LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA Pengukuran Perubahan Tekanan Air Akibat Tinggi (Head)
Oleh :
Nama : Rofi Muhammad Ridho Muhyidin
NPM : 240110150077
Hari, Tanggal Praktikum : Senin, 14 Maret 2016
Co.Ass : Dita Luthfian
Feby Santana
Nirmaya Arti Utami
Riska Dwi W. T
Rizkyanti Dwi H. M
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN DAN BIOSISTEM
Tekanan merupakan salah satu satuan turunan dalam fisika yang dapat di nyatakan sebagai satuan gaya (F) dibagi satuan luas (A). Tekanan juga dapat dinyakan sebagai hasil kali dari kerapatan jenis (), percepatan gravitasi (g), dan ketinggian (h). Untuk persamaan yang kedua, lebih lazim digunakan pada objek-objek fluida, misalnya dalam pengukutan tekanan air, uap air, udara, dan jenis fluida lainnya.
Dialam dunia keteknikan (engineering) sendiri, fluida merupakan hal yang sangat penting dalam menyelesaikan berbagai permasalahan yang ada di dunia keteknikan, contohnya dalam proses irigasi dan drainase, aerodinamika, mesin pompa, dan lain-lain.
Karena sifat dasarnya yang dapat mengalir dan menempati ruang, maka sangat penting untuk kita dapat mengetahui besar kekuatan tekanan yang ditimbulkan dari fluida tersebut. Salah satu cara mengukur tekanan yang ditimbulkan fluida adalah dengan metode pengukuran ketinggian (head). Dengan cara mengukur ketinggian fluida dalam suatu pipa kapiler dan menggunakan data hasil praktikum ke dalam proses perhitungan maka tekanan fluida dalam pipa tersebut dapat kita ketahui.
1.2. Tujuan Praktikum
Adapun tujuan dilaksanaknnya praktikum ini, adalah sebagai berikut : 1. Mengukur perubahan tekanan air akibat tinggi (head).
2. Mengetahui faktor-faktor tekanan dalam pipa.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tekanan
Dalam berbagai permasalahan keteknikan, fluida memegang peranan penting dalam peneyelesaian permasalahan. Tinjauan fluida statis dan fluida dinamis mutlak diperlukan untuk mencari berbagai solusi yang diperlukan. Salah satu hal yang diperhatikan dalam fluida statis adalah tekanan (pressure).
Tekanan adalah hasil kali gaya kompresif yang bekerja pada suatu luas. (Potter,2002) Satuan-satuan tekanan dihasilkan dibagi satuan luas atau N/m2, yang adalah pascal, Pa. Namun satuan pascal sangatlah kecil, sehingga lebih sering diekspresikan dalam kilo Pascal (kPa).
Sedangkan tekanan dalam fluida dipancarkan dengan kekuatan sama besar ke semua arah dan bekerja tegak lurus pada suatu bidang. Dalam bidang datar yang sama kekuatan tekanan dalam suatu cairan sama. Pengukuran-pengukuran aatuan tekanan dilakukan dengan menggunakan berbagai bentuk meteran.
2.1.1. Pengukuran Tekanan
(bernilai negatif). Jika gage pressure benilai negatif maka itu juga menunjukan bahwa keadaan tersebut adalah tarikan atau tekanan vakum. Dengan demikian kita dapat menghitung tekanan dengan :
P > Pa Gage Pressure : P(gage) = P – Pa P < Pa Vacuum Pressure : P(vacuum) Pa - P
2.1.2. Tekanan Hidroststika
Tekanan hidrostatika adalah tidak terjadinya pergerakkan relatif diantara partikel-partikel fluida, sehingga tidak terjadi tegangan geser (gaya geser disebablan oleh gradient kecepatan). Ini tidak berarti bahwa partikel-partikel fluida tidak bergerak, melainkan mereka hanya tidak bergerak relatif satu sama lainnya.
Tekanan hidrostatis itu sendiri dapa didapat dari menurunkan persamaan umum tekanan dengan menurunkannya menjadi
2.2. Kerapatan Jenis
Kerapatan jenis (density) didefinisikan sebagai massa dibagi satuan volume. Dengan persamaan :
Kerapatan jenis sangat bervariasi dalam gas dan dapat meningkatkan secara proporsional pada tiap tingkatan tekanan. Kepadatan dalam cairan hampir selalu konstan, seperti densitas air (sekitar 1000 kg / m3) yang hanya meningkat 1 persen jika tekanan ditingkatkan dengan faktor 220. Sehingga aliran fluida cairan lebih sering diperlakukan secara analitis karena hampir "tidak bisa dimampatkan."
Secara umum, cairan diurutkan menjadi tiga terhadap kerapatannya dari pada gas di tekanan atmosfer. Cairan terberat adalah merkuri, dan gas yang paling ringan adalah hidrogen. Bandingkan kerapatan mereka pada suhu 20 C dan tekanan 1 atm.
Merkuri : = 13,58 g/cm3 Hidrogen : = 0,0838 g/cm3
Mereka berbeda dengan faktor 162.000 Sehingga parameter fisik di berbagai cairan dan arus gas mungkin bervariasi. Perbedaan sering diselesaikan dengan penggunaan analisis dimensi.
Sedangkan kebalikan dari massa jenis adalah volume spesifik (specific volume) yang didefinisikan sebagai hasil bagi dari volume dan satuan massa.
2.3. Manometer Tabung U
2.3.1. Menghitung Tekanan Mengunakan Manometer Tabung U
Prinsip perhitungan tekanan pada manometer tabung U adalah menggunakan prinsip tekanan hidrostatis, yaitu dipengaruhi oleh massa jenis (), gravitasi (g) dan ketinggian (h) relatif terhadap pusat gravitasi.
Tekanan yang ada didalam tabung dapat dihitung dengan cara : Ppipa = Praksa - Pair
Ppipa = ( raksa x g x hraksa ) – ( air – x g x hair ) Keterangan :
hraksa = h1 – h2
BAB III
METODE PRAKTIKUM 3.1. Alat
Alat yang digunakan : 1. Manometer tabung U 2. Penggaris dalam satuan mm 3. Selang yang berisi air 3.2. Bahan
Bahan yang digunakan :
1. Air untuk mengisi selang plastik
2. Raksa untuk mengisi manometer tabung U 3.3. Prosedur Pelaksanaan
1. Sambungka selang plastik pada salah satu sisi manometer tabung U 2. Isi selang plastik dengan air dan manometer dengan raksa
3. Gerakan selang air ke atas dan kebawah sehingga ketinggian air raksa di kedua sisi sama, lalu ukur dan catat ketinggian airnya (ha)
4. Gerakan kembali selang air ke atas, tetapkan sedikitnya 5 titik (posisi) pada setiap ketinggian (head), lalu ukur dan catat h1, h2, h3, h4, h5. 5. Tekanan air dihitung pada setiap posisi, berdasarkan hasil pengukuran
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Data Hasil Pengukuran Tekanan Air
Data hasil pengukuran ketinggian air dan raksa dalam manometer tabung U pada saat melakukan praktikum.
Nomor Pengukuran
Ketinggian (cm) P dalam
Pipa (kPa)
Air Raksa
ha (m) hair (m) h1 (m) h2 (m) hraksa (m)
= -302,148 kPa
P5 = raksa x g x hraksa - air x g x hair
= (13.600 x 9,81 x 1,9x10-2 ) – (1000 x 9,81 x 29,3x10-2) = 2532,32 – 2871,4
= -339,68 kPa
Dari hasil pengukuran dan perhitungan yang telah dilakukan, kita dapat melihat bahwa setiap kenaikan selang plastic yang berisi air sejauh 3 cm, terjadi kenaikan tekanan sebesar 37,278 kPa. Dan kenaikan ini terjadi relatif secara konstan mengikuti kenaikan tinggi selang plastik yang dinaikan sengaja secara konstan. Hal ini juga menunjukan bahwa adanya hubungan dan pengaruh ketinggian tehadap tekanan dalam pipa manometer.
Diagram Hubungan Praksa dan hraksa
4.2. Faktor-Faktor yang Memengaruhi Tekanan dalam Pipa
Dengan terjadinya perubahan tekanan yang terjadi dalam pipa, maka telah kita ketahui pada pembahasan sebelumnya bahwa ketinggian merupakan salah satu faktor sekaligus objek yang sedang diteliti pengaruhnya terhadap perubahan tekanan dalam pipa.
Berasal dari prinsip yang sama antara cara pengukuran tekanan menggunakan manometer dengan tekanan hidrostatis, maka kita dapat melihat bahwa ketinggian (h) dan massa jenis () memiliki pengaruh yang besar dalam pengukuran tekanan menggunakan manometer.
Ketinggian jelas akan menjadi faktor yang memengaruhi perubahan tekanan, karena ketinggian akan memengaruhi gravitasi dalam manometer dan memperbesar gaya tarik fluida itu sendiri tehadap bumi. Sehingga tekanan untuk menolak aksi tersebut semakin besar dan terjadi peningkatan tekanan. Selain itu, massa jenis juga akan berpengaruh karena berat relatif dari suatu fluida akan berdampak pada banyak sedikitnya parikel yang berada pada suatu satuan volume yang sama. Sesuai dengan persamaan tekanan hidrostatis, yaitu :
PHidrostatis = x g x h
Maka pertambahan massa jenis akan berbanding lurus dengan pertambahan tekanan yang terjadi dalam manometer.
4.3. Pembacaan Manometer Tabung U
L R
Pair O
A1
BAB V KESIMPULAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil praktikum pengukuran tekanan akibat ketinggian (head), maka kita dapat menarik kesimpulan bahwa :
1. Tekanan dalam pipa dapat kita dapatkan dari persamaan Ppipa = Praksa - Pair
= (raksa x g x hraksa ) – (air x g x hair )
2. Hasil negatif yang didapat dari hasil perhitungan praktikum adalah karena adanya perbedaan tekanan antara air dan raksa.
3. Faktor yang memengaruhi tekanan dalam pipa manometer adalah ketinggian dan massa jenis cairan fluida.
4. Ketinggian fluida dan massa jenis fluida berbanding lurus dengan pertambahan tekanan.
5.2. Saran
DAFTAR PUSTAKA
Cengel A. Y and Cimbala M. J. 2006. Fluids Mechanics : Fundamental and Application. First Edition. McGraw-Hill Companies, Inc. New York Massey B. S and Smith W. J. 2006. Mechanics of Fluids. Eighth Edition. Taylor &
Francis Group. New York
Munson R. Bruce,Okiishi H. Ted, et. al. 2009. Fundamental of Fuids Mehanics. Sixth Edition. John Wiley and Sons, Inc. New Jersey
Potter C. M and Wiggert C. D. Alih bahasa oleh Thombi Layukallo. 2008. Schaum’s Outline Mekanika Fluida. Erlangga. Jakarta
Ranald V. Giles Alih bahasa oleh Hermawan Soemitro. 1984. Seri Buku Schaum : Teori dan Soal-Soal Mekanika Fuida dan Hidraulika (SI-Metrik). Edisi Kedua. Erlangga. Jakarta
Sahaja, Irwan. 2014. Tekanan Hidrostatis. Terdapat pada : http://irwansahaja. blogspot.co.id/2014/07/modul-pembelajaran-fisika-tekanan.html. Diakses tanggal 20 Maret 2016
