Laporan Praktikum R-Lab

KR01-Disipasi Kalor Hot Wire

Nama : Dody Rakhmat Ramadhan

NPM : 140656

Fakultas : Teknik

Departemen : Teknik Mesin

Program Studi : Teknik Mesin

Kode Praktikum : KR01

Tanggal Praktikum :

Laboraturium Fisika Dasar

UPP IPD

Universitas Indonesia

KR-01 Disipasi Kalor Hot Wire

I. Tujuan

Menggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara.

II. Alat

1. Kawat pijar (hotwire)

2. Fan

3. Voltmeter dan Ampermeter

4. Adjustable power supply

5. Comcoder

6. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III. Dasar Teori

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.

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 :

Rw = resistansi kawat pada temperatur pengoperasian (dihembuskan udara)

Ra = resistansi kawat pada temperatur ambient (ruangan)

P = v i Δ t .........( 1 )

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 dalam bentuk

persamaan linear atau persamaan polynomial.

Pada percobaan yang akan dilakukan, yaitu mengukur tegangan pada temperatur ambient dan

mengukur tegangan kawat bila dialiri arus udara dengan kecepatan yang dihasilkan oleh fan.

Kecepatan aliran udara akan divariasi melalui daya yang diberikan ke fan, yaitu 70 m/s, 110

m/s, 150 m/s, 190 m/s, dan 230 m/s.

IV. Cara Kerja

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

halaman ini.

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

2. Memberikan aliran udara dengan kecepatan 0 m/s , dengan meng”klik”

pilihan drop down pada icon “atur kecepatan aliran”.

3. Mengidupkan motor pengerak kipas dengan meng”klik” radio button pada

icon “menghidupkan power supply kipas.

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

icon “ukur”.

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

m/s !

V. Tugas & Evaluasi

1. Berdasarkan data yang didapat , Membuat grafik yang menggambarkan hubungan

Tegangan Hotwire dengan Waktu untuk tiap kecepatan aliran udara.

2. Berdasarkan pengolahan data di atas, membuat grafik yang menggambarkan

hubungan Tegangan Hotwire dengan Kecepatan aliran angin.

3. Membuat 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. Memberikan analisis dari hasil percobaan ini.

VI. Data dan Hasil Percobaan

Waktu dalam (s) , V-Hw dalam (mV), kecepatan angin dalam (m/s) dan I-HW dalam

(A)

Waktu Kec

Angin

V-HW I-HW

1 0 2113 54.4

2 0 2113 54.4

3 0 2113 54.4

4 0 2113 54.4

5 0 2113 54.4

6 0 2113 54.4

7 0 2113 54.4

8 0 2113 54.5

9 0 2112 54.5

10 0 2112 54.5

Waktu Kec

Angin

V-HW I-HW

1 70 2080 54.0

2 70 2080 54.1

3 70 2080 54.2

4 70 2079 54.4

5 70 2080 54.7

6 70 2078 55.0

7 70 2082 55.0

8 70 2079 54.9

9 70 2081 54.8

10 70 2082 54.5

Waktu Kec

Angin

V-HW I-HW

1 110 2064 55.4

2 110 2065 55.3

3 110 2064 55.2

4 110 2065 55.1

5 110 2065 54.9

6 110 2065 54.8

7 110 2065 54.7

8 110 2065 54.6

9 110 2066 54.5

10 110 2065 54.4

Waktu Kec

Angin

V-HW I-HW

1 150 2057 55.5

2 150 2057 55.4

3 150 2057 55.2

4 150 2057 54.9

5 150 2058 54.6

6 150 2057 54.4

7 150 2057 54.3

8 150 2057 54.3

9 150 2057 54.4

10 150 2057 54.7

Waktu Kec

Angin

V-HW I-HW

1 190 2053 55.4

2 190 2053 55.1

3 190 2053 54.8

4 190 2053 54.6

5 190 2053 54.4

6 190 2052 54.4

7 190 2052 54.4

8 190 2053 54.4

9 190 2053 54.6

10 190 2052 54.9

Waktu Kec

Angin

V-HW I-HW

1 230 2050 54.4

2 230 2050 54.4

3 230 2050 54.5

4 230 2050 54.5

5 230 2050 54.7

6 230 2050 54.8

7 230 2050 55.0

8 230 2050 55.1

9 230 2050 55.2

10 230 2050 55.3

VII. Pengolahan Data

1. Grafik hubungan tegangan dengan waktu dengan kecepatan

angin :

Keepatan 0m/s

1. Kecepatan 70 m/s

Waktu

(s)

Tegangan

(mV)

1 2113

2 2113

3 2113

4 2113

5 2113

6 2113

7 2113

8 2113

9 2112

10 2112

Waktu

(s)

Tegangan

(mV)

1 2080

2 2080

3 2080

4 2079

5 2080

6 2078

7 2082

8 2079

9 2081

10 2082

2111,8

2112

2112,2

2112,4

2112,6

2112,8

2113

0 5 10 15

Tega

nga

n (

mv)

Waktu (s)

Grafik Hubungan Tegangan Hotware

Dengan Waktu

2077

2078

2079

2080

2081

2082

2083

0 5 10 15

Tega

nga

n (

mv)

Waktu (s)

Grafik Hubungan Tegangan Hotware

Dengan Waktu

2. Kecepatan 110

3. Kecepatan 150 m/s

Waktu Tegangan

1 2064

2 2065

3 2064

4 2065

5 2065

6 2065

7 2065

8 2065

9 2066

10 2065

Waktu(s) Tegangan

(mV)

1 2057

2 2057

3 2057

4 2057

5 2058

6 2057

7 2057

8 2057

9 2057

10 2057

2064206420652065206620662067

0 5 10 15

Tega

nga

n (

mv)

Waktu (s)

Grafik Hubungan Tegangan Hotware

Dengan Waktu

2056,82057

2057,22057,42057,62057,8

2058

0 5 10 15

tega

nga

n (

mv)

Waktu (s)

Grafik Hubungan Tegangan Hotware

Dengan Waktu

4. Kecepatan 190m/s

5. Kecepatan 230

Waktu

(s)

Tegangan

(mV)

1 2053

2 2053

3 2053

4 2053

5 2053

6 2053

7 2053

8 2053

9 2053

10 2053

Waktu

(s)

Tegangan

(mV)

1 2050

2 2050

3 2050

4 2050

5 2050

6 2050

7 2050

8 2050

9 2050

10 2050

2051,82052

2052,22052,42052,62052,8

2053

0 5 10 15

Tega

nga

n (

mv)

Waktu (s)

Grafik Hubungan Tegangan Hotware

Dengan Waktu

0

500

1000

1500

2000

2500

0 5 10 15

Tega

nga

n (

mv)

Waktu (S)

Grafik Hubungan Tegangan Hotware

Dengan Waktu

Berdasarkan grafik di atas kita dapat menggabungkan dalam satu grafik menjadi seperti

berikut

2. Grafik Hubungan tegangan dengan kecepatan

Dari grafik diatas, dapat kita ketahui besar nilai tegangan rata-rata dan

hubungan tegangan dengan kecepatan udara dari fan pada hotwire.

2040

2050

2060

2070

2080

2090

2100

2110

2120

0 2 4 6 8 10 12

tega

nga

n (

mv)

Waktu (s)

Grafik Total

0m/s

70m/s

110m/s

150m/s

190m/s

230m/s

Kecepatan (m/s) Tegangan (mv)

0 2112,8

70 2080,1

110 2065

150 2057,1

190 2053

230 2050

Analis

3. Dari data yang diperoleh, dapat dibuat data mengenai persamaan kecepatan angin sebagai

fungsi dari tegangan hotwire::

kita akan menggunakan persamaan berikut y=a+bx dimana y= tegangan dan x = kecepatan angin

dengan menggunakan metode kuadrat terkecil.

No. X

(m/s)

Y(V) X² Y² X.Y

1 0 2,113 0 4,465 0

2 70 2,08 4.900 4,326 145,600

3 110 2,065 12.100 4,264 227,150

4 150 2,057 22.500 4,231 308,550

5 190 2,053 36.100 4,215 390,070

6 230 2,05 52.900 4,203 471,500

Jumlah 750 12,418 128500 25,70395 1542,87

a

=

b

= -2,69

2040

2050

2060

2070

2080

2090

2100

2110

2120

0 50 100 150 200 250

Tega

nga

n (

mv)

Kecepatan (m/s)

Grafik HubTegangan dengan Kececepatan Angin

tegangan

Maka dapat dicari persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari

tegangan hot wirenya adalah :

Y =2,10-2,69x

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

Hotwire sebagai pengukur kecepatan angin?

Bisa karena tegangan hotwire akan berubah sesuai dengan kecepatan angin,

apabila kecepatan angin semakin besar maka tegangan hotwire akan semakin

mengecil. Hal ini bisa terjadi karena angin yang berhembus melaluinhotwire

akan merubah resistansi dari hotwire tersebut sehingga arus yang mengalir

juga mengalami perubahan. Apabila kecepatan angin semakin tinggi, maka

resistansi kawat akanmembesar dan mempengaruhi arus listrik. Sesuia dengan

rumus V=IR

VIII. Analisis Percobaan

1. Analisis Percobaan

Pada percobaan disipasi kalor Hot wiri ini kita memiliki satu tujua yaitu untuk

mengukur kecepatan anginn dengan menggunakan kawat hot wire. Kawat ini memiliki

keterbatasan Cuma bisa untuk mengukur kecepatan 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.

Karena ini percobaan Rlab maka kita cuma perlu melakukn percabaan secara online.

Pertama tama kita aktifkan web can, setelah itu kita pilih aliran udara 0 m/s dengan meng klik

pilihan drop down pda icon”atur kecepatan angin”. Selanjutnya menghidupkan montor

penggerak kipas dengan meng klik radio button pada icon “menghiidupkan poer supply

kipas. Untuk mngukur dan menimpan hasil pengukuran kita cukup mengklik icon “ukur”.

Setelah itu ulangi langkah-langkah di atas untuk kecepatan 70,110,150,190,230.

Pada saat kita mengukur pada kecepatan 0m/s maka akan didapatkan hasil tegangan dan arus

yang konstan. Mekanismenya sebagai berikut, tegangan pada hotwire berasal dari kedua

ujung probe yang terhubung dengan sumber tegangan, sementara arus yang mengalir terjadi

karena resistansi atau hambatan dari kawat pijar. Energi listrik yang mengalir pada probe,

akan didisipasi oleh kawat pijar menjadi energy kalor. Energy kalor ini sebanding dengan

besarnya tegangan, kuat arus yang mengalir dan lamanya waktu arus listrik mengalir. Namun

ketika dialiri udara, maka terjadi perubahan terhadap besar tegangan, dan kuat arus listrik

yang mengalir.

2. Analisis Hasil

Dalam percobaan ini kita mendapatan 6 variabel kecepatan angin dan tegangan hot wire

yang berbeda-beda setiap kecepatanya. Selanjutnya, dalam setiap variabel kita mencatat

perubahan tegangan dalam selang waktu 10 detik yang dicatat setiap detik. Dari hasil

tegangan yang telah terkumpul setiap varibel itu kita mengambil nilai rata-ratanya. Setelah

kita mengambil nilai rata-ratanya kita dapat melihat grafik gabungaanya. Disini kita bis

melihat bagaimana pengaruh kecepatan angin terhadap tegangan hot wire . Jika data yang

diperoleh diamati dengan seksama beberapa data tegangan mengalami perubahan walaupun

perubahan yang ditampilkan sangat kecil. untuk setiap kecepatan angin, maka akan kita

dapatkan penurunan tegangan rata-rata.

3. Analisis Grafik

semakin tinggi kecepatan angin maka semakin kecil pula tegangan yang diperoleh. Hal

ini disebabkan kecepatan angin yang tinggi akan meningkatkan resistansi hotwire dan

tegangan yang ditunjukkan akan semakin kecil

IX. 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.