bab i. loncat air

Aliran Melalui Pintu Sorong

BAB I

PERCOBAAN 1.3 : LONCAT AIR

A. Maksud dan Tujuan

1. Menentukan gaya momentum loncat air

2. Menentukan energy yang dihancurkan pada loncatan air

3. Menentukan letak panajang loncatan air, bandingkan dengan Lj = 6. yi

4. Gambarkan hubungan y3

y1 vs

v12

g . y1

; ∆ Ey1

vs v1

2

g . y1

B. Alat dan Bahan

1. Set model saluran terbuka.

2. Model Pintu sorong

3. Point Gauge

4. Mistar

5. Jangka sorong

C. Prosedur Pelaksanaan

1. Atur saluran sehingga horizontal.

2. Atur pintu sorong : yg (menurut Petunjuk Instruktur)

3. Atur katub masuk : yo dan (∆H1) (menurut Petunjuk Instruktur)

4. Buat loncatan air dengan mengatur ambang hilir.

5. Ukurlah : y1, y3, ya, yb.

6. Ukurlah jarak dari pintu sorong ke ya dan yb (Lj = Xyb -Xya).

7. Ulangi percobaan dengan merubah debit (∆H2 yo1) dan (∆H3 ,

dengan yg adalah tetap) (menurut petunjuk instruktur)..

8. Ulangi percobaan dengan merubah yg menjadi (yg1) dan (yg2) menurut

petunjuk instruktur, dengan yo (∆H1) adalah tetap.

Laporan Praktikum Hidrolika Kelompok VIII


D. Tabel Hasil Percobaan

No.∆H

(cmHg)

Q

(cm3/s)

Ya

(cm)

Yb

(cm)

g

(cm/s2)

ρ

(gr/cm3)

[1] [2] [3]=c.√[2] [4] [5] [6] [7]

130 1389.972

2,18 6,15 981 1

2 3,24 6,44 981 1

339 1584.812

2,6 7,09 981 1

4 3,44 5,82 981 1

526 1293.993

3,05 5,9 981 1

6 2,91 6,68 981 1

734 1479.738

3,05 6,8 981 1

8 3,15 6,1 981 1

922 1190.301

1,75 6,08 981 1

10 2,35 5,55 981 1

1130 1389.972

3,2 6,44 981 1

12 2,96 6,04 981 1

Tabel 1.3.1. Tabel Hasil Percobaan

E. Hitungan

E.1. Dasar Teori

Dasar Teori Loncatan Hidraulik (Hydraulic Jump)

Resultante gaya yang bekerja pada tampang a dan b :

∑ Fx=12

. ρ . g . ya2−1

2. ρ . g . yb

2

Pengaruh gaya pada laju aliran momentum : ρ . Q. vb−ρ . Q. va

Maka :

12

. ρ . g . ya2−1

2. ρ . g . yb

2=ρ . Q(v b−v a)

Atau

yb

ya

=12 [√(1+

8. va2

g . ya)−1] ….. ( 13 )



Loncatan hidraulik terjadi bila yb = kedalaman subkritis yang dapat

diatur oleh pintu pengatur hilir. Energi yang dihancurkan dalam loncatan

air.

∆ E= ya+va

2

2.g−( yb+

vb2

2. g )=( yb− ya)3

4. ya . yb

….. ( 14 )

Atau :

∆ H=(

yb

ya−1)

3

4.yb

ya

…..( 15 )

Dapat diganti ya= y1; yb= y3

Atau

∆ H=( y3− y1)

3

4. y1 . y3

(Penyederhanaan Pers. 14) ….. ( 16 )

(Robertus Chandrawidjaja, 2013 ; 112).

Keterangan :

Y = Kedalaman air (cm)

Q = Debit aliran (cm3/det)

v = Kecepatan aliran (cm/det)

g = Gravitasi (cm/det2)

Energi Spesifik :

E= y+ Q 2

2. g . y2

dengan:

E = Spesifik energy (m)

y = Kedalaman air (m)

Q = debit aliran (m3/sec) (Volume/Waktu)

g = grafitasi =9,81 (m/sec2)

Tinggi Air Kritik :


Ruang tilik

Skat hilir

Muka air sebelah hilir loncat air

Tab.Pitot

Tab.Pitot

Garis kedalaman kritis


Untuk saluran persegi panjang :

yc=3√ Q2

g ; EC=Emin=

32

yc

Dimana = EC=Emin = Minimum Specific Energy

yc = Critical Depth


Gambar 1.3.1. Kondisi Gaya dan Energi didalam Air Loncat


Panjang loncatan hidraulik :

L j=6. y1…………………………….(Smetama)

Menghitung Energi spesifik (Es)

Energi pada tampang lintang saluran, yang dihitung terhadap dasar

saluran, disebut dengan energi spesifik. Jadi, energi spesifik adalah jumlah

data energi tekanan dan energi kecepatan di suatu titik yang diberikan oleh

bentuk berikut :



Es=Y + v2

2 g

Penurunan rumus gaya dorong pada sekat komponen gaya horizontal

pada saluran :

• Gaya distribusi hidrostatik di hulu sekat

• Gaya distibusi hidrostatik di hilir sekat

• Gaya geser pada dasar saluran

• Gaya yang bekerja pada sekat

Untuk mencari gaya teoritis yang bekerja pada sekat, Fg diabaikan

karena dsini pengamatan hanya dilakukan pada jarak yang relatif pendek

sehingga dasar saluran dapat dianggap sempurna.

(Fathurrazie Shadiq, 2008).



E.2 Contoh Hitungan

Data :

ρ = 1 gr/cm3

g = 981 cm/det2

Q = 1389.972 cm3/s

B = 8 cm

Y0 = 15,68 cm

Y1= 1,62 cm

Yf = 5,74 cm

Ya= 2,18 cm

Yb= 6,15 cm

Xa= 3690 cm

Xb= 3898 cm

Debit aliran tiap satuan lebar :

q=Qb

=1389,9728

=¿173,7465 cm3/s/cm

Menghitung luas aliran :

A 1=b . y 1=8.1,62=¿12,96 cm2

Kecepatan aliran :

V 1= QA 1

=1389,97212,96

=¿ 107,25 cm/s

Resultan gaya yang bekerja pada aliran tampang a dan b:



∑ Fx=12

. ρ . g . Y a2−12

. ρ . g . Y b2

∑ F x=12

. ρ. g . ( Y a2−Y b2 )

∑ Fx=12

. 1 .981 . (2,182−6,152 )

∑ Fx=12

. 981 . (33,0701 )

∑ Fx=16220,88405

Energi yang dihancurkan dalam loncat air

∆ E=(Yb

Ya−1)

3

4YbYa

∆ E=( 6,15

2,18−1)

3

4 .6,152,18

∆ E=0,5352090223 cm

Energi Spesifik

- Energi spesifik pada Ya

Ea=Ya+ Q2

2.g .( ya .b)2

Ea=2,18+ 1389,9722

2.981 .(2,18.8)2

Ea=5,417577248 cm

- Energi spesifik pada Yb

Eb=Yb+ Q2

2. g .( yb .b)2

Eb=6,15+ 1389,9722

2.981 .(6,15.8)2

Eb=16,556801827 cm



- Energi spesifik pada Y0

E 0=Y 0+ Q2

2. g .( y 0.8)2

E 0=15,68+ 1389,9722

2.981 .(15,68.8)2

E 0=15,74258079 cm

- Energi spesifik pada Y1

E 1=Y 1+ Q2

2. g .( y 1.8)2

E 1=1,62+ 1389,9722

2.981 .(1,62.8)2

E 1=7,482773248 cm

Tinggi Air Kritis

Untuk saluran persegi panjang :

yc=3√ q2

g=3√ 173,74652

981 = 3,133678039 cm

Minimum Specific Energy

Ec=Emin=32

. Yc=32

.3,133678039 cm

Ec=Emin=4,700517059 cm

Panjang loncatan hidrolik :

Lj = 6 . Y1

= 6 . 1,62

= 9,72 cm

Nilai Yf/Y1 :

5,74/1,62 = 3,543209877



Nilai V12/g.Y1 :

107,252

981.1,62 = 7,237866689

Nilai ∆ E/Y1 :

0,5352090223/1,62 = 0,3303759397

Nilai E0-Y0 = 15,74258079-15,68 = 0.062580785

Nilai E1-Y1 = 7,482773248-1,62 = 5.862773248

E.3 Tabel Hasil Perhitungan

No.∆H Q b q yo yf y1 g

(cmHg) cm3/s (cm) (cm) ( cm ) (cm) (cm) (cm/s2)[1] [2] [3]=c.√[2] [4] [5]=[3]/[4] [6] [7] [8] [9]1. 30 1389.972 8 173.7465 15.68 5.74 1.62 9812. 30 1389.972 8 173.7465 13.15 5.9 1.12 9813. 39 1584.812 8 198.1015 13.15 5.86 1.85 9814. 39 1584.812 8 198.1015 19.49 5.81 3.44 9815. 26 1293.993 8 161.7491 16.35 5.75 1.48 9816. 26 1293.993 8 161.7491 12.2 6.07 1.4 9817. 34 1479.738 8 184.9673 12.2 6.25 1.55 9818. 34 1479.738 8 184.9673 19.29 6 1.6 9819. 22 1190.301 8 148.7876 11.55 5.6 1.3 981

10. 22 1190.301 8 148.7876 14.25 5.36 1.21 98111. 30 1389.972 8 173.7465 14.25 5.94 1.51 98112. 30 1389.972 8 173.7465 15.04 5.84 1.57 981

Tabel 1.3.2 Tabel hasil Perhitungan

ya yb A1 V1 fx ΔE(cm) (cm) (cm2) (cm/det) (gr/s2) (cm)

[10] [11] [12]=[4].[8][13]=[3]/

[12][14]=0,5.ρ.[9].([10¿¿2−[11 ]2 ¿ [ 15 ]=

([11 ][ 10 ]

−1)3

4.[11 ][10]

2.18 6.15 12.96 107.2509 -16220.9 0.5352093.24 6.44 8.96 155.1308 -15193.7 0.1211752.6 7.09 14.8 107.0819 -21340.7 0.472157

3.44 5.82 27.52 57.58765 -10810 0.048936



3.05 5.9 11.84 109.2899 -12511.4 0.1054442.91 6.68 11.2 115.5351 -17733.7 0.2368113.05 6.8 12.4 119.3337 -18117.8 0.2084133.15 6.1 12.8 115.6045 -13384.5 0.1060361.75 6.08 10.4 114.452 -16629.9 1.0899942.35 5.55 9.68 122.965 -12399.8 0.2672773.2 6.44 12.08 115.0639 -15320.1 0.12894

2.96 6.04 12.56 110.6666 -13596.7 0.138029

Tabel 1.3.3 Tabel hasil perhitungan

Ea Eb Eo E1(cm) (cm) (cm) (cm)

[16]=[10]+[3]2

2. [ 9 ] .[10]2.[4 ]2

[17]=[11]+[3]2

2. [ 9 ] .[11]2.[4 ]2

[18]=[6]+[3]2

2. [ 9 ] .[6]2.[4 ]2

[19]=[8]+[3]2

2. [ 9 ] .[8]2.[4 ]2

5.417577 6.556802 15.74258 7.4827734.705693 6.810989 13.23898 13.385835.558897 7.487909 13.26567 7.6943085.130284 6.410514 19.54266 5.1302844.483459 6.283072 16.39988 7.5678154.484704 6.978835 12.28959 8.2034444.924524 7.177114 12.31716 8.8081724.907396 6.568631 19.33686 8.4116255.43433 6.38523 11.63458 7.976486

4.393144 5.91631 14.30557 8.9166194.702565 6.810989 14.32577 8.2580654.716102 6.461754 15.10802 7.812145


yc Ec Xa xb Lj(cm) (cm) (cm) (cm) (cm)[20]=

3√ [5][9]

[21]=3/2.([20]) [22] [23] [24]=[23]-[22]

3.133678 4.700517 3690 3898 2083.133678 4.700517 3212 3434 2223.420074 5.130111 3620 3846 2263.420074 5.130111 4600 4758 1582.987709 4.481563 3806 4000 1942.987709 4.481563 2818 3300 482



3.267184 4.900776 2860 3150 2903.267184 4.900776 4382 4624 2422.825888 4.238831 2888 3150 2622.825888 4.238831 3540 3730 1903.133678 4.700517 3450 3684 2343.133678 4.700517 3760 3992 232


Lj=6xY1 yf/y1 V1²/gY1 ΔE/y1 E0-Y0 E1-Y1(cm) (cm) (cm)

[25]=6.[8] [26]=[7]/[8]

[27]=132

[ 9 ] . [8 ]

[28]=[15]/[8] [29]=[18]-[6] [30]=[19]-[8]

9.72 3.54321 7.237992 0.330376 0.062581 5.8627736.72 5.267857 21.90327 0.108192 0.088978 12.2658311.1 3.167568 6.31817 0.25522 0.115671 5.844308

20.64 1.688953 0.982723 0.014226 0.052657 1.6902848.88 3.885135 8.226777 0.071246 0.049883 6.0878158.4 4.335714 9.719206 0.169151 0.089591 6.8034449.3 4.032258 9.365384 0.13446 0.117158 7.2581729.6 3.75 8.514531 0.066273 0.046863 6.8116257.8 4.307692 10.27152 0.838457 0.084581 6.676486

7.26 4.429752 12.73821 0.22089 0.055565 7.7066199.06 3.933775 8.937834 0.085391 0.075771 6.7480659.42 3.719745 7.951777 0.087917 0.06802 6.242145




F. Analisa Grafik

1. Grafik hubungan antara Yf/Y1 vs v²/gY1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 231

1.52

2.53

3.54

4.55

5.5f(x) = 0.160424787421805 x + 2.3389357650662R² = 0.820254897343493

Grafik Yf/Y1 vs v²/GY1

Y3/Y1 vs v2/GY1

Linear (Y3/Y1 vs v2/GY1)

V²/GY1

Yf/Y

1

Data Yf/Y1 v²/gY11. 1.688953 0.9827232. 3.167568 6.318173. 3.54321 7.2379924. 3.719745 7.9517775. 3.885135 8.2267776. 3.75 8.5145317. 3.933775 8.9378348. 4.032258 9.3653849. 4.335714 9.719206

10. 4.307692 10.2715211. 4.429752 12.73821



12. 5.267857 21.90327

Dilihat dari grafik dapat disimpulkan bahwa hubungan antara Yf/Y1 vs

V2/gY1 mempunyai persamaan garis lurus (linear) yaitu y = 0.160x +

2.338 ,dengan nilai R² = 0.820. nilai Yf adalah nilai kedalaman air pada bagian

hilir aliran (pada bagian stabil) dan nilai Y1 adalah nilai kedalaman air pada

bagian antara pintu sorong sampai dengan loncatan air yang pertama.

Setelah data diurutkan dari kecil besar dapat dilihat hubungn antara

Yf/Y1 vs V2/gY1. Semakin besar nilai V2/gY1 maka akan membuat nilai Yf/Y1

menjadi semakin besar. Hal ini di sebabkan karena nilai Yf/Y1 vs V2/gY1 adalah

berbanding lurus. Tetapi ada sebagian data yang tidak sesuai yaitu data ke-6 dan

data ke-10 hal ini disebabkan karena ketidak telitian dalam pengukuran Y1

(pengukuran kedalaman antara pintu sorong dengan loncat air pertama).

2. Grafik hubungan antara ΔE/Y1 vs v²/gY1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 230

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

f(x) = 0.00413556890316868 x + 0.159826817422847R² = 0.00821937814263363

Grafik ΔE/Y1 vs v²/GY1

ΔE/Y1 vs v²/GY1

Linear (ΔE/Y1 vs v²/GY1)

v²/GY1

ΔE/

Y1

Data v²/gY1 ΔE/Y11. 0.982723 0.0142262. 6.31817 0.255223. 7.237992 0.3303764. 7.951777 0.0879175. 8.226777 0.0712466. 8.514531 0.0662737. 8.937834 0.085391



8. 9.365384 0.134469. 9.719206 0.169151

10. 10.27152 0.83845711. 12.73821 0.2208912. 21.90327 0.108192

Dilihat dari grafik dapat disimpulkan bahwa hubungan antara ΔE/Y1 vs

V2/gY1 mempunyai persamaan garis lurus (linear) yaitu y = 0.004x + 0.159,

dengan nilai R² = 0.008. nilai ΔE adalah nilai energy yang dihancurkan dalam

loncat air dan nilai Y1 adalah nilai kedalaman air pada bagian antara pintu sorong

sampai dengan loncatan air yang pertama.

Setelah data diurutkan dari kecil besar dapat dilihat hubungn antara

ΔE/Y1 vs V2/gY1. Semakin besar nilai V2/gY1 maka akan membuat nilai ΔE/Y1

menjadi semakin besar. Hal ini di sebabkan karena nilai Yf/Y1 vs V2/gY1 adalah

berbanding lurus. Tetapi kenyataan yang terlihat di grafik mulai data ke-4 sampai

dengan data ke-12 terlihat data sudah tidak sesuai, hal utama yang menyebabkan

data seperti itu adalah ketidak telitian dalam melakukan proses pengukuran

kedalaman air nya (Pengukuran Ya, Yb, Y1).



G. Kesimpulan

1. Gaya momentum yang terjadi pada 12 kali percobaan di dapat nilai

yaitu : 10810.0314 gr/s2 sampai dengan 21340.72305 gr/s2. Sesuai

dengan rumus ∑ Fx=12

. ρ . g . Y a2−12

. ρ . g . Y b2 (Robertus

Chanrawidjaja). Bahwa semakin besar gaya yang bekerja pada aliran

itu sangat dipengaruhi oleh selisih ketinggian Yb dengan Ya.

2. Energi yang dihancurkan pada loncat air (ΔE) pada 12 kali percobaan

yang telah dilakukan dengan debit yang bervariasi sehingga didapat

nilai ΔE yang bervariasi yaitu dari : 0.048936286 cm sampai dengan

1.089993784 cm. nilai energy yang dihancurkan pada loncat air

dipengaruhi oleh nilai Yb dan Ya. Jika perbandingan nilai Yb/Ya

semakin besar, maka nilai energy yang dihancurkan pada loncat air

juga akan semakin besar.

3. Dari hasil data praktikum dan dilihat dari hasil perhitungan bahwa

nilai panjang loncat air dari hasil analitis dengan teoritis adalah :

Lj analitis

Lj teoritis

(cm) (cm)158 20.64190 7.26194 8.88208 9.72222 6.72226 11.1



232 9.42234 9.06242 9.6262 7.8290 9.3482 8.4


bab i. loncat air

Documents