LAPORAN PRAKTIKUM FLUIDA1.docx

LAPORAN PRAKTIKUM FLUIDA

Pengukuran Perubahan Tekanan Air Akibat Tinggi (Head) Oleh : Nama

: Esti Tri Pusparini

NPM

: 240110110026

Jurusan

: TMIP A

Shift

: A8

Hari, Tgl Praktikum : Senin, 19 Maret 2012 Asisten Dosen

: Rikky Triyadi Evie Yulia Rachman

LABORATORIUM SUMBERDAYA AIR JURUSAN TEKNIK DAN MENAJEMEN INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS PADJAJARAN JATINANGOR 2012

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Tekanan adalah satuan fisika untuk menyatakan satuan gaya (F) per satuan luas (A). Ketika membicarakan mengenai tekanan, tidak akan jauh dari fluida. Misalnya saja tekanan air, uap air, udara dan masih banyak lagi jenis fluida. Fluida itu sendiri merupakan suatu zat yang dapat mengalir. Karena sifat fluida yang mengalir dan menempati ruang, maka sangatlah penting untuk mengetahui berapa besar kekuatan yang ditimbulkan dari fluida tersebut. Agar tidak terjadi kesalahan ketika penggunaan fluida dalam kehidupan sehari-hari. Misalkan saja pada pipa hidrolik yang biasanya dipakai di bengkel-bengkel. Oleh karena itulah pada praktikum mekanika kali ini akan dibahas mengenai bagaimana cara menghitung tekanan fluida (air dan raksa) khususnya pada manometer U. Lalu apakah pengaruh tekanan air terhadap tinggi (head)nya?

1.2 Tujuan Adapun tujuan dilaksanakannya praktikum ini adalah: 1. Mengetahui bagaimana cara menghitung

tekanan air pada setiap

posisi(head). 2. Membuat matriks perubahan tekanan air dari hasil perhitungan. 3. Membuat analisa dari hasil perhitungan yang telah diperoleh.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tekanan Tekanan (p) adalah satuan fisika untuk menyatakan gaya (F) per satuan luas (A). Dimanasatuannya adalah gaya (N)/luas (m2). N/m2adalah Pa (Pascal). Satuan tekanan sering digunakan untuk mengukur kekuatan dari suatu cairan atau gas.

Tekanan udara dapat diukur dengan menggunakan barometer. Saat ini atau sebelumnya unit tekanan rakyat adalah sebagai berikut: a. atmosfer (atm) b. manometric unit: o

sentimeter, inci, dan milimeter merkuri (torr)

o

Templat:Jangkar Tinggi kolom air yang setara, termasuk milimeter (mm H2O), sentimeter (cm H2O), meter, inci, dan kaki dari air

c. adat unit: o

tidur, ton-force (pendek), ton-force (lama), pound-force, ons-force, dan poundal inci per persegi

o

ton-force (pendek), dan ton-force (lama) per inci persegi

d. non-SI unit metrik: o

bar, decibar, milibar

o

kilogram-force, atau kilopond, per sentimeter persegi (tekanan atmosfer)

o

gram-force dan ton-force (ton-force metrik) per sentimeter persegi

o

Barye (dyne per sentimeter persegi)

o

kilogram-force dan ton-gaya per meter persegi

o

sthene per meter persegi (pieze)

o

sthene per meter persegi (pieze)

pada dasarnya tekanan dibedakan menjadi beberapa jenis seperti dibawah ini:

a. Tekanan Hidrostatis 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. Hubungan ini dirumuskan sebagai berikut: "P = ρgh" dimana ρ adalah masa jenis cairan, g (10 m/s2) adalah gravitasi, dan h adalah kedalaman cairan. b. Tekanan Udara atau tekanan atmosfer Atmosfer adalah lapisan yang melindungi bumi. Lapisan ini meluas hingga 1000 km ke atas bumi dan memiliki massa 4.5 x 1018 kg. Massa atmosfer yang menekan permukaan inilah yang disebut dengan tekanan atmosferik. Tekanan atmosferik di permukaan laut adalah 76 cmHg. Tekanan atmosfer adalah tekanan pada titik manapun di atmosfer bumi. Umumnya, tekanan atmosfer hampir sama dengan tekanan hidrostatik yang disebabkan oleh berat udara di atas titik pengukuran. Massa udara dipengaruhi tekanan atmosfer umum di dalam massa tersebut, yang menciptakan daerah dengan tekanan tinggi (antisiklon) dan tekanan rendah (depresi). Daerah bertekanan rendah memiliki massa atmosfer yang lebih sedikit di atas lokasinya, di mana sebaliknya, daerah bertekanan tinggi memiliki massa atmosfer lebih besar di atas lokasinya. Meningkatnya ketinggian menyebabkan berkurangnya jumlah molekul udara secara eksponensial. Karenanya, tekanan atmosfer menurun seiring meningkatnya ketinggian dengan laju yang menurun pula. Berikut adalah rumus pendekatan untuk tekanan atmosfer:

, Di mana P adalah tekanan dalam pascal dan h adalah ketinggian dalam meter. Persamaan ini menunjukkan bahwa tekanan pada ketinggian 31 km asalah sekitar 10(5-2) Pa = 1000 Pa, atau 1% dari tekanan pada permukaan

laut. Secara kasar, untuk beberapa kilometer di atas permukaan laut, tekanan berkurang 100 hPa per kilometer.

2.2 Kerapatan Jeni s (Air dan Air rak sa) Kerapatan atau rapat biasanya merujuk pada ukuran seberaba banyak suatu entitas berada dalam suatu jumlah yang tetap dalam suatu ruang (biasanya dalam ruang tiga dimensi) Kerapatan jenis suatu zat merupakan perbandingan berat zat tersebut terhadap volumenya. Satuan internasional untuk kerapatan jenis adalah N/m3. Massa jenis/kerapatan suatu fluida dapat bergantung pada banyak factor seperti temperatur fluida dan tekanan yang mempengaruhi fluida. Akan tetapi pengaruhnya sangat sedikit sehingga massa jenis suatu fluida dinyatakan sebagai konstanta/bilangan tetap. Massa jenis atau rapat massa (ρ) adalah suatu besaran turunan yang diperoleh dengan membagi massa suatu benda atau zat dengan volumnya. Secara matematis massa jenis ditulis:

Keterangan: ρ adalah massa jenis; m adalah massa; V adalah volume. Rapat massa air ( air) adalah 1000 kg/m3. sedangkan raksa atau mercury memiliki massa jenis 13.600 kg/m3 atau 13,6 g/cm3.

2.3 Manometer Tabung U

Gambar 2.1 Manometer Tabung U

Manometer adalah alat untuk mengukur tekanan fluida pada ke tinggian tertentu. Seperti contoh mengukur tekanan fluida yang mengalir pada pipa. Tkanan P dapat diukur dengan mengukur tinggi H. Manometer adalah alat yang digunakan secara luas pada audit energi untuk mengukur perbedaan tekanan di dua titik yang berlawan. Jenis manometer tertua adalah manometer kolom cairan. Versimanometer sederhana kolom cairan adalah bentuk pipa U yang diisi cairan setengahnya (biasanya berisi minyak, air atau air raksa) dimana pengukuran dilakukan pada satu sisi pipa, sementara tekanan (yang mungkin terjadi karena atmosfir) diterpan pada tabung yang lainnya. Perbedaan ketinggian cairan memperlihatkan tekanan yang diterapkan. Ada tiga tipe utama manometer: 1. Manometer satu sisi kolom yang mempunyai tempat cairan besar dari tabung U dan mempunyai skala disisi kolom sempit. Kolom ini dapat menjelaskan perpindahan cairan lebih jelas. Kolom cairan manometer dapat digunakan untuk mengukur perbedaan yang kecil diantara tekanan tinggi. 2. Jenis membran fleksibel: jenis ini menggunakan defleksi (tolakan) membran fleksibel yang menutup volum dengan tekanan tertentu. Besarnya defleksi dari membran sesuai dengan tekanan spesifik. 3. Jenis Pipa koil: Sepertiga bagian dari manometer ini menggunakan pipa koil yang akanmengembang dengan kenaikan tekanan. Hal ini disebabkan perputaran dari sisi lengan yang disambung ke pipa.

BAB III METODE PRAKTIKUM

3.1 Alat 1. Selang plastik yng berisi air digunakan sebagai perpanjangan dari Manometer U sehingga fluida lebih mudah diukur. 2. Mistar pengukur plastik dalam satuan centimeter digunakan utuk mengukur tinggi fluida. 3. Manometer U digunakan sebagai tempat fluida.

3.2 Bahan 1. Air untuk mengisi selang. 2. Air raksa untuk mengisi manometer.

3.3 Prosedur Pelaksanaan 1. Selang air digerakan ke atas dan ke bawah, sehingga kedudukan air raksa pada manometer sama tinggi, kemudian diukur dan dicatat. 2. Selang air digerakan ke atas dan ke bawah, dilakukan berulang sebanyak 6 kali. Pada setiap posisi (head) diukur dan dicatat. 3. Menghitung

tekanan air pada setiap posisi(head), berdasarkan hasil

pengukuran pada manometer. 4. Membuat matriks perubahan tekanan air dari hasil perhitungan . 5. Membuat analisa dari hasil perhitungan yang telah diperoleh.

BAB IV HASIL DAN PENGAMATAN

4.1 Tabel

No.

Ketinggian (m)

Ppipa (kPa)

h1

h2

Hg

Ha

1

0.014

0

0,014

0.21

-0.15015

2

0.012

0.001

0,011

0.18

-0.25559

3

0.011

0.002

0.009

0.16

-0.32238

4

0.01

0.003

0.007

0.14

-0.3949

5

0.009

0.004

0.005

0.12

-0.45596

6

0.008

0.005

0.003

0.10

-0.522

= γ raksa x h

1. PHg

Pair

= γ air (h2 - ha)

= 136,4 x 0,014

= 9,81 x (0,21)

= 1,9096 kPa

= 2,0601 kPa (

Ppipa =

)

= 136.4 kN/m3 x 0.014 m – 9,81 kN/m2 (0.21-0)m = 1.9096 k/m2 – 2.0601 k/m2 = - 0.15015 kPa = γ raksa x h

2. PHg

Pair

= γ air (h2 - ha)

= 136,4 x 0,011

= 9,81 x (0,179)

= 1,5004 kPa

= 1,755599 kPa (

Ppipa =

)

= 136.4 kN/m3 x 0.011m – 9,81 kN/m2 (0.179)m = 1.5004 k/m2 – 1.75599 k/m2 = - 0.25559 kPa

3. PHg

= γ raksa x h = 136,4 x 0,009

Pair

= γ air (h2 - ha) = 9,81 x (0,158)

= 1,2276 kPa

= 1,54998 kPa (

Ppipa =

)

= 136.4 kN/m3 x 0.009 m – 9,81 kN/m2 (0.137)m = - 0.32238 kPa = γ raksa x h

4. PHg

Pair

= γ air (h2 - ha)

= 136,4 x 0,007

= 9,81 x (0,1,37)

= 0,9548 kPa

= 1,34397 kPa (

Ppipa =

)

= 136.4 kN/m3 x 0.007 m – 9,81 kN/m2 (0.21-0)m = 0.9548 k/m2 – 1.34397 k/m2 = - 0.3949 kPa = γ raksa x h

5. PHg

Pair

= γ air (h2 - ha)

= 136,4 x 0,005

= 9,81 x (0,116)

= 0,682 kPa

= 1,13796 kPa (

Ppipa =

)

= 136.4 kN/m3 x 0.005 m – 9,81 kN/m2 (0.116)m = 0.682 k/m2 – 1.13796 k/m2 = - 0.45596 kPa = γ raksa x h

6. PHg

Pair

= γ air (h2 - ha)

= 136,4 x 0,003

= 9,81 x (0,095)

= 0,4092kPa

= 0,93195 kPa

Ppipa =

(

)

= 136.4 kN/m3 x 0.003 m – 9,81 kN/m2 (0.095)m = 0.4092kN/ m2 – 0.93195 k/m2 = - 0.522 kPa

4.3 Grafik

P Hg (kPa) 2.5

P Hg

2 1.5 1

P Hg (kPa)

0.5 0 0.003

0.005

0.007

0.009

0.011

0.014

h Hg

Grafik 4.1 grafik P Hg terhadap h Hg

P Hg (kPa) 2.5

P air

2 1.5 1

P Hg (kPa)

0.5 0 0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.21

h air

Grafik 4.1 grafik P air terhadap h air

4.3 Pembahasan Berdasarkan dari pengamatan data diatas dapat diketahui bahwa semakin tinggi air, maka semakin tinggi pula tekanan. Hal ini terjadi karena massa jenis, tinggi dan gravitas berbanding lulrus dengan tekanan. Atau secara matematis dapat ditulis dalam persamaan seperti ini:

Ppipa =

(

)

Hal tersebut terbukti dengan grafik yang dibuat berdasarkan perbandingan tekananterhadap tinggi berrupa garis linier. Hal itu membuktikan bahwa benar semakin tinggi air maka semakin besar tekananya. Adapun apabila hasil akhir dari tekanan(P) yang berhasil dihitung bernilai negatif, dikarenankan tekanan air raksa lebih kecil dibandingkan dengan tekanan air. Sedangkan masa jenis air raksa lebih besar dari pada air. Tidak sama seperti diketahui pada umumnya yaitu Rapat massa air (air) adalah 1000 kg/m3. sedangkan raksa atau mercury memiliki massa jenis 13.600 kg/m3 atau 13,6 g/cm3. Pada praktikum terjadi beberapa kesulitan ketika harus menyamakan tinggi air. Kesulitan tersebut bisa terjadi disebabkan oleh keterbatasan alat percobaan yang digunakan seperti fluida yang mengisi manometer U yang terlalu sedikit (air dan raksa) sehingga menyulitkan praktikan dalam membaca skala. Ataupun alat yang sudah rusak. Bisa saja kesalahan ditimbulkan oleh praktikan sendiri yang kurang teliti. Maka dari itu pengukuran diulangi sebanyak enam kali.

BAB V KESIMPULAN

5.1 Kesimpulan Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat ditarik beberapa kesimpulan seperti dibawah ini: 1. Tekanan air dapat dihitung melalui rumus : Pair =

(

)

2. Setelah dilakukakan perhitungan dari data yang diperoleh tekanan bernilai negatif karena adanya perbedaan tekanan dan massa jenis anatara air dan raksa. 3. Semakin tinggi air, maka semakin tinggi pula tekanan

5.2 Saran Sebelum melakukan praktikum ini disarankan agar praktikan terlebih dahulu menguasi materi yang akan dipraktekan agar meminimalisir kesalahan dan kebingungan. Selain itu, alat yang digunakan juga harus dalam kondisi baik sehingga tidak menyulitkan praktikan saat praktikum.

DAFTAR PUSTAKA

Sistanto, Bambang Aris. 2003. Mekanika Fluida. Universitas Padjadjaran. Gurumuda.

2008.

Terdapat

pada

http://www.chem-is-

try.org/materi_kimia/kimia-industri/instrumentasi-dan pengukuran/manometer/. Diakses pada tanggal 10 Maret 2011 pukul 19.02 WIB. Gurumuda. 2008. Terdapat pada http://kelvahn.blogspot.com/2008/04/tekanan.html. Diakses pada tanggal 10 Maret 2011 pukul 19.05 WIB. Anonim. terdapat padahttp://www.scribd.com/doc/56914242/LapakMekflu-pengaruh-tekanan-air-terhadap-tinggi-head-nya