Document

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASARRemote LaboratoryDisipasi Kalor Hot WireUnit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar (UPP IPD)Universitas IndonesiaDepok, 2010Nama: Ali Abdurrahman SungkarNPM: 0906631036Fakultas: TeknikDepartemen: Teknik MesinKode Praktikum: KR01Tanggal Praktikum: 2 Maret 2010

I. Tujuan PraktikumMenggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara.II. Prinsip DasarSingle normal probe adalah suatu tipe hotwire yang paling banyak digunakansebagai sensoruntuk memberikan informasi kecepatan aliran dalam arah axial saja.Probe seperti ini terdiri dari sebuah kawat logam pendek yang halus yang disatukan padadua kawat baja. Masing masing ujung probe dihubungkan ke sebuah sumber tegangan.Energi listrik yang mengalir pada probe tersebut akan didispasi oleh kawat menjadi energikalor. Besarnya energi listrik yang terdisipasi sebanding dengan tegangan , arus listrikyang mengalir di probe tersebut dan lamanya waktu arus listrik mengalir.P = V I t .........( 1 )Bila probe dihembuskan udara makaakanmerubah nilairesistansikawatsehingga merubah besarnya arus listrik yang mengalir.Semakin cepat udara yangmengalir maka perubahan nilai resistansi juga semakin besar dan arus listrik yangmengalir juga berubah.Jumlah perpindahan panas yang diterima probe dinyatakan olehoverheat ratio yang dirumuskan sebagai :Overheat ratio =dengan,Rw = resistansi kawat pada temperatur pengoperasian (dihembuskan udara).Ra = resistansi kawat pada temperatur ambient (ruangan).

Hot wire probe harus dikalibrasi untuk menentukan persamaan yang menyatakanhubungan antara tegangan kawat (wire voltage, E) dengan kecepatan referensi (referencevelocity,U)setelahpersamaandiperoleh,kemudianinformasi kecepatandalamsetiap percobaan dapat dievaluasi menggunakan persamaan tersebut.Persamaanyangdidapatberbentuk persamaan linear atau persamaan polinomial.Pada percobaan yang akan dilakukan yaitu mengukur tegangan kawatpadatemperatur ambient dan mengukur tegangan kawat bila dialiri arus udara dengankecepatanyanghasilkanolehfan.Kecepatanaliranudaraolehfanakandivariasikan melalui daya yang diberikan ke fan yaitu 70 , 110 , 150 dan 190 dari dayamaksimal 230 m/s.III. Peralatan1.kawat pijar (hotwire)2.Fan3.Voltmeter dan Amperemeter4.Adjustable power supply5.Camcorder6.Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatisIV. Prosedur PercobaanEksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di bagianbawah halaman.1.Mengaktifkan Web cam. (mengklik icon video pada halaman web r-Lab).2.Memberikan aliran udara dengan kecepatan 0 m/s , dengan mengklik pilihandrop down pada icon atur kecepatan aliran.3.Menghidupkan motor pengerak kipas dengan mengklik radio button pada iconmenghidupkan powersupplykipas.4.Mengukur Tegangan dan Arus listrik di kawat hot wire dengan cara mengklikicon ukur.

5.Mengulangi langkah 2 hingga 4 untuk kecepatan 70 , 110 , 150 , 190 dan 230 m/s.V. Pengolahan Data dan EvaluasiA. Pengolahan DataF.v.t = V.I.tdv =dVy = mx + bdengan x, menyatakan tegangan pada hotwire.y, menyatakan kecepatan angin yang dialirkan.dengan data sebagai berikut,Yxx2y2xy 2.112 4.460.544 0 0 02.1124.460.54400 0 2.112 4.460.544 0 002.1124.460.54400 0 2.112 4.460.544 0 002.1124.460.54400 0 2.112 4.460.544 0 002.1124.460.54400 0 2.112 4.460.544 0 002.1124.460.54400 70 2.062 4.251.844 4900 144340702.0614.247.7214900144270 70 2.062 4.251.844 4900 144340702.0614.247.7214900144270 70 2.060 4.243.600 4900 144200702.0614.247.7214900144270 70 2.062 4.251.844 4900 144340702.0624.251.8444900144340 70 2.060 4.243.600 4900 144200702.0614.247.7214900144270 110 2.044 4.177.936 12100 224840

1102.0424.169.76412100224620 110 2.043 4.173.849 12100 2247301102.0424.169.76412100224620 110 2.043 4.173.849 12100 2247301102.0444.177.93612100224840 110 2.044 4.177.936 12100 2248401102.0434.173.84912100224730 110 2.043 4.173.849 12100 2247301102.0444.177.93612100224840 150 2.037 4.149.369 22500 3055501502.0354.141.22522500305250 150 2.036 4.145.296 22500 3054001502.0364.145.29622500305400 150 2.036 4.145.296 22500 3054001502.0364.145.29622500305400 150 2.036 4.145.296 22500 3054001502.0364.145.29622500305400 150 2.036 4.145.296 22500 3054001502.0364.145.29622500305400 190 2.030 4.120.900 36100 3857001902.0314.124.96136100385890 190 2.031 4.124.961 36100 3858901902.0304.120.90036100385700 190 2.031 4.124.961 36100 3858901902.0304.120.90036100385700 190 2.032 4.129.024 36100 3860801902.0314.124.96136100385890 190 2.032 4.129.024 36100 3860801902.0314.124.96136100385890 230 2.028 4.112.784 52900 4664402302.0294.116.84152900466670 230 2.028 4.112.784 52900 4664402302.0284.112.78452900466440 230 2.028 4.112.784 52900 4664402302.0294.116.84152900466670 230 2.028 4.112.784 52900 4664402302.0294.116.84152900466670 230 2.028 4.112.784 52900 4664402302.0294.116.84152900466670 7500 123.117 252.680.151 1285000 15268390

Maka,= 40,7623Persamaan garis : y = mx + bdimana untuk mencari nilai m dan b sebagai berikut,nilai m,= -1944,77dan nilai b,=4101,746dengan kesalahan pada m dan b sebagai berikut,nilai kesalahan m,= 40,7623 . 3,8808= 158,1903dan nilai kesalahan b,= 40,7623 . 7,9366= 323, 5141

B . Evaluasi1.Berdasarkan data yang didapat , buatlah grafik yang menggambarkan hubunganTegangan Hotwire dengan Waktu untuk tiap kecepatan aliran udara. (pada lampiran)2.Berdasarkan pengolahan data diatas,buatlah grafikyang menggambarkanhubungan Tegangan Hotwire dengan Kecepatan aliran angin. (lampiran)3.Buatlah persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hotwire.Jawab: y = -1944,77x + 4101,746kec. angin tegangan hotwire4.Berdasarkan percobaan dan data yang didapat,apakah kita dapat menggunakankawat Hotwire sebagai pengukur kecepatan angin.Jawab: ya, kita dapat menggunakan kawat Hotwire sebagai pengukur kecepatanangin5.Berilah analisis dari hasil percobaan ini.(di bawah ini).VI. Analisis DataI.Analisis PercobaanPercobaan inibertujuanuntukmenentukankecepatanaliranudara denganmenggunakan hotwire sebagai sensor atau detector. Pada awal sebelum kipas sebagaisumber untuk mengalirkan angin dinyalakan atau dengan kata lain ketika aliran udara 0m/s, tegangan yang ada pada hotwire berasal dari kedua ujung probe yang dihubungkanke suatu sumber tegangan, sedangkan arus yang mengalir disebabkan karena adanyaresistansi atau hambatanyang berasal dari kawat pijar. Energi listrik yang mengalirpada probe tersebut akandidisipasikan oleh kawat pijar menjadi energi kalor, yangbesarnya sebanding dengan tegangan danaruslistrikyangmengalir,sertalamanyawaktu arus listrik mengalir. Tegangan dan arus yang mengalir ini sebelum dialiridengan udara bersifat konstan, namun ketika probe dialiri dengan udara maka arus dantegangan yang bekerja akan mengalami perubahan.

Perubahan ini tentunya disebabkan oleh gejala-gejala fisis yang terjadi padahotwire.Ketikaangindialirkanpadaprobe,makaangintersebutakan menerpakawat pijar tersebut dengan kecepatan v dan gaya/kekuatan F. Adanya terpaan anginpada kawat pijar tersebut akan menyebabkan terjadinya perubahan resistansipadakawat,yangmanahubungannyaberbandinglurusdengan kecepatan angin yangmengalir pada probe. Semakin kencang aliran udara yang mengalir pada probe makategangan yang terjadi pada sistem akan semakin kecil, sementara arusyang mengalirakansemakinbesar.Besarkecilnyaperubahan resistansi inilah yang nantinya akanmenentukan besar kecilnya perpindahan atau transfer kalor pada probe.II. Analisis HasilPadadasarnyapercobaantelahdilakukansesuaidenganproseduryangdiperintahkan.Hasil yang diperoleh sudah sesuai dengan rumusan yang ada dimanaketikakawatdialiridenganudaradengankecepatantertentuakan menyebabkanresistansi pada kawat akan berubah. Perubahan resistansi ini berbanding lurus dengantegangan pada probe dan berbanding terbalik dengan arus yang mengalir. Hal ini sesuaidengan rumusan V= I x R.Kesalahanyangterjadirelatifcukupbesarmeskipunpraktikumdilakukansecarakomputerisasi. Besarnyakesalahandapatdibuktikandenganmensubstitusikanteganganhotwirekedalampersamaanyangmenyatakan kecepatan angin sebagaifungsi dari tegangan hotwire. Hal ini terjadi karena semua sistem dan peralatan telahdiatur sedemikian rupa sesuai dengan kondisi realnya.Namun,apabiladibandingkandenganhasilyangdiperolehjika praktikum dilakukan secara manual, kesalahannyapasti lebih besar lagi karena banyakfaktoryang berpotensimenyebabkanterjadinyakesalahanapabila praktikumdilakukansecaramanual.Padapraktikumrlabinikesalahan- kesalahanyang bersifat human erroryang mungkin terjadi akan dapatdiminimalisasi, karena semua proses praktikum dilakukan secara komputerisasi.

III. Analisis GrafikGrafik yang diperoleh menunjukan adanya kesinambungan antara data yangdiperoleh dengan kondisi yang seharusnya terjadi, dimana kecepatan angin yang dialirkanpada probe akan berbanding terbalik dengan tegangan yang terjadi pada kawat pijar.Dari sini dapat dilihat bahwa data yang diperoleh sudah cukup bagus, sesuai dengan polayang terlihat pada grafik hubungan antara kecepatan aliran angin dan tegangan padahotwire. Sementara pada grafik yang menunjukan hubungan antara tegangan hotwiredenganwaktu, terlihat adanya sedikit fluktuasi ketika probe dialiri angin, kondisi iniberbeda dengan ketika sebelum dialiri angin. Hal ini disebabkan karena ketika dialiriangin probe menjadisedikit tidak stabil,sehingga data yang dihasilkan juga sedikitberfluktuasi.Namun,secarakeseluruhanrangeperubahandatanya sangat kecil,sehingga data yang didapatkan dapat digolongkan cukup baik.F. Kesimpulan1.Hotwire dapat digunakan sebagai alat untuk mendeteksi kecepatan aliranangin, tetapi hasil yang didapat tidak terlalu presisi.2.Kecepatan angin yang mengalir pada probe berbanding terbalik dengantegangan yang terjadi pada hotwire.G. Referensi1.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.

Daftar Lampiran1.Tabel Data PercobaanNoWaktu (t)Kec Angin (m/s)V-HWI-HW 1 1 0 2.112 54.0 2202.11254.0 3 3 0 2.112 54.04402.11254.0 5 5 0 2.112 54.06602.11254.0 7 7 0 2.112 54.08802.11254.0 9 9 0 2.112 54.0101002.11254.0 11 1 70 2.062 54.0122702.06154.1 13 3 70 2.062 54.0144702.06154.1 15 5 70 2.060 54.1166702.06154.1 17 7 70 2.062 54.0188702.06254.0 19 9 70 2.060 54.12010702.06154.0 21 1 110 2.044 54.42221102.04254.4 23 3 110 2.043 54.42441102.04254.4 25 5 110 2.043 54.42661102.04454.4 27 7 110 2.044 54.42881102.04354.4 29 9 110 2.043 54.430101102.04454.3 31 1 150 2.037 54.53221502.03554.6 33 3 150 2.036 54.63441502.03654.6 35 5 150 2.036 54.6

3661502.03654.6 37 7 150 2.036 54.53881502.03654.5 39 9 150 2.036 54.540101502.03654.6 41 1 190 2.030 54.74221902.03154.7 43 3 190 2.031 54.74441902.03054.7 45 5 190 2.031 54.74661902.03054.7 47 7 190 2.032 54.74881902.03154.7 49 9 190 2.032 54.750101902.03154.7 51 1 230 2.028 54.85222302.02954.8 53 3 230 2.028 54.85442302.02854.8 55 5 230 2.028 54.85662302.02954.8 57 7 230 2.028 54.85882302.02954.8 59 9 230 2.028 54.860102302.02954.8

2.Grafik hubungan Tegangan Hotwire dengan waktu

Ket: sb y, tegangan pada hotwire (V )sb x, waktu (s)

3.Grafik hubungan Tegangan Hotwire dengan kecepatan aliran anginKet : sb x, tegangan pada hotwire (V)sb y, kecepatan aliran angin (m/s)