 1,682 1,118 0,104 2,328 3,492 1,432 2 300,000 2,300 312,000 3,500 1078,954 1,018 1,522 1,024 0,054 2,328 3,492 3,429 3 296,500 2,200 303,000 3,200 1078,954 1,088 1,455 1,118 0,036 2,328 3,492 2,031 4 289,000 2,200 296,800 3,000 1078,954 1,088 1,364 1,118 0,019 2,328 3,492 2,600 5 283,000 2,300 288,000 3,200 1078,954 1,018 1,391 1,024 0,025 2,328 3,492 1,563
Bab 2 Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika
35
Kelompok 2 Jurusan Teknik Sipil
Universitas Gunadarma
Tabel 2.4Perhitungan Energi Spesifik dengan Debit Tetap, Yg Berubah
Energi Spesifik Debit Tetap
b q A E y 9,700 111,232 59,170 6,269 6,100 9,700 111,232 57,230 6,081 5,900 9,700 111,232 55,290 5,894 5,700 9,700 111,232 53,350 5,708 5,500 9,700 111,232 51,410 5,524 5,300 9,700 111,232 49,470 5,342 5,100 9,700 111,232 47,530 5,163 4,900 9,700 111,232 45,590 4,985 4,700 9,700 111,232 43,650 4,811 4,500 9,700 111,232 41,710 4,641 4,300 9,700 111,232 39,770 4,475 4,100 9,700 111,232 37,830 4,315 3,900 9,700 111,232 35,890 4,161 3,700 9,700 111,232 33,950 4,015 3,500 9,700 111,232 32,010 3,879 3,300 9,700 111,232 30,070 3,756 3,100 9,700 111,232 28,130 3,650 2,900 9,700 111,232 26,190 3,565 2,700 9,700 111,232 24,250 3,509 2,500 9,700 111,232 22,310 3,492 2,300 9,700 111,232 20,370 3,530 2,100 9,700 111,232 18,430 3,647 1,900 9,700 111,232 16,490 3,882 1,700 9,700 111,232 14,550 4,303 1,500 9,700 111,232 12,610 5,031 1,300 9,700 111,232 10,670 6,312 1,100 9,700 111,232 8,730 8,685 0,900 9,700 111,232 6,790 13,570 0,700
2.8.2 Pintu Sorong dan Air Loncat untuk Percobaan Debit Berubah, Yg
Tetap
Data-data yang diperoleh dalam percobaan pintu sorong dan air loncat untuk debit berubah dan Yg tetap adalah sebagai berikut :
b = 9,70 cm g = 981 cm/s2
Tabel 2.5Data Pintu Sorong dan Air Loncat Debit Berubah, Yg Tetap
No Manometer Pintu Sorong Air Loncat
H1 H2 ΔH Y0 Y1 Y2 Xa Ya Xb Yb 1 4,000 9,200 4,900 13,200 2,800 6,000 357,500 2,200 364,000 3,800 2 4,400 8,900 4,200 10,000 2,100 5,800 339,500 2,200 351,500 3,500 3 4,400 8,700 4,000 8,300 1,900 5,800 319,000 2,200 327,000 3,500 4 4,600 8,500 3,600 7,600 1,700 5,500 289,000 2,200 302,000 3,000 5 5,000 8,300 3,000 5,100 1,100 5,000 267,500 2,100 271,500 2,500
Tabel 2.6Perhitungan Pintu Sorong dengan Debit Berubah, Yg Tetap
Tabel 2.7 Perhitungan Air Loncat dengan Debit Berubah, Yg Tetap
No Manometer Pintu Sorong Qa
(cm3/s) Qt (cm3/s) Cc Cv Fg (gr.cm/s) Fh (gr.cm/s) Yg/Y0 Fg/Fh H1 H2 ΔH Y0 Y1 Y2 1 4,000 9,200 4,900 13,200 2,800 6,000 1194,184 2992,575 1,647 0,399 77354,386 64868,625 0,129 1,192 2 4,400 8,900 4,200 10,000 2,100 5,800 1105,599 1956,619 1,235 0,565 41999,700 33790,545 0,170 1,243 3 4,400 8,700 4,000 8,300 1,900 5,800 1078,954 1590,768 1,118 0,678 26998,601 21366,180 0,205 1,264 4 4,600 8,500 3,600 7,600 1,700 5,500 1023,586 1367,062 1,000 0,749 21828,692 17074,305 0,224 1,278 5 5,000 8,300 3,000 5,100 1,100 5,000 934,402 728,842 0,647 1,282 5548,012 5670,180 0,333 0,978
No Manometer Air Loncat Qa Fra Yb/Ya
(Ukur) Yb/Ya (Teori) Delta H (cm) Yc (cm) Em (cm) L/Yb H1 H2 ΔH Xa Ya Xb Yb 1 4,000 9,200 4,900 357,500 2,200 364,000 3,800 1194,184 1,205 1,727 1,704 0,122 2,491 3,736 1,711 2 4,400 8,900 4,200 339,500 2,200 351,500 3,500 1105,599 1,115 1,591 1,577 0,071 2,366 3,549 3,429 3 4,400 8,700 4,000 319,000 2,200 327,000 3,500 1078,954 1,088 1,591 1,539 0,071 2,328 3,492 2,286 4 4,600 8,500 3,600 289,000 2,200 302,000 3,000 1023,586 1,032 1,364 1,460 0,019 2,247 3,371 4,333 5 5,000 8,300 3,000 267,500 2,100 271,500 2,500 934,402 1,011 1,190 1,429 0,003 2,115 3,172 1,600
Bab 2 Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika
38
Kelompok 2 Jurusan Teknik Sipil
Universitas Gunadarma
Tabel 2.8 Perhitungan Energi Spesifik dengan Debit Berubah, Yg Tetap (Q1) Energi Spesifik Debit Berubah Yg Tetap
b q A E y 9,700 123,112 49,470 5,397 5,100 9,700 123,112 47,530 5,222 4,900 9,700 123,112 45,590 5,050 4,700 9,700 123,112 43,650 4,881 4,500 9,700 123,112 41,710 4,718 4,300 9,700 123,112 39,770 4,560 4,100 9,700 123,112 37,830 4,408 3,900 9,700 123,112 35,890 4,264 3,700 9,700 123,112 33,950 4,131 3,500 9,700 123,112 32,010 4,009 3,300 9,700 123,112 30,070 3,904 3,100 9,700 123,112 28,130 3,819 2,900 9,700 123,112 26,190 3,760 2,700 9,700 123,112 24,250 3,736 2,500 9,700 123,112 22,310 3,760 2,300 9,700 123,112 20,370 3,852 2,100 9,700 123,112 18,430 4,040 1,900 9,700 123,112 16,490 4,373 1,700 9,700 123,112 14,550 4,933 1,500 9,700 123,112 12,610 5,871 1,300 9,700 123,112 10,670 7,484 1,100 9,700 123,112 8,730 10,437 0,900 9,700 123,112 6,790 16,465 0,700
Tabel 2.9 Perhitungan Energi Spesifik dengan Debit Berubah, Yg Tetap (Q2)
Energi Spesifik Debit Berubah Yg Tetap
b q A E y 9,700 113,979 49,470 5,355 5,100 9,700 113,979 47,530 5,176 4,900 9,700 113,979 45,590 5,000 4,700 9,700 113,979 43,650 4,827 4,500 9,700 113,979 41,710 4,658 4,300 9,700 113,979 39,770 4,494 4,100 9,700 113,979 37,830 4,335 3,900 9,700 113,979 35,890 4,184 3,700 9,700 113,979 33,950 4,041 3,500 9,700 113,979 32,010 3,908 3,300 9,700 113,979 30,070 3,789 3,100 9,700 113,979 28,130 3,687 2,900 9,700 113,979 26,190 3,608 2,700 9,700 113,979 24,250 3,559 2,500 9,700 113,979 22,310 3,552 2,300 9,700 113,979 20,370 3,601 2,100 9,700 113,979 18,430 3,734 1,900 9,700 113,979 16,490 3,991 1,700 9,700 113,979 14,550 4,443 1,500 9,700 113,979 12,610 5,218 1,300 9,700 113,979 10,670 6,572 1,100 9,700 113,979 8,730 9,075 0,900 9,700 113,979 6,790 14,213 0,700
Bab 2 Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika
40
Kelompok 2 Jurusan Teknik Sipil
Universitas Gunadarma
Tabel 2.10 Perhitungan Energi Spesifik dengan Debit Berubah, Yg Tetap (Q3) Energi Spesifik Debit Berubah Yg Tetap
b q A E Y 9,700 111,232 49,470 5,342 5,100 9,700 111,232 47,530 5,163 4,900 9,700 111,232 45,590 4,985 4,700 9,700 111,232 43,650 4,811 4,500 9,700 111,232 41,710 4,641 4,300 9,700 111,232 39,770 4,475 4,100 9,700 111,232 37,830 4,315 3,900 9,700 111,232 35,890 4,161 3,700 9,700 111,232 33,950 4,015 3,500 9,700 111,232 32,010 3,879 3,300 9,700 111,232 30,070 3,756 3,100 9,700 111,232 28,130 3,650 2,900 9,700 111,232 26,190 3,565 2,700 9,700 111,232 24,250 3,509 2,500 9,700 111,232 22,310 3,492 2,300 9,700 111,232 20,370 3,530 2,100 9,700 111,232 18,430 3,647 1,900 9,700 111,232 16,490 3,882 1,700 9,700 111,232 14,550 4,303 1,500 9,700 111,232 12,610 5,031 1,300 9,700 111,232 10,670 6,312 1,100 9,700 111,232 8,730 8,685 0,900 9,700 111,232 6,790 13,570 0,700
Tabel 2.11 Perhitungan Energi Spesifik dengan Debit Berubah, Yg Tetap (Q4) Energi Spesifik Debit Berubah Yg Tetap
b q A E y 9,700 105,524 49,470 5,318 5,100 9,700 105,524 47,530 5,136 4,900 9,700 105,524 45,590 4,957 4,700 9,700 105,524 43,650 4,780 4,500 9,700 105,524 41,710 4,607 4,300 9,700 105,524 39,770 4,438 4,100 9,700 105,524 37,830 4,273 3,900 9,700 105,524 35,890 4,115 3,700 9,700 105,524 33,950 3,963 3,500 9,700 105,524 32,010 3,821 3,300 9,700 105,524 30,070 3,691 3,100 9,700 105,524 28,130 3,575 2,900 9,700 105,524 26,190 3,479 2,700 9,700 105,524 24,250 3,408 2,500 9,700 105,524 22,310 3,373 2,300 9,700 105,524 20,370 3,387 2,100 9,700 105,524 18,430 3,472 1,900 9,700 105,524 16,490 3,664 1,700 9,700 105,524 14,550 4,022 1,500 9,700 105,524 12,610 4,658 1,300 9,700 105,524 10,670 5,791 1,100 9,700 105,524 8,730 7,907 0,900 9,700 105,524 6,790 12,283 0,700
Bab 2 Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika
42
Kelompok 2 Jurusan Teknik Sipil
Universitas Gunadarma
Tabel 2.12 Perhitungan Energi Spesifik dengan Debit Berubah, Yg Tetap (Q5) Energi Spesifik Debit Berubah Yg Tetap
b q A E Y 9,700 96,330 49,470 5,282 5,100 9,700 96,330 47,530 5,097 4,900 9,700 96,330 45,590 4,914 4,700 9,700 96,330 43,650 4,734 4,500 9,700 96,330 41,710 4,556 4,300 9,700 96,330 39,770 4,381 4,100 9,700 96,330 37,830 4,211 3,900 9,700 96,330 35,890 4,045 3,700 9,700 96,330 33,950 3,886 3,500 9,700 96,330 32,010 3,734 3,300 9,700 96,330 30,070 3,592 3,100 9,700 96,330 28,130 3,462 2,900 9,700 96,330 26,190 3,349 2,700 9,700 96,330 24,250 3,257 2,500 9,700 96,330 22,310 3,194 2,300 9,700 96,330 20,370 3,172 2,100 9,700 96,330 18,430 3,210 1,900 9,700 96,330 16,490 3,337 1,700 9,700 96,330 14,550 3,602 1,500 9,700 96,330 12,610 4,099 1,300 9,700 96,330 10,670 5,009 1,100 9,700 96,330 8,730 6,739 0,900 9,700 96,330 6,790 10,352 0,700
2.9 CONTOH PERHITUNGAN
2.9.1 Contoh Perhitungan Pintu Sorong Debit Tetap, Yg Berubah
1. Perhitungan Debit (Qa) Data-data : b = 9,700 cm H1 = 7,200 cm H2 = 7,800 cm Koreksi = 0,600 cm ΔH = H2 – H1 – koreksi = 9,200 – 4,600 – 0,600 = 4,000 cm
Maka dapat dihitung :
Qa = 171,808.π.(ΔH)1/2
= 171,808.3,14.(4,000) 1/2 = 1078,954 cm3/s
2. Perhitungan Debit Teoritis (Qt)
Data-data :
b = 9,700 cm
g = 981,000 cm
Y1 = 1,400 cm
Y0 = 9,000 cm
Maka dapat dihitung :
Qt = 1 Y Y Y g 2 Y b 0 1 0 1 = 1 000 , 9 400 , 1 000 , 9 000 , 981 2 400 , 1 700 , 9
Bab 2 Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika
44
Kelompok 2 Jurusan Teknik Sipil
Universitas Gunadarma 3. Perhitungan Koefisien Kontraksi (Cc)
Data-data :
Y 1 = 1,400 cm
Y 2 = 5,700 cm
Maka dapat dihitung :
Cc = g 1 Y Y = 700 , 1 400 , 1 = 0,824
4. Perhitungan Koefisien Kecepatan (Cv)
Data-data :
Qa = 1078,954 cm3/s Qt = 1678,708 cm3/s Maka dapat dihitung :
Cv = t a Q Q = 1678,708 1078,954 = 0,643 5. Perhitungan Fg Data-data : g = 981,000 cm2/s Y1 = 1,400 cm Y0 = 9,000 cm Qa = 1078,954 cm3/s b = 9,700 cm
Maka dapat dihitung : Fg = 0 1 1 2 2 2 1 2 0 2 1 Y Y 1 Y b Q 1 Y Y Y g 0,5 = 00 , 9 40 , 1 1 40 , 1 70 , 9 954 , 1078 1 1 40 , 1 00 , 9 40 , 1 981 1 5 , 0 2 2 2 2 2 = 31306,254 gr.cm/s 6. Perhitungan Fh Data-data : Y0 = 9,000 cm Yg = 1,700 cm G = 981,000 cm2/s Maka dapat dihitung :
Fh = 0,5..g.(Y0 – Yg)2 = 0,5. 1. 981,000. (9,000 – 1,700)2 = 26138,745 gr.cm/s 7. Perhitungan Yg/Yo Data-data : Yg = 1,700 cm Yo = 9,000 cm
Maka dapat dihitung :
0 g Y Y = 000 , 9 700 , 1 = 0,189
Bab 2 Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika
46
Kelompok 2 Jurusan Teknik Sipil
Universitas Gunadarma 8. Perhitungan Fg/Fh
Data-data :
Fg = 31306,254 gr.cm/s
Fh = 26138,745 gr.cm/s
Maka dapat dihitung :
h g F F = 745 , 26138 254 , 31306
= 1,198
2.9.2 Contoh Perhitungan Air Loncat Debit Tetap, Yg Berubah
1. Perhitungan Debit (Qa) Data-data : B = 9,700 cm H1 = 7,200 cm H2 = 7,800 cm Koreksi = 0,600 cm ΔH = H2 – H1 – koreksi = 9,200 – 4,600 – 0,600 = 4,000 cm
Maka dapat dihitung :
Qa = 171,808.π.(ΔH)1/2 = 171,808.3,14.(4,000) 1/2 = 1078,954 cm3/s 2. Perhitungan Fa Data-data : Qa = 1078,954 cm3/s b = 9,700 cm g = 981,000 cm Ya = 2,200 cm
Maka dapat dihitung : Fa = a a a g.Y b.Y Q = 200 , 2 981 200 , 2 700 , 9 1078,954 = 1,088 3. Perhitungan Yb/Ya (ukur) Data-data : Ya = 2,200 cm Yb = 3,700 cm
Maka dapat dihitung :
a b Y Y = 200 , 2 700 , 3 = 1,682 4. Perhitungan Yb/Ya (teori) Data-data : Fa = 1,088
Maka dapat dihitung :
a b Y Y = 1 8
F 1 2 1 2 a = 1 8
1,088
1 2 1 2 = 1,118 5. Perhitungan ∆H Data-data :Bab 2 Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika
48
Kelompok 2 Jurusan Teknik Sipil
Universitas Gunadarma
Maka dapat dihitung :
ΔH =
a b 3 a b Y Y 4 Y Y =
200 , 2 700 , 3 4 200 , 2 700 , 3 3 = 0,104 cm 6. Perhitungan Yc Data-data : Qa = 1078,954 cm3/s b = 9,700 cm g = 981,000 cmMaka dapat dihitung :
Yc = 3 1 2 2 a 2.g.b Q =
3 1 2 2 700 , 9 . 981 . 2 954 , 1078 = 2,328 cm 7. Perhitungan Em Data-data : Yc = 2,328cmMaka dapat dihitung :
Em = Yc 2 3 = .2,328 2 3 = 3,492 cm
8. Perhitungan L/Yb
Data-data :
L = 5,300 cm
Yb = 3,700 cm
Maka dapat dihitung :
b Y L = 700 , 3 300 , 5 = 1,432
2.9.3 Contoh Perhitungan Pintu Sorong Debit Berubah, Yg Tetap
1. Perhitungan Debit (Qa) Data-data : b = 9,700 cm H1 = 6,900 cm H2 = 7,200 cm Koreksi = 0,300 cm ΔH = H2 – H1 – koreksi = 9,200 – 4,000 – 0,300 = 4,900 cm
Maka dapat dihitung :
Qa = 171,808.π.(ΔH)1/2
= 171,808.3,14.(4,900)1/2 = 1194,184 cm3/s
2. Perhitungan Debit Teoritis (Qt)
Data-data :
b = 9,700 cm
Bab 2 Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika
50
Kelompok 2 Jurusan Teknik Sipil
Universitas Gunadarma
Maka dapat dihitung :
Qt = 1 Y Y Y g 2 Y b 0 1 0 1 = 1 200 , 13 800 , 2 200 , 13 981 2 800 , 2 70 , 9 = 2992,575 cm3/s
3. Perhitungan Koefisien Kontraksi (Cc)
Data-data :
Y 1 = 2,800 cm
Y g = 1,700 cm
Maka dapat dihitung :
Cc = g 1 Y Y = 700 , 1 800 , 2 = 1,647
4. Perhitungan Koefisien Kecepatan (Cv)
Data-data :
Qa = 1194,184 cm3/s
Qt = 2992,575 cm3/s
Maka dapat dihitung :
Cv = t a Q Q = 2992,575 1194,184 = 0,399
5. Perhitungan Fg Data-data : g = 981,000 cm2/s Y1 =2,800 cm Y0 = 13,200 cm Qa = 1194,184 cm3/s b = 9,700 cm
Maka dapat dihitung :
Fg = 0 1 1 2 2 2 1 2 0 2 1 Y Y 1 Y b Q ρ 1 Y Y Y g ρ 0,5 = 20 , 13 80 , 2 1 80 , 2 70 , 9 184 , 1194 1 1 80 , 2 20 , 13 80 , 2 981 1 5 , 0 2 2 2 2 2 = 77354,386 gr.cm/s 6. Perhitungan Fh Data-data : Y0 = 13,200 cm Yg = 1,700 cm g = 981,000 cm2/s
Maka dapat dihitung :
Fh = 0,5.ρ.g.(Y0 – Yg)2 = 0,5.1.981,000.(13,200 – 1,700)2 = 64868,625 gr.cm/s 7. Perhitungan Yg/Yo Data-data : Yg = 1,700 cm Y0 = 13,200 cm
Bab 2 Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika
52
Kelompok 2 Jurusan Teknik Sipil
Universitas Gunadarma
Maka dapat dihitung :
0 g Y Y = 200 , 13 700 , 1 = 0,129 8. Perhitungan Fg/Fh Fg = 77354,386 gr.cm/s Fh = 64868,625 gr.cm/s
Maka dapat dihitung :
h g F F = 625 , 64868 386 , 77354 = 1,192
2.9.4 Contoh Perhitungan Air Loncat Debit Berubah, Yg Tetap
1. Perhitungan Debit (Qa) Data-data : b = 9,700 cm H1 = 6,900 cm H2 = 7,200 cm Koreksi = 0,300 cm ΔH = H2 – H1 – koreksi = 9,200 – 4,000 – 0,300 = 4,900 cm
Maka dapat dihitung :
Qa = 171,808.π.(ΔH)1/2
= 171,808.3,14.(4,900)1/2 = 1194,184 cm3/s
2. Perhitungan Fa Data-data : Qa = 1194,184 cm3/s b = 9,700 cm g = 981,000 cm/s2 Ya = 2,200 cm
Maka dapat dihitung :
Fa = a a a g.Y b.Y Q = 200 , 2 981 200 , 2 700 , 9 184 , 1194 = 1,205 3. Perhitungan Yb/Ya (ukur) Data-data : Ya = 2,200 cm Yb = 3,800 cm
Maka dapat dihitung :
a b Y Y = 200 , 2 800 , 3 = 1,727 4. Perhitungan Yb/Ya (teori) Data-data : Fa = 1,205
Maka dapat dihitung :
a b Y Y = 1 8
F 1 2 1 2 a Bab 2 Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika
54
Kelompok 2 Jurusan Teknik Sipil
Universitas Gunadarma 5. Perhitungan ∆H
Data-data :
Ya = 2,200 cm
Yb = 3,800 cm
Maka dapat dihitung :
ΔH =
a b 3 a b Y Y 4 Y Y =
200 , 2 800 , 3 4 200 , 2 800 , 3 3 = 0,122 cm 6. Perhitungan Yc Data-data : Qa = 1194,184 cm3/s b = 9,700 cm g = 981,000 cm/s2Maka dapat dihitung :
Yc = 3 1 2 2 a 2.g.b Q = 3 1 2 2 ) 700 , 9 .( 981 . 2 184 , 1194 = 2,491 cm 7. Perhitungan Em Data-data : Yc = 2,491 cm
Maka dapat dihitung : Em = 2 3 Yc = 2 3 .2,491 = 3,736 cm 8. Perhitungan L/Yb Data-data : L = 6,500 cm Yb = 3,800 cm
Maka dapat dihitung :
b Y L = 800 , 3 500 , 6 = 1,711
Bab 2 Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika
56
Kelompok 2 Jurusan Teknik Sipil
Universitas Gunadarma 2.10 GRAFIK DAN ANALISIS
2.10.1 Grafik Pintu Sorong dengan Debit Tetap, Yg Berubah
Gambar 2.5Grafik Cc vs Yg/Y0
Grafik di atas digunakan untuk menentukan pada perbandingan Yg/Yo berapa akan dihasilkan nilai Cc yang maksimum dan minimum. Dari grafik yang terbentuk, terlihat bahwa nilai Cc minimum yaitu sebesar 0,739 dicapai pada saat Yg/Yo bernilai 0,359, sedangkan nilai Cc mencapai maksimum yaitu sebesar 0,824 pada saat Yg/Yo bernilai 0,189. Dari data yang telah dilampirkan di dalam tabel sebelumnya, dapat diketahui bahwa nilai Cc minimum sebesar 0,739 dengan Yg/Yo sebesar 0,359, sedangkan nilai Cc maksimum sebesar 0,824 pada saat Yg/Yo bernilai minimum yaitu 0,189. Grafik ini menggunakan trendline polynomial
pangkat 3, sehingga diperoleh persamaan grafik y = 8,652x3 - 6,3134x2+ 0,9677x + 0,8071. y = 8,652x3 - 6,3134x2 + 0,9677x + 0,8071 R² = 0,996 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 Cc Yg/Y0
Cc vs Yg/Y0
Cc vs Yg/Y0 Poly. (Cc vs Yg/Y0)Gambar 2.6Grafik Cv vs Yg/Y0
Grafik di atas digunakan untuk menentukan pada perbandingan Yg/Yo berapa akan dihasilkan nilai Cv yang maksimum dan minimum. Dari grafik yang terbentuk, terlihat bahwa nilai Cv minimum yaitu sebesar 0,643, sedangkan nilai Cv mencapai maksimum yaitu sebesar 0,693. Yg/Yo minimum sebesar 0,189 dengan Yg/Yo maksimum sebesar 0,444. Dari data yang telah dilampirkan di dalam tabel sebelumnya, dapat diketahui bahwa nilai Cv minimum sebesar 0,643 dengan Yg/Yo sebesar 0,189, sedangkan nilai Cv maksimum sebesar 0,693 pada saat Yg/Yo sebesar 0,444. Grafik ini menggunakan trendline polynomial pangkat 3, sehingga diperoleh persamaan grafik y = 17,076x3 - 15,915x2 + 4,8633x + 0,1758. y = 17,076x3 - 15,915x2 + 4,8633x + 0,1758 R² = 0,951 0.000 0.150 0.300 0.450 0.600 0.750 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 Cv Yg/Y0
Cv vs Yg /Y0
Cv vs Yg/Y0 Poly. (Cv vs Yg/Y0)Bab 2 Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika
58
Kelompok 2 Jurusan Teknik Sipil
Universitas Gunadarma
Gambar 2.7 GrafikFg/Fh vs Yg/Y0
Grafik di atas digunakan untuk menunjukan pengaruh bukaan pintu sorong terhadap ketahanan pintu sorong (Fg) dengan gaya hidrostatis (Fh). Idealnya perbandingan nilai Fg dengan nilai Fh adalah 1. Grafik ini menggunakan trendline regresi linear dengan set intercept = 1. Hal ini dilakukan untuk dapat melihat perbandingan nilai Fg dan Fh pada saat pintu sorong ditutup penuh (Yg = 0). Dari grafik yang terbentuk, diperoleh persamaan garis regresi linear y = 1,6172x + 1.
y = 1.6172x + 1 R² = 0.8354 0.000 0.400 0.800 1.200 1.600 2.000 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 Fg/Fh Yg/Y0
Fg/Fh vs Yg/Y0
Fg/Fh vs Yg/Y0 Linear (Fg/Fh vs Yg/Y0)2.10.2 Grafik Air Loncat dengan Debit Tetap, Yg Berubah
Gambar 2.8 Grafik Yb/Ya (ukur) vs Yb/Ya (teori)
Grafik di atas digunakan untuk menunjukan perbandingan antara nilai tinggi muka air sebelum dan sesudah loncat yang didapat dari teori dengan nilai yang didapat dari percobaan. Grafik ini menggunakan regresi linear dengan set intercept = 0. Persamaan ideal dalam grafik ini adalah y = x. Dari data yang diperoleh, terlihat bahwa nilai Yb/Ya ukur selalu lebih besar daripada Yb/Ya teori pada setiap percobaannya. Persamaan garis regresi linear yang diperoleh ialah y = 1,3703x. Berdasarkan persamaan tersebut, terlihat bahwa nilai koefisien x yang diperoleh lebih besar daripada 1. Hal ini mungkin disebabkan karena beberapa faktor yang mungkin terjadi pada saat melakukan percobaan, misalnya pada saat pencatatan kondisi aliran belum stabil.
y = 1.3703x R² = -0.101 0.000 0.400 0.800 1.200 1.600 2.000 1.000 1.050 1.100 1.150 (Y b /Y a) U ku r (Yb/Ya) Teori
(Yb/Ya)Ukur vs (Yb/Ya)Teori
(Yb/Ya) Ukur vs (Yb/Ya) Teori Linear ((Yb/Ya) Ukur vs (Yb/Ya) Teori)Bab 2 Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika
60
Kelompok 2 Jurusan Teknik Sipil
Universitas Gunadarma
Gambar 2.9 GrafikL/Yb vs Fa
Grafik di atas digunakan untuk menentukan panjang perkerasan pada saluran pada bagian yang mengalami gerusan dengan melihat nilai bilangan
Froude. Jika bilangan Froude tinggi, dengan panjang lintasan yang pendek, maka tidak terjadi loncatan hidraulik. Semakin tinggi loncatan hidraulik, akan semakin besar energi yang dihasilkan, maka untuk perencanaan saluran air harus diperkeras agar tidak mudah tergerus air. Dari data di atas, terlihat bahwa nilai bilangan Froude berkisar antara 1,018 hingga 1,088. Dapat disimpulkan bahwa aliran tersebut adalah aliran superkritis.
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 0.000 0.500 1.000 1.500 L/Y b Fra
L/Yb vs Fra
Gambar 2.10Grafik Yc vs Em
Grafik di atas digunakan untuk melihat bahwa untuk suatu harga E tertentu, terdapat nilai y. Kedalaman kritis dapat dilihat pada nilai E yang hanya terdapat pada satu kedalaman. Kedalaman kritis (Yc) untuk suatu aliran dalam saluran segiempat terjadi bila energi spesifiknya minimum. Energi spesifik (E) itu sendiri terdiri dari dua komponen, yaitu kedalaman (h) dan tinggi kecepatan (V2/2g). Semakin tinggi nilai h maka kecepatan akan semakin kecil, atau nilai V akan menurun jika kedalamannya meningkat. Dari data tersebut terlihat bahwa nilai E mencapai minimum sebesar 3,492 cm pada saat kedalaman kritis (Yc) menunjukan angka 2,328 cm. 0.000 1.500 3.000 4.500 6.000 7.500 0.000 4.000 8.000 12.000 16.000 Yc Em
Em vs Yc
energi spesifik y=E GARIS KRITISBab 2 Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika
62
Kelompok 2 Jurusan Teknik Sipil
Universitas Gunadarma 2.10.3 Grafik Pintu Sorong dengan Debit Berubah, Yg Tetap
Gambar 2.11 GrafikCc vs Yg/Y0
Grafik di atas digunakan untuk menentukan pada perbandingan Yg/Yo berapa akan dihasilkan nilai Cc yang maksimum dan minimum. Dari grafik yang terbentuk, terlihat bahwa nilai Cc minimum yaitu sebesar 0,647 dicapai pada saat Yg/Yo sebesar 0,333, sedangkan nilai Cc mencapai maksimum sebesar 1,647 pada saat Yg/Yo bernilai 0,129. Dari data yang telah dilampirkan dalam tabel sebelumnya, diperoleh nilai Cc minimum sebesar 0,647 dan Cc maksimum sebesar 1,647, sedangkan Yg/Yo minimum sebesar 0,129 dan Yg/Yo maksimum sebesar 0,333. Grafik ini menggunakan trendline polynomial pangkat 3, sehingga diperoleh persamaan grafik y = -237,37x3 + 177,99x2- 46,622x + 5,2024.
y = -237,37x3 + 177,99x2 - 46,622x + 5,2024 R² = 0,9957 0.000 0.400 0.800 1.200 1.600 2.000 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 Cc Yg/Y0
Cc vs Yg/Y0
Cc vs Yg/Y0 Poly. (Cc vs Yg/Y0)Gambar 2.12Grafik Cv vs Yg/Y0
Grafik di atas digunakan untuk menentukan pada perbandingan Yg/Yo berapa akan dihasilkan nilai Cv yang maksimum dan minimum. Dari grafik yang terbentuk, terlihat bahwa nilai Cv minimum yaitu sebesar 0,399 dicapai pada saat Yg/Yo bernilai yaitu 0,129, sedangkan nilai Cv mencapai maksimum yaitu sebesar 1,282 pada saat Yg/Yo mencapai angka maksimum yaitu 0,978. Dari data yang telah dilampirkan dalam tabel sebelumnya, dapat diketahui bahwa nilai Cv minimum sebesar 0,399 dengan nilai Cv maksimum sebesar 1,282, sedangkan nilai Yg/Yo minimum sebesar 0,129 dan Yg/Yo maksimum sebesar 0,333. Grafik ini menggunakan trendline polynomial pangkat 3, sehingga diperoleh persamaan grafik y = 72,64x3 - 43,803x2 + 12,163x - 0,5956. y = 72,64x3 - 43,803x2 + 12,163x - 0,5956 R² = 0,9999 0.000 0.300 0.600 0.900 1.200 1.500 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 Cv Yg/Y0
Cv vs Yg /Y0
Cv vs Yg/Y0 Poly. (Cv vs Yg/Y0)Bab 2 Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika
64
Kelompok 2 Jurusan Teknik Sipil
Universitas Gunadarma
Gambar 2.13 GrafikFg/Fh vs Yg/Y0
Grafik di atas digunakan untuk menunjukan pengaruh bukaan pintu sorong terhadap perbandingan antara ketahanan pintu sorong (Fg) dengan gaya hidrostatis (Fh). Idealnya perbandingan nilai Fg dengan nilai Fh adalah 1. Grafik ini menggunakan trendline regresi linear dengan set intercept = 1. Hal ini dilakukan untuk dapat melihat perbandingan nilai Fg dan Fh pada saat pintu sorong ditutup penuh (Yg = 0). Dari grafik yang terbentuk, diperoleh persamaan regresi linear y = 0,7047x + 1. y = 0.7047x + 1 R² = -0.975 0.000 0.300 0.600 0.900 1.200 1.500 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 Fg/Fh Yg/Y0
Fg/Fh vs yg/y0
Fg/Fh vs Yg/Y0 Linear (Fg/Fh vs Yg/Y0)2.10.4 Grafik Air Loncat dengan Debit Berubah, Yg Tetap
Gambar 2.14 GrafikYb/Ya (ukur) vs Yb/Ya (teori)
Grafik di atas digunakan untuk menunujukan perbandingan antara nilai tinggi muka air sebelum dan sesudah loncat yang didapat dari teori dengan nilai yang didapat dari percobaan. Grafik ini menggunakan regresi linear dengan set intercept = 0. Persamaan ideal dalam grafik ini adalah y = x. Dari data yang diperoleh, terlihat bahwa nilai Yb/Ya ukur selalu lebih besar daripada Yb/Ya teori pada setiap percobaannya. Persamaan garis regresi linear yang diperoleh ialah y = 6,157x. Berdasarkan persamaan tersebut, terlihat bahwa nilai koefisien x yang diperoleh lebih besar daripada 1. Hal ini mungkin disebabkan karena beberapa faktor yang mungkin terjadi pada saat melakukan percobaan, seperti kesalahan pembacaan alat maupun kesalahan pencatatan data percobaan karena aliran belum stabil. y = 6,157x R² = 0,2812 0.000 0.400 0.800 1.200 1.600 2.000 0.000 0.400 0.800 1.200 1.600 2.000 (Y b /Y a) U ku r (Yb/Ya) Teori
(Yb/Ya)Ukur vs (Yb/Ya)Teori
Yb/Ya Ukur vs Yb/Ya Teori
Linear (Yb/Ya Ukur vs Yb/Ya Teori)
Bab 2 Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika
66
Kelompok 2 Jurusan Teknik Sipil
Universitas Gunadarma
Gambar 2.15 GrafikL/Yb vs Fa
Grafik di atas digunakan untuk menentukan panjang perkerasan pada saluran pada bagian yang mengalami gerusan dengan melihat nilai bilangan
Froude. Jika bilangan Froude tinggi, dengan panjang lintasan yang pendek, maka tidak terjadi loncatan hidraulik. Semakin tinggi loncatan hidraulik, akan semakin besar energi yang dihasilkan, maka untuk perencanaan saluran air harus diperkeras agar tidak mudah tergerus air. Dari data di atas, terlihat bahwa nilai bilangan Froude berkisar antara 1,011 hingga 1,205. Dapat disimpulkan bahwa aliran tersebut adalah aliran super-kritis..
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 0.000 0.500 1.000 1.500 L/Y B FRA
L/YB VS FRA
Gambar 2.16 GrafikYc vs Em
Grafik di atas digunakan untuk melihat bahwa untuk suatu harga E tertentu, terdapat 2 nilai y. Kedalaman kritis dapat dilihat pada nilai E yang hanya terdapat pada satu kedalaman. Kedalaman kritis (Yc) untuk suatu aliran dalam saluran segiempat terjadi bila energi spesifiknya minimum. Energi spesifik (E) itu sendiri terdiri dari dua komponen, yaitu kedalaman (h) dan tinggi kecepatan (V2/2g). Semakin tinggi nilai h maka kecepatan akan semakin kecil, atau nilai V akan menurun jika kedalamannya meningkat. Data-data pada grafik ini disambung
smooth. Dari grafik yang terbentuk juga dapat dilihat bahwa nilai Yc dan Em berbanding lurus, semakin besar nilai Yc maka semakin besar pula nilai Em yang dihasilkan. Berdasarkan data tersebut, diperoleh Yc minimum sebesar 2,115 dan Yc maksimum sebesar 2,491, sedangkan Em minimum sebesar 3,172 dan Em maksimum sebesar 3,736. 0.000 2.000 4.000 6.000 0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 Yc Em
Em vs Yc
Energi Spesifik (Q1) Energi Spesifik (Q2) Energi Spesifik (Q3) Energi Spesifik (Q4) Energi Spesifik (Q5) Garis Kritis y=EBab 2 Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika
68
Kelompok 2 Jurusan Teknik Sipil
Universitas Gunadarma 2.11 KESIMPULAN
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, praktikan dapat mengetahui sifat aliran yang melewati pintu sorong. Pada pintu sorong, pengoperasian tinggi bukaan pintu sorong menentukan nilai debit aliran (Q), serta menentukan pula tinggi dari hulu dan hilir aliran.
Dari data yang diperoleh dapat praktikan ketahui nilai koefisien kecepatan (Cv) dan koefisien kontraksi (Cc) dengan menggunakan rumus yang sudah ditetapkan. Selain itu, praktikan juga dapat menghitung besarnya gaya-gaya yang bekerja pada pintu sorong, yaitu Fg dan Fh untuk setiap percobaan yang dilakukan. Diperoleh kesimpulan, bahwa untuk percobaan dengan debit tetap, nilai Fg dan Fh akan semakin besar pada saat tinggi bukaan pintu sorong semakin kecil (berbanding terbalik), sedangkan untuk percobaan dengan debit berubah, semakin besar debit (Q) yang diberikan akan semakin besar pula nilai Fg dan Fh (berbanding lurus).
Praktikan juga dapat mengetahui profil aliran air loncat. Profil aliran air loncat ditunjukan dengan harga bilangan Froude, serta ditentukan berdasarkan balok berpenampang (end sill). Pembentukan air loncat sangat dipengaruhi oleh kedalaman air di hilir pintu sorong (Y1). Semakin rendah nilai Y1 akan menghasilkan air loncat yang semakin tinggi.
Dari data yang diperoleh, praktikan dapat menghitung nilai besarnya kehilangan energi (ΔH) akibat air loncat yang terjadi. Selain itu, praktikan juga dapat menghitung kedalaman kritis (Yc) dan energi minimum (Em). Nilai Yc berbanding lurus dengan nilai Em yang dihasilkan.