ABSTRAK ABSTRAK
Didalam kehidupan sehari-hari sering dijumpai berbagai macam zat yaitu Didalam kehidupan sehari-hari sering dijumpai berbagai macam zat yaitu zat cair. Apabila suatu zat cair mengenai suatu penampang, penampang tersebut zat cair. Apabila suatu zat cair mengenai suatu penampang, penampang tersebut akan terkena tekanan yang disebabkan oleh zat cair tersebut.Tekanan tersebut akan terkena tekanan yang disebabkan oleh zat cair tersebut.Tekanan tersebut sering disebut dengan tekanan hidrostatis. Tekanan hidrostatis banyak digunakan sering disebut dengan tekanan hidrostatis. Tekanan hidrostatis banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hair. Yang sering kita jumpai ada pada prinsip untuk dalam kehidupan sehari-hair. Yang sering kita jumpai ada pada prinsip untuk menghitung kekuatan suatu bendungan. Selain itu, digunakan pula dalam sistem menghitung kekuatan suatu bendungan. Selain itu, digunakan pula dalam sistem pengereman hidrolik.
pengereman hidrolik.
Pada percobaan hidrostatis ini perlatan yang digunakan adalah beban, Pada percobaan hidrostatis ini perlatan yang digunakan adalah beban, mistar, air, bejana kaca, ember, selang air, dan benda uji. Sementara itu, langkah mistar, air, bejana kaca, ember, selang air, dan benda uji. Sementara itu, langkah yang dilakukan dalam praktikum ini adalah pertama ketinggian air diatur dari yang dilakukan dalam praktikum ini adalah pertama ketinggian air diatur dari batas bawah benda dengan tinggi 11 cm dengan cara membuka keran bejana kaca. batas bawah benda dengan tinggi 11 cm dengan cara membuka keran bejana kaca. Kemudian posisi beban diatur sehingga barang benda uji kembali horizontal. Lalu Kemudian posisi beban diatur sehingga barang benda uji kembali horizontal. Lalu tinggi permukaan air dikurangi sejauh 0,5 cm dengan cara membuka keran pada tinggi permukaan air dikurangi sejauh 0,5 cm dengan cara membuka keran pada bejana
bejana kaca kaca yang yang mengalirkan mengalirkan air air menuju menuju ember. ember. Terakhir, Terakhir, posisi posisi beban beban (r) (r) daridari ketinggian air (h) dicatat pada lembar data. Langkah tersebut dilakukan dengan ketinggian air (h) dicatat pada lembar data. Langkah tersebut dilakukan dengan variasi h= 0,1 cm sampai 0,0 cm.
variasi h= 0,1 cm sampai 0,0 cm.
Dengan praktikum ini diharapkan praktikan dapat mengetahui pengaruh Dengan praktikum ini diharapkan praktikan dapat mengetahui pengaruh ketinggian terhadap torsi dan pengaruh ketinggian terhadap gaya. Dengan ketinggian terhadap torsi dan pengaruh ketinggian terhadap gaya. Dengan memahami hal tersebut, diharapkan praktikan dapat mengaplikasikannya pada memahami hal tersebut, diharapkan praktikan dapat mengaplikasikannya pada kehidupan sehari-hari. dengan mengaplikasikan prinsip hidrostatis ini, tentu akan kehidupan sehari-hari. dengan mengaplikasikan prinsip hidrostatis ini, tentu akan memberi banyak manfaat. Hal tersebut disebabkan karena prinsip hidrostatis dapat memberi banyak manfaat. Hal tersebut disebabkan karena prinsip hidrostatis dapat digunakan pada banyak hal. Prinsip hidrostatis juga banyak dimanfaatkan dalam digunakan pada banyak hal. Prinsip hidrostatis juga banyak dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari tanpa disadari.
kehidupan sehari-hari tanpa disadari.
K
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Zat cair, zat padat, dan zat gas sering kita temui didalam kehidupan sehari-hari. Zat cair seperti air tergolong fluida yang memiliki sifat diantaranya yaitu ketika berada di dalam wadah dan dalam keadaan diam, fluida akan selalu memberikan tekanan ke segala arah. Tekanan inilah yang disebut tekanan hidrostatis. Untuk memahami penjelasan ini, misalnya ketika sebuah benda padat dimasukan ke dalam wadah yang berisi air maka benda tersebut akan mendapat gaya oleh tekanan hidrostatis air.
Teori tentang tekanan hidrostatis sangat penting untuk dipelajari karena cakupan pengaplikasiannya sangat luas dalam dunia engineering . Misalnya dalam pembuatan bangunan air, seperti bendungan, pintu air, dan sebagainya, diperlukan
Analisa mengenai gaya dan tekanan hidrostatis air agar bangunan air tersebut dapat menahan gaya dan tegangan yang diakibatkan oleh fluida tersebut.
1.2 Tujuan Praktikum
Tujuan diadakannya praktikum hidrostatis ini yaitu: 1. Memahami fenomena hidrostatis
2. Memahami prinsip gaya fluida
3. Memahami persamaan tekanan hidrostatis
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah pada praktikum hidrostatis ini yaitu: 1. Permukaan fluida datar
Praktikum dilakukan dengan mempertimbangkan permukaan fluidanya datar. Alasannya yaitu untuk mempermudah perhitungan.
2. Percobaan dilakukan pada suhu kamar yaitu 260C
Praktikum dilakukan pada suhu kamar (260), alasannya yaitu agar properti fluidanya tetap.
3. Incompressible fluid karena variasi densitas
Praktikum dilakukan dengan menggunakan fluida tak termampatkan (incompressible fluid ). Alasannya yaitu karena incompressible fluid , variasi density-nya kurang dari 5% sehingga variasi density dapat diabaikan (massa jenis tetap).
1.4 Rumusan Masalah
Rumusan masalah pada praktikum Hidrostatis ini yaitu: 1. Bagaimana pengaruh ketinggian terhadap torsi? 2. Bagaimana pengaruh ketinggian terhadap gaya?
BAB II DASAR TEORI
2.1 Pengertian Hidrostatis
Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang diakibatkan oleh gaya yang ada pada zat cair terhadap suatu luas bidang tekan pada kedalaman tertentu. Besarnya
tekanan ini bergantung kepada kedalaman benda, massa jenis zat cair, dan percepatan gravitasi. Tekanan hidrostatis hanya berlaku pada zat cair yang tidak bergerak.
2.2 Penurunan Rumus Tekanan Hidrostatis
………( Rumus 2.1) Dari Penjelasan penurunan rumus tekanan hidrostatik di atas diperoleh kesimpulan beberapa hal:
1. Volume tidak mempengaruhi besarnya tekanan hidrostatik
2. Besarnya tekanan hidrostatik dipengaruhi oleh kedalaman, gravitasi dan massa jenis zat cair (fluida)
Sehingga rumus tekanan hidrostatik fluida statis adalah:
2.3 Penurunan Rumus Gaya dan Torsi Hidrostatis
Dalam subbab ini, akan dijabarkan mengenai penurunan rumus untuk persamaan gaya dan juga torsi. Berikut penjabarannya:
a. Gaya
=
.
∫ = ∫
.
= ℎ (ℎ = )
=
= [12
]
=
……….( Rumus 2.3) b. TorsiDengan model aliran sebagai berikut
=
Persamaan torsi adalah
=
[0,23− 1 3⁄ ℎ]
……….………( Rumus 2.4)2.4 Menentukan Letak Titik Kerja Gaya Resultan FR =(x’,y’)
Besar momen gaya resultan (FR ) terhadap suatu titik=∑momen gaya
distribusinya terhadap suatu titik yang sama.
⃗
⃑ = ̅ = −̅
Dimana
= −
̅ = ̂+ ̂
Sehingga
=
=
∫
………( Rumus 2.5)′
=
=
∫
………( Rumus 2.6 )BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
3.1. Alat dan Bahan
Peralatan yang diperlukan untuk melakukan praktikum Hidrostatis ini yaitu: 1. Beban 2. Mistar 3. Air 4. Bejana kaca 5. Ember 6. Selang air 7. Benda uji
G
a
m
b
a
r
3
.
1
.
Skema Praktikum
3.2. Langkah KerjaLangkah kerja untuk melakukan praktikum Hidrostatis ini yaitu:
1. Atur ketinggian air pada bejana kaca dengan tinggi permukaan air mula-mula sebesar 11 cm dari batas bawah benda uji ketinggian air diatur dengan cara membuka kran bejana kaca.
2. Atur posisi beban sehingga barang benda uji kembali horisontal. 3. Kurangi tinggi permukaan air dengan skala 0,5 cm.
4. Catat posisi beban (r) dari ketinggian air (h) pada lembar data.
5. Ulangi percobaan dengan menurunkan ketinggian air pada interval h=0,5 cm hingga air berada pada ketinggian 1 cm dari batas bawah benda uji.
BAB IV
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Percobaan (Terlampir)
4.2 Contoh Perhitungan
Contoh perhitungan dengan menggunakan data ke-10 4.2.1 Gaya Hidrostatis Diketahui :
= 997 kg/m3 g = 10 m/s2 h = 0.065 m w = 0.1 m Fh=
=
kg
s
. (. )
= 2.106163 N 4.2.2 Torsi Teori Diketahui :
= 997 kg/m3 g = 10 m/s2 h = 0.065 m w = 0.1 mτ
t=
[0,23− 1 3⁄ℎ]
= ℎ [0,23−1 3⁄ℎ]
=
0.7976 N
[0,23−1 3⁄(
0.065 m
)]
= 0.438784 Nm4.2.3 Gaya Berat Diketahui : m = 0.2744 kg g = 10 m/s2 W = m.g = (0.2744 kg) x (10 m/s2) = 2.744 N 4.2.4 Torsi Percobaan Diketahui : W = 2.744 N R’ = 0.22 m
τ
p=
W. R = (2.744 N) x (0.22 m) = 0.24696 Nm 4.3 Analisa DataSetelah melakukan perhitungan, kita dapat memvisulakannya dalam bentuk grafik. Grafik yang ada berupa grafik antara torsi teoritis terhadap
ketinggian, grafik antara torsi percobaan terhadap ketinggian, serta grafik antara torsi teoritis dan torsi percobaan terhadap ketinggian. Berikut adalah pembahasan dari grafik yang diperoleh. Pertama yang akan dibahas adalah grafik torsi teoritis. Pembahasannya adalah sebagai berikut :
4.3.1 Torsi Teoritis Terhadap Ketinggian
Gambar 4.1 Grafik Torsi Teoritis terhadap Ketinggian
Dari grafik diatas dapat dilihat merupakan grafik torsi teoritis terhadap ketinggian. Pada grafik 4.1 dapat dilihat bahwa trend line-nya mengalami kenaikan seiring dengan bertambahnya ketinggian air. Torsi minimum terjadi pada saat ketinggian air 0 cm yaitu sebesar 0 Nm, sedangkan torsi maksimum
terjadi pada saat ketinggian air 10 cm yaitu sebesar 0,98 Nm. Rumus yang mendasari pada torsi teori ini adalah
= × (0.23− 13ℎ)
Dimana
= ℎ
2
Keterangan :
= torsi teori (Nm)
= gaya tekan hidrostatis (N)ℎ
= kedalaman air (m)
= massa jenis (kg/m3) w = lebar (m) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 T o r s i T e o r i ( N m ) Ketinggian (m)Dari persamaan diatas kita dapatkan bahwa Torsi teoritis akan meningkat seiring bertambahnya ketinggian. Meningkatnya torsi teoritis merupakan fungsi kuadratik dari ketinggian tersebut yang mana garis pada grafik membentuk sebuah lengkungan keatas, dimana Grafik yang dibentuk ini merupakan perbandingan antara torsi teoritis dengan ketinggian air dari batas bawah benda uji . Semakin tinggi air yang merendam benda uji, torsi yang didapatkan juga akan semakin besar. Dimana sumbu y menunjukkan nilai torsi teoritis dan sumbu x
menunjukkan nilai ketinggian (h). Hal ini sesuai dengan teori bahwa hubungan antar torsi teori terhadap ketinggian merupakan fungsi kuadratik dari ketinggian tersebut.
4.3.2 Torsi Percobaan Terhadap Ketinggian
Gambar 4.2 Grafi k Torsi Percobaan Terhadap Ketinggi an
Dari grafik diatas dapat dilihat merupakan grafik torsi percobaan terhadap ketinggian. Pada grafik 4.2 dapat dilihat bahwa trend line-nya mengalami kenaikan seiring dengan bertambahnya ketinggian air. Torsi minimum terjadi pada saat ketinggian air 0 cm yaitu sebesar 0.04116 Nm, sedangkan torsi
maksimum terjadi pada saat ketinggian air 10 cm yaitu sebesar 0.696976 Nm. Rumus yang mendasari pada torsi percobaan ini adalah
=
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 T o r s i p e r c o b a a n ( N m ) Ketinggian (m)Keterangan :
= torsi percobaan (Nm)
= gaya hidrostatis (N)
= jarak beban ke titik tumpu (m)Untuk gaya hidrostatis percobaan, persamaannya yaitu
=
Keterangan :
F = gaya hidrostatis (N)
= massa balok (kg)
= gravitasi (m/s2)Pada percobaan ini dapat diketahui bahwa ketinggian berbanding lurus dengan torsi. Semakin besar ketinggian (h) maka torsi yang dihasilkan semakin besar. Grafik ini sesuai dengan teori yang ada karena fungsi dari persamaan yang digunakan merupakan persamaan kuadrat sehingga grafik yang dihasilkan adalah grafik kuadratik.
Dapat dibuktikan bahwa pada gambar 4.2 menunjukan gradien yang positif (naik) dimana grafik torsi hidrostatis teori terhadap ketinggian cenderung
melengkung ke atas. Namun melengkungnya grafik tidak mengikuti pola fungsi kuadratik sempurna. Hal ini disebabkan karena beberapa kesalahan pada saat percobaan diantaranya kurang cermatnya praktikan dalam membaca skala pada mistar dan juga kurang cermat dalam menentukan ketinggian nol sehingga pada saat ketinggian nol, torsi percobaan mempunyai nilai.
4.3.3 Grafik Perbandingan Torsi Teori dengan Torsi percobaan Terhadap Ketinggian
Gambar 4.3 Grafik Grafik Perbandingan Torsi Teori dengan Torsi percobaan
Terhadap Ketinggian
Dari grafik diatas dapat dilihat merupakan grafik torsi teoritis dan torsi percobaan terhadap ketinggian. Torsi teoritis minimum terjadi pada saat
ketinggian air 0 cm yaitu sebesar 0 Nm, sedangkan torsiteoritis maksimum terjadi pada saat ketinggian air 10 cm yaitu sebesar 0,98 Nm. Sedangkan, Torsi percobaan minimum terjadi pada saat ketinggian air 0 cm yaitu sebesar 0.04116 Nm, sedangkan torsiteoritis maksimum terjadi pada saat ketinggian air 10 cm
yaitu sebesar 0.696976 Nm.
Dari gambar 4.3 diketahui bahwa kedua grafik kurvanya menunjukan gradian yang positif (naik). Trendline kedua grafik cenderung melengkung ke atas yang berarti bahwa kedua torsi baik teori maupun percobaan mempunyai fungsi kuadratik terhadap ketinggian. Hal ini sesuai dengan teori.
Bentuk grafik yang dihasilkan dari percobaan ini tidak saling berhimpit. Nilai torsi antara teori dan percobaan yang dihasilkan tidak sama, tetapi selisih dari keduanya tidak terlalu besar. Grafik torsi teori dan torsi percobaan ini sesuai dengan teori yang menunjukkan bahwa grafiknya berbentuk kuadratik atau parabolik. Perbedaan hasil antara teori dan percobaan disebabkan adanya human
eror. Hal ini disebabkan karena saat dilakukan praktikum saat pembacaan
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 T o r s i ( N m ) Ketinggian (m)
Grafik Perbandingan Torsi Teori dengan Torsi
Percobaan Terhadap Ketinggian
praktikan pada mistar kurang teliti, adanya getaran saat praktikum, selain itu ketidaktelitian praktikan dalam mengatur beban uji sehingga mistar tidak benar- benar horizontal.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari Praktikum Hidrostatis yang sudah dilakukan, didapat kesimpulan sebagai berikut :
1. Grafik hubungan antara torsi dengan ketinggian air, baik untuk torsi teori maupun torsi perhitungan keduanya mempunyai trendline yang naik dan melengkung ke atas.
2. Berdasarkan data percobaan, torsi teori maksimal pada saat ketinggian 10 cm yaitu sebesar 0.98 Nm dan torsi teori minimum pada saat ketinggian 0 cm yaitu sebesar atau sebesar 0 Nm.
3. Berdasarkan data percobaan, torsi percobaan maksimal pada saat ketinggian 10 cm yaitu sebesar 0.696976 Nm dan torsi percobaan minimum pada saat ketinggian 0 cm yaitu sebesar 0.04116 Nm.
4. Semakin tinggi kedalaman air, maka semakin besar pula gaya hidrosatis dan torsi yang bekerja pada benda.
5.2 Saran
Agar praktikum ke depannya menjadi lebih baik, saya menyarankan beberapa hal sebagai berikut :
a. Untuk perlengkapan praktikum
1. Menggunakan penggaris yang lebih presisi agar tidak terjadi kesalahan pengukuran.
2. Menggunakan garis lurus berwarna yang panjang dimana posisi mistar tepat horizontal. Hal ini bertujuan agar tidak terjadi kesalahan penglihatan ketika mensejajarkan mistar.
b. Untuk praktikan
1. Untuk membaca skala pada mistar cukup dilakukan oleh satu orang saja agar lebih akurat data yang diperoleh.
LAMPIRAN Tabel Perhitungan No. H (m) R (m) ρ (kg/m3) w (m) W (N) g (m/s2) Fh (N) Tt (Nm) Tp (Nm) 1. 0.1 0.254 997 0.1 2.744 10 4.985 0.980383 0.696976 2. 0.095 0.23 997 0.1 2.744 10 4.498963 0.892294 0.63112 3. 0.09 0.212 997 0.1 2.744 10 4.03785 0.80757 0.581728 4. 0.085 0.18 997 0.1 2.744 10 3.601663 0.726335 0.49392 5. 0.08 0.17 997 0.1 2.744 10 3.1904 0.648715 0.46648 6. 0.075 0.152 997 0.1 2.744 10 2.804063 0.574833 0.417088 7. 0.07 0.135 997 0.1 2.744 10 2.44265 0.504814 0.37044 8. 0.065 0.117 997 0.1 2.744 10 2.106163 0.438784 0.321048 9. 0.06 0.107 997 0.1 2.744 10 1.7946 0.376866 0.293608 10. 0.055 0.09 997 0.1 2.744 10 1.507963 0.319185 0.24696 11. 0.05 0.082 997 0.1 2.744 10 1.24625 0.265867 0.225008 12. 0.045 0.062 997 0.1 2.744 10 1.009463 0.217034 0.170128 13. 0.04 0.054 997 0.1 2.744 10 0.7976 0.172813 0.148176 14. 0.035 0.046 997 0.1 2.744 10 0.610663 0.133328 0.126224 15. 0.03 0.039 997 0.1 2.744 10 0.44865 0.098703 0.107016 16. 0.025 0.03 997 0.1 2.744 10 0.311563 0.069063 0.08232 17. 0.02 0.024 997 0.1 2.744 10 0.1994 0.044533 0.065856 18. 0.015 0.02 997 0.1 2.744 10 0.112163 0.025237 0.05488 19. 0.01 0.019 997 0.1 2.744 10 0.04985 0.011299 0.052136 20. 0.005 0.017 997 0.1 2.744 10 0.012463 0.002846 0.046648 21. 0 0.015 997 0.1 2.744 10 0 0 0.04116
