(666800679) rho asa geo

Laporan PraktikumFisika Dasar I

Nama : Rho Asa GeoNPM : 1506726353Fakultas : TeknikJurusan : Teknik MesinNama & Nomor Praktikum : Disipasi Kalor Hotwire (KR-01)Minggu Praktikum : Minggu 3Tanggal Praktikum : 2 Oktober 2015

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar (UPP-IPD)Universitas Indonesia

Depok

Disipasi Kalor Hot Wire

I. TUJUAN PRAKTIKUMTujuan dari praktikum ini adalah untuk menggunakan hotwire sebagai sensor

kecepatan aliran udara.

II. PERALATAN PRAKTIKUMAdapun peralatan yang digunakan adalah sebagai berikut:

1. Kawat pijar (hotwire)2. Fan3. Voltmeter dan Ampmeter4. Adjustable power supply5. Camcorder6. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III. LANDASAN TEORISingle normal probe merupakan 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. Hal itu dapat dijelaskan melalui perumusan berikut ini.

P = v i Δ tBila probe dihembuskan udara maka akan merubah nilai resistansi kawat sehingga merubahbesarnya 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 :Overheat ratio =

Keterangan :Rw/Ra

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.

IV. PROSEDUR PERCOBAANEksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di bagian bawahhalaman ini.

1. Eksperimen R-Lab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol “RLAB” pada halaman web di bawah ini. http://sitrampil.ui.ac.id/elaboratory/course/view.php? id=79

2. Mengaktifkan Web cam. (klik ikon video pada halaman web r-Lab)3. Memberikan aliran udara dengan kecepatan 0 m/s, dengan meng-klik pilihan drop

down pada ikon “atur kecepatan aliran”.

4. Mengidupkan motor pengerak kipas dengan meng-klik radio button pada ikon

“menghidupkan power supply kipas.

5. Tegangan dan Arus listrik diukur di kawat hot wire dengan cara mengklik ikon

“ukur”.

6. Mengulang langkah 2 hingga 4 untuk kecepatan 70 , 110 , 150 , 190 dan 230 m/s

Gambar 4.1. Susunan Peralatan

Axis

V. HASIL DAN EVALUASI A. Data Pengamatan

1. Kecepatan 0 m/sN o W a k t u K e c A n g i n V - ‐ H W I - ‐ H W 1 1 0 2.112 54.0 2 2 0 2.112 53.9 3 3 0 2.112 54.0 4 4 0 2.112 54.2 5 5 0 2.112 54.4 6 6 0 2.112 54.5 7 7 0 2.112 54.3 8 8 0 2.112 54.1 9 9 0 2.112 54.0 1 0 10 0 2.112 53.9

Tabel 5.1 Data Saat Kecepatan Angin 0 m/s

Chart Title 12

10

8

6

4

Waktu

Kec Angin

V-‐HW

2

0 No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Grafik 5.1 Grafik Saat Kecepatan Angin 0 m/s

2. Kecepatan 70 m/s

N o W a k t u K e c A n g i n V - H W 1 1 70 2.0652 2 70 2.0653 3 70 2.0644 4 70 2.0655 5 70 2.0656 6 70 2.0677 7 70 2.0668 8 70 2.065

9 9 70 2.0661 0 10 70 2.065

Tabel 5.2 Data Saat Kecepatan 70 m/s

80

70

60 50

40

30

Waktu

Kec Angin

V-‐HW

20

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


3. Kecepatan 110 m/s

N o W a k t u K e c A n g i n V - H W I - H W 1 1 110 2.048 54.7

2 2 110 2.049 55.43 3 110 2.049 55.64 4 110 2.049 55.0

5 5 110 2.049 54.5

6 6 110 2.049 54.6

7 7 110 2.048 55.28 8 110 2.049 55.79 9 110 2.049 55.2

1 0 10 110 2.048 54.6


120

100

80

60 Waktu

Kec Angin

40 V-‐HW

20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Grafik 5.3 grafik saat kecepatan angin 110 m/s

4. Kecepatan 150 m/sN o W a k t u K e c A n g i n V - H W I - H W 1 1 150 2.040 55.3

2 2 150 2.040 55.7

3 3 150 2.040 55.9

4 4 150 2.040 55.7

5 5 150 2.040 55.2

6 6 150 2.040 54.9

7 7 150 2.040 54.6

8 8 150 2.040 54.7

9 9 150 2.039 55.0

1 0 10 150 2.040 55.4


160

140

120 100

80

60

Waktu

Kec Angin

V-‐HW

40

20 0

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


5. Kecepatan 190 m/sN o W a k t u K e c A n g i n V - H W I - H W 1 1 190 2.034 55.1

2 2 190 2.035 55.6

3 3 190 2.034 56.0

4 4 190 2.035 55.8

5 5 190 2.034 55.3

6 6 190 2.034 54.8

7 7 190 2.034 54.8

8 8 190 2.033 55.0

9 9 190 2.034 55.5

1 0 10 190 2.034 56.0


200

180

160

140 120

100

80

60

Waktu

Kec Angin

V-‐HW

40

20 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


6. Kecepatan 230 m/s

N o W a k t u K e c A n g i n V - H W I - H W 1 1 230 2.031 55.0

2 2 230 2.031 54.9

3 3 230 2.030 55.6

4 4 230 2.030 56.2

5 5 230 2.030 55.5

6 6 230 2.030 54.8

7 7 230 2.030 55.2

8 8 230 2.030 56.0

9 9 230 2.030 55.9

1 0 10 230 2.030 55.0


250

200

150 Waktu

100 Kec Angin

V-‐HW

50

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Grafik 5.6 grafik Saat Kecepatan Angin 230 m/s

B. Pengolahan DataUntuk mengetahui hubungan tegangan hot wire dengan kecepatan angin, maka kita

harus mencari tegangan rata-rata pada setiap kecepatan.

Kecepatan(m/s)

Tegangan(V)

0 2,112

70 2,0653

110 2,0487

150 2,0399

190 2,0341

230 2,0302

Tabel 5.7 Tegangan Rata-Rata Setiap Kecepatan Angin

25,000

20,000

15,000 Tegangan (V)

10,000 Column1

Column2

5,000

0 0 70 110 150 190 230

Grafik 5.7 Hubungan Tegangan Hot Wire dengan Kecepatan Aliran Angin

Perhitungan dengan metode Least Square

xi yi xi² yi² Xiyi

No. V (m/s) V (Volt)

V²(m/s)² V² (volt)² V (m/s)

(volt)1 0 2,112 0 4,460544 02 70 2,0653 4900 4,26546409 144,57103 110 2,0487 12100 4,19717169 225,35704 150 2,0399 22500 4,16119201 305,98505 190 2,0341 36100 4,13756281 386,47906 230 2,0302 52900 4,12171204 466,9460∑ 750 12.3302 128500 4,460544 1584

128500 ∗ 12.3302 − 750 ∗ 1584! = (6 ∗ 128500) − 750 ²1584430.7 − 1188000! = 771000 − 562500396430.7! = 208500

! = 1.90135

6 ∗ 1584 − (750 ∗ 12,3302)! = 6 ∗ 128500 − 750 ²9504 − 9247.65! = 771000 − 562500256.35! = 208500! = 0,00123

Persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hot wire-nya adalah :

Y= bx+a

Y = 0,00123x + 1,90135

C. Analisis

I. Analisis PercobaanDalam melakukan percobaan KR01 ini, praktikan mengerjakannya secara online atau remote. Praktikan mengambil data sesuai dari data yang tertera pada layar monitor sehingga tidak mengetahui kondisi lingkungan atau hal-hal yang terkait dengan teknis pengambilan data. Pertama praktikan harus masuk ke website sitrampil.ui.ac.id/elaboratory dengan menggunakan akun pribadi. Setelah masuk, praktikan memilih kelas Fisika Dasar I lalu mencari pilihan KR01. Praktikan harus membaca dan mengerti prosedur praktikum Disipasi Kalor Hotwire terlebih dahulu. Lalu pada bagian KR01 tersebut juga ada bagian tombol yang menuju ke R-Lab. Saat R-Lab dibuka, praktikan melakukan percobaan. Praktikan meng-klik pilihan drop down pada ikon “atur kecepatan aliran”. Motor penggerak kipas juga harus dinyalakan dengan meng”klik” radio button pada ikon “menghidupkan power supply kipas. Selanjutnya praktikan mengukur tegangan dan arus listrik di kawat hot wire dengan cara mengklik icon “ukur”. Dalam percobaan ini, ada enam variasi data yang dibutuhkan yaitu data pada kecepatan angin sebesar 0 m/s, 70 m/s, 110 m/s, 150 m/s,190 m/s, dan 230 m/s. setelah percobaan selesai, praktikan dapat mengambil data dengan mengunduh data dengan format excel.

II. Analisis Pengolahan DataSetelah percobaan selesai, praktikan melakukan perhitungan data dengan metode least square. Pada penghitungan rumus, kecepatan angin dijadikan sebagai X dan tegangan dijadikan sebagai Y. Semua data dimasukkan ke dalam table untuk mempermudah pembacaan dan pengolahan data. Penghitungan sebaiknya menggunakan alat bantu hitung, atau bisa juga dengan membuka aplikasi pengolah angka yang sudah tersedia di komputer. Setelah data least square bisa dipakai, penghitungan nilai bisa dilakukan. Nilai yang dicari adalah nilai a dan nilai b. Rumus yang dipakai yaitu

danPersamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hot wire adalah :

P = V IW = V I ∆T

F ∆V = V I ∆T

III. Analisis HasilPercobaan dilakukan dengan enam variasi data dengan kecepatan aliran udara yangberbeda. Dengan variasi ini, praktikan bisa melihat pengaruh waktu terhadap tegangan pada hotwire di saat kecepatan angin tertentu dan pengaruh waktu terhadap tegangan rata-rata. Nilai resistansi kawat akan berubah jika kecepatan udara juga berubah sehingga nilai arus listrik yang mengalir pun berubah. Semakin cepat udara mengalir, maka perubahan nilai arus listrik yang mengalir berubah dan nilai resistansi menjadi semakin besar. Hal ini menunjukan bahwa kecepatan udara berbanding lurus dengan arus listrik.

IV. Analisis GrafikGrafik menunjukkan hubungan antara tegangan dan waktu yang diberikan sesuaidengan kecepatan angin yang berbeda. Pada grafik ini, waktu berfungsi sebagai variabel X dan tegangan sebagai variabel Y. Semakin lama atau semakin besar kecepatan angin bertiup maka energi kalor menjadi lebih kecil. Jadi nilai dari tegangan listrik akan menjadi lebih kecil seiring dengan penambahan waktu yang ada. Penurunan terjadi karena ada disipasi dari kalor hotwire yang terjadi pada kecepatan angin tertentu. Hal ini juga terjadi pada grafik kedua hubungan kecepatan aliran angin dengan tegangan, terdapat suatu perbandingan antara tegangan dengan kecepatan aliran angin.

V. Analisis KesalahanPada percobaan KR01 ini, praktikan tidak bisa mengambil data secara nyata sebagaimana biasanya percobaan pada laboratorium lainnya. Percobaan ini mempunyai kelemahan berupa hasil data yang ditampilkan tidak teruji secara nyata. Walaupun begitu KR01 ini memang cepat dilakukan untuk pengambilan data. Pada saat pengolaha data, lebih baik menggunakan perangkat lunak pengolah data pada computer, karena jika melakukan hitungan manual akan menghabiskan banyak waktu dan juga sangat besar terjadai kesalahan penulisan dengan tangan. Dalam memasukkan rumus juga sangat diperhatikan kesalahan-kesalahan kecil dalam meletakkan data perhitungan. Pengecekkan juga disarankan dilakukan setelah laporan selesai agar bisa dilakukan validasi data percobaan. Pada pembuatan grafik, praktikan juga menemukan kesulitan dalam membuat grafik. Sebaiknya grafik dibuat sekaligus setelah semua data sudah terkumpul lengkap.

VI. KESIMPULANKesimpulan yang dapat kita ambil melalui percobaan ini didasarkan pada tujuan adalahsebagai berikut :

1. Hot wire dapat digunakan sebagai sensor kecepatan aliran udara dengan cara menggunakan kawat sebagai sensor. Cara kerjanya yaitu masing-masing ujung

hotwire dihubungkan ke sebuah sumber tegangan agar energi listrik mengalir pada hotwire tersebut. Energi listrik ini akan didisipasi oleh hotwire menjadi kalor yang kemudian digunakan untuk mempertahankan suhu sensor agar konstan guna menghitung kecepatan angin.

2. Grafik menunjukkan hubungan yang berbanding terbalik antara nilai tegangan dengan kecepatan angin. Semakin besar angin yang diberikan, maka gradian temperature yang melewati probe pun juga semakin besar sehingga menyebabkan kehilangan kalor yang lebih besar.

3. Energi listrik yang dihasilkan oleh tegangan, arus, dan perubahan suhu yang terjadi mengakibatkan energi kalor pada hotwire.

VII. REFERENSI

1. Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, PrenticeHall, NJ, 2000.

2. Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, ExtendedEdition, John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.

(666800679) rho asa geo

Documents