mdl 9, print hal 12

HYDROSTATIC PRESSURE(Partially Submerged Plane Surface) GROUP 2

EKSPERIMENT 9

PUSAT TEKANAN PADA BIDANG RATA

YANG TERBENAM SEBAGIAN

(HYDROSTATIC PRESSURE)

1. TUJUAN PERCOBAAN

Menentukan letak pusat tekanan air pada bidang rata yang terbenam sebagian dan

membandingkan letak dari hasil eksperimen dengan letak teoritis.

Untuk mengetahui tekanan hidrostatik dari garis aksi pada permukaan air Untuk mengetahui ketinggian muka air dengan cara menyeimbangkan tekanan yang

diberikan dari setiap massa

2. PERALATAN

Hydraulic Bench

Perangkatperalatan Hydrostatic Pressure.

Bebabdarilogam

Pipa plastic

Mistar

GROUP 2

RIJAL P HASIBUAN

(13 0404 104)


Hydrostatic Pressure

3. DASAR TEORI

Garis kerja gaya resultan yang memotong suatu luasan A dititik c dari permukaan air

dengan Yc disebut dengan titik pusat tekanan :

Yc= IxA .Y

Dimana: Ix = momeninersiaterhadapsumbu x

Y = jarak antara permukaan air dengantitikberatluasan yang terendam air

A = luasan yang terendam air.

Dengan menggunakan teori sumbu dan momen inersia, maka dapat ditulis:

Ix = IG + A.Y

dimana: IG = momen inersia dari bidang yang terbenam air

Gambardindingtegakterendamsebagian

Sehingga untuk alat yang digunakan pada eksperimen ini berlaku rumus umum:

P = F.A

P = ρ.g.Y’.A

dimana: P = tekanan hidrostatis

A = luasan yang terendam air

Ρ = beratjenis air

Y’ = kedalam dari permukaan air sampai dengan dasar permukaan yang

terendam air

GROUP 2

RIJAL P HASIBUAN

(13 0404 104)


Yc= Ig+ AY '2

A .Y '2 →

Yc−Y '= IgA .Y '

Ketentuanlainuntukpermukaanvertikal yang terbenamsebahagianadalahsebagaiberikut:

Y = d – ½ Y’ dan A = b.Y’

P = ½ ρ.g.b.Y’2

Yc− y=

bY '3

12bY '2

2

=Y '6

Maka besarnya momen terhadap as batang gantung balance adalah sebagai berikut:

M = ½ ρ.g.b.Y’2 (a+d-Y’/3)

Letakpusattekanan air antara lain dapatditurunkandari :

Mpivot = 0 ; untukjarakvertikal

dan

F = ρ*g*A ; untukjarak horizontal

dimana :

ΣM = 0 adalah (gayaberat * l) + gayakeatasfluida

Jadi, ΣMpivot= 0

0 = w*L – ½*(ρ*g*b)*y2*xCA

0 = (g*m)*L – ½*ρ*g*b*y2*xCA

xCA = (g*m*L)/(1/2*ρ*g*b*y2) = (2*m*L)/(b*y2)

F = ρ*g*A

GROUP 2

RIJAL P HASIBUAN

(13 0404 104)


Tinjaumomenterhadaptitik “O”

Gaya padabidangelementer = x*ρ*g*dA

Momenolehgayatersebut = x2*ρ*g*dA

dimana :

x2*dAadalahmomeninersia (Io) luasantersebut.

Jadimomen total ρ*g*Io

maka : FZ = ρ*g*A*x

z=ρ∗g∗I 0

ρ∗g∗Ax , Io = Igg + Ax2

=I gg+ Ax2

A . x

=I gg

A . x+x

dengan :I gg=

112

∗b∗r3

A = b*r

x = ½ * r

Jadi z = 2/3 * r, dapatdilihatbahwapusattekananselalu 2/3 daribagianbawah pivot yang

terendam.

Maka,ditinjaudarititiktertinggi (pivot) dapatdiperoleh :

xcr =a+d+(y’-2/3*y’)

Diketahuibahwa y’ adalahtinggibagian plat yang terendam air.

(y’-2/3*y’) = u

u = 1/3*y’

maka : xcr = a+d-u

xcr = a+d-1/3*y’

4. PROSEDUR

a. Tempatkankwadranpadaduapenyematannyadankencangkanklemkelengantimbangan.

b. Ukur a, L, kedalaman d, danlebar b ujungkwadran.

c. Tempatkan lengan timbangan pada pivot.

GROUP 2

RIJAL P HASIBUAN

(13 0404 104)


d. Gantungkan pan timbangan pada ujung lengan timbangan.

e. Hubungkan drain cock ke tangki hydraulic bench, dan hubungkan pula connetor

hydraulic bench ke celah berbentuk segitiga dibahagian atas tangki hydrostatic pressure.

f. Atur sehingga tangki hydrostatic pressure benar-benar datar.

g. Geser counter balance sehinggalengantimbangan horizontal.

h. Tutup drain cock danalirkan air sehinggapermukaannyamencapaitepibawahkwadran.

i. Letakkananaktimbangan di atas pan timbangandandenganperlahan-lahantambahkan air

kedalamtangkisehinggalengantimbangan horizontal.

j. Catat permukaan air pada kwadran dan berat beban di atas pan timbangan.

k. Pengaturan permukaan air di dalam tangki secara halus dapat dilakukan dengan cara

mengisi air dari atas dan perlahan-lahan mendrainnya dengan menggunakan stopcock.

l. Ulangi eksperimen di atas untuk setiap penambahan beban timbangan sampai

permukaan air mencapai puncak ujung kwadran. Kemudian singkirkan setiap

penambahan beban itu sambil mencatat beban dan permukaan air sampai semua beban

disingkirkan.

GROUP 2

RIJAL P HASIBUAN

(13 0404 104)


5. HASIL DAN PERHITUNGAN

HYDROSTATIC PRESSURE

(PartiallySubmergedPlaneSurface)

No

PengisianTangki PengosonganTangki Rata - Rata

Y2

(mm2)m/Y2

Xca

(cm)

Xct

(cm)Berat air

(gr)

Tinggi air

(mm)

Berat

air (gr)

Tinggi air

(mm)

Berat

air (gr)

Tinggi

air

(mm)

1 40 40 40 40 40 40 1600 2,5 17,763 18,9402 80 55 80 60 80 57,5 3306,25 2,42 17,192 18,4763 120 69 120 70 120 69,5 4830,25 2,484 17,652 18,1584 160 85 160 85 160 85 7225 2,215 15,735 17,7475 200 95 200 95 200 95 9025 2,216 15,746 17,4826 210 100 210 100 210 100 10000 2,1 14,921 17,349

Perhitungan :

Data (1)

1. m rata-rata = m1+m2

2 =

30+302 = 40gram

2. y rata-rata = y1+ y2

2 =

37+362 = 40mm

3. y2 = (40)2 = 1600mm2

4.my2 =

4016 = 2,5gram/cm2

5. Xca = 2 x M x L

B x y2 = 2 x 40 x27,5

7,5 x 16 = 17,763 cm

6. Xct = (a+d-r) + 0,7349.r = (10+10-4)+0,7349*40/10 = 18,940cm

Data (2)


2 =

80+802 = 80 gram

GROUP 2

RIJAL P HASIBUAN

(13 0404 104)



2 =

55+602 = 57,5mm

3. y2 = (57,5)2 = 3306,25mm2

4.my2 =

80 x1003306,25 = 2,42gram/cm2

5. Xca = 2 x m x L

B x y2 = 2 x 80 x27,5 x100

7,5 x3306,25 = 17,192 cm

6. Xct = (a+d-r) + 0,7349.r = 18,476 cm

Data ( 3 )


2 =

120+1202 = 120 gram


2 =

69+702 = 69,5 mm

3. y2 = (69,5)2 = 4380,25mm2

4.my2 =

120 x 1004380,25 = 2,484gram/cm2

5. Xca = 2 x m x L

B x y2 = 2 x 120 x 27,5 x 100

7,5 x 4380,25 = 17,652 cm

Xct = (a+d-r) + 0,7349.r= 18,158cm

Data ( 4 )


2 =

160+1602 = 160gram


2 =

85+852 = 85mm

3. y2 = (85)2 = 7225mm2

4.my2 =

160 x 1007225 = 2,215gram/cm2

5. Xca = 2 x m x L

B x y2 = 2 x 160 x 27,5 x 100

7,5 x 7225 = 15,735 cm

6. Xct = (a+d-r) + 0,7349.r = 17,747cm

GROUP 2

RIJAL P HASIBUAN

(13 0404 104)


Data ( 5 )


2 =

200+2002 = 200gram


2 =

95+952 = 95 mm

3. y2 = (95)2 = 9025mm2

4.my2 =

200 x 1009025 = 2,216gram/cm2

5. Xca = 2 x m x L

B x y2 = 2 x 200 x 27,5 x100

7,5 x 9025 = 15,746 cm

6. Xct = (a+d-r) + 0,7349.r = 17,482cm

Data (6)


2 =

210+2102 = 210 gram


2 =

100+1002 = 100 mm

3. y2 = (100)2 = 10000mm2

4.my2 =

210 x 10010000 = 2,1gram/cm2

5. Xca = 2 x m x L

B x y2 = 2 x 210 x 27,5 x100

76 x10000 = 14,921 cm

6. Xct = (a+d-r) + 0,7349.r = 17,349 cm

GROUP 2

RIJAL P HASIBUAN

(13 0404 104)


Regresi linier hubunganantara M/y2dengan y No X Y XY X2

1 40 2,5 100 16002 57,5 2,41966 139,1304 3306,253 69,5 2,484343 172,6619 4830,254 85 2,214533 188,2353 72255 95 2,216066 210,5263 90256 100 2,1 210 10000∑ 447 13,9346 1020,554 35986,5

y = ax + b

a=n .∑ xy−∑ x∑ y

n.∑ x2−¿¿¿-0,00655

b=∑ y−a .∑ x

n=¿2,810054

Persamaanregresi→ y = -0,00655x + 2,810054

X Y

40 2,548054

57,5 2,433429

GROUP 2

RIJAL P HASIBUAN

(13 0404 104)


69,5 2,354829

85 2,253304

95 2,187804

100 2,155054

Regresi Linier hubunganantaraXctdenganXcaNo Y X X2 XY

1 17,76316 18,9396 336,4271 315,52982 17,19232 18,47568 317,6397 295,57583 17,65191 18,15756 320,5156 311,59014 15,73484 17,74665 279,2407 247,58525 15,74574 17,48155 275,2599 247,92826 14,92105 17,349 258,8653 222,6378∑ 99,00902 108,15 1787,948 1640,847

y = ax + b

a=n .∑ xy−∑ x∑ y

n.∑ x2−¿¿¿0,4695

b=∑ y−a .∑ x

n=¿10,2761

Persamaanregresi→ y = 0,4695x + 10,2761

X Y

17,76316 18,6174517,19232 18,34939

GROUP 2

RIJAL P HASIBUAN

(13 0404 104)


17,65191 18,5652115,73484 17,6649815,74574 17,6700914,92105 17,28283

6. GRAFIK

GROUP 2

RIJAL P HASIBUAN

(13 0404 104)

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 1202

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.62.55

2.43 2.35

2.25

2.19

2.16

2.50

2.42

2.48

2.21

2.22

2.10

Hubungan antara M/y2 dengan y

Sebelum RegresiSesudah Regresi

y

M/y

^2

14.5 15 15.5 16 16.5 17 17.5 1816

16.5

17

17.5

18

18.5

19

19.5

18.6218.35 18.57

17.6617.67

17.28

18.94

18.48

18.1617.75

17.48

17.35

Hubungan antara Xca dengan Xct


Xca

Xct


7. FOTO ALAT

GROUP 2

RIJAL P HASIBUAN

(13 0404 104)

Hydrostatic Pressure Beban dari Logam

14.5 15 15.5 16 16.5 17 17.5 1816

16.5

17

17.5

18

18.5

19

19.5

18.6218.35 18.57

17.6617.67

17.28

18.94

18.48

18.1617.75

17.48

17.35

Hubungan antara Xca dengan Xct


Xca

Xct


8. APLIKASI

Percobaan Hydrostatic Pressure

dilakukanuntukmendapatkannilaitekananmaksimum.Padabagianalat yang terbenam,

misalnyauntukpendimensiansebuahbendungandidapatberapatinggi air maksimumdan minimum.

Aplikasi/penerapanmoduliniterdapatpada :

PengaliranPadaPintu Radial

Pintu radial mempunyaibentukbusurpermukaandaunpintuterbuatdaripelatbaja,

tetapipembuatannyasulitkarenamerupakan 3 dimensi.Bagian-bagiandaripintu radial sangat ramping

dibandingkandenganjenislainnyadanseluruhbebeanterpusatpadasendinyakarenageraknyaberputarme

ngelilingisendi, makacelahbukaannyatidakterlalutinggi.

Pembuatan Bendungan

Tekanan hidrostatis berpengaruh terhaddap ketebalan dari dinding bendungan. Semakin dalam

dinding bendungan maka tekanan semakin besar. Itu sebabnya dindng bendungan bagian bawah

dibuat lebih tebal daripada bagian atas agar bendungan tidak jebol karena tekanan zat cair terbesar

berada pada dasar permukaan zat cair.

* Kelebihan

Hampirtidakadagesekanpadapintu

Alatpenyangkutnyaringandanmudahdieksploitasi

Bangunandapatdipasang di saluran yang lebar.

*Kekurangan

GROUP 2

RIJAL P HASIBUAN

(13 0404 104)

Beban dari Logam


Bangunantidakkerap air

Biayanyamahal

Pivot/sendipintumemberikantekanan horizontal besar di ataspondasi.

9. KESIMPULAN

Dari hasil percobaan diperoleh bahwa semakin besar pembebanan yang diberikan maka

tinggi air (y) semakin besar.

Pada hasil percobaan hydrostatis pressure, dapat dilihat bahwa bidang tekanan atau besar

tekanan pada setiap bidang kedalam merupakan bidang segitiga yang terpusat sejauh 2/3 dan

kedalaman di bawah pusat luas bidang permukaan.

PadahasilperhitungandiperolehnilaiXcadanXctberbeda.

Harga Xca dan Xct seharusnya sama. Akan tetapi dalam percobaan praktikum berbeda, hal

inii disebabkan :

Human error

Kesalahanpadasaatpembacaanalat

Faktoralat

Alatyangdigunakansudahlama.AkibatnyagrafikhubunganantaraXcadanXcttidakkonst

an.

10. REFERENSI

GROUP 2

RIJAL P HASIBUAN

(13 0404 104)


a. AsistenlaboratoriumHidrolika FT USU

b. LaporanpraktikumHidroika FT USU

c. ModulpenuntunpraktikumlaboratoriumHidrolika FT USU

GROUP 2

RIJAL P HASIBUAN

(13 0404 104)

mdl 9, print hal 12

Documents