Laporan Kr01-Yunita Afriani

acer

LAPORAN PRATIKUM FISIKA DASAR

REMOTE LABORATORY

Nama Praktikan

: Yunita Afriani

NPM

: 1306365316

Fakultas/Program Studi: MIPA/Fisika Reguler

Grup/Kelompok Kerja: 12

Nama Kawan Kerja

: Ilham Prasetyo

Yeni Febrianti

Yogi Kristianto

Yogi Muliandi

Yohanes Fridolin Hestrio

Yosua Kevin Christian

Yossie Cahya Permata

Zaiby

No. & Nama Praktikum: KR01-Disipasi Kalor Hot Wire

Tanggal Praktikum

: 24 Maret 2014

Nama Asisten

:

LABORATORIUM FISIKA DASAR

UNIT PELAKSANA PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN DASAR

UNIVERSITAS INDONESIA

KR01-DISIPASI KALOR HOT WIRE

I. Tujuan

Menggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara

II. Alat

Kawat Pijar (hotwire)

Fan

Voltmeter dan Amperemeter

Adjustable power supply

Camcorder

Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III. Teori

Kecepatan aliran udara bisa dikur dengan alat yang kita kenal dengan nama anemometer. Kecepatan udara akan berbeda pada permukaan yang tertutup oleh vegetasi dengan ketinggian tertentu.

Disipasi kalor merupakan peristiwa timbulnya panas akibat gesekan antar partikel yang berada dalam suatu ruang. Disipasi kalor terjadi dalam peristiwa sehari- hari seperti menggosokkan kedua telapak tangan, mengerem mobil, mengampelas besi, menyalakan korek api, dan lain-lain. Pada praktikum R-lab ini, kami memanfaatkan fenomena tersebut untuk mendesain sensor kecepatan aliran udara menggunakan kawat pijar (hotwire).

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.

P = v i t .........( 1 )

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 :

Keterangan Rumus:

Rw = resistansi kawat pada temperatur pengoperasian (dihembuskan udara).Ra = resistansi kawat pada temperatur ambient (ruangan).

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 berbentuk persamaan linear atau persamaan polinomial.

Pada percobaan yang akan dilakukan yaitu mengukur tegangan kawat pada temperatur ambient dan mengukur tegangan kawat bila dialiri arus udara dengan kecepatan yang hasilkan oleh fan. Kecepatan aliran udara oleh fan akan divariasikan melalui daya yang diberikan yaitu 70 , 110 , 150 dan 190 dari daya maksimal 230 m/s.

IV. Cara Kerja

Eksperimen rLab dapat dilakukan dengan mengklik tombol rLab. Disana dilakukan percobaan.

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

Memberi aliran udara dengan kecepatan 0 m/s , dengan mengklik pilihan drop down pada icon atur kecepatan aliran.

Menghidupkan motor pengerak kipas dengan mengklik radio button pada icon menghidupkan power supply kipas.

Mengukur tegangan dan arus listrik di kawat hot wire dengan cara mengklik icon ukur.

Mengulangi langkah 2 hingga 4 untuk kecepatan 70 , 110 , 150 , 190 dan 230 m/s!

V. Tugas dan Evaluasi

Berdasarkan data yang didapat , kita dapat membuat grafik yang menggambarkan hubungan Tegangan Hotwire dengan Waktu untuk tiap kecepatan aliran udara.

Berdasarkan pengolahan data di atas, kita dapat membuat grafik yang menggambarkan hubungan Tegangan Hotwire dengan Kecepatan aliran angin.

Membuat persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hotwire.

Berdasarkan percobaan dan data yang didapat, apakah kita dapat menggunakan kawat Hotwire sebagai pengukur kecepatanangin?Memberi hasil analisis dari hasil percobaan ini..

VI. Data Hasil Pengamatan

Aliran udara dengan kecepatan 0 m/s

NoWaktuKec AnginV-HWI-HW

1102.11253.9

2202.11253.9

3302.11254.1

4402.11254.4

5502.11254.5

6602.11254.4

7702.11254.1

8802.11253.9

9902.11253.9

101002.11253.9



11702.06754.2

22702.06654.4

33702.06555.2

44702.06755.2

55702.07054.4

66702.06954.2

77702.06754.7

88702.06855.4

99702.06755.0

1010702.06754.3



111102.04754.6

221102.04754.5

331102.04755.0

441102.04855.6

551102.04755.5

661102.04755.2

771102.04854.6

881102.04754.5

991102.04754.8

10101102.04755.4


oWaktuKec AnginV-HWI-HW

111502.03954.6

221502.03954.7

331502.03955.5

441502.03956.1

551502.03855.8

661502.03855.0

771502.03957.6

881502.03854.9

991502.03855.7

10101502.03856.0



111902.03454.7

221902.03355.0

331902.03455.7

441902.03356.3

551902.03356.0

661902.03355.2

771902.03354.7

881902.03354.8

991902.03355.4

10101902.03456.1



112302.02955.3

222302.03056.4

332302.03055.7

442302.03054.8

552302.03055.1

662302.02956.2

772302.03056.1

882302.02955.0

992302.02954.9

10102302.02955.7

Grafik pengamatan (secara umum)

VII. Pengolahan Data

Grafik Tegangan terhadap Waktu

Untuk kecepatan 0 m/s

iXiYiXi^2Yi^2XiYi

112.11214.4605442.112

222.11244.4605444.224

332.11294.4605446.336

442.112164.4605448.448

552.112254.46054410.560

662.112364.46054412.672

772.112494.46054414.784

882.112644.46054416.896

992.112814.46054419.008

10102.1121004.46054421.120

5521.12038544.605440116.160

Keterangan Grafik;Sumbu x = waktu (s)

Sumbu y = Tegangan (V)

Untuk kecepatan 70 m/s

iXiYiXi^2Yi^2XiYi

112.06714.2724892.067

222.06644.2683564.132

332.06594.2642256.195

442.067164.2724898.268

552.070254.28490010.350

662.069364.28076112.414

772.067494.27248914.469

882.068644.27662416.544

992.067814.27248918.603

10102.0671004.27248920.670

20.67338542.737311113.712

Keterangan :

Sumbu X = Waktu (s)

Sumbu Y = Tegangan (V)

Untuk Kecepatan 110 m/s

iXiYiXi^2Yi^2XiYi

112.04714.1902092.047

222.04744.1902094.094

332.04794.1902096,141

442.048164.1943048.192

552.047254.19020910.235

662.047364.19020912.282

772.048494.19430414.336

882.047644.19020916.376

992.047814.19020918.423

10102.0471004.19020920.470

5520.47238541.910280112.596

Keterangan Sumbu X = Waktu

Sumbu Y = Tegangan

Untuk Kecepatan 150 m/s

iXiYiXi^2Yi^2XiYi

112.03914.1575212.039

222.03944.1575214.078

332.03994.1575216.117

442.039164.1575218.156

552.038254.15344410.190

662.038364.15344412.228

772.039494.15752114.273

882.038644.15344416.304

992.038814.15344418.342

10102.0381004.15344420.380

5520.38538541.554825112.107

Keterangan

Sumbu X= waktu (s)


Untuk Tegangan 190 m/s

iXiYiXi^2Yi^2XiYi

112.03414.1371562.034

222.03344.1330894.066

332.03494.1371566.102

442.033164.1330898.132

552.033254.13308910.165

662.033364.13308912.198

772.033494.13308914.231

882.033644.13308916.264

992.033814.13308918.297

10102.0341004.13715620.340

5520.33338541.343091111.829

Keterangan

Sumbu X = Waktu (S)


Untuk Tegangan 230 m/s

iXiYiXi^2Yi^2XiYi

112.02914.1168412.029

222.03044.1209004.060

332.03094.1209006.090

442.030164.1209008.120

552.030254.12090010.150

662.029364.11684112.174

772.030494.12090014.210

882.029644.11684116.232

992.029814.11684118.261

10102.0291004.11684120.290

5520.29538541.188705111.616

Keterangan

Sumbu X = Waktu (s)


Grafik hubungan Tegangan Hotwire dengan Kecepatan aliran anginUntuk Membuat Grafik Tegangan dengan Kecepatan Aliran Angin, maka kita harus mencari rata-rata Tegangan pada tiap kecepatan aliran angin.

Rata-rata Tegangan untuk 0 m/s

= 2.112 Volt


= 2.0673 Volt


= 2.0472 Volt


= 2.0385 Volt


= 2.0333 Volt

Rata-Rata Tegangan untuk 230 m/s

= 2..0295 Volt

Setelah kita menemukan rata-rata Tegangan dari tiap-tiap kecepatan, maka kita dapat membuat grafik hubungan antara keduanya.

iXiYiXi^2Yi^2XiYi

102.11204.4605440

2702.067349004.27372914.4711

31102.0472121004.19102822.5192

41502.0385225004.15548230.5775

51902.0333361004.13430938.6327

62302.0295529004.11887046.6785

S75012.327812850025.333963152.8790

Maka dapat dibuat grafik antara Tegangan dengan Kecepatan Aliran Angin.

Keterangan

Sumbu X = Kecepatan Aliran Angin (m/s)

Sumbu Y = Rata-rata Tegangan (V)

Maksud dari Grafik:

Semakin tinggi Kecepatan Aliran Angin maka semakin kecil Tegangan yang dihasilkan (berbanding terbalik)

Persamaan Kecepatan Angin sebagai Fungsi dari tegangan Hot Wire

= 0,00026 %

Jadi Gradien (m) adalah -0,0003671

b = m =

y = mx + a

y = x + 4,188

Maka fungsi dari persamaan kecepatan angin

( y = x+ 4,188

Penggunaan kawat hotwire sebagai pengukur kecepatan aliran angin

Berdasarkan praktikum yang dilaksanakan penggunaan hotwire masih banyak kekurangan untuk digunakan sebagai pengukur kecepatan aliran angin, karena kawat hotwire belum stabil terhadap lingkungan luar. Selain itu, masalah pengkalibrasian masih menjadi masalah bagi kawat hotwire ini.

Akan tetapi dala praktikum kali ini saya melakukan pengukuran berulang-ulang, agar hasil yang didapat bisa mendekati benar. Jadi, untuk hal yang lebih kompleks kawat hotwire masih perlu disempurnakan untuk bisa menjadi pengukur kecapatan aliran angin.

VIII. ANALISIS DATA

Analisis percobaan

Praktikum R-Lab yang dilakukan pada kali ini bertujuan untuk menggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara. Prktikan melakukan percobaan sebanyak tiga kali, tercatat tanggal 28 Maret 2014 pukul 00.57, 01.05, dan 01.14 WIB.Praktikan sengaja melakukan percobaan pada tengah malam agar tidak menunggu,karena jika ada praktikan lain yang melakukan percobaan maka dipastikan tidak dapat melakukan percobaan pada waktu yang bersamaan. Data yang praktikan ambil adalah data dari praktikum ke tiga, karena datanya lebih akurat dan sudah menyeluruh untuk semua kecepatan aliran angin dengan limit waktu yang diberikan.

Praktikum ini dilakukan secara otomatis via http://sitrampil4.ui.ac.id/kr01. Praktikum yang dilakukan berlangsung cepat karena semua data diolah oleh sistem. Jadi, kemungkinan kesalahan data sangat kecil terjadi.

Perlu diperhatikan sebelum melakukan penelitian pengukuran dengan menggunakan hotwire, alatnya harus dikalibrasi dulu, agar data yang diperoleh valid atau tidak jauh berbeda dengan yang data sesungguhnya. Namun, disini semua percobaan diatur oleh sistem. Seandainya kita bekerja manual hal ini sangat berarti dan bersifat Fundamental sekali.

Pengukuran kecepatan aliran udara dilakukan dengan 0 m/s, 70 m/s, 110 m/s, 150 m.s, 190 m/s, 230 m/s. Untuk semua kecepatan diatas dilakukan masin-masing 10 sekon/detik. Jadi diperoleh 60 data, yang terdiri atas Tegangan HW dan Arus HW. Data tersebut yang diolah, mulai dari Grafik antara waktu dan tegangan, grafik tegangan dengan kecepatan aliran udara, persamaan fungsi yang diperoleh.

Untuk hasil tegangan yang diperoleh dari kecepatan 0 m/s, didapat tegangan yang konstan (tetap) yaitu 2.112 V, itu terjadi karena memang tidak ada udara yang mengalir yang mempengaruhi atau memberi efek pada hot wire. Itu dapat dilihat pada grafik yang praktikan buat diatas.

Untuk hasil tegangan yang diperoleh dari kecepatan 70 m/s, didapat tegangan dengan rata-rata 2.0673 Volt. Didalam grafiknya terlihat nilainya naik turun. Untuk hasil tegangan yang diperoleh dari kecepatan 110 m/s, diperoleh rata-rata tegangan dengan rata-rata 2.0472 Volt. Untuk tegangan yang diperoleh dari kecepatan 150 m/s, diperoleh rata-rata tegangan 2.0385 Volt. Tegangan dengan kecepatan 190 m/s diperoleh rata-rata 2.0333 Volt. Sedangkan data yang terakhir, yaitu dengan kecepatan 230 m/s, diperoleh rata-rata tegangan sebesar 2.02295 Volt. Grafik untuk kecepatan 110 m/s, 150m/s, 190m/s, dan 230m/s juga terlihat tidak stabil atau naik turun.

Dari semua data yang diperoleh dari tiap-tiap kecepatan angin, dihasilkan tegangan tiap detiknya yang tidak jauh berbeda dengan detik lainnya. Contohnya pada kecepatan 70 m/s, menghasilkan tegangan dari detik pertama sampai detik kesepuluh itu 2.067 m/s, 2.066 m/s, 2.065 m/s, 2.067 m.s , 2.070 m/s , 2.069 m/s, 2.067, 2.068 m/s, 2.067 m/s, dan 2.067 m/s. Perubahan tegangan yang terlihat tidak terlalu signifikan.

Dalam melakukan praktikum tidak hanya data tegangan yang didapatkan, tetapi data kuat arus juga diperoleh. Data kuat arus juga tidak jauh berbeda dari detik pertama sampai detik kesepuluh. Hal ini bisa juga kita lihat di grafik yang dibuat diatas. Contohnya pada kecepatan 110 m/s dihasilkan kuat arus dari detik pertama sampai detik kesepuluh itu 54.6 A, 54.5 A, 55.0 A, 55.6 A, 55.8 A, 55.2 A, 54.6 A, 54.5 A, 54.8 A, 55.4 A.

Dari praktikum dapat kita simpulkan bahwa kecepatan aliran angin tiap detiknya berbanding terbalik dengan Tegangan maupun yang dihasilkan, artinya semakin tinggi kecepatan angin, maka semakin rendah tegangan yang dihasilkan, begitu juga sebaliknya. Hal ini berbeda dengan Kuat arus. Dalam praktikum yang praktikan coba diperoleh hasil Kuat arus yang turun naik, hal ini disebabkan karena ketidakstabilan probe yang mungkin dapat pengaruh dari luar. Misalnya, angin dan sebagainya.

Dari data diatas dapat ditarik rumus untuk mencari daya disispasi. Daya disipasi itu dipengaruhi oleh beberapa faktor:

Kecepatan (Volt)

Kuat arus (Ampere)

Perubahan waktu (sekon)

Rumus mencari Daya Disipasi:

P= v i (t2-t1)

P= daya disipasi

Pembuktian bahwa tegangan dan Kuat Arus itu berbanding terbalik adalah, dapat kita lihat di rumus:

I = P/ v (t2-t1)

I= Kuat arus

Disini kita melihat Kuat arus berbanding lurus dengan Daya disipasi dan berbanding terbalik dengan tegangan dan perubahan waktu. Hal itu terbukti dari data yang praktikan peroleh dan dari grafik yang praktikan buat.

Dengan melakukan praktik ini praktikan lebih mengerti tentang pengukuran kecepatan angin, grafik, dan tentang pengolahan data laporan.

Analisis HasilPerhitungan terhadap data-daya yang diperoleh praktikan lakukan dengan menggunakan metode least square. Karena kalau mengolah manual kita akan menemukan masalah, yaitu masalah efisiensi waktu. Kalau menggunakan metode ini kita jadi lebih gampang untuk menemukan suatu fungsi. Berdasarkan praktikum KR01 tentang pengukuran kecepatan aliran angin dengan menggunakan hotwire, hotwire sebagai pengukur kecepatan aliran udara masih sangat perlu disempurnakan lagi. Karena alat tersebut masih menemukan hambatan nantinya kalau pengukuran dilakukan di lapangan nanti. Misalnya ada angin yang amat kencang atau cuaca yang amat ekstrim, maka hotwire ini tidak memberikan data yang tepat lagi, karena menemukan masalah dengan pengkalibrasian alatnya. Alangkah baiknya kita menggunakan alat yang lain, yang telah disempurnakan. Namun dari praktikum yang dilakukan,praktikan hanya memperoleh kesalahan relatif yang amat kecil,dikarenakan semua data diolah langsung oleh sistem.

Analisis Grafik

Pada Praktikum kali ini dibuat grafik terhadap waktu dan tegangan untuk masing-masing kecepatan yaitu kecepatan 0 m/s, 70 m/s, 110 m/s, 150 m/s, 190 m/s dan 230 m/s. Dari data yang diperoleh ,di intrepentasikan lah kedalam bentuk grafik,disini terlihat grafiknya naik turun kecuali untuk grafik kecepatan 0 m/s karena memang tidak ada udara yang mengalir yang mempengaruhi atau memberi efek pada hot wire.

Selain itu, praktikan juga membuat grafik tegangan terhadap kecepatan aliran angin, di sini bisa di lihat kalo grafik menunjukkan bahwa semakin besar kecepatan aliran angin maka tegangan semakin kecil.

IX. Kesimpulan

Sebelum melakukan praktikum, harus melakukan pengkalibrasian alat. Dan sebaiknya kita melakukan praktikum itu berulang-ulang untuk memperoleh data yang akurat. Dari data yang diperoleh bahwa Tegangan beranding terbalik dengan Kecepatan Aliran angin pada tiap detiknya. Semakin tinggi kecepatan angin maka semakin rendah tegangan yang diperoleh

Dari data yang diperoleh bahwa tegangan berbanding terbalik dengan kuat arus yang dihasilkan.

Dari data yang diperoleh bahwa kuat arus berbanding lurus dengan daya disipasi atau kecepatan airan angin. Semakin cepat kecepatannya maka semakin tinggi kuat arus yang dihasilkan

Data dengan kecepatan 0 m/s, menghasilkan nilai tegangan yang konstan, karena tidak adanya angin.

Hotwire belum bisa digunakan sebagai pengukur kecepatan aliran angin, karena masih adanya kekurangan, terutama yang menyangkut gangguan lingkungan luar, seperti angin yang ekstrim.

X. Referensi

Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ, 2000.

Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition, John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.

http://sitrampil.ui.ac.id/kr01http://rlab.ui.ac.id

_1234567897.unknown

_1234567901.unknown

_1234567905.unknown

_1234567907.unknown

_1234567909.unknown

_1234567910.unknown

_1234567911.unknown

_1234567908.unknown

_1234567906.unknown

_1234567903.unknown

_1234567904.unknown

_1234567902.unknown

_1234567899.unknown

_1234567900.unknown

_1234567898.unknown

_1234567893.unknown

_1234567895.unknown

_1234567896.unknown

_1234567894.unknown

_1234567891.unknown

_1234567892.unknown

_1234567890.unknown

Documents

Laporan Kr01-Yunita Afriani