kr01 1506727822 bisma renata artala
DESCRIPTION
TestTRANSCRIPT
DISIPASI HOT WIRE – KR01 BISMA RENATA ARTALA - 1506727822
LAPORAN PRAKTIKUM
Disipasi Kalor Hot Wire
Nama : Bisma Renata Artala
NPM : 1506727822
Fakultas : Teknik
Program Studi : Teknik Mesin
Nama Percobaan : KR01 Disipasi kalor Hot Wire
Minggu Percobaan : 3
Tanggal Percobaan : 2 Oktober 2015
LABORATORIUM FISIKA DASAR
UPP IPD
UNIVERSITAS INDONESIA
DISIPASI HOT WIRE – KR01 BISMA RENATA ARTALA - 1506727822
Disipasi Kalor Hot Wire
Tujuan
Menggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara.
Peralatan
1. Kawat pijar (hotwire)
2. Fan
3. Voltmeter dan Ampmeter
4. Adjustable power supply
5. Camcorder
6. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis
Prinsip Dasar
Disipasi panas adalah fenomena keluarnya panas karena tubrukan atau gesekan di
dalam ruangan yang berisi kumpulan partikel. Gesekan atau friksi biasanya akan menimbulkan
panas. Contohnya dalam kehidupan sehari-hari antara lain menggesekgesekkan telapak tangan,
mengamplas kayu dan besi, mengebor, membenturkan batu, mengerem, menyalakan korek api,
atau menstater motor dan mobil.
Single normal probe adalah 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.
P = v i Δ t .........( 1 )
Bila probe dihembuskan udara maka akan merubah nilai resistansi kawat sehingga
merubah besarnya arus listrik yang mengalir. Semakin cepat udara yang mengalir maka
perubahan nilai resistansi juga semakin besar dan arus listrik yang mengalir juga berubah.
DISIPASI HOT WIRE – KR01 BISMA RENATA ARTALA - 1506727822
Jumlah perpindahan panas yang diterima probe dinyatakan oleh overheat ratio yang
dirumuskan sebagai :
Overheat ratio =
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.
Pada percobaan yang akan dilakukan yaitu mengukur tegangan kawat pada temperatur
ambient dan mengukur tegangan kawat bila dialiri arus udara dengan kecepatan yang hasilkan
oleh fan. Kecepatan aliran udara oleh fan akan divariasikan melalui daya yang diberikan ke fan
yaitu 70 , 110 , 150 dan 190 dari daya maksimal 230 m/s.
DISIPASI HOT WIRE – KR01 BISMA RENATA ARTALA - 1506727822
Model percobaan
Cara Kerja
Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di bagian bawah halaman
ini.
1. Aktifkan Web cam ! (klik icon video pada halaman web r-Lab) !
2. Berikan aliran udara dengan kecepatan 0 m/s , dengan meng”klik” pilihan drop
down pada icon “atur kecepatan aliran”.
3. Hidupkan motor pengerak kipas dengan meng”klik” radio button pada icon
“menghidupkan power supply kipas.
4. Ukurlah Tegangan dan Arus listrik di kawat hot wire dengan cara mengklik icon
“ukur”.
5. Ulangi langkah 2 hingga 4 untuk kecepatan 70 , 110 , 150 , 190 dan 230 m/s !
DISIPASI HOT WIRE – KR01 BISMA RENATA ARTALA - 1506727822
Tugas & Evaluasi
1. Berdasarkan data yang didapat , buatlah grafik yang menggambarkan hubungan Tegangan
Hotwire dengan Waktu untuk tiap kecepatan aliran udara.
2. Berdasarkan pengolahan data di atas, buatlah grafik yang menggambarkan hubungan
Tegangan Hotwire dengan Kecepatan aliran angin.
3. Buatlah persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hotwire.
4. Berdasarkan percobaan dan data yang didapat, apakah kita dapat menggunakan kawat
Hotwire sebagai pengukur kecepatan angin?
5. Berilah analisis dari hasil percobaan ini.
DISIPASI HOT WIRE – KR01 BISMA RENATA ARTALA - 1506727822
HASIL DAN EVALUASI
Data Pengamatan
1. Data saat kecepatan 0 m/s
Waktu V-HW I-HW
1 2.112 54.3
2 2.112 54.2
3 2.112 54.3
4 2.112 54.3
5 2.112 54.4
6 2.112 54.5
7 2.112 54.6
8 2.112 54.8
9 2.112 55.0
10 2.112 55.0
2. Data saat kecepatan 70 m/s
Waktu V-HW I-HW
1 2.066 55.9
2 2.065 55.7
3 2.064 55.7
4 2.065 55.7
5 2.067 55.6
6 2.067 55.5
7 2.067 55.4
8 2.067 55.4
9 2.067 55.4
10 2.066 55.4
3. Data saat kecepatan 110 m/s
Waktu V-HW I-HW
1 2.049 54.5
2 2.049 55.1
3 2.049 55.7
4 2.048 56.3
5 2.048 56.8
6 2.048 57.0
DISIPASI HOT WIRE – KR01 BISMA RENATA ARTALA - 1506727822
7 2.047 56.7
8 2.048 56.3
9 2.048 56.0
10 2.048 55.5
4. Data saat kecepatan 150 m/s
Waktu V-HW I-HW
1 2.040 55.6
2 2.041 54.8
3 2.041 54.5
4 2.040 54.3
5 2.041 54.2
6 2.041 54.2
7 2.041 54.5
8 2.041 54.9
9 2.041 55.7
10 2.041 56.4
5. Data saat kecepatan 190 m/s
Waktu V-HW I-HW
1 2.037 54.3
2 2.037 54.3
3 2.036 54.4
4 2.036 54.6
5 2.036 55.0
6 2.037 55.6
7 2.036 56.2
8 2.037 56.6
9 2.037 57.1
10 2.036 57.4
6. Data saat kecepatan 230 m/s
Waktu V-HW I-HW
1 2.033 54.4
2 2.033 54.3
3 2.033 54.4
DISIPASI HOT WIRE – KR01 BISMA RENATA ARTALA - 1506727822
4 2.032 54.7
5 2.032 54.8
6 2.032 55.2
7 2.032 55.8
8 2.032 56.2
9 2.032 56.6
10 2.032 56.8
DISIPASI HOT WIRE – KR01 BISMA RENATA ARTALA - 1506727822
Pengolahan Data
Grafik hubungan tegangan hotwire terhadap waktu untuk tiap kecepatan aliran udara
Waktu V1=0 V2=70 V3=110 V4=150 V5=190 V6=230
1 2.112 2.066 2.049 2.040 2.037 2.033
2 2.112 2.065 2.049 2.041 2.037 2.033
3 2.112 2.064 2.049 2.041 2.036 2.033
4 2.112 2.065 2.048 2.040 2.036 2.032
5 2.112 2.067 2.048 2.041 2.036 2.032
6 2.112 2.067 2.048 2.041 2.037 2.032
7 2.112 2.067 2.047 2.041 2.036 2.032
8 2.112 2.067 2.048 2.041 2.037 2.032
9 2.112 2.067 2.048 2.041 2.037 2.032
10 2.112 2.066 2.048 2.041 2.036 2.032
DISIPASI HOT WIRE – KR01 BISMA RENATA ARTALA - 1506727822
Grafik tegangan hot wire dengan kecepatan angin - Cari tegangan rata-rata hot wire di masing-masing kecepatan
Kecepatan(m/s)
Rata-Rata
Tegangan(V)
0 2.112
70 2.066
110 2.048
150 2.041
190 2.037
230 2.032
Least Square
x=kecepatan angin (m/s) y=rata-rata tegangan pada
tiap-tiap kecepatan angin(V)
x y xy x^2 xy^2
0 2.112 0 0 0
70 2.066 144620 4900 20914944400
110 2.048 225280 12100 50751078400
150 2.041 306150 22500 93727822500
190 2.037 387030 36100 1,49792E+11
230 2.032 467360 52900 2,18425E+11
∑ 750 12.336 1530440 128500 5,33611E+11
2.020
2.030
2.040
2.050
2.060
2.070
2.080
2.090
2.100
2.110
2.120
0 50 100 150 200 250
Rata - Rata Tegangan(V)
Rata - Rata Tegangan(V)
DISIPASI HOT WIRE – KR01 BISMA RENATA ARTALA - 1506727822
Analisis
Percobaan KR01 tentang disipasi kalor dilakukan secara online melalui rLab. Walaupun
percobaan ini dilakukan secara online, hasil dari percobaan ini dapat mewakili hasil percobaan
langsung yang dilakukan secara manual.
Percobaan ini menggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara. Sumber aliran
udara adalah kipas angin yang dirancang sedemikian rupa di dalam sebuah pipa lengkap dengan
probe yang telah dihubungkan dengan sumber tegangan. Probe itu sendiri berupa kawat logam
pendek halus yang ujung-ujungnya disatukan pada dua kawat baja yang terhubung ke sumber
tegangan. Pada probe akan mengalir arus listrik. Energi pada probe akan didisipasi oleh kawat
menjadi energi kalor. Pada percobaan ini tegangan dan arus diukur pada saat kecepatan 0 m/s,
70 m/s, 110 m/s, 150 m/s, 190 m/s dan 230 m/s.
Berdasarkan pada prinsip kerjanya, bila kawat atau probe dihembus udara maka nilai resitansi
kawat akan berubah dan jumlah arus yang mengalir juga berubah. Semakin cepat udara yang
y = - 6 ,3327x + 2097, 0 R² = 0,8618 2.000
2.020
2.040
2.060
2.080
2.100
2.120
0 100 200 300
T
e
g
a
n
g
a
n
Kecepatan
Hubungan tegangan dengan kecepatan
Series1
Linear (Series1)
DISIPASI HOT WIRE – KR01 BISMA RENATA ARTALA - 1506727822
mengalir perubahan nilai resistansinya juga semakin besar. Tegangan semakin menurun saat
kecepatan bertambah, namun arusnya semakin meningkat.
Pada saat kecepatan angin 0 m/s, tegangan dan arus tidak berubah. Namun saat
kecepatan angin bertambah nilai tegangan dan arus berubah. Pengukuran dilakukan selama 10
detik. Dan selama selang waktu tersebut nilai tegangan dan arus tidak terlalu jauh dari nilai
rata-rata. Dapat disimpulkan bahwa lamanya pengukuran tidak terlalu berpengaruh pada nilai
tegangan yang dihasilkan.
Arus dan tegangan yang dihasilkan tidak meningkat atau menurun secara konstan tetapi
mengalami fluktuasi. Hal ini disebabkan ketika probe dihembus angin, probe tidak stabil
sehingga data yang dihasilkan pun berubah-ubah naik turun. Tegangan yang menurun dan arus
yang mengalami peningkatan dan penurunan disebabkan angin yang menerjang kawat
menyebabkan nilai resistansi kawat berubah sehinnga nilai arus dan tegangan pada hot wire
juga berubah. Besar kecilnya perubahan resistansi mempengaruhi perubahan kalor yang
didisipasikan pada probe.
Pada grafik tegangan terhadap kecepatan angin terlihat bahwa jika kecepatan semakin
besar tegangan semakin menurun.perubahan yang sangat besar terlihat pada saat kecepatan 0
m/s menjadi 70 m/s. dan pada percobaan selanjutnya dengan kecepatan yang ditingkatkan
secara teratur perubahan yang terjadi tidak terlalu tajam.
Pada grafik tegangan terhadap waktu terlihat bahwa tegangan cenderung konstan selama
percobaan yang dilakukan selama 10 detik. Meskipun mengalami perubahan nilai yang turun
naik, besar tegangan masih di sekitar nilai tegangan rata-rata. Dari hasil; ini diperoleh
kesimpulan bahwa lamanya waktu yang digunakan untuk percobaan disipasi kalor tidak
berpengaruh terhadap perubahan tegangan.
Meskipun waktu tidak berpengaruh terhadap perubahan tegangan namun berpengaruh
terhadap daya disipasi yang dihasilkan oleh kawat, hal ini sesuai dengan rumus
P = v i Δ t
Adanya hembusan angin yang menerpa kawat akan memberikan kawat gaya dorong
sebesar F. Namun gaya ini tidak diperhitungkan dalam percobaan disipasi kalor.
Pada grafik hubungan tegangan dengan kecepatan didapat persamaan y = -0,3327x +
2097,salah satu nilai tegangan disubstitusikan ke dalam persamaan hasil yang diperoleh akan
DISIPASI HOT WIRE – KR01 BISMA RENATA ARTALA - 1506727822
berbeda, karena persamaan tersebut merupakan pendekatan dari data yang diperoleh saat
praktikum.
Pada saat melakukan perhitungan saat untuk mendapatkan persamaan kecepatan angin
sebagai fungsi dari tegangan hotwire cenderung terjadi kesalahan. Dibutuhkan ketelitian agar
bisa menghasilkan persamaan yang benar-benar mendekati hasil yang diperoleh dari
praktikum.
Bila dilakukan praktikum secara manual, kecenderungan terjadi kesalahan mengambil
data sangat besar. Karena nilai yang diperoleh dari hasil pengukuran relatif sama.
Berdasarkan hasil praktikum, kawat hot wire tidak dapat digunakan sebagai pengukur
kecepatan angin karena hasil yang diperoleh berupa data yang berfluktuasi. Kawat menjadi
tidak stabil saat menerima gaya dorong dari angin yang berhembus. Bila diberikan angin
berkecepatan sangat tinggi akan menyebabkan kawat bergetar hebat sehingga nilai
resistansinya juga berubah. Besarnya nilai resistansi kawat yang mempengaruhi arus dan
tegangan tidak dapat menjadi acuan dalam melakukan pengukuran terhadap kecepatan angin.
Hal in akan menyebabkan nilai resistansinya tergantung pada ketahanan kawat dalam
menerima gaya dari angin yang berhembus.
Kesimpulan
1. Kecepatan angin berbanding terbalik dengan tegangan dan berbanding lurus dengan
arus.
2. Besarnya energy listrik yang terdisipasi sebanding dengan tegangan, arus dan waktu.
3. Kawat tidak dapat digunakan sebagai sensor pengukur kecepatan udara karena sifatnya
yang tidak stabil saat ditiup angin.
DISIPASI HOT WIRE – KR01 BISMA RENATA ARTALA - 1506727822
Referensi
1. Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ, 2000.
2. Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition, John
Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.