praktikum mekanika fluida h06

8/18/2019 Praktikum Mekanika Fluida H06

1/27

LAPORAN PRAKTIKUM

MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA

MODUL H 06

ALIRAN MELALUI LUBANG

KELOMPOK 38

Maulidina Putri Utami (1406571445)

Andiasti Nada Alifah (1406532242)

Nurannisa Shaleha (1406532236)Syifa Aulia ahmah (1406573740)

Asisten M!dul " Baiti Rahma Maudina

Tanggal Praktikum : 30 November 2015

Tanggal Disetuui :

Nilai !a"oran :

LABORATORIUM HIDROLIKA, HIDROLOGI, DAN SUNGAI

JURUSAN LINGKUNGAN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

2015

I. Tujua P!a"#$"u%

Menda"atkan besaran koe#isien ke$e"atan aliran melalui lubang ke$il%


2/27

II. Da&a! T'(!$

&e$e"atan aliran melalui lubang 'ori#i$e( da"at din)atakan sebagai berikut:

2%g%h*v%+ =

,edangkan dari "er$obaan ini harga *v di"eroleh dari hubungan :

h-2

.*v =

dimana:

+ / ke$e"atan aliran )ang meleati lubang%

*v / &oe#isien &e$e"atan%

g / gravitasi%

h / tinggi air terhada" lubang%

. / arak horiontal "an$aran air dari bidang vena $ontra$ta%

- / arak vertikal "an$uran air%

Titik nol '0( untuk "engukuran sumbu . diambil dari bidang vena $ontra$ta

demikian uga dengan luas "enam"ang )ang di"akai adalah luas "enam"ang "ada

bidang vena $ontra$ta dimana hubungan antara luas "enam"ang lubang '4"( dengan

luas bidang vena $ontra$ta '4v( din)atakan sebagai berikut:

4"%*$4v =

Dimana *$ adalah nilai koe#isien kontraksi

III. P'!a)a#a *a Ba+a

1% Mea idrolika

2% &ertas 6ra#ik

3% Perangkat alat "er$obaan aliran melalui lubang

7% ,to" at$h5% 6elas 8kur

2


3/27

&eterangan 6ambar :

1% Pi"a aliran masuk

2% Pi"a lentur dari "i"a "elim"ah untuk mengatur tinggi head

3% Pi"a "elim"ah7% ,kala "enunuk muka air

5% Tangki utama

9% Pene"it kertas

% Pa"an

;% arum vertikal


4/27

10% Mengganti lem"eng lubang bukaan dengan diameter )ang lain dan ulangi langkah

1=<

V. Da#a P'a%a#a

D$a%'#'! H'a* K((!*$a# 1 2 - 5 6 /

- %% 700 . 0 50 100 150 200 250 300 350

- 0 5 1 30 7 9; 0 50 100 150 200 250 300 350

) 0 5 17 29 73 93 0 50 100 150 200 250 300 350

) 0 9 15 2; 79 99 102 11<

320 > 0 50 100 150 200 250 300 350) 0 1 31 7< 9<


5/27

b=62043.75

182656 # 0$33%7

0 50 100 150 200 250 300 350

0

20

40

60

&0

100

120

f(') # 0$32' 3$0% # 1

*+,alues

-inear (*+,alues)

X

Y

6%% +-0 %%

H 4 342+ 32 3

3;0 0 0 0 0 0

3;0 50 9%5;


6/27

0 50 100 150 200 250 300 350

0

20

40

60

&0

100

120

f(') # 0$32' 3$65 # 1

Y-Values

*+,alues

-inear (*+,alues)

X

Y

6 %% +-60 %%

+ 4 342+ 32 3

390 0 0 0 0 0

390 50 9%


7/27

0 50 100 150 200 250 300 350 400

0

20

40

60

&0

100

120

f(') # 0$33' 4$1%

# 0$%%

Y-Values

*+,alues

-inear (*+,alues)

Axis Title

Axis Title

6%% +-0 %%

+ 4 342+ 32 3

370 0 0 0 0 0

370 50 %352


8/27

b=∑ XY

∑ X 2 C v=

1

2√ b=

1

2√ 0.34064=0.85669

b=97218.75

285400 # 0$34064

0 100 200 300 400 500

020

40

60

&0

100

120

140

f(') # 0$32' 5$63

# 1

Y-Values

*+,alues

-inear (*+,alues)

Axis Title

Axis Title

- %% +00%%

+ 4 342+ 32 3

700 0 0 0 0 0

700 50 9%25 5 3


9/27

b= 65200

182656 # 0$356%6

0 50 100 150 200 250 300 350

0

20

40

60

&0

100f(') # 0$31' %$1

# 0$%3

Y-Values

*+,alues

-inear (*+,alues)

Axis Title

Axis Title

- %% +-0%%

+ 4 342+ 32 3

3;0 0 0 0 0 0

3;0 50 9%5;


10/27

0 50 100 150 200 250 300 350 400

0

20

40

60

&0

100

120

140

f(') # 0$37' + 13$17

# 0$%6

Y-Values

*+,alues

-inear (*+,alues)

Axis Title

Axis Title

- %% +-60%%

+ 4 342+ 32 3

390 0 0 0 0 0

390 50 9%


11/27

0 50 100150200250300350400

0

20

40

60

&0

100

120

140

f(') # 0$35' 5$%2 # 0$%%

Y-Values

*+,alues

-inear (*+,alues)

Axis Title

Axis Title

- %% +-0%%

H 4 342+ 32 3

370 0 0 0 0 0

370 50 %352


12/27

0 50 100 150 200 250 300 350 400

0

20

40

60

&0

100120

140

f(') # 0$35' 6$46

# 0$%%

Y-Values

*+,alues

-inear (*+,alues)

Axis Title

Axis Title

- %% +-20%%

+ 4 342+ 32 3

320 0 0 0 0 0

320 50 %;125 10 91%0352 ;%125

320 100 31%25 25


13/27

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

f(') # 0$41' &$&3

# 0$%%

Y-Values

*+,alues

-inear (*+,alues)

Axis Title

Axis Title

Diameter h *v

9

700 0%;5<

3;0 0%;55<

390 0%;5079

370 0%;3


14/27

Praktikum 09 "er$obaan 4 )ang telah dilakukan bertuuan untuk

menda"atkan besaran koe#isien ke$e"atan aliran melalui lubang ke$il% 8ntuk

menda"atkan nilai tersebut "raktikan menggunakan bebera"a "eralatan untuk

menunang "er$obaan dan menalankan "rosedur kera% Peralatan )ang digunakan

)aitu se"erangkat alat "er$obaan aliran melalui lubang mea hidrolika sebagai

tem"at untuk meletakkan alat "eraga sto"at$h dan gelas ukur digunakan untuk

meghitung debit air selama 3 detik dan millimeter blok )ang digunakan untuk

men$atat kurva aliran air )ang keluar melalui lubang%

Per$obaan )ang dilakukan "raktikan )aitu menda"atkan koe#isien ke$e"atan

aliran )ang melalui lubang dengan diameter 3 mm dengan 9 mm% Mula=mula

"raktikan men)ia"kan alat "eraga memasangkan kertas millimeter blok "ada "a"an

dan memasang lubang bukaan dengan diameter 3 mm% lalu men)alakan katu"

"embuka aliran sehingga air mengalir ke tangki hingga 700 m!% ,etelah itu

"raktikan mengatur "osisi arum hingga berada te"at di atas aliran air dan tidak

men)entuh aliran air% !alu "raktikan membeikan tanda "ada kertas millimeter blok%

Pada saat itu uga "raktikan lain mengukur debit air "ada volume 700 m! 3;0 m!

390 m! 370 m! dan 320 m!% "engukuran debit dilakukan dengan mengukur

umlah volume air selama 3 detik%

8ntuk menda"atkan variasi data "er$obaan dilakukan setia" "engurangan

head 20 m! )aitu 3;0 m! 390 m! 370 m! dan sam"ai 320 m!% ,elain itu

"er$obaan dilakukan ulang "ada diameter lubang sebesar 9 mm% sehingga nantin)a

"raktikan menda"atkan data beru"a >'arak horiontal "an$aran air dari bidang vena

$ontra$ta( dan )'arak verti$al "an$uran air(%

2. Aa)$&$& Ha&$)

Berdasarkan dari "er$obaan )ang dilakukan "raktikan menda"atkan data )aitu

> adalah arak horiontal "an$aran air dari bidang vena $ontra$ta dan ) )aitu arak

vertikal "an$uran air% Nilai > teta" dan nilai ) bervariasi "ada diameter lubang 9 mmdan 3mm untuk masing=masing volume 700 m!3;0m! 390 m! 370 m! dan 320

m!% Data tersebut diolah dengan menggunakan metode least s@uare dan dida"atkan

nilai b untuk masing=masing head "ada diameter 3 mm dan 9 mm% nilai b )ang

dida"atkan digunakan untuk menghitung *v 'koe#isien ke$e"atan aliran(% &oe#isien

ke$e"atan adalah "erbandingan antara ke$e"atan n)ata dengan aliran "ada vena

$ontra$ta dengan ke$e"atan aliran se$ara teoritis% Nilai koe#isien ke$e"atan tidak

bergantung "ada besar dari lubang diameter ori#i$e teta"i nilai koe#isien ke$e"atan

bergantung "ada bentuk sisi lubang a"akah taam atau dibulatkan%

14


15/27

Perhitungan *v menggunakan rumus C v=1

2√ b% Dari "erhitungan

dida"atkan nilai *v untuk tia" head "ada diameter 3 mm dan 9 mm% lalu di$ari *v

rata=rata sehingga dida"atkan *v rata=rata "ada diameter 3 mm adalah 0%


16/27

B. T'(!$

Partikel at $air )ang mengalir melalui lubang berasal dari segala arah% &arena at

$air mem"un)ai kekentalan maka bebera"a "artikel )ang mem"un)ai lintasan

membelok akan mengalami kehilangan tenaga% ,etelah meleati lubang "an$aran air

akan mengalami kontraksi )ang ditunukkan oleh "engun$u"an aliran% &ontraksi

maksimum teradi "ada suatu tam"ang sedikit di sebelah hilir lubang dimana

"an$aran kurang lebih horiontal% Tam"ang dengan kontraksi maksimum tersebut

dikenal dengan vena kontrakta%

Pada aliran at $air melalui lubang teradi kehilangan tenaga )ang men)ebabkan

bebera"a "arameter aliran akan lebih ke$il dibanding "ada aliran at $air ideal% al ini

ditunukkan dengan oleh bebera"a koe#isien )aitu koe#isien kontraksi koe#isien

ke$e"atan dan koe#isien debit% Nilai koe#isien=koe#isien tersebut tergantung "ada luas

tam"ang lubang bentuk dari sisi lubang tinggi energi dan debit% Rumusan tersebut

meru"akan konse"si aliran melalui lubang "ada tangki dengan "ermukaan air )ang

diam%

,elain koe#isien ke$e"atan '*v( "ada aliran melalui lubang dikenal uga dengan istilah

koe#isien *d )aitu "erbandingan antara debit )ang sebenarn)a dengan debit

teoritis%&oe#isien debit "ada lubang bebas "ada dasarn)a da"at diangga" sama dengan

lubang tenggelam% arga koe#isien debit tergantung "ada bentuk dan kondisi lubang%

4liran dengan tekanan teta":

Q=C d × A × √ 2. g . h

4liran dengan tekanan berubah:

∆ T = 2 A T

C d . A √ 2.g.(√ h1−√ h2 )

dimana :I / besarn)a debit aliran )ang melalui lubang

*d / koe#isien debit

4 / luas "enam"ang lubang

g / "er$e"atan gravitasi

h / tinggi air terhada" lubang

KT / aktu "engosongan tabung A tangki 't2=t1(

4T / luas tangki utama

h1 / tinggi air "ada t1h2 / tinggi air "ada t2

:. A)a#>A)a#

1% Mea hidrolika

16


17/27

2% Stopwatch

3% 6elas ukur

7% Perangkat alat "er$obaan

5% angka sorong

6ambar 1% Perangkat alat "er$obaan aliran melalui lubang

&eterangan gambar:

1% Pi"a aliran masuk

2. Pi"a lentur dari "i"a "elim"ah untuk mengatur tinggi head

3% Pi"a "elim"ah7% ,kala "enunuk muka air

5% Tangki utama

9% Pene"it kertas

% Pa"an

;% arum vertikal


18/27

U#u" "'a*aa a)$!a #'#a


19/27

360 340 21$42 7$26

340 320 2&$%1 7$4%

320 300 36$52 7$61

3

400 3&0 2&$54 2&$54

3&0 360 57$&0 2%$26360 340 &7$1% 2%$3%

340 320 11&$12 30$%3

320 300 150$&& 32$76F. P'()a+a Da#a

Diameter tangki / 13 mm

!uas tangki / 177%01 mm2

!uas lubang 9 mm / 2;%2;9 mm2

!uas lubang 3 mm / %017 mm2

1% Constant Head, Diameter lubang / 3mm

.(mm) (mm3s)

t(se/) 2 (') h(mm) '2 y

3

12%4&$21 5$0216765606&$

%5 3202$&10&61

65$36501

0

116%5$%1 5$131367%4227$

2& 3401$&71271

64$65101

0

127%5$2& 5$0&16371%077$

44 3602$6&03%1

65$&%3%1

0

13&14$43 4$&5

1%0&3&55&$

&3 3&0

3$641%41

6

7$251%1

0

150&6$21 4$642275%363&$

53 4005$17%&%1

6%$10371

0

!tal 66340$03 24$72&&6601571$

031&00$0

01$61&431

73$22651

1

b / Σ x

Σ x2 /

3.2265 x 1011

1.6184 x 1017

/ 1%331 10=

*d /1

A √ 2gb /

1

7.0714 √ 2 x9800

x1.33196

x10

−7 / 0%157

1%


20/27

100000000$00150000000$00200000000$00250000000$00

0

100

200

300

400

500

f(') # 0' 226$&1

# 0$65

Grafk Debit vs Hea !

Debit"

Hea

2% Constant Head, Diameter lubang 9 mm

.(mm) (mm3s)

t(se/) 2 (') h(mm) '2 y

6

4&44%$61 5$162347364%42$

01 320 5$51011&7$51161

1

511&1$10 5$0&261%50523%$

01 340 6$&61&1&&$%0631

1

52755$%1 5$0&27&31&5566$

37 360 7$74611&1$001%1

2

530&&$&0 5$1&2&1&421013$

40 3&0 7$%4351&1$07101

2

54263$57 5$162%445345&3$

26 400 &$67031&1$177&1

2

!tal25%73&$%

% 25$661351301134

4$051&00$0

0 3$671% 4$&%12

b / Σ x

Σ x2 /

4.89E+12

3.67E+19

/ 1%331


21/27

*d /1

A √ 2gb /

1

28.286 √ 2 x9800 x1.33196E-07 / 0%9


22/27

0$5 0$51 0$52 0$53 0$54 0$55 0$56 0$57 0$5&

26

2&

30

32

34

f(') # 66$56' + 5$4% # 0$%2

Dia#eter $ 3##

(elisi) akar )ea

*aktu

7% Variable Head, diameter / 9mm

h1 (mm) h2 (mm)

xh2

√ h1−√ ¿¿ ∆t '

2 'y

400 3&0 0$50641131 7$030$256452

4153$560071

512

3&0 3600$51%%2272

% 7$130$27031%

6443$70704%

055

360 340 0$534577046 7$26 0$2&577261% 3$&&102%357

340 3200$5505450%

5 7$4%0$3030%%

%014$1235&2

75&

320 3000$56&03574

4 7$610$322664

6074$322752

014

t!tal2$67%4%1%2

4 36$521$43&30%

1&61%$5%44&

47

b / Σ x

Σ x2 /

19.5944847

1.438309186 / 13%9233

*d / Σ Atangki

bxAlubang√ 2 g / 0%579

22


23/27

0$5 0$51 0$52 0$53 0$54 0$55 0$56 0$57 0$5&

6$6

6$&

7

7$2

7$4

7$6

7$&

f(') # %$&%' 2 # 0$%%

Dia#eter $ %##

(elisi) akar )ea

*aktu

K('=$&$' D'9$# Ra#a>Ra#a

*d /Cd Ʃ

n /

0,7154+0,6919+0,5467+0,5289

4 / 0920

K'&a)a+a R')a#$=

&esalahan Relati# / |Cd per!obaan−Cd teoriCdteori |×100&esalahan Relati# / |0,6207−0,690,69 |×100 / 1007?

G. Aa)$&a

a. Aa)$&a P'!8(9aa

Per$obaan 4liran melalui !ubang ini dilakukan di !aboratorium idrolika

idrologi dan ,ungai akultas Teknik 8niversitas Gndonesia "ada tanggal 30

November 2015 "ukul 1%00 HGB% Tuuan "er$obaan adalah untuk menda"atkan

besaran koe#isien debit aliran dengan tekanan teta" dan tekanan berubah%

Praktikan menggunakan alat "er$obaan beru"a mea hidrolika stopwatch dangelas ukur untuk mengukur debit aliran angka sorong dan se"erangkat alat

"er$obaan aliran melalui lubang% Perangkat alat "er$obaan ini terdiri dari "i"a

aliran masuk untuk mengalirkan air ke tangki utama "i"a lentur dan "i"a

"elim"ah untuk mengatur tinggi head, skala "enunuk air tangki utama "ene"it

kertas untuk mene"it kertas milimeterblok "a"an arum vertikal sekru"

"engatur arum kaki "en)angga sekru" aliran lubang lem"eng lubang aliran dan

"eredam% !em"eng lubang aliran atau lubang orifice )ang digunakan adalah

lubang diameter 3 mm dan 9 mm% Per$obaan ini terbagi menadi dua )aitu

23


24/27

"er$obaan dengan keadaan aliran teta" dan keadaan aliran tekanan berubah serta

dilakukan beramaan dengan "er$obaan 4%

Pada "er$obaan dengan keadaan aliran teta" "raktikan mengaali "er$obaan

dengan memasang lem"eng orifice berdiameter 3 mm "ada lubang aliran keluar

"ada tangki utama% ,elanutn)a "raktikan mengatur ketinggian air "ada tangki

utama hingga skala menunukkan ketinggian 320 mm% Praktikan mengukur debit

aliran )ang keluar dengan menggunakan gelas ukur dan stopwatch selama kurang

lebih 5 detik dan men$atat volume dan aktu )ang dida"at untuk da"at

mengetahui debit aliran% &emudian "raktikan melakukan hal )ang sama dengan

variasi ketinggian air "ada tangki utama setinggi 370 390 3;0 dan uga 700 mm%

,elanutn)a "raktikan melakukan "er$obaan dengan keadaan aliran dengantekanan berubah dengan $ara mengisi tangki utama sam"ai "enuh sehinga air "eris

melim"h leat "i"a "elim"ah "ada ketinggian maksimum tersebut%% &emudian

"raktikan mematikan mesin air sehingga air "ada tangki utama turun% Praktikan

men$atat aktu )ang dibutuhkan air untuk turun dari ketinggian 700 mm setia"

turun 20 mm sam"ai ketinggian air 320 mm% ,elanutn)a "raktikan mengulangi

"rosedur tersebut dengan menggunakan lem"eng orifice 9 mm untuk

menda"atkan hasil )ang lebih akurat%

9. Aa)$&$& Ha&$)

Terda"at dua enis data )ang dida"at dari "er$obaan ini% Pada "er$obaan dengan

keadaan aliran teta" atau constant head "raktikan menda"at data beru"a debit

aliran air )ang keluar dari lubang "ada tangki utama% Dengan menggunakan

lem"eng orifice berdiameter 3 mm debit )ang dida"at "ada ketinggian air 320

mm adalah 12


25/27

menghasilkan dua buah gra#ik hubungan antara ketinggian air "ada tangki utama

atau head sebagai variabel ) terhada" kuadrat debit aliran air sebagai variable >%

&edua gra#ik menunukkan hubungan baha semakin tinggi air "ada tangki utama

atau head maka debit aliran )ang dihasilkan uga semakin besar%

,edangkan "ada "er$obaan keadaan aliran dengan tekanan berubah atau variable

head "raktikan menda"at data beru"a aktu )ang dibutuhkan air "ada tangki

utama setia" 20 mm ketika mesin air dimatikan% Dengan menggunakan lem"eng

orifice berdiameter 3 mm aktu )ang dibutuhkan air untuk turun setia" 20 mm

dimulai dari ketinggian 700 mm adalah 2


26/27

tangan untuk menghentikan stopwatch bersamaan dengan menarik kembali gelas

ukur dari "engisiann)a% &etidakseragaman kedua "raktikan dalam melakukan hal

tersebut da"at menghasilkan nilai debit aliran )ang tidak akurat% ,elain itu

"emba$aan "ada gelas ukur uga mem"engaruhi debit aliran )ang diukur%

&esalahan uga da"at teradi "ada "emb$aan skala ketinggian air atau head )ang

da"at mem"engaruhi debit air )ang keluar dari lubang tangki% Pada "er$obaan

variable head, kesalahan da"at teradi "ada "erhitungan aktu "enurunan air "ada

tangki% Misaln)a aku di$atat sebelum air te"at sam"ai "ada head )ang

diinginkan atau bahkan meleati head )ang diinginkan% &esalahan lainn)a da"at

teradi "ada "erhitungan data misaln)a kesalahan dalam memasukkan angka atau

kesalahan dalam memasukkan rumus "erhitungan sehingga data )ang dida"at

tidak akurat%

H. K'&$%


27/27

praktikum mekanika fluida h06

Documents