Laporan h02-Alvina Mayora

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

MODUL H.02

TEKANAN HIDROSTATIS

KELOMPOK 18

Alvina Mayora Nilasari(1206237580)

Anies Labibah (1206242776)

Betania Caesariratih Lydiana(1206248395)

Fadhil Dzulfikar (1206250273)

Muhammad Fajar Sidiq(1206217925)

Waktu Praktikum: Sabtu, 16 November 2013

Asisten Praktikum: Fitrah

Tanggal Disetujui:

Nilai:

Paraf:

LABORATORIUM HIDROLIKA, HIDROLOGI DAN SUNGAI

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK 2013

H.02 TEKANAN HIDROSTATIS2.1Tujuan Praktikum

1. Mencari besarnya gaya hidrostatis pada bidang vertikal

2. Mencari hubungan antara tinggi muka air dan massa beban pada alat peraga

2.2 Teori Dasar

Tekanan Hidrostatis adalah tekanan yang terjadi di bawah air. Tekanan ini terjadi karena adanya berat air yang membuat cairan tersebut mengeluarkan tekanan. Tekanan sebuah cairan bergantung pada kedalaman cairan di dalam sebuah ruang dan gravitasi juga menentukan tekanan air tersebut.Berdasarkan Tekanan hidrostatis setiap titik pada kedalaman yang sama memiliki besar tekanan yang sama. Hal ini berlaku untuk semua zat cair dalam wadah apapun dan tidak bergantung pada bentuk wadah tersebut. Apabila ditambahkan tekanan luar misalnya dengan menekan permukaan zat cair tersebut, pertambahan tekanan dalam zat cair adalah sama di segala arah. Jadi, jika diberikan tekanan luar, setiap bagian zat cair mendapat jatah tekanan yang sama.

Setiap benda yang berada di dalam air akan mendapat tekanan tegak lurus permukaannya sebesar (adalah massa jenis air).

Gambar H. 02. 1

Besarnya gaya tekan pada bidang rata adalah :

F = .g.A.ycg

.(1)

Dan titik kerjanya dari muka air adalah :

.(2)

Dimana :

= Massa jenis air

g= Percepatan gravitasi

ycg= Jarak titik berat bidang ke muka air

A= Luas permukaan bidang rata

Icg= Momen inersia bidang rata terhadap sumbu horizontal yang memotong titik berat bidang

= Sudut kemiringan bidang terhadap permukaan air

Zcf= Jarak titik kerja gaya dari muka air

Untuk keadaan tenggelam sebagian berlaku persamaan :

Gambar H. 02. 2

(3)

(4)

Untuk keadaan tenggelam sebagian berlaku persamaan :Gambar H. 02. 3

(5)

(6)

(7)2.3 Alat-alat1. Meja Hidrolika

2. Alat Peraga Tekanan Hidrostatis

3. Beban

4. Mistar

5. Jangka Sorong

Gambar H. 02. 4

Keterangan Gambar :

1. Bejana/Tangki

2. Penyipat Datar (Nivo)

3. Lengan Piringan Beban

4. Lengan Timbangan

5. Benda Kuadran

6. Sekrup Pemegang Lengan Timbangan

7. Lengan Timbangan

8. Poros Tajam

9. Beban Pengatur Kesetimbangan

10. Skala Muka Air

11. Bidang Permukaan Segi empat

12. Katup Penguras

13. Kaki Penyangga Berulir2.4 Cara Kerja

1. Mengukur panjang a, L, d dan b pada alat peraga

2. Mengatur kaki penyangga agar bejana benar-benar datar

3. Meletakkan piringan beban pada ujung lengan timbangan

4. Mengatur beban pengatur keseimbangan sampai lengan yimbangan kembali datar atau seimbang

5. Meletakkan beban pada piringan beban

6. Menutup katup penguras dan mengisi bejana dengan air sedikit demi sedikit sampai lengan timbangan kembali mendatar

7. Mencatat ketinggian muka air (y) pada kolom data yang sesuai

8. Melakukan langkah 5 s/d 7 dengan beban 50 gram samapi 370 gram dan sampai ketinggian muka air maksimum

9. Mengurangi beban, sesuai dengan penambahannya

10. Menurunkan muka air dengan membuka katup penguras sampai lengan timbangan kembali mendatar

11. Mencatat ketinggian muka air (y) pada kolom data yang sesuai

12. Melakukan langkah 9 s/d 11 sampai ketinggian minimum2.5 Data Pengamatan

FILLING TANKDRAINING TANK

Mass (m)

(gram)Height Of Water (y) (cm)Mass (m)

(gram)Height Of Water (y) (cm)

504,737013,7

705,635013,4

906,433012,8

1107,031012,4

1307,629011,9

1508,127011,5

1708,625010,9

1909,323010,5

2109,821010,0

23010,31909,3

25010,81708,8

27011,21508,2

29011,91307,6

31012,41106,9

33012,9906,3

35013,4705,6

37013,7504,8

a = 10 cm

b = 7,5 cm

d = 10 cm

L = 27,5 cm2.6 Pengolahan Data

FILLING TANKDRAINING TANKAVERAGE

Mass (m)



(gram)Height Of Water (y) (cm)

504,7504,8504,75

705,6705,6705,60

906,4906,3906,35

1107,01106,91106,95

1307,61307,61307,60

1508,11508,21508,15

1708,61708,81708,70

1909,31909,31909,30

2109,821010,02109,90

23010,323010,523010,40

25010,825010,925010,85

27011,227011,527011,35

29011,929011,929011,90

31012,431012,431012,40

33012,933012,833012,85

35013,435013,435013,40

37013,737013,737013,70

Least Square nom (gram)(y)h (cm)(x)x2y2xy

150.004.7522.562500.00237.50

270.005.6031.364900.00392.00

390.006.3540.328100.00571.50

4110.006.9548.3012100.00764.50

5130.007.6057.7616900.00988.00

6150.008.1566.4222500.001222.50

7170.008.7075.6928900.001479.00

8190.009.3086.4936100.001767.00

9210.009.9098.0144100.002079.00

10230.0010.40108.1652900.002392.00

11250.0010.85117.7262500.002712.50

12270.0011.35128.8272900.003064.50

13290.0011.90141.6184100.003451.00

14310.0012.40153.7696100.003844.00

15330.0012.85165.12108900.004240.50

16350.0013.40179.56122500.004690.00

17370.0013.70187.69136900.005069.00

3570.00164.151709.37912900.0038964.50

a dan b praktikum, koefisien korelasi (r) :

maka persamaan regresinya y = 36.13x -138.87

1. Percobaan Tenggelam Sebagian (h < 10 cm)

Nom (gram)h (cm)

(x)m/h2

(y)x2y2xy

1504.752.216122.56254.911010.5263

2705.602.232131.36004.982512.5000

3906.352.232040.32254.981814.1732

41106.952.277348.30255.186215.8273

51307.602.250757.76005.065617.1053

61508.152.258366.42255.099818.4049

71708.702.246075.69005.044519.5402

81909.302.196886.49004.825920.4301

92109.902.142698.01004.590921.2121

117067.3020.0519526.920044.6881149.7195


EMBED Equation.3

maka persamaan regresinya y= -0.0095x + 2.2989

a dan b teori :

Kesalahan Relatif:Kesalahan relatif bx 100%

= x 100% = 79. 12%Kesalahan relatif ax 100%

x 100% = 15.70 %

2. Percobaan Tenggelam Seluruhnya (h > 10 cm)

Nom (gram) (y)h (cm)

(x)x2y2xy

1230.0010.40108.160052900.002392.00

2250.0010.85117.722562500.002712.50

3270.0011.35128.822572900.003064.50

4290.0011.90141.610084100.003451.00

5310.0012.40153.760096100.003844.00

6330.0012.85165.1225108900.004240.50

7350.0013.40179.5600122500.004690.00

8370.0013.70187.6900136900.005069.00

2400.0096.851182.4475736800.0029463.50


maka persamaan regresinya y= 41.0256x 196.66670.998

a dan b teori :

Kesalahan Relatif:Kesalahan relatif bx 100%

= x 100% = 0.286%

Kesalahan relatif ax 100%

x 100% = 8.167 %

Pembuktian rumus 3 dengan menggunakan rumus 1 dan 2

Diketahui:

.(1)

.(2)Dari rumus:

Kita dapatkan s (ybouyancy) untuk FH adalah:

;

.(3) Pembuktian rumus 5 dengan menggunakan rumus 1 dan 2

Diketahui:

.(1)

.(2)

Dari rumus:

Kita dapatkan s (ybouyancy) untuk FH adalah:

;

.(5)2.7 Analisa

2.7.1 Analisa PercobaanPraktikum tekanan hidrostatis ini bertujuan untuk mencari besarnya gaya hidrostatis pada bidang vertikal dan mencari hubungan antara tinggi muka air dan massa beban pada alat peraga. Pada praktikum ini digunakan alat peraga hidrolika yang akan digantung pada timbangan di sisi atas tangki. dan juga lengan piringan beban. Sebelumnya set alat percobaan yang digunakan harus di kalibrasikan terlebih dahulu dengan cara memutar beban pengatur kesetimbangan sampai lengan beban berada pada posisi setimbang atau kembali mendatar. Praktikum ini terbagi menjadi dua bagian yaitu pengisian dan juga pengosongan tangki air.Pada pengisian tangki air, beban yang digunakan dimulai dari 50 gram sampai dengan 370 gram dengan penambahan beban setiap 20 gram. Setiap perubahan beban sejumlah air dimasukkan kedalam tangki dengan tujuan mengembalikan lengan beban pada posisi mendatar atau setimbang, kemudian setelah setimbang baca skala ketinggian muka air yang tertera pada alat peraga.Pada pengosongan tangki air, beban yang digunakan dikurangi sebanyak 20 gram kemudian lengan beban di seimbangkan kembali dengan cara mengurangi air pada tangki melalui katup penguras sedikit demi sedikit hingga lengan beban kembali pada posisi mendatar, kemudian setelah setimbang baca skala ketinggian muka air yang tertera pada alat peraga. Hal ini dilakukan sampai beban yang tersisa sebanyak 50 gram.

2.7.2 Analisa Hasil dan Grafik

Setelah melakukan praktikum tekanan hidrostatis didapatkan data berupa tinggi air (cm) dan massa beban (gram), yang kemudian dengan menggunakan regresi linear (least square) didapatkan nilai a dan b nya, dengan persamaan garis lurus y = ax+b untuk kondisi tenggelam sebagian dan tenggelam seluruhnya.

Untuk grafik kondisi tenggelam sebagian dimulai dari beban 50 gram sampai dengan 210 gram, sumbu x menyatakan h (cm) dan sumbu y menyatakan m/h2. Menurut teori nilai a dan b dapat dicari dengan menggunakan rumus dan , Sehingga didapat nilai a dan b sebesar :apraktikum = 2.2989ateori = 2.7272

bpraktikum = -0.0095bteori = -0.0455

Setelah itu dapat diketahui nilai kesalahan relative a dan b menggunakan Kesalahan relatif ax 100%

Kesalahan relatif bx 100%

Kesalahan relatif a = 15.70 %

Kesalahan relatif b = 79.12 %

Untuk grafik kondisi tenggelam seluruhya dimulai dari beban 230 gram sampai dengan 370 gram, sumbu x menyatakan h (cm) dan sumbu y menyatakan m (gram). Menurut teori nilai a dan b dapat dicari dengan menggunakan rumus dan Sehingga didapat nilai a dan b sebesar :

apraktikum = -196.6667ateori = -181.8182

bpraktikum = 41.0256bteori = 40.9091

Setelah itu dapat diketahui nilai kesalahan relative a dan b menggunakan

Kesalahan relatif ax 100%

Kesalahan relatif bx 100%Kesalahan relatif a = 8.167 %

Kesalahan relatif b = 0.286 %

2.7.3Analisa Kesalahan

1.Kesalahan Paralaks

- Kesalahan dalam membaca skala ketinggian muka air dikarenakan mata praktikan yang membaca tidak sejajar dengan permukaan air.2.Kesalahan Praktikan

-Terdapat air yang masih menempel di alat pada saat awal percobaan.

- Pada saat pengosongan tangki, praktikan kurang cermat dalam memperhatikan kedataran lengan timbangan sehingga air yang terbuang berlebih sehingga harus ditambahkan air kembali untuk mendatarkan lengan timbangan. Ini memberikan hasil yang kurang akurat.1. Kesimpulan

2. Besar gaya hidrostatis berbanding lurus dengan luas dari penampang alat peraga dan ketinggian bagian tercelupnya. Sehingga semakin besar volume benda yang tercelup maka semakin besar gaya hidrostatisnya.

3. Semakin besar massa beban (m) maka semakin tinggi muka air (y) nya karena semakin berat massa beban maka jumah air yang dibutuhkan untuk menyeimbangkan lengan timbangan semakin banyak, ini dibuktikan pada kondisi tenggelam seluruhnya.4. Nilai a dan b dari praktikum dan teori menggambarkan hubungan lurus antara tinggi muka air dengan massa beban melalui persamaan garis lurus y = bx + a. dengan nilai kesalahan relatif dari a dan b praktikum sebesar : Sebagian, a = 15.70 % dan b = 79.12 %

Seluruhnya, a = 8.167 % dan b = 0.286 %2.8 Referensi

Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Modul Praktikum Mekanika Fluida dan Hidrolika. Depok: Laboratorium Hidrolika, Hidrologi, dan Sungai, 2013. Sukajiyah. Tekanan Hidrostatis. http://sukasains.com/materi/tekanan-hidrostatis/. 22 November 2013Lampiran

Alat Peraga Tekanan Hidrostatis

O

O

_1446645918.unknown

_1446645923.unknown

_1446645929.unknown

_1446645931.unknown

_1446645935.unknown

_1446645936.unknown

_1446645937.unknown

_1446645934.unknown

_1446645930.unknown

_1446645925.unknown

_1446645928.unknown

_1446645924.unknown

_1446645920.unknown

_1446645922.unknown

_1446645919.unknown

_1446645914.unknown

_1446645916.unknown

_1446645917.unknown

_1446645915.unknown

_1446645912.unknown

_1446645913.unknown

_1446645911.unknown

Documents

Laporan h02-Alvina Mayora