PANDUAN PRAKTIKUMMEKANIKA FLUIDA DISUSUN OLEH ASISTEN MEKANIKA FLUIDAJURUSAN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGANUNIVERSITAS GADJAH MADAYOGYAKARTA2012ASISTENMEKANIKAFLUIDAJ URUSANTEKNIKSIPILDANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA2PRAKATAPertama-tamakami ucapkanpuji syukur kehadirat AllahSWTatas berkah dan rahmatNya sehingga kami dapat menyusun buku panduanpraktikum Mekanika Fluida ini dengan lancar.Buku panduan ini disusun mengingat bahwa laboratorium hidro telah mendatangkanbeberapaalat baru, sehinggauntukmenuntunmahasiswadalam melaksanakan praktikum, kami merasa perlu untuk membuat sebuah buku panduansementara. Dalambukupanduanini akandiberikanpenjelasansecara umum mengenai materi praktikum Mekanika Fluida serta prosedur praktikum. Terima kasih diucapkan kepada Prof. Dr. Ir. Bambang Agus Kironoto dan Kepala laboratorium Mekanika Fluida dan hidraulika yang telah yang telah membimbingasisten dalammelakukanpelaksanaanpraktikum. Semoga buku panduan yang kami susun ini bisa bermanfaat bagi mahasiswa yang melaksanakan praktikum. Yogyakarta, 2012Asisten ASISTENMEKANIKAFLUIDAJ URUSANTEKNIKSIPILDANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA3DAFTAR ISIDAFTAR ISI....................................................................................................................................4BAB I KALIBRASI ALAT UKUR TEKANAN BOURDON.......................................................5BAB II TEOREMA BERNOULLI (BERNOULLIS THEOREM DEMONSTRATION)............8BAB III PESAWAT OSBORNE REYNOLDS............................................................................13BAB IV TEKANAN HIDROSTATIS (HYDROSTATIC PRESSURE)......................................18BAB V TUMBUKAN PANCARAN AIR (IMPACT OF JET)....................................................27DAFTAR PUSTAKA....................................................................................................................36ASISTENMEKANIKAFLUIDAJ URUSANTEKNIKSIPILDANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA4BAB I KALIBRASI ALAT UKUR TEKANAN BOURDON1. Maksud dan tujuanUntuk mengkalibrasikan alat ukur tekanan Bourdon dan untuk menentukan kesalahan pengukuran.2. Alat dan BahanAlat ukur tekanan Bourdon - Massa piston, Mp= 498 g- diameter piston, d = 0.01767 mLogam pemberat (0,5 kg, 0,5 kg, 1 kg, dan 2,5 kg)3. Prosedur percobaana. Letakkan alat ukur bordon dalamkeadaan horizontal dengan mengatur nivo, untuk meyakinkan agar piston benar-benar bekerja dalam arah vertikal.Hal ini penting untuk memastikan transfer dari beban yang bekerja vertikal.b. Lepaslahpiston lalu buka semua keran, masukkan air dari katup inflow sampai semua pipa terisi air. Usahakan agar gelembung udara tidak terperangkap di dalam. Setelah itu tutuplah keran inflow, sedangkankatup lainnya yang berhubungan dengan silinder tetap terbuka.c. Pasang kembali piston, kemudian catat tekanan yang terjadi (tekanan pada gauge).d. Pasangpemberat sedikitdemisedikitmulaidari 0,5kg, 0,5kg, 1kg,2,5 kg. Catat tekanan yang terjadi pada gauge, setelah itu turunkan beban satu persatu dan catat kembali tekanannya.ASISTENMEKANIKAFLUIDAJ URUSANTEKNIKSIPILDANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA5e. Gambarlahgrafikhubunganantara tekanansebenarnya dengan tekanan yang terbaca pada gauge. Gambarkan pula grafik hubungan antara pembacaan tekanan dengan kesalahan absolute pengukur dan juga pembacaan tekanan dengan % kesalahan pengukur tekanan.4. NomenklaturJudul kolom Satuan Lambang Tipe DeskripsiMassa piston g Mp Diukur Massa piston diberikanDiameter piston m D Diukur Diameter piston diberikanLuasan piston m2A Dihitung A= 42d Massa pemberat kg Mw DiukurBerat yang dikenakan pada kalibratorTotal massa kg M Dihitung M = Mp+ MwPembacaan alat KNm-2G DiukurPembacaan diambil dari Alat Tekanan BourdonTekanan Silinder KNm-2P Dihitung p = AMgKesalahan absolut alatKNm-2Ea Dihitung Ea = G-P% kesalahan alat % Ea DihitungE% = 100 xPP G 5. TeoriPenggunaan dari piston dan pemberat dengan silinder menghasilkan tekanan yang dapat diukur, PP = AF (pascal)di manaF = MgDengan F : adalah gaya yang diberikan pada cairan dalam silinder kalibratorM :adalah total massa (termasuk piston) danA : adalah luasan pistonASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA6Luasan piston bisa ditunjukkan dalam bentuk diameternya,d, sebagaiA = 42d 6. Hasil ProsesSemua pembacaan sebaiknya ditabelkan seperti berikut:Massa PistonMp(kg)Diameter pistond(m)Luasan PistonA(m2)Massa PemberatMw(kg)Total MassaM(kg)Pemba-caan alatGkN/m2Tekanan silinderPkN/m2Kesalahan absolut pembacaankN/m2% kesalahan pembacaan42d Mp+MwAMgG-P100 *PP G 7. PembahasanPlotkangrafikpembacaantekananversuskesalahanabsolutepengukurdan jugapembacaan tekanan versus % kesalahan pengukur tekanan. Berikan komentar anda mengenai keakuratan pengukur tekanan Berikan komentar ukurankesalahan pengukur tekanan hubungannya dengan kesalahan pengukuran tekanan yang dihitung.ASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA7BAB II TEOREMA BERNOULLI (BERNOULLIS THEOREM DEMONSTRATION)1. Maksud dan tujuan Untuk menyelidiki validitas Persamaan Bernoulli ketika diaplikasikan ke aliran air yang steady pada pipa yang bergradasi dimensinya. Menentukan besarnya koefisien debit (Cd) Mengamati pembagian tekanan sepanjang pipa konvergen divergen.2. Alat dan Bahana. Hydraulic Bench b. Stop Watchc. Peralatan Bernoulli3. Data TeknisDimensi dari tabung dijelaskan berikut iniPosisi tabung Lambang manometer Diameter (mm) Jarak dari A (m)A h1 25.0 0.0000B h2 13.9 0.0603C h3 11.8 0.0687D h4 10.7 0.0732E h5 10.0 0.0811F h6 25.0 0.1415ASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA84. Prosedur Percobaana. Letakkanperalatan persamaan Bernoulli pada hidraulik bench kemudian atur nivo agar dasarnya horizontal, hal ini penting untuk pengukuran tinggi yang akurat pada manometer.b. Hubungkaninlet kesuplai aliranbench; tutupkatupbenchdankatup kontrol alirandannyalakanpompa. Perlahan-lahanbuka katupbench untuk mengisi alat percobaan (test rig) dengan air.c. Untuk mengisi air dari keran tekanan dan manometer, tutup kedua katup bench dan katup kontrol aliran, dan buka sekrup pengisi udara dan pindahkantutupnyadari katuppengatur udara. Bukakatupbenchdan biarkan aliran mengalir melalui manometer untuk menghilangkan sekuruh udara yang ada, kencangkan sekrup pengisi udara dan buka katup bench dankatupkontrol aliran. Kemudian, bukasedikit katuppengisi udara untuk membiarkan udara memasuki bagian atas manometer. Kencangkan kembali sekrup ketika tinggi manometer mencapai tinggi yang dinginkan. Jika dibutuhkan, tinggi manometer bisa disesuaikan menggunakan sekrup pengisiudaradanpompa tanganyangdisediakan. Ketikamenggunakan pompatangan, sekruppengisi harus terbuka. Untukmenahantekanan pompa tangan dalam sistem, sekrup harus ditutup setelah pemompaan. d. Pembacaanharusdilakukanpadatigamacamdebit. Ambilset pertama pembacaanpadadebit maksimum (h1-h5besar), kemudian kurangi debit volumeuntukmemberikanperbedaantinggi h1-h5sekitar 50mm. Lalu ulangi percobaan untuk menghasilkan perbedaan tinggi yang berada diantara kedua test di atas. Catat semua datanya.e.Ukur volume dengan waktu yang telah ditentukan dengan menggunakan tangki volumetrik, untuk menentukan besarnya debit. Lamanya pengumpulan air sekurang-kurangannya satu menit untuk mengurangi kesalahan pengukuran waktu. 5. NomenklaturJudul kolom Satuan Lambang Tipe DeskripsiASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA9Volume terkumpulM3V Diukur Diambil dari skala pembacaan pada hiraulik bench. Volume yang terkumpul diukur dalam liter. Konversikan ke m3 untuk perhitungan (dibagi dengan 1000)Waktu pengumpulanS T Diukur Waktu untuk mengumpulkan volume air pada hidraulik benchDebit M3/s Qv DihitungQv= Tv =Lambang manometerhx Diberikan Label identifikasi labelJarak ke pipa m Diberikan Letak keran manometer yang diberikan sebagai jarak dari data pada keran h1. Lihat di bagian dimensi Luasan pipa m2A Diberikan Luasan pipa pada setiap keran.Lihat di bagian dimensi.Tinggi statis m H Diukur Nilai terukur dari manometer. Pembacaan manometer diambil dalam mm air.Konversikan ke m air untuk perhitunganKecepatan m2/s V Dihitung Kecepatan aliran dalam pipa = Qv/ATinggi dinamis m Dihitunggv22 lihat teoriTinggi total m H0Dihitungh +gv22 lihat teoriJarak ke pipa m Diukur Posisi alat pengukur tinggi tekanan total dari data pada keran h1Pembacaan alat h8m Diukur Nilai terukur diambildari h8. Adalah tinggi yang tercatat dari alat pengukur tinggi tekanan total.6. TeoriTeori - Persamaan BernoulliASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA10 Volume terkumpulWaktu pengumpulan222 2121 12 2zgvgpzgvgp+ + + + Dengan :p = tekanan statis yang terdeteksi pada lubang di sampingv = kecepatan fluidaz = elevasi vertikal fluidaJika tabung horizontal, perbedaan tinggi bisa diabaikan. z1 = z2sehingga,Dengan peralatan Bernoulli ini, tinggi tekanan statis p, diukur dengan menggunakan manometer secara langsung dari keran tekanan berlubang. h = gpdengan demikian Persamaan Bernoulli dapat ditulis menjadi :...(2.1)Tinggi tekanan total , h0, bisa dihitung.h0 = h + gv22(meter) dari Persamaan Bernoulli, didapat bahwa h10 = h20.Kecepatan aliran diukur dengan mengukur volume aliran, V, selama periode waktu tertentu, t. Ini menghasilkan debit volume ; Qv = tV ,yang sebaliknya memberikan kecepatanaliran melalui luasan yang didefinisikan sebagai A,V = AQvUntuk aliran fluida yang inkompressibel, konservasi massa menyebutkan bahwa volume juga terkonservasi.A1V1 = A2V2 =An Vn= Q(m3/d) ..(2.2)ASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA11gvgpgvgp2 222 221 1+ + gvhgvh2 2222211+ +Dengan mensubstitusikan persaman (2.2) ke persamaan (2.1), maka :...(2.3)dari persamaan (2.3) besarnya u2 bisa didapat :sehingga Qth didapat :besarnya koefisien debit :7. PembahasanBerikan komentar terhadap validitas Persamaan Bernoulli untuk Aliran konvergen Aliran divergenBerikan asumsi yang jelas pada penurunan persamaan Bernoulli dan berikan penjelasan untuk komentar anda tersebut.Berikan komentar pada perbandingan tinggi total yang didapat.Gambarkan Grafik hubungan antara Qnyata dengan Qth.ASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA122221212222 2hguhaagu+ +1]1

+21 22 12) / ( 1) ( 2a ah h gu 21 22 12) / ( 1) ( 2a ah h ga Qth thnyataQQCd BAB III PESAWAT OSBORNE REYNOLDS1. Maksud Dan Tujuana. Mengamati jenis-jenis aliran fluidab. Menentukan bilangan Reynolds berdasarkan debitc. Mencari hubungan antara bilangan Reynolds dengan jenis alirand. Mengamati profil parabolik dari aliran laminer.2. Alat Dan Bahana. Jarum dan Tinta.b. Pesawat Osborne Reynoldsc. Gelas ukurd. Stop watche. thermometer3. Prosedur Percobaana. Letakkan perangkat Reynolds pada permukaan yangtetap dan bebas getaran(bukanhydraulicbench) danpastikanbahwadasar permukaan horizontal. b. Hubungkanpenghubungoutlet benchkepipainlet. Hubungkanluapan tangki head ke tangki volumetrik hydraulic bench. c. Nyalakanpompa. Perlahan-lahanbukakatupkontrol aliran, kemudian buka katup bench dan biarkan sistemterisi air. Periksa bahwa pipa visualisasialiranterisi denganbenar. Ketikaketinggianairpadatangki head mencapai tabung luapan, sesuaikan katup kontrol bench untuk menghasilkan debit keluar yang rendah.d. Periksa bahwa katup kontrol pewarna juga tertutup.Tambahkan pewarna ke penampung pewarna (dye reservoir) sampai terisi 2/3 penuh. ASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA13Hubungkan jarumhypodermik. Tahan peralatan pewarna di atas bak pencuci, dan buka katup, untuk memeriksa aliran bebas pewarna. e. Sesuaikan katup bench dan katup pengontrol aliran untuk mengembalikan debit yang keluar ke aliran yang pelan (jika dibutuhkan), kemudian diamkan alat sekurang-kurangnya lima menit sebelum memulai percobaan lagi.f. Amati jenis aliran yang terjadi.g. Ukurdebit volumedengan waktu yang terkumpul, dan ukur temperatur aliran yang keluar (temparatur air yang terkumpul di silinder pengukur). Tentukanviskositas kinematikdari lembar data yangdisediakan, dan periksa angka Reynolds yang berhubungan dengan tipe aliran ini.h. Lakukan pengamatan beberapa kali sampai didapat jenis aliranlaminar, transisi, dan turbulen dengan mengatur debit.i. Gambarkan grafik hubungan antara kecepatan aliran (v) dengan bilangan Reynolds (Re).ASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA144. NomenklaturJudul kolom Satuan Lambang Tipe DeskripsiDiameter pipa percobaanm d DiberikanDiameter pada pipa percobaan. Diameter diukur dalam mm. Konversikan ke meter untuk perhitunganVolume terkumpul m3V DiukurVolume fluida yang terkumpul pada silinder pengukur. Volume diukur dalam ml. Konversikan ke meter kubik untuk perhitungan (bagi pembacaan dengan 1,000,000)Waktu pengumpulans t DiukurWaktu yang diambil untuk mengumpulkan volume air pada tabung silinder.Temperatur air0C DiukurTemperatur air yang meninggalkan session percobaanViskositas kinematikm2/s DiukurLihat tabelDebit m3/s Qt Dihitung Qt = tV= Kecepatan cm/s V DihitungKecepatan fluida melalui pipaV =Angka Reynolds Re Dihitung Re = vudData teknis: Diameter pipad = 0.010 mLuasan melintang pipa A = 7.854 X 10-5m2(Dimensi-dimensi dari peralatanberikut ini bisadiperiksakembali sebagai bagian dari prosedur percobaan dan diganti dengan pengukuran anda sendiri).5. TeoriAliran dapat dibedakan dalamaliran laminer dan turbulen. Aliran lambat didominasi oleh gaya viskos, cenderung beraturan, bisa diprediksikan dan disebut laminer. Pada aliran laminer, fluida berkelakuan seperti lapisan-lapisan konsentris (laminer) yang saling meluncur dengan kecepatan ASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA15Volume terkumpulWaktu pengumpulanDebitLuasan pipamaksimum pada sumbunya, kecepatan nol pada dinding tabung dan membentuk sebuah distribusi kecepatan parabolik. Pewarna yang diinjeksikan pelan-pelan pada suatu titik pada aliran pipa laminer akan meluncur bersamaan dengan aliran untuk membentuk garis nyata dan jelas. Pencampuran hanya bisa terjadi dengan difusi molekular.Penambahan debit secara perlahan-lahan akan megubah perlakuan aliran karena inersia aliran (sehubungan dengan kerapatannya) menjadi lebih signifikan dari gaya viskos; hal ini menjadikan aliran menjadi turbulen. Pada aliran pipa turbulen, pewarna yang diijeksikan pada suatu titik dengan cepat akan tercampur sehubungan dengan gerak lateral substansial dalam aliran dan perlakuan pewarna tanpak menjadi chaos (tidak beraturan). Gerakan ini muncul tidak beraturan dan muncul dari pertambahan ketidakstabilan dalam aliran. Perlakuan detail tidak mungkin diprediksikan kecuali dengan hal statistika.Ada sebuah tingkat antara, aliran transisional, di mana aliran berwarna akanmuncul kacaudanmenunjukkansemburanpercampuranyangkadang ada dan kadang tidak, diikuti oleh perlakuan yang lebih laminer.Angka Reynolds, Re, menyediakan cara yang berguna untuk menentukan karakteristik aliran, didefinisikan sebagai :Re = vud Dengan: v adalah viskositas kinematiku adalah kecepatan rata yang diberikan untuk volume debitd adalah diameter pipa.BilabilanganReynolds dari aliranfluidatertentudalamsuatupipa nilainya kurang dari 2000 maka aliran yang terjadi adalah laminar, sedangkan bila lebih dari 4000 maka aliran yang terjadi adalah turbulen.Tabel Viskositas kinematik air pada tekanan atmosfer ASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA16Temperatur(derajat Celcius)Viskositas Kinematik(10-6 x m2/s)Temperatur(derajat Celcius)Viskositas Kinematik(10-6 x m2/s)0 1.793 25 0.8931 1.732 26 0.8732 1.674 27 0.8543 1.619 28 0.8364 1.568 29 0.8185 1.520 30 0.8026 1.474 31 0.7857 1.429 32 0.7698 1.386 33 0.7539 1.346 34 0.73810 1.307 35 0.72411 1.270 36 0.71112 1.235 37 0.69713 1.201 38 0.68414 1.169 39 0.67115 1.138 40 0.65816 1.108 45 0.60217 1.080 50 0.55418 1.053 55 0.51119 1.027 60 0.47620 1.002 65 0.44321 0.978 70 0.41322 0.955 75 0.38623 0.933 80 0.36324 0.911 85 0.342Contoh. Pada 200 viskositas kinematik air adalah 1.002 x 10-6 m2/s.ASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA17BAB IV TEKANAN HIDROSTATIS (HYDROSTATIC PRESSURE)1. Maksud dan Tujuana. Untuk menentukan gaya hidrostatis yang bekerja pada permukaan pesawat yang timbul dalam airb. Untuk menentukan posisi garis aksi gaya dan untuk membandingkan letak yang ditentukan oleh percobaan dengan posisi teoritis2. Alat dan Bahana. Alat tekanan hidrostatis b. Satu set alat pemberatc. Sebuah ciduk d. Kaliper atau penggaris, untuk mengukur dimensi kuadran3. Data TeknisDimensi-dimensi dari peralatanberikut digunakanuntukperhitunganyang benar. Jika dibutuhkan, nilai-nilainya dapat dicek kembali sebagai bagian dari prosedur percobaan dan diganti dengan pengukuran anda sendiri.Panjang penyeimbangL 275 mmJarak dari penggantung berat ke tumpuanJarak kuadran ke tumpuanH 200 mmDasar permukaan kuadran ke tinggi tumpuanTinggi kuadran D 100 mmTinggi permukaan kuadran verticalLebar kuadran B 75 mmLebar Permukaan kuadran vertikal ASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA184. Prosedur Percobaana. Tempatkan tangki peralatan hidrostatic pada hidraulik bench, dan sesuaikan kakinya sampai nivomenunjukkan bahwabasehorizontal. Tempatkan lengan penyeimbang padaknife edges.Tempatkan penggantung berat pada celah di akhir bagian lengan penyeimbang. Pastikan bahwa katup drain tertutup. Pindahkan alat pengukur keseimbangan berat sampai lengan horizontal.b. Tambahkan massa kecil (50g) pada penggantung berat. c. Tambahkanairsampai gayahidrostatispadapermukaanakhir kuadran menyebabkanlenganpenyeimbangterangkat. Pastikanbahwatidakada air terbuang pada bagian atas permukaan kuadran atau sisi sampingnya, di atas ketinggian air.d. Lanjutkan untuk menambahkan air sampai lengan penyeimbang horizontal, tandai dengan menggarisi dasar lengan penyeimbang dengan penandaan garis tengah bagian atas dan bawah pada saat seimbang (selamabisadigunakan, tapi harus tetapdijagakonsistensinyaselama percobaan).e. Lanjutkan untuk menambahkan air sampai lengan penyeimbang horizontal, tandai dengan menggarisi dasar lengan penyeimbang dengan penandaan garis tengah bagian atas dan bawah pada saat seimbang (selamabisadigunakan, tapi harus tetapdijagakonsistensinyaselama percobaan). Andabisamembuat hal itulebihmudahdenganmengisi tangki sedikit demi sedikit, dan mendapatkan posisi keseimbangan dengan membuka keran drain untuk aliran yang akan dikeluarkan. f. Baca kedalaman yang timbul dari skala bacaan pada permukaan kuadran, hasil yang akurat bisa didapat dengan pembacaan melihat garis sedikit di bawah permukaan, untuk menghindari efek tegangan permukaan.g. Ulangi prosedur di atas untuksetiappenambahanbeban. Berat yang disediakan untuk pertambahan 10, 20 dan 50 gram, tergantung dari jumlah ASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA19sampel yang dibutuhkan. Dianjurkan interval 50 gram untuk satu set hasil, yang akan memberkan total 19 sampel.h. Ulangi sampai ketinggianair mencapai puncakskalabagianataspada permukaan kuadran. i. Catat berbagai faktor yang mungkin mempengaruhi hasil percobaan.5. NomenklaturJudul kolom Satuan Notasi Tipe DeskripsiTinggi kuadran M D DiberikanTinggi vertikal dari permukaan kuadran. Bisa diambil dari pengukuran sendiriLebar kuadran M B DiberikanLebar horizontal kuadran. Bisa diambil dari pengukuran sendiri.Panjang PenyeimbangM L DiukurPanjang lengan penyeimbang. Bisa diambil dari pengukuran sendiri.Note: pengukuran harus dilakukan dari penggantung berat ke titik tumpuanJarak kuadran ke pivot (tumpuan)M H DiberikanJarak dari bagian atas permukaan kuadran vertikal ke tinggi tumpuan. Bisa dilakukan dengan pengukuran sendiriMassa Kg M DiukurBerat yang dikenakan pada lengan penyeimbangNote: massa diberikan dalam gramKedalaman yang ditimbulkanM D DiukurKedalaman dasar kuadran di bawah permukaan bebasNote: Skala alat dikalibrasikan dalam mmTerendam sebagianGaya hidrostatis N F Dihitung F = 22BdgPusat tekanan percobaanM H" Dihitung h" = FmgLPusat tekanan teoritisM H" Dihitung h" = H -3dTerendam seluruhnyaGaya hidrostatis F Dihitung F = gBD (d - 2D)Pusat tekanan hidrostatisH" Dihitung h" = )2(Dd BDmL Pusat tekanan teoritisH" Dihitung h" =d HDdDdD + +2)2(1222 ASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA206. TeoriDi bawah ini adalah representasi diagram dari alat yang menjelaskan dimensi. Nomenklatur ini akan digunakan selama pembahasan teori ini. Meskipun teori untuk pesawat yang terendamsebagian dan tenggelam seluruhnya sama, akan lebih jelas untuk meninjau kedua kasus tersebut secara terpisah.Keterangan :L : jarak horizontal antara titik tumpuan dan tempat penyeimbangD: tinggi permukaan kuadranB: lebar permukaan kuadran H: jarak vertikal antara dasar permukaan kuadran dan lengan tumpuanC: pusat kuadranP: pusat tekanan pada permukaan kuadran1. Permukan pesawat terendam sebagianDi bawah ini adalah representasi diagram dari alat yang menjelaskan dimensi fisik, sebagai tambahan seperti yang telah ditunjukkan sebelumnya. Nomenklatur ini akan digunakan selama pembahasan teori ini.ASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA21Dengan :d : kedalaman yang terendamF: gaya hidrostatis yang bekerja pada kuadranh: kedalaman pusath': jarak pusat tekanan, Ph": jarak garis aksi gaya di bawah tumpuan. Garis gaya ini akan melewati pusat tekanan, P1.1Permukaan pesawat vertikal terendam sebagian - gaya pada permukaanGaya hidrostatis F dapat didefinisikan sebagai F = gAh (Newton)dengan luas A = Bddan h = C = 2dSehinggaF =22Bdg ..(1)ASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA221.2Permukaan pesawat vertikal terendam sebagian - Kedalaman pusat tekanan percobaanMomen, M, bisa didefinisikan sebagaiM = Fh" (Nm)Momen penyeimbang dihasilkan oleh berat, W, yang dikenakan pada penggantung pada ujunglengan penyeimbang, panjang lengan penyeimbang, L.Untuk keseimbangan statis, dua momen adalah sama, yaitu :Fh" = WL = mgLDengan mensubstitusi gaya hidrostatis dari (1) kita mendapatkanh" = FmgL = 22BdmL(meter)1.3Permukaan pesawat vertikal terendam sebagian - Kedalaman pusat tekanan teoritisHasil teoritis untuk kedalaman pusat tekanan, P, di bawah permukaan bebas adalahh' = AhIx(2)Dengan Ix adalah momen dari bagian luasan yang terendam.Ix = Ic + Ah2Ix = 23)2(12dBdBd+= 33Bd(m4) (3)Kedalaman pusat tekanan di bawah titik tumpuan adalahh" = h' + H - d (m) .(4)Substitusi (3) ke (2) kemudian ke (4) menghasilkan hasil teoritis berikut :ASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA23h" = H - 3d2.Permukaan pesawat vertikal terendam seluruhnyaDi bawah ini adalah representasi diagram dari alat yang menjelaskan dimensi fisik, sebagai tambahan seperti yang telah ditunjukkan sebelumnya. Nomenklatur ini akan digunakan selama pembahasan teori ini.Dengan :d: kedalaman yang terendamF: gaya hidrostatis yang bekerja pada kuadranh: kedalaman pusath' : jarak pusat tekanan, Ph": jarak garis aksi gaya di bawah tumpuan. Garis gaya ini akan melewati pusat tekanan, P2.1Permukaan pesawat vertikal terendam seluruhnya - Gaya hidrostatisGaya hidrostatis, F, dapat didefinisikan sebagai :ASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA24F =gAh = gBD(d - 2D) (N) ..(5)2.2Permukaan pesawat vertikal terendam seluruhnya - Kedalaman pusat tekanan percobaanMomen, M dapat didefinisikan sebagai berikutM = Fh" (Nm)Momen penyeimbang dihasilkan oleh berat, W, yang dikenakan pada penggantung pada bagian ujung lengan penyeimbang. Untuk keseimbangan statis, dua momen adalah sama, yaitu :Fh" = WL = mgLDengan mensubstitusi gaya hidrostatis dari (5) kita mendapatkanh" =

,_

2Dd BDmL (m)2.3Permukaanpesawat vertikal terendamseluruhnya- Kedalaman pusat tekanan teoritisHasil teoritis untuk kedalman pusat tekanan, P, di bawah permukaan bebas adalahh' = AhIxDengan Ix adalah momen kedua dari bagian luasan yang terendam.Dengan menggunakan teorema pusat pararelIx = Ic + Ah2Ix = BD11]1

,_

+222 12DdD (m4)Kedalaman pusat tekanan di bawah titik tumpuan adalahASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA25h" = h' + H - d (m)Substitusi sebelumnya menghasilkan :h" = d HDdDdD +

,_

+22 12227. Aplikasi Teori1. Berikan komentar pada berbagai variasi gaya dengan kedalaman.2. Berikan komentar terhadap hubungan kedalaman pusat tekanan dan kedalaman yang ditimbulkan.Untuk hal (1) dan (2) di atas, berikan komentar apa yang terjadi ketika pesawat sudah terendam seluruhnya.Berikan komentar dan terangkan kemungkinan antara hasil teoritis dan percobaan untuk kedalaman pusat tekanan.Gambarkan grafik hubungan antara Hteoritis dengan Heksperimen. ASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA26BAB V TUMBUKAN PANCARAN AIR (IMPACT OF JET)1. Maksud dan TujuanUntuk mencari reaksi gaya yang dihasilkan dari perubahan momentum aliran fluida, dengan pengukuran gaya yang dihasilkan oleh sebuah jet yang menumbuk permukaan padat yang menghasilkan derajat defleksi aliran yang berbeda.2. Alat dan Bahana. Hidraulik bench untuk mengukur aliran dengan volume waktu yang terkumpul.b. Alat tumbukan pancaran air dengan 4 deflektor aliran, terdiri dari defleksi derajat dengan sudut 30, 90, 120 dan 180 derajat.c. Stopwatch untuk menentukan debit air.3. Prosedur Percobaana. Pindahkan plat bagian atas (dengan melepas sekrup berulir) dari silinder. Pasang satu dari empat deflektor aliran.Atur ulang peralatan dan tempatkandalamsaluranhidraulikbench. Hubungkantabunginlet ke penghubungbench. Aturlahagar alat dalamkeadaanhorisontal dengan mengatur nivo.b. Aturlah jarum agar menjukkan posisi yang seimbang pada pan beban.c. Tempatkan massa sebesar 0.4 kg pada pan pemberat dan buka katup bench untukmenghasilkan aliran.Sesuaikan letak katup sampai keseimbangan statis dicapai dengan garis data pan pemberat segaris dengan alat/ jarum pengatur ketinggian ASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA27d. Ulangi prosedur ini untuk berbagai massa yang dibebankan ke pan pemberat. Kemudian ulangi seluruh percobaan untuk deflektor lainnya.4. Data TeknisDimensi-dimensi dari peralatan berikut digunakan untuk perhitungan yangbenar. Jikadibutuhkan, nilai-nilai ini bisadiperiksakembali sebagai bagian dari prosedur percobaan dan diganti dengan pengukuran anda sendiri.- Diameter nozzle d = 0.008 m- Luasan potongan melintang nozzle A= 5.0265 x 10-5m25. NomenklaturJudul kolom Satuan Lambang Tipe DeskripsiDiameter nozzleM DiukurDiameter nozzle, dalam m. Diameter diukur dalam mm. Konversikan ke meter untuk perhitunganTipe deflektor Derajat Diukur Tipe deflektor yang digunakanVolume yang terkumpulm3V DiukurDiambil dari skala pada hidraulik bench. Volume dalam liter. Konversikan ke meter kubik untuk perhitungan (dibagi dengan 1000)Waktu pengumpulanS t DiukurWaktu untuk mengumpulkan volume air dalam hidraulik benchMassa yang dikenakan Kg m DiukurMassa yang dibebankan ke pan pemberat untuk membantu mencapai posisi statisDebit volumem3/s Qt DihitungQt = tVKecepatanm/s v Dihitungv = AQt, kecepatan fluida yang meninggalkan nozzleKecepatan dikuadratkan (m/s)2v2DihitungDigunakan untuk menjelaskan hubungan antara debit dan massa yang dibebankan untuk keseimbangan gayaGaya yang dikenakan N W DihitungGaya yang dihasilkan oleh deflektor pada fluida = gaya tergantung dari massa mKemiringan yang dihitung dari percobaanDihitungKemiringan grafik v2 versus WKemiringan teoris DihitungKonstan diturunkan daris = A(cos +1)ASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA286. TeoriKecepatanfluida, v, meninggalkanluasanpotonganmelintangnozzle, A, adalahV = AQtDiasumsikan bahwa besar kecepatan tidak berubah selama fluida mengalir di sekeliling deflektor, dan bahwa hanya perubahan arahnya saja.Aplikasi hukum kedua Newton pada aliran yang terdefleksi menghasilkanFy = Qmv(cos +1)DenganFy = gaya yang dihasilkan oleh deflektor pada fluidaQm = debit massaQm = Qt= AvUntuk keseimbangan statis, Fy, diseimbangkan oleh beban yang dibebankan, W (=Mg, dengan M adalah massa yang dibebankan) W = Av2(cos +1)Kemiringan dari grafik W yang diplotkan versus v2 adalah s = A(cos +1)Catat bahwa = 1800 - , dengan adalah sudut defleksi aliran.7. Aplikasi TeoriPlotkan grafik kecepatan kuadrat versus applied mass. Bandingkan kemiringan grafik ini dengan kemiringan yang dihitung secara teoritis.S = A(cos +1) Berikan komentar pada hasil percoban dan hasil teoritis dan berikan alasan untuk perbedaan -perbedaan yang timbul Berikan komentar pada setiap kesalahan percobaan secara signifikan.ASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA29BAB VI KEHILANGAN ENERGI PADA PIPA MELENGKUNG(ENERGY LOSSES IN BENDS)ASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA301. Maksud Dan TujuanUntuk menentukan faktor kehilangan pada aliran yang melalui sebuah susunan pipa yang terdiri dari lengkungan, sebuah kontraksi, sebuah pelebaran, dan sebuah pintu dengan klep(katup).2. Alat Dan Bahana. Hydraulics Bench, digunakan untuk mengukur debit sesuai waktu dan volume terkumpul.b. Peralatan untuk menentukan kehilangan energi pada pipa yang melengkung dan peralatan pemasangannya. c. Stopwatch, digunakan untuk menentukan debit rata-rata air.d. Peningkat tinggi.e. Thermometer.Gambar XX.1 Energy Losses in Bends Apparatus3. Prosedur Percobaana. Aturlah perangkat Hydraulics Bench sehingga dasarnya horisontal.ASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA31b. Hubungkan inlet perlengkapan pengujian kebench penyuplai aliran dan jalankanpipa outlet sehingga tangki volumetrik dan penguncinya berada pada tempatnya.c. Bukalah katup bench, katup pintu, dan katup pengontrol aliran dan jalankan pompa untuk mengisi air ke perlengkapan pengujian.d. Bebaskan udara dari ujung keran bertekanan, tutup katup bench dan katup pengontrol aliran pada manometer, buka sekrup pembebas udara, dan pindahkan penyumbat dari dekat katup udara. e. Hubungkan pipa kecil panjang pada katup udara ke tangki volumetrik. f. Bukalah katup bench dan alirkan air melalui manometer untuk membersihkan semua udara yang ada, kemudian kencangkan sekrup pembebas udara dan buka sebagian katup bench dan katup pengontrol aliran.g. Bukalah sedikit sekrup pembebas udara untuk mengalirkan udara keluar dari ujung manometer, kencangkan sekrup ketika manometer menunjukkan level puncak.h. Pastikan semua level manometer menunjukkan skala volume aliran maksimum yang diperlukan (kira-kira 17 liter/menit). Level tersebut dapat disetel dengan menggunakan sekrup pembebas udara dan pompa tangan yang tersedia. Sekrup pembebas udara mengontrol aliran udara yang melalui katup udara, sehingga ketika menggunakan pompa tangan, sekrup pengambil udara harus terbuka, untuk menahan tekanan pompa tangan pada sistem, sekrup harus ditutup setelah pemompaan.4. NomenklaturJudul kolom Satuan Lambang Tipe DeskripsiDiameter pipa percobaanm d Diberikan Diameter pada pipa percobaanASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA32Volume terkumpulm3V Diukur Diambil dari skala Hidraulic BenchWaktu pengumpulans t Diukur Waktu yang diambil untuk mengumpulkan volume air pada Hydraulic BenchTemperatur airoC Diukur Temperatur air yang meninggalkan session percobaanViskositas kinematikm2/s Diukur Lihat tabel viskositas kinematik air pada tekanan atmosferManometer m h1Diukur Nilai diukur dari manometerManometer m h2Diukur Nilai diukur dari manometerDebit laju aliranm3/s QtDihitung Qt = V/t = Volume terkumpul / waktu pengumpulanKecepatan m/s v Dihitung v = Qt / A = Debit laju aliran / Luasan pipaDinamik head m Dihitung v2 / 2gAngka ReynoldsRe Dihitung Re = ud / Kehilangan energim h Dihitung h = h2-h1Koefisien kehilanganm K Dihitungv K = h 2g / v2Data teknis:Diameter pipa, d = 0.0196 m Diameter pipa pada outlet perlebaran inlet kontraksi, d = 0.0260m5. TeoriASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA33Kehilangan energi yang terjadi pada pipa umumnya dinyatakan dengan head loss (h, meter), dengan rumus :h = Kv2 / 2g dimana,K = koefisien kehilanganv= kecepatan aliran Karena alirannya komplek dalam berbagai pemasangan, K biasanya ditentukan dengan percobaan. Untuk percobaan pemasangan pipa, kehilangan energi dihitung dari dua pembacaan manometer, sebelum dan sesudah pemasangan, K ditentukan dengan rumus :K = h / (v2/2g)Untuk mengubah luas bagian pipa yang melintang melalui pelebaran dan kontraksi, sistem diubah dalam tekanan statis. Perubahan ini dapat dihitung dengan : (v12 / 2g) (v22 / 2g)Untuk menghilangkan efek dari perubahan luas tersebut pada pengukuran kehilangan energi, nilai tersebut seharusnya ditambah ke pembacaan kehilangan energi untuk pelebaran dan dikurangkan ke pembacaan kehilangan energi untuk kontraksi.Untuk percobaan katup pintu, perbedaan tekanan sesudah dan sebelum pintu diukur langsung menggunakan sebuah tekanan gauge. Hal tersebut dapat dikonversikan untuk persamaan kehilangan energi menggunakan persamaan : 1 bar = 10.2 m airKoefisien kehilangan boleh dihitung menggunakan persamaan di atas untuk katup pintu.ASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA34Angka Reynolds adalah sebuah angka yang mengurangi dimensi yang digunakan untuk membandingkan karakteristik aliran. 6. Hasil PercobaanPemasanganalatManometer Kehilangan energih1-h2mVolumeVm3/sWaktusDebitQtm3/sKecepatanvm/sv2 / 2gKh1mh2mmitresikulengkung- an pendekpelebarankontraksikatup pintuPembacaan gauge =7. Aplikasi TeoriLatihan A, plotkan grafik head loss (h) versus dynamic head dan K versus debit laju aliran Qt.Latihan B, plotkan grafik persamaan head loss (h) versus dynamic head dan K versus debit laju aliran Qt. Bagaimana faktor kehilangan untuk variasi katup pintu dengan tingkatan / perluasan dari bukaan katup? Berikan komentar tentang berbagai hubungan tersebut. Tergantung apakah kehilangan energi melalui pemasangan pipa selama berlangsungnya kecepatan?ASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA35 Periksa angka Reynolds yang telah didapatkan dan termasuk jenis aliran laminer atau turbulenkah?u Apakah benar koefisien kehilangan adalah konstan untuk sebuah rangkaian peralatan? DAFTAR PUSTAKAAnonim, 1992, Petunjuk praktikum Mekanika Fluida, Laboratorium Mekanika Fluida dan Hidrolika Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik UGM.Teaching Manual, F1-11, Dead Weight Calibrator, Armfield.______________, F1-12, Hydrostatic Pressure Apparatus, Armfield.______________, F1-15, Bernoullis Theorem Demonstration, Armfield.______________, F1-16, Impact Of Jet, Armfield.______________, F1-20, Osborne Reynolds Apparatus, Armfield.______________, F1-22, Energy Losses in Bends, Armfield.Triatmodjo, Bambang, 1996, Hidraulika I, Beta Offset, Yogyakarta.______________, 1996, Hidraulika II, Beta Offset, Yogyakarta.ASISTENMEKANIKAFLUIDAJURUSANTEKNIKSIPI L DANLINGKUNGANUNIVERSITASGADJAHMADA36