laporan akhir kr01

8/2/2019 Laporan Akhir KR01

1/16

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

Remote Laboratory

Disipasi Kalor Hot Wire

Nama : Baginda Bukhori

NPM : 1106067942

Fakultas : Teknik

Departemen : Teknik Mesin

Kode Praktikum : KR01

Tanggal Praktikum : 29 Maret 2012

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar (UPP IPD)

Universitas Indonesia

Depok

2012


2/16

I. Tujuan Praktikum

Menggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara.

II. Prinsip Dasar

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 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.Jumlah

perpindahan panas yang diterima probe dinyatakan oleh overheat ratio yang dirumuskan

sebagai :

Overheat ratio =

dengan,

Rw = resistansi kawat pada temperatur pengoperasian (dihembuskan udara).

Ra = resistansi kawat pada temperatur ambient (ruangan).


3/16

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.

III. Peralatan

1. kawat pijar (hotwire)

2. Fan

3. Voltmeter dan Amperemeter

4. Adjustable power supply

5. Camcorder

6. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

IV. Prosedur Percobaan

Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di bagian bawah

halaman.

1. Mengaktifkan Web cam. (mengklik icon video pada halaman web r-Lab).

2 . Memberikan aliran udara dengan kecepatan 0 m/s , dengan mengklik pilihan

drop down pada icon atur kecepatan aliran.

3. Menghidupkan motor pengerak kipas dengan mengklik radio button pada icon

menghidupkan power supply kipas.

4. Mengukur Tegangan dan Arus listrik di kawat hot wire dengan cara mengklik


4/16

icon ukur.

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

V. Pengolahan Data dan Evaluasi

A. Pengolahan Data

F.v.t = V.I.t

dv = dV

y = mx + b

dengan x menyatakan tegangan pada hotwire.

y menyatakan kecepatan angin yang dialirkan. dengan data sebagai berikut,

y x x2 y2 xy

02,112 4,461 0 0,000

02,112 4,461 0 0,000

02,112 4,461 0 0,000

0 2,112 4,461 0 0,000

02,112 4,461 0 0,000

02,112 4,461 0 0,000

02,112 4,461 0 0,000

02,112 4,461 0 0,000

02,112 4,461 0 0,000

02,112 4,461 0 0,000

702,065 4,264 4900 144,550

702,065 4,264 4900 144,550

702,066 4,268 4900 144,620

702,066 4,268 4900 144,620

70

2,066 4,268 4900 144,620


5/16

702,067 4,272 4900 144,690

702,067 4,272 4900 144,690

702,068 4,277 4900 144,760

702,067 4,272 4900 144,690

702,066 4,268 4900 144,620

1102,047 4,190 12100 225,170

1102,048 4,194 12100 225,280

1102,048 4,194 12100 225,280

110

2,048 4,194 12100 225,280

1102,047 4,190 12100 225,170

1102,048 4,194 12100 225,280

1102,048 4,194 12100 225,280

1102,048 4,194 12100 225,280

1102,049 4,198 12100 225,390

110 2,048 4,194 12100 225,280

1502,041 4,166 22500 306,150

1502,040 4,162 22500 306,000

1502,041 4,166 22500 306,150

1502,041 4,166 22500 306,150

1502,041 4,166 22500 306,150

150 2,040 4,162 22500 306,000

1502,040 4,162 22500 306,000

1502,040 4,162 22500 306,000

1502,040 4,162 22500 306,000

1502,040 4,162 22500 306,000

1902,036 4,145 36100 386,840


6/16

1902,036 4,145 36100 386,840

1902,036 4,145 36100 386,840

1902,036 4,145 36100 386,840

1902,036 4,145 36100 386,840

1902,036 4,145 36100 386,840

1902,036 4,145 36100 386,840

1902,036 4,145 36100 386,840

1902,036 4,145 36100 386,840

190

2,036 4,145 36100 386,840

2302,034 4,137 52900 467,820

2302,034 4,137 52900 467,820

2302,034 4,137 52900 467,820

2302,034 4,137 52900 467,820

2302,034 4,137 52900 467,820

230 2,034 4,137 52900 467,820

2302,034 4,137 52900 467,820

2302,034 4,137 52900 467,820

2302,034 4,137 52900 467,820

2302,034 4,137 52900 467,820

7500123,366 253,70 1285000 15306,300

Maka,

= 196,842

Persamaan garis : y = mx + b


7/16

dimana untuk mencari nilai m dan b sebagai berikut,

nilai m,

= -2426,501

dan nilai b,

= 5114,134

dengan kesalahan pada m dan b sebagai berikut,

nilai kesalahan m,

= 196,842 . 4,604

= 906,260

dan nilai kesalahan b,

= 196,842 . 9,468

= 1863,700


8/16

B. Hasil Pengamatan

1. Berdasarkan data yang didapat , buatlah grafik yang menggambarkan hubungan Tegangan

Hotwire dengan Waktu untuk tiap kecepatan aliran udara. (pada lampiran)

2. Berdasarkan pengolahan data di atas, buatlah grafik yang menggambarkan hubungan

Tegangan Hotwire dengan Kecepatan aliran angin. (lampiran)

3. Buatlah persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hotwire.

Jawab: y = -1944,77x + 4101,746

kec. angin tegangan hotwire

4. Berdasarkan percobaan dan data yang didapat, apakah kita dapat menggunakan kawat

Hotwire sebagai pengukur kecepatan angin.

Jawab: ya, kita dapat menggunakan kawat Hotwire sebagai pengukur kecepatan angin

5. Berilah analisis dari hasil percobaan ini.(di bawah ini).

VI. Analisis Data

Analisis Percobaan

Percobaan Remote Lab ini bertujuan untuk menentukan kecepatan aliran udara dengan

menggunakan hotwire sebagai sensor atau detector. Pada awal sebelum kipas sebagai sumber

untuk mengalirkan angin dinyalakan atau dengan kata lain ketika aliran udara 0 m/s, tegangan

yang ada pada hotwire berasal dari kedua ujung probe yang dihubungkan ke suatu sumber

tegangan, sedangkan arus yang mengalir disebabkan karena adanya resistansi atau hambatan

yang berasal dari kawat pijar. Energi listrik yang mengalir pada probe tersebut akan

didisipasikan oleh kawat pijar menjadi energi kalor, yang besarnya sebanding dengan

tegangan dan arus listrik yang mengalir, serta lamanya waktu arus listrik mengalir. Tegangan

dan arus yang mengalir ini sebelum dialiri dengan udara bersifat konstan, namun ketika probe

dialiri dengan udara maka arus dan tegangan yang bekerja akan mengalami perubahan.

Perubahan ini tentunya disebabkan oleh gejala-gejala fisis yang terjadi pada hotwire. Ketika

angin dialirkan pada probe, maka angin tersebut akan menerpa kawat pijar tersebut dengan

kecepatan v dan gaya/kekuatan F. Adanya terpaan angin pada kawat pijar tersebut akan

menyebabkan terjadinya perubahan resistansi pada kawat, yang mana hubungannya


9/16

berbanding lurus dengan kecepatan angin yang mengalir pada probe. Semakin kencang aliran

udara yang mengalir pada probe maka tegangan yang terjadi pada sistem akan semakin kecil,

sementara arus yang mengalir akan semakin besar. Besar kecilnya perubahan resistansi inilah

yang nantinya akan menentukan besar kecilnya perpindahan atau transfer kalor pada probe.

Analisis Hasil

Pada dasarnya percobaan telah dilakukan sesuai dengan prosedur yang diperintahkan. Hasil

yang diperoleh sudah sesuai dengan rumusan yang ada dimana ketika kawat dialiri dengan

udara dengan kecepatan tertentu akan menyebabkan resistansi pada kawat akan berubah.

Perubahan resistansi ini berbanding lurus dengan tegangan pada probe dan berbanding

terbalik dengan arus yang mengalir. Hal ini sesuai dengan rumusan V= I x R.

Kesalahan yang terjadi relatif cukup besar meskipun praktikum dilakukan

secarakomputerisasi. Besarnya kesalahan dapat dibuktikan dengan mensubstitusikan

tegangan hotwire ke dalam persamaan yang menyatakan kecepatan angin sebagai fungsi dari

tegangan hotwire. Hal ini terjadi karena semua sistem dan peralatan telah diatur sedemikian

rupa sesuai dengan kondisi realnya. Namun, apabila dibandingkan dengan hasil yang

diperoleh jika praktikum dilakukan secara manual, kesalahannya pasti lebih besar lagi karena

banyak faktor yang berpotensi menyebabkan terjadinya kesalahan apabila praktikumdilakukan secara manual. Pada praktikum rlab ini kesalahan- kesalahan yang bersifat human

error yang mungkin terjadi akan dapat diminimalisasi, karena semua proses praktikum

dilakukan secara komputerisasi.

Kesalahan

Analisis Grafik

Grafik yang diperoleh menunjukan adanya kesinambungan antara data yang diperoleh dengan

kondisi yang seharusnya terjadi, dimana kecepatan angin yang dialirkan pada probe akan

berbanding terbalik dengan tegangan yang terjadi pada kawat pijar. Dari sini dapat dilihat

bahwa data yang diperoleh sudah cukup bagus, sesuai dengan pola yang terlihat pada grafik

hubungan antara kecepatan aliran angin dan tegangan pada hotwire. Sementara pada grafik

yang menunjukan hubungan antara tegangan hotwire dengan waktu, terlihat adanya sedikit

fluktuasi ketika probe dialiri angin, kondisi ini berbeda dengan ketika sebelum dialiri angin.

Hal ini disebabkan karena ketika dialiri angin probe menjadi sedikit tidak stabil,sehingga data


10/16

yang dihasilkan juga sedikit berfluktuasi. Namun, secara keseluruhan range perubahan

datanya sangat kecil, sehingga data yang didapatkan dapat digolongkan cukup baik.

VII. Kesimpulan

1. Hotwire dapat digunakan sebagai alat untuk mendeteksi kecepatan aliran angin, tetapi hasil

yang didapat tidak terlalu presisi.

2. Kecepatan angin yang mengalir pada probe berbanding terbalik dengan tegangan yang

terjadi pada hotwire.

3. Kesalahan masih dapat diketahui apabila dilakukan dengan cara manual, pada percobaan

Rlab, kondisi dianggap menghasilkan angka yang pasti.

Daftar Lampiran

1. Tabel Data Percobaan

Waktu Kec Angin V-HW I-HW

1 02,112 54.4

2 02,112 53.9

3 0 2,112 53.9

4 02,112 53.9

5 02,112 53.9

6 02,112 54.3

7 02,112 54.9

8 02,112 55.0

9 02,112 54.4

10 02,112 53.9

1 702,065 54.1

2 702,065 55.0

3 702,066 56.2

4 702,066 55.7


11/16

5 702,066 54.4

6 702,067 54.0

7 702,067 54.2

8 702,068 55.3

9 702,067 56.3

10 702,066 55.6

1 1102,047 54.2

2 1102,048 54.2

3 110

2,048 54.7

4 1102,048 56.1

5 1102,047 57.0

6 1102,048 56.3

7 1102,048 55.2

8 1102,048 54.4

9 110 2,049 54.2

10 1102,048 54.4

1 1502,041 57.4

2 1502,040 57.3

3 1502,041 56.6

4 1502,041 55.5

5 150 2,041 54.7

6 1502,040 54.3

7 1502,040 54.3

8 1502,040 54.6

9 1502,040 55.6

10 1502,040 56.7


12/16

1 1902,036 58.0

2 1902,036 57.4

3 1902,036 56.6

4 1902,036 55.7

5 1902,036 54.8

6 1902,036 54.3

7 1902,036 54.3

8 1902,036 54.5

9 190

2,036 54.7

10 1902,036 55.5

1 2302,034 54.6

2 2302,034 55.1

3 2302,034 56.0

4 2302,034 56.8

5 230 2,034 57.6

6 2302,034 57.7

7 2302,034 57.1

8 2302,034 56.3

9 2302,034 55.4

10 2302,034 54.8


13/16

2. Grafik hubungan Tegangan Hotwire dengan waktu

0.0000

0.5000

1.0000

1.5000

2.0000

2.5000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Grafik v terhadap t

V = 0 m/s

2.0635

2.0640

2.0645

2.0650

2.0655

2.0660

2.0665

2.0670

2.0675

2.0680

2.0685

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Grafik v terhadap t

v = 70 m/s


14/16

2.0460

2.0465

2.0470

2.0475

2.0480

2.0485

2.0490

2.0495

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Grafik v terhadap t

v = 110 m/s

2.0394

2.0396

2.0398

2.0400

2.0402

2.0404

2.0406

2.0408

2.0410

2.0412

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Grafik v terhadap t

v = 150 m/s


15/16

Ket: sb y, tegangan pada hotwire (V )

sb x, waktu (s)

0.0000

0.5000

1.0000

1.5000

2.0000

2.5000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Grafik v terhadap t

v = 190 m/s

0.0000

0.5000

1.0000

1.5000

2.0000

2.5000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Grafik v terhadap t

v = 230 m/s


16/16

3. Grafik hubungan Tegangan Hotwire dengan kecepatan aliran angin

Ket : sb x, tegangan pada hotwire (V)

sb y, kecepatan aliran angin (m/s)

VIII. 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.

1.98

2

2.02

2.04

2.06

2.08

2.1

2.12

0 70 110 150 190 230

Grafik Tegangan terhadap Kecepatan Angin

laporan akhir kr01

Documents