72451761-isi-laporan

Bab VI Pintu Sorong dan Air Loncat

Kelompok 10 1

BAB VI

PINTU SORONG DAN AIR LONCAT

6.1 Pendahuluan

Pintu sorong atau biasa kita sebut pintu air adalah 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,

1983:48). Sekat pada pintu air ini dapat diatur bukaannya.

Aliran di hulu pintu setelah pintu sorong adalah aliran subkritis. Kemudian, aliran

air mengalami percepatan ketika melewati bagian bawah pintu/sekat. Akibat

percepatan yang dialami, aliran berubah secara tiba-tiba dari subkritis ke

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 profil aliran pada pintu sorong dapat digambarkan sebagai berikut.

Gambar 6.1 Profil Aliran pada Pintu Sorong dan Air Loncat

Pintu

Sorong

Air

Loncat


Kelompok 10 2

6.2 Tujuan Praktikum

Tujuan percobaan ini adalah sebagai berikut.

a. Mempelajari sifat aliran yang melalui pintu sorong

b. Menentukan koefisien kecepatan dan koefisien kontraksi

c. Menentukan gaya-gaya yang bekerja pada pintu sorong Fg dan Fh

d. Mengamati profil aliran air loncat

e. Menghitung kehilangan energi akibat air loncat

f. Menghitung kedalaman kritis dan energi minimum

6.3 Alat-Alat Percobaan

Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut.

a. Pintu sorong e. Sekat pengatur hilir

b. Alat pengukur kedalaman f. Penampung air

c. Meteran g. Pompa

d. Manometer

6.4 Dasar Teori dan Penurunan Rumus

6.4.1 Debit aliran

6.4.1.1 Debit berdasarkan venturimeter

Dalam praktikum, pengukuran debit digunakan dengan venturimeter. Dengan

menerapkan prinsip kekekalan energi, impuls-momentum, dan kontinuitas

(kekekalan massa), serta dengan asumsi terjadi kehilangan energi, dapat

diterapkan persamaan Bernoulli untuk menghitung besar debit berdasarkan tinggi

muka air sebelum dan pada kontraksi.

Besarnya debit dapat diperoleh dengan rumus:

√

( )

*(

)

+

( )


Kelompok 10 3

Gambar 6.2 Venturimeter

Penurunan rumus debit tersebut adalah sebagai berikut.

Hukum Bernoulli

( )

( )

Diketahui dari prinsip pembacaan manometer:

( )

( ) ( )

Lalu substitusi persamaan (2) ke dalam persamaan (1)

( )

( )

Persamaan kontinuitas

(

)

( )

Z1 Z2

D1 D2

Δh

Datum


Kelompok 10 4

Lalu substitusi persamaan (4) ke dalam persamaan (2)

( )

*(

)

+

( )

(

)

( )

*(

)

+

( )

*(

)

+

( )

*(

)

+

√

( )

*(

)

+

Rumus dasar debit dari persamaan kontinuitas

Maka didapat

√

( )

*(

)

+


Kelompok 10 5

6.4.1.2 Debit aktual dan teoretis pada pintu sorong

Gambar 6.3 Profil Aliran pada Pintu Sorong

Y0 = tinggi muka air di hulu pintu sorong

Yg = tinggi bukaan pintu sorong terhadap dasar saluran

Y1 = tinggi muka air terendah di hulu 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

Secara teoretis, besarnya debit yang melalui pintu sorong dapat dirumuskan dari

persamaan energi.

(

)

(

)

(

)


Kelompok 10 6

maka,

(

)

(

)

* (

)

+

(

)

( )

* (

)

+

(

)

*(

) (

)+

( ) (

)

( )

(

)

Sehingga didapat, besarnya debit teoretis adalah sebagai berikut.

√

(

) ( )

Dengan memasukkan harga koefisien kecepatan (Cv) dan koefisien kontraksi (Cc)

ke dalam persamaan debit secara teoritis, maka dapat diperoleh Debit Aktual (Qa).

√

(

)

( )

6.4.2 Gaya yang bekerja pada pintu sorong

Faktor penting yang perlu dipertimbangkan dalam desain pintu air adalah gaya

yang bekerja, alat pengangkat (mesin atau manusia), sekat kedap air, dan bahan

bangunan. Gaya yang berpengaruh adalah gaya akibat tekanan air horizontal

bekerja pada plat pintu.


Kelompok 10 7

Gambar 6.4 Distribusi Gaya yang Bekerja pada Pintu

Tekanan yang bekerja pada permukaan pintu dapat dianalisis dengan pengukuran

langsung pada model. Tekanan normal pada permukaan pintu dapat ditanyakan

oleh komponen horizontal FH. Letak dan besarnya gaya-gaya pada pintu dapat

ditentukan secara grafis, dengan mengggunakan diagram distribusi. Cara

yanglebih sederhana dalam menentukan besarnya tekanan adalah dengan

menganggap bahwa tekanan horizontal pada permukaan pintu terdistribusi secara

hidrostatis.

Gaya dorong yang bekerja pada pintu sorong akibat tekanan hidrostatis dapat

dihitung dengan menggunakan rumus:

( )

( )

Sedangkan gaya dorong lainnya yang bekerja pada pintu sorong dapat dihitung

dengan rumus berikut.

(

) *

(

)+ ( )

Penurunan rumus tersebut dapat diuraikan sebagai berikut.

Keseimbangan gaya dengan momentum (persamaan momentum pada air

dengan volume terkontrol)

( )

F gesek

Q

yg

yo

y1

Fg

Fs0

0 1

Fs1


Kelompok 10 8

( )

( )

(

) (

) [

( (

))]

(

) [

(

)]

(

) *

(

)+

Sehingga didapat:

(

) *

(

)+

Dengan:

g = percepatan gravitasi= 9,81 m/s2

b = lebar saluran (8 cm)

6.4.3 Air loncat

Aliran pada pintu sorong adalah aliran tak tunak yang berubah tiba-tiba sehingga

muncul perubahan tinggi muka air dari subkritis menjadi superkritis. Aliran yang

keluar dari pintu biasanya mempunyai semburan kecepatan tinggi yang dapat

mengikis dasar saluran ke arah hilir. Selanjutnya, di lokasi yang lebih hilir akan

terjadi perubahan aliran dari superkritis menjadi subkritis yang mengakibatkan

peristiwa yang biasa disebut dengan air loncat.

6.4.3.1 Bilangan Froude

Bilangan Froude adalah bilangan tak berdimensi yang merupakan rasio antara

inersia terhadap gaya akibat gravitasi. Bilangan Froude dirumuskan sebagai

berikut.

√ ( )

Dengan:

v = kecepatan aliran dan y = tinggi aliran


Kelompok 10 9

6.4.3.2 Hubungan nilai Yb/Ya dengan bilangan Froude

Untuk menjaga nilai bilangan Froude yang konstan, kedalaman air berubah dari

kedalaman di hulu ke kedalaman di hilir air loncat dengan kehilangan energi.

Sehingga hubungan Ya dan Yb adalah sebagai berikut.

*√

+ ( )

Penurunan Rumus:

Berdasarkan persamaan momentum dengan volume terkontrol di section a

sampai section b, didapat:

(

) ( )

(

)

( )

Dari persamaan kontinuitas,

Substitusi nilai v ke dalam persamaan sebelumnya,

(

)

(

)

( )( )

(

)

( )

(

)


Kelompok 10 10

(

)

(

)

(

)

Dengan menggunakan rumus abc, didapat (ambil akar persamaan yang

menghasilkan nilai Yb/Ya positif):

√

6.4.3.3 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air per

satuan berat fasa setiap penampang saluran, diperhitungkan terhadap dasar

saluran. Untuk saluran dengan kemiringan kecil dan tidak ada kemiringan dalam

aliran airnya (α=1), maka energi spesifik dapat dihitung dengan persamaan:

( )

Dengan :

E = Energi spesifik pada suatu titik tinjau (m)

Y = kedalaman air di titik tinjau (m)

V = kecepatan air di titik tinjau (m/s)

Untuk energi spesifik tertentu terdapat dua kemungkinan kedalaman, misalnya Ya

dan Yb. Kedalaman hilir disebut alternate depth dari kedalaman hulu dan begitu

juga sebaliknya. Pada keadaan kritis kedua kedalaman tersebut seolah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (Yc). Kedalaman kritis didapat dari

persamaan berikut.


Kelompok 10 11

(

)

( )

Sedangkan Energi minimum didapat dari persamaan berikut.

( )

Kedua persamaan tersebut dapat dibuktikan melalui penurunan rumus sebagai

berikut.

Dari rumus energi spesifik, untuk titik tinjau Yc

Saat kedalaman kritis, energi mencapai nilai minimum yang artinya Ec’=0.

Sehingga didapat :

(

)

Saat kedalaman kritis, maka nilai Fr=1.

√


Kelompok 10 12

Dengan memasukkan nilai Yc ke dalam persamaan energi spesifik, maka

Kedalaman air loncat sebelum loncatan selalu lebih kecil daripada kedalaman

setelah loncatan. Energi spesifik pada kedalaman awal Ya lebih besar daripada

energi spesifik pada Yb. Perbedaan besarnya energi merupakan suatu kehilangan

energi (ΔE) yang sebanding dengan penurunan tinggi muka air (Δh). Kehilangan

energi dapat dihitung dengan persamaan:

( )

( )

6.5 Prosedur Percobaan

6.5.1 Percobaan dengan Debit Tetap

1. Pintu sorong dan flume dikalibrasikan dahulu pada titik nol terhadap

dasar saluran

2. Jika menggunakan alat pengukur selain penggaris, alat tersebut perlu

dikalibrasikan terlebih dahulu. Jika menggunakan penggaris, gunakan

penggaris yang sama untuk setiap percobaan

3. Periksa keadaan awal pipa manometer pada venturimeter. Jika terdapat

selisih ketinggian pada kedua pipa, catat selisihnya, dan gunakan

sebagai kalibrasi dalam perhitungan debit menggunakan venturimeter.

4. Alirkan air dengan debit tertentu yang memungkinkan terjadinya jenis

aliran yang diinginkan.

5. Atur kedudukan pintu sorong. Tentukan kira-kira pada interval berapa

profil air loncat masih cukup baik.

6. Setelah aliran stabil, ukur dan catat Y0, Yg, Y1, Ya, Yb, Xa, dan Xb.


Kelompok 10 13

Y0= 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

7. Percobaan dilakukan sebanyak lima kali dengan mengubah tinggi

bukaan pintu sorong.

6.5.2 Percobaan dengan Debit Berubah

1. Tentukan dan catat kedudukan pintu sorong terhadap dasar saluran (Yg

tetap).

2. Periksa keadaan awal pipa manometer pada venturimeter. Jika terdapat

selisih ketinggian pada kedua pipa, catat selisihnya, dan gunakan

sebagai kalibrasi dalam perhitungan debit menggunakan venturimeter.

3. Alirkan air dengan debit tertentu yang memungkinkan terjadinya jenis

aliran yang diinginkan.

4. Setelah aliran stabil, ukur dan catat Y0, Y1, Y2, Ya, Yb, Xa, dan Xb

pada formulir pengamatan.

5. Percobaan dilakukan sebanyak lima kali dengan mengubah debit

aliran.

6.6 Contoh Perhitungan

Berikut contoh perhitungan untuk percobaan no 1 dengan debit tetap.

6.6.1 Pintu Sorong

1. Menghitung QT dan QA

Data Percobaan No 1:

( ) ⁄

⁄


Kelompok 10 14

⁄

Perhitungan:

QT

√

(

) √

(

)

⁄

QA

√ ( ) (

)

*(

)

+

√ ( ) (

( ) )

( )

*( )

+

⁄

2. Menghitung koefisien kontraksi dan koefision kecepatan

Data Percobaan 1:

⁄

⁄

Perhitungan:

3. Menghitung Fg dan Fh

Data Percobaan 1:

( ) ⁄ ( ) ⁄

⁄


Kelompok 10 15

Perhitungan:

( )

( )

(

) *

(

)+

( ) (

)

( )

(

)

6.6.2 Air Loncat

1. Menghitung debit yang mengalir (Q) dan bilangan Froude pada bagian

hulu air loncat (Fra)

Data percobaan:

⁄

( ) ⁄

⁄

Perhitungan:

√ ( ) (

)

*(

)

+

√ ( ) (

( ) )

( )

*( )

+

⁄


Kelompok 10 16

⁄

√

√

2. Menghitung Yb/Ya pengukuran dan Yb/Ya teoretis

Rumus:

( )

* √

+

Data percobaan:

Perhitungan:

( )

( )

* √

+

* √ ( ) +

3. Menghitung L

Rumus:

( )

Data percobaan no. 1:

Perhitungan:

( )


Kelompok 10 17

4. Menghitung kedalaman kritis (Yc) dan Eminimum serta Energi spesifik

Rumus:

(

)

Data percobaan No. 1:

( ) ⁄

⁄

Perhitungan:

(

)

(( )

( )( ) )

( )

5. Menghitung kedalaman kritis (Yc) dan Eminimum serta Energi spesifik

Rumus:

( )

Perhitungan:

( )

( )( )


Kelompok 10 18

6.6.3 Tabel Perhitungan

a. Percobaan Pintu Sorong Debit Tetap

Tabel 6.1 Tabel Perhitungan Percobaan Pintu Sorong Debit Tetap

No Yg (cm) Y0 (cm) Y1 (cm) QT (cm3/s) Q (cm

3/s) Cc Cv Fh (N/m) Fg (N/m) Yg/Y0 Fg/Fh

1 1,7 18,5 1,3 1843,41 1510,63 0,76 0,82 137898,81 193812,11 0,09 1,41

2 2,0 17,7 1,3 1800,45 1510,63 0,65 0,84 120431,82 179568,97 0,11 1,49

3 2,4 11,5 1,7 1835,27 1510,63 0,71 0,82 40459,89 82421,97 0,21 2,04

4 2,8 9,2 1,8 1702,96 1510,63 0,64 0,89 20012,53 56902,99 0,30 2,84

5 3,0 8,4 1,9 1696,11 1510,63 0,63 0,89 14247,20 48325,01 0,36 3,39

b. Percobaan Pintu Sorong Debit Berubah

Tabel 6.2 Tabel Perhitungan Percobaan Pintu Sorong Debit Berubah

No H1 (cm) H2 (cm) ΔH cm) Y2 (cm) Y0 (cm) Y1 (cm) QT (cm3/s) Q (cm3/s) Cc Cv Fh (N/m) Fg (N/m) Yg/Yo Fg/Fh

1 24,9 17,9 7 2,9 14,4 1,3 1611,37 1389,58 0,65 0,86 64615,64 123189,04 0,14 1,91

2 24,4 18,3 6,1 3 12,7 1,6 1832,72 1291,36 0,80 0,70 45971,16 92857,82 0,16 2,02

3 24,1 18,7 5,4 2,6 11 1,3 1390,67 1209,47 0,65 0,87 34474,70 74963,79 0,18 2,17

4 23,6 19,1 4,5 2,2 9,4 1,4 1365,79 1095,22 0,70 0,80 25328,35 54464,60 0,21 2,15

5 23,1 19,6 3,5 2 6,9 1,4 1143,61 952,34 0,70 0,83 11730,98 30979,40 0,29 2,64


Kelompok 10 19

c. Percobaan Air Loncat Debit Tetap

Tabel 6.3.a Tabel Perhitungan Percobaan Air Loncat Debit Tetap

No Yg (cm) Y0 (cm) Y1 (cm) Xa (cm) Ya (cm) Xb (cm) Yb (cm) Q (cm3/s) Fra Yb/Ya (p) Yb/Ya (T) L (cm) L/Yb

1 1,7 18,5 1,3 487,2 2,8 507 4,3 1510,63 1,34 1,54 1,46 19,8 4,60

2 2 17,7 1,3 473,1 2,8 492,5 4,5 1510,63 1,34 1,61 1,46 19,4 4,31

3 2,4 11,5 1,7 336,5 3,1 350 4,8 1510,63 1,15 1,55 1,20 13,5 2,81

4 2,75 9,2 1,8 260,5 2,7 273,2 4,9 1510,63 1,41 1,81 1,56 12,7 2,59

5 3 8,4 1,9 212,7 2,5 226,3 5,11 1510,63 1,58 2,04 1,80 13,6 2,66

Tabel 6.3.b Tabel Perhitungan Percobaan Air Loncat Debit Tetap (Energi Spesifik)

Yg (cm) Y0 (cm) Y1 (cm) Ya (cm) Yb (cm) Yc (cm) Eg (cm) E0 (cm) E1 (cm) Ea (cm) Eb (cm) Emin (cm) ΔE (cm)

1,7 18,5 1,3 2,8 4,3 3,40 8,49 18,56 12,91 5,30 5,36 5,10 0,07

2 17,7 1,3 2,8 4,5 3,40 6,90 17,76 12,91 5,30 5,47 5,10 0,10

2,4 11,5 1,7 3,1 4,8 3,40 5,81 11,65 8,49 5,14 5,65 5,10 0,08

2,75 9,2 1,8 2,7 4,9 3,40 5,34 9,43 7,85 5,39 5,72 5,10 0,20

3 8,4 1,9 2,5 5,11 3,40 5,18 8,68 7,33 5,64 5,86 5,10 0,35


Kelompok 10 20

d. Percobaan Air Loncat Debit Berubah

Tabel 6.4.a Tabel Perhitungan Percobaan Air Loncat Debit Berubah

No Xa (cm) Ya (cm) Xb (cm) Yb (cm) Q (cm3/s) Fra Yb/Ya (p) Yb/Ya (T) L (cm) L/Yb Yc (cm) Emin (cm) ΔE (cm)

1 203,2 1,9 212,5 3,6 1011,92 1,602 1,895 1,820 9,3 2,58 2,60 3,902 0,180

2 280 2,3 292 3,8 1095,22 1,302 1,652 1,408 12,0 3,16 2,74 4,113 0,096

3 347,5 3,1 358,5 4,4 1209,47 0,919 1,419 0,892 11,0 2,50 2,93 4,395 0,040

4 410,7 3,2 421,7 4,1 1291,36 0,935 1,281 0,914 11,0 2,68 3,06 4,591 0,014

5 436,2 3,2 448 4,1 1389,58 1,007 1,281 1,009 11,8 2,88 3,21 4,821 0,014

Tabel 6.4.b Tabel Perhitungan Percobaan Air Loncat Debit Berubah (Energi Spesifik)

No Yg (cm) Y2 (cm) Y0 (cm) Y1 (cm) Ya (cm) Yb (cm) Eg (cm) E2 (cm) E0 (cm) E1 (cm) Ea (cm) Eb (cm)

1 2 2 6,9 1,4 1,9 3,6 4,20 4,20 7,08 5,89 4,34 4,28

2 2 2,2 9,4 1,4 2,3 3,8 4,58 4,33 9,52 6,66 4,25 4,51

3 2 2,6 11 1,3 3,1 4,4 5,14 4,46 11,10 8,74 4,41 5,05

4 2 3 12,7 1,6 3,2 4,1 5,58 4,59 12,79 7,20 4,60 4,95

5 2 2,9 14,4 1,3 3,2 4,1 6,15 4,87 14,48 11,12 4,82 5,09


Kelompok 10 21

6.7 Grafik dan Analisis

6.7.1 Grafik Cc vs Yg/Yo

Grafik 6.1 Grafik Cc vs Yg/Yo Debit Tetap

Grafik 6.2 Grafik Cc vs Yg/Yo Debit Berubah

y = -25.92x3 + 17.382x2 - 3.8226x + 0.9521 R² = 0.5036

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40

Yg/Yo

Cc vs Yg/Yo Debit Tetap

Cc

Poly. (Cc)

y = 355.28x3 - 225.1x2 + 45.654x - 2.2719 R² = 0.1467

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40

Cc vs Yg/Yo Debit Berubah

Cc

Poly. (Cc)


Kelompok 10 22

Grafik Cc vs Yg/Yo menunjukkan besar koefisien kontraksi (Cc) pada setiap

perubahan bukaan pintu relatif terhadap tinggi muka air di hulu. Terlihat, bahwa nilai

Cc relatif stabil dalam kisaran suatu harga Cc tertentu. Untuk mendekati kurva Cc,

digunakan trendline polinomial orde 3 yang bertujuan untuk mengetahui nilai

ekstrem. Besarnya nilai Cc adalah kurang dari 1. Mengapa? Karena di hilir pintu

sorong akan selalu terjadi penyusutan tinggi muka air yang disebut dengan vena

contracta. Dari grafik, terlihat bahwa nilai Cc maksimum untuk debit tetap adalah

0,90 dan untuk debit berubah 0,80. Kegunaan Cc antara lain sebagai salah satu

parameter desain pintu sorong dengan bukaan optimal.

6.7.2 Grafik Cv vs Yg/Yo

Grafik 6.3 Grafik Cv vs Yg/Yo Debit Tetap

y = -13.353x3 + 10.25x2 - 2.1119x + 0.949 R² = 0.8741

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40

Cv

Yg/Yo

Cv vs Yg/Yo Debit Tetap

Cv

Poly. (Cv)


Kelompok 10 23

Grafik 6.4 Grafik Cc vs Yg/Yo Debit Berubah

Grafik Cv vs Yg/Yo menunjukkan harga koefisien kecepatan tiap perubahan

perbandingan Yg/Yo. Nilai Cv seharusnya stabil pada suatu nilai tertentu. Nilai Cv

yang ideal adalah 1, karena besarnya Cv menunjukkan perbandingan Q aktual dengan

Q teoretis. Trendline yang digunakan untuk mendekati kurva Cv adalah polinom orde

3 untuk mengetahui nilai ekstrem dari Cv. Dari grafik, nilai maksimum Cv untuk

debit tetap adalah 0,89 dan untuk debit berubah adalah 0,86. Dalam kehidupan sehari-

hari, penghitungan nilai Cv berguna dalam mendesain suatu pintu sorong dengan

suatu nilai Q tertentu yang efektif.

y = -295.9x3 + 189.77x2 - 38.878x + 3.3622 R² = 0.1153

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35

Cv

Yg/Yo

Cv vs Yg/Yo Debit Berubah

Cv

Poly. (Cv)


Kelompok 10 24

6.7.3 Grafik Fg/Fh vs Yg/Yo

Grafik 6.5 Grafik Fg/Fh vs Yg/Yo Debit Tetap

Grafik 6.6 Grafik Fg/Fh vs Yg/Yo Debit Berubah

Grafik Fg/Fh vs Yg/Yo menunjukkan perbandingan Fg dan Fh setiap perubahan

bukaan relatif terhadap tinggi muka air di hulu. Dalam keadaan setimbang,

seharusnya besar Fg dan Fh sama besar, hanya saja berbeda arah. Artinya,

perbandingan Fg/Fh seharusnya bernilai 1 untuk semua nilai perbandingan Yg/Yo.

y = 6.0519x + 1 R² = 0.9451

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40

Fg/F

h

Yg/Yo

Fg/Fh vs Yg/Yo Debit Tetap

Fg/Fh

Linear (Fg/Fh)

y = 5.9119x + 1 R² = 0.8662

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40

Fg/F

h

Yg/Yo

Fg/Fh vs Yg/Yo Debit Berubah

Fg/Fh

Linear (Fg/Fh)


Kelompok 10 25

6.7.4 Grafik Yb/Ya pengukuran vs Yb/Ya teoretis

Grafik 6.7 Grafik Yb/Ya Pengukuran vs Yb/Ya Teoretis Debit Tetap

Grafik 6.8 Grafik Yb/Ya Pengukuran vs Yb/Ya Teoretis Debit Berubah

Grafik Yb/Ya pengukuran vs Yb/Ya teoretis dibuat untuk menunjukkan hubungan

antara Yb/Ya teoretis dengan Yb/Ya pengukuran. Pada kondisi ideal, kedua nilai

Yb/Ya seharusnya sama setiap waktu. Semakin dekat perbandingan kedua jenis

Yb/Ya terhadap nilai 1, maka pengukuran semakin akurat.

y = 1.1414x R² = 0.7217

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.5 1 1.5 2

Yb

/Ya

Pe

ngu

kura

n

Yb/Ya Teoretis

Yb/Ya Pengukuran vs Yb/Ya Teoretis Debit Tetap

Y=X

Yb/Ya

Linear (Yb/Ya)

y = 1.1964x R² = 0.126

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.5 1 1.5 2

Yb

/Ya

Pe

ngu

kura

n

Yb/Ya Teoretis

Yb/Ya Pengukuran vs Yb/Ya Teoretis Debit Berubah

Y=x

Yb/Ya

Linear (Yb/Ya)


Kelompok 10 26

6.7.5 Grafik L/Yb vs Fra

Grafik 6.9 Grafik L/Yb vs Fra Debit Tetap

Grafik 6.10 Grafik L/Yb vs Fra Debit Berubah

Grafik L/Yb vs Fra menunjukkan pada nilai Fra berapa, profil air loncat bisa teramati.

Dalam hal ini, nilai Fra seharusnya lebih besar dari 1, yang menunjukkan bahwa

aliran di titik Ya, adalah aliran superkritis. Selanjutnya, seharusnya nilai L/Yb

meningkat seiring peningkatan nilai Fra. Grafik ini berguna untuk menentukan jenis

air loncat yang terjadi sesuai dengan nilai bilangan Froude di titik awal air loncat.

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00

L/Y

b

Fra

L/Yb vs Fra Debit Tetap

L/Yb

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00

L/Y

b

Fra

L/Yb vs Fra Debit Berubah

L/Yb


Kelompok 10 27

6.7.6 Grafik Y vs E

Grafik 6.10 Grafik Y vs E Debit Tetap

Grafik 6.11 Grafik Y vs E Debit Berubah

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00

Y (

cm)

E (cm)

Y vs E Debit Tetap

No 1

No 2

No 3

No 4

No 5

Y=E

Garis Kritis

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 5 10 15 20

Y (

cm)

E (cm)

Y vs E Debit Berubah

Y=E

Garis Kritis

Q1

Q2

Q3

Q4

Q5


Kelompok 10 28

Grafik Y vs E, menunjukkan kedalaman untuk suatu besar energi spesifik tertentu.

Dari grafik di atas, terlihat bahwa kurva energi spesifik asimptotik ada garis Y=E dan Y=0.

Untuk debit yang berbeda-beda, kurva energi spesifik membesar-mengecil sesuai dengan

peningkatan-penurunan debit.

Dalam grafik terdapat garis kritis yang menunjukkan titik-titik kedalaman kritis pada

setiap harga debit yang berubah-ubah. Garis kritis ini membagi daerah kurva menjadi dua.

Daerah di atas garis kritis adalah daerah aliran lambat (subkritis), sedangkan daerah di bawah

garis kritis adalah daerah aliran cepat (superkritis).

Untuk setiap nilai E, terdapat dua kemungkinan kedalaman. Pada satu titik, kedua

kedalaman ini terlihat menjadi satu, yaitu di titik kritis.

6.8 Kesimpulan dan Saran

6.8.1 Kesimpulan

a. Aliran yang melalui pintu sorong berubah dari kondisi subkritis yang memiliki

kecepatan rendah menjadi kondisi superkritis dengan kecepatan yang lebih tinggi

yang bersifat menggerus.

b. Koefisien kontraksi dapat ditentukan dengan mengukur tinggi muka air terendah di

hilir pintu sorong dan membandingkannya dengan besar bukaan pintu. Sedangkan

koefisien kecepatan dapat ditentukan dengan membandingkan nilai debit dari

venturimeter dengan nilai debit berdasarkan pengukuran tinggi muka air terendah di

hilir pintu sorong dan tinggi muka air di hulu pintu sorong. Untuk percobaan dengan

debit tetap, rata-rata nilai Cc adalah 0,68 dan rata-rata nilai Cv adalah 0,85.

Sedangkan untuk debit berubah, nilai Cc rata-rata adalah 0,70 dan nilai Cv rata-rata

0,81.

c. Gaya-gaya yang bekerja pada pintu sorong dapat ditentukan dengan persamaan

momentum maupun gaya hidrostatis. Gaya yang bekerja pada pintu adalah pasangan

gaya aksi-reaksi, yaitu Fh yang merupakan gaya dorong hidrostatis dan Fg yang

merupakan gaya yang melawan gaya dorong hidrostatis.

d. Profil air loncat dapat terlihat jika aliran berubah secara cepat dari kondisi superkritis

menjadi subkritis.

e. Kehilangan energi dapat dihitung dengan menghitung penurunan muka air. Dari hasil

percobaan, kehilangan energi rata-rata untuk debit tetap adalah 0,16 cm dan untuk

debit berubah 0,07 cm.


Kelompok 10 29

f. Kedalaman kritis dapat ditentukan berdasarkan perhitungan yang memerlukan data

tinggi muka air di titik air loncat nulai terlihat. Nilai kedalaman kritis untuk setiap

debit berbeda-beda. Energi minimum adalah energi pada saat kedalaman kritis yang

besarnya 1,5 kali kedalaman kritis.

6.8.2 Saran

Untuk mendapatkan hasil yang akurat, perlu dilakukan pengukuran setiap besaran yang

terdapat pada alat (besaran aktual). Hal ini perlu dilakukan karena pada alat, biasanya

terdapat perbedaan antara data alat yang tertera pada alat dengan kondisi aktualnya.

6.9 Referensi

Fox, Robert W, dkk. 2004. Introduction to Fluid Mechanics. USA: J. Willey and Sons,

Inc.

Subramanya, K. 1992. Flow in Open Channels. New Delhi: Tata Mcgraw Hill

Publishing Company Limited

Dake, JMK. 1985. Hidrolika Teknik. Jakarta: Penerbit Erlangga

72451761-isi-laporan

Documents