Praktikum Hidrolika

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Hidrolika berasal dari kata hydor dalam bahasa Yunani yang berarti air. Ilmu

hidrolika merupakan suatu cabang ilmu teknik yang mempelajari perilaku air baik dalam

keadaan diam maupun bergerak. Hidrolika dapat dibedakan dalam dua bidang yaitu

hidrostatika yang mempelajari zat cair dalam keadaan diam, dan hidrodinamika yang

mempelajari zat cair bergerak. Di dalam hidrodinamika dipelajari zat cair ideal yang

sebenarnya tidak ada di alam, tetapi anggapan tersebut perlu dilakukan untuk

memudahkan analisis perilaku gerak zat cair.

Hidrolika mempunyai arti penting mengingat air merupakan salah satu jenis fluida

yang sangat penting bagi kehidupan manusia, diperlukan untuk kebutuhan hidup sehari-

hari seperti air minum, irigasi, pembangkit listrik dan sebagainya.

1.2 Tujuan

Ilmu hidrolika tidak bisa dikembangkan hanya berdasarkan pendekatan empiris,

tetapi juga eksperimental. Sehubungan dengan itu, praktikum Hidrolika ini bertujuan

untuk lebih memahami teori yang kami dapatkan, baik dari kegiatan perkuliahan maupun

dari literatur-literatur, dan juga lebih memahami eksperimen-eksperimen yang pernah

dilakukan oleh para peneliti.

Kegiatan praktikum Hidrolika terdiri dari tujuh (7) macam percobaan, yang hasil

percobaannya termuat dalam laporan praktikum ini. Percobaan-percobaan tersebut

adalah:

1. Percobaan Hydrostatic Pressure

2. Percobaan Metacentric Height

3. Percobaan Impact of Jet

4. Percobaan Orifice and Jet

5. Percobaan Osborne Reynolds

6. Percobaan Visualisasi Aliran

Kelompok 51

Praktikum Hidrolika

BAB II

PERCOBAAN TEKANAN HIDROSTATIS

A. Tujuan

Untuk menentukan titik pusat tekanan pada bidang permukaan yang terendam

sebagian.

B. Peralatan

1. Hydrostatic Pressure Apparatus F1-12

2. Beban / anak timbangan

3. Air bersih

4. Serbet/kain lap

5. Alat tulis

6. Mistar

Kelompok 52

Gambar 2.1. Hydrostatic Pressure Apparatus (F1-12)

Permukaan Air

Kuadrant Poros/SumbuSekrup Pengikat

Patok Indikasi Keseimbangan

Indication

Peletakan Beban

Nivo Kotak

Penyeimbang yang dapat digeser

Skala

Permukaan Kuadrant

Keran Pembuang (Drain Cock)

Kaki/Penyeimbang

Lengan Timbangan

Anak Timbangan (Beban)

Praktikum Hidrolika

Dimana:

L = jarak tumpuan ke titik beban a = jarak adjustable counterbalance

d = kedalaman bidang permukaan ke bidang permukaan Hydrostatic

Hydrostatic Pressure Apparatus Pressure Apparatus

m = jumlah beban b = lebar bidang permukaan

y = tinggi muka air Hydrostatic Pressure Apparatus

C. Jumlah Praktikan : 4 (empat) orang

Jumlah praktikan pada percobaan ini empat orang, yang masing-masing bertugas:

- 1 orang menambah air ke dalam Hydrostatic Pressure Apparatus.

- 1 orang mengganti anak timbangan

- 1 mengamati sampai lengan timbangan menjadi horizontal.

- 1 orang mencatat hasil pengamatan.

D. Variabel Percobaan

Percobaan dilakukan dengan 2 model, yaitu:

1. Dengan pengisian tangki yang ditambahkan beban pada alat.

2. Dengan pengosongan tangki dengan pengurangan beban pada alat.

Kelompok 53

Gambar 2.2a. Dimensi Hydrostatic Pressure Apparatus

tumpuan

1

1

Gambar 2.2b. Potongan 1-1 Hydrostatic Pressure Apparatus

a

Gambar 2.2a. Dimensi Hydrostatic Pressure Apparatus

tumpuan

1

1

Gambar 2.2b. Potongan 1-1 Hydrostatic Pressure Apparatus

a

Praktikum Hidrolika

E. Ringkasan Teori

m.L =2

1 2gbyρ

−+

3

yda

2y

m=

−+

32

yda

L

gbρ

2y

m= ( ) y

L

gbda

L

gb

62

ρρ −+

2y

m= ( )da

L

gby

L

gb ++−26

ρρ

F. Tata Cara

1. Siapkan peralatan yang akan dipergunakan.

2. Ukur L, a, b, dan d, pada permukaan quadrant

3. Letakkan lengan neraca di atas ujung runcing (pda porosnya).

4. Gantungkan piringan neraca pada ujung lengan neraca.

5. Geser penyeimbang hingga lengan neraca menjadi horizontal.

6. Sambungkan selang dari keran pembuang ke tempat pembuangan air

7. Tutup keran pembuang (drain cock), kemudian isi air ke dalam tangki hingga

mencapai sisi terbawah quadrant.

8. Letakkan sebuah anak timbangan pada piringannya, lalu masukkan air perlahan-

lahan ke dalam tangki hingga lengan neraca menjadi setimbang.

9. Catat posisi paras muka air dalam quadrant dan berat anak timbangan pada

piringannya.

10. Ulangi langkah-langkah di atas untuk masing-masing penambahan berat.

11. Untuk pengosongan tangki, pindahkan setiap anak timbangan satu-persatu,

kemudian setimbangkan lengan neraca dengan pengurangan air secara perlahan.

12. Setelah setimbang, catat berat dan muka air untuk setiap pengurangan anak

timbangan

13. Ulangi langkah-langkah yang sama untuk tiap-tiap pengurangan anak timbangan.

Kelompok 54

Praktikum Hidrolika

G. Analisa Data

Pengisisan TangkiPengosongan

Rata-rata Y2 M/Y2

Tangki

q BebanTinggi

Airq Beban

Tinggi Air M

(gr)Y

(cm)(cm2) (gr/cm2)

(mm) M (gr) y (cm) (mm) M (gr) y (cm)

200 0 0 110 180 90 90 45 2025 -201 10 21 124 130 76 70 48.5 2352.25 0.0298202 50 47 134 100 66 75 56.5 3192 0.0235135 100 65 153 50 47 75 56 3136 0.0239124 130 76 178 10 22 70 49 2401 0.0292110 180 90 193 0 7 90 48.5 2352.25 0.0383

Ukuran alat yang digunakan :b = 7,5 cm

L = 27,5 cm

D = 10 cm

A = 10 cm

γ = 1000 kgf/m3

Slope kurva hitungan adalah : 04545.066

−=−=−LL

gb γρ grf/cm3

Perpotongan dengan sumbu y adalah :

( ) ( ) ( ) 2727.210105,272

5,71

2

.

2=+=+=+

x

xda

L

bda

L

gb γρ grf/cm2

H. Grafik

Kelompok 55

Praktikum Hidrolika

Grafik Hubungan antara Y dan M/Y^2

2.1500

2.2000

2.2500

2.3000

2.3500

2.4000

2.4500

2.5000

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00

Y

M/Y

^2

y = -0,0299x + 2,4629

Sloope :

( ) ( ) 22 xxn

yxxynb

Σ−ΣΣΣ−Σ=

=5×70, 7990( ) − 355, 56885( )

5×218, 6200( ) − 985, 96( ) = -0.0299

( )xbyn

a Σ−Σ= 1

( )[ ]4,310299,03758,115

1 ×−−=

= 4629,2

Parameter Teori PercobaanSlope -0,04545 -0,0299

Intercept 2,727 2,4629

I. Kesimpulan

Kelompok 56

2,4629

Praktikum Hidrolika

1. Hasil percobaan terjadi penyimpangan terhadap hasil dari teori,hal ini disebabkan

karena kecerobohan dan kurangnya ketelitian.

Hasil teori menunjukkan tinggi slope sebesar -0,04545 grf/cm3 sedangkan di

grafik sebesar -0,0299 grf/cm3 dan hasil teori untuk intercept sebesar 2,7272

grf/cm2 sedangkan di grafik sebesar 2,4629 grf/cm3

2. Besarnya tekanan yang ditimbulkan pada suatu titik berbanding lurus dengan

kedalaman air.

Kelompok 57

Praktikum Hidrolika

BAB III

PERCOBAAN TINGGI METASENTRUM

A. Tujuan Untuk menghitung stabilitas benda terapung.

B. Peralatan1. Metacentric Height Apparatus/ponton (Armfield, Cat. Ref. FI-94,

AL 6841).

2. Penggaris.

3. Bak penampungan air.

4. Benang.

5. Alat tulis.

Kelompok 58

Gambar 3.1 Tampak Samping Metacentric Height Apparatus

Tiang Ponton

l = 350 mm

Adjustable Mass

Gambar 3.2 Tampak Depan Metacentric Height Apparatus

Massa Sorong(Sliding Mass)

Plumb Line

Skala Derajat

Ponton

355

mm

b = 200 mm

Gambar 3.3 Dimensi Metacentric Height Apparatus

C

Z

b

B

G

d

S/2

x

B'

GS

r

M

N

Praktikum Hidrolika

C. Variabel Percobaan Jarak titik berat sliding mass ke dasar ponton (OM) = 220 mm;

Jarak titik berat ponton dari dasar ponton (OG) = 81 mm;

Pergeseran adjustable mass setiap 10 mm.

D. Jumlah Praktikan : 4 (empat) orangJumlah praktikan pada percobaan ini empat orang, yang masing-masing bertugas:

- 1 orang mengukur dimensi ponton

- 1 orang mengamati derajat kemiringan ponton.

- 1 orang menggeser kedudukan adjustable mass.

- 1 orang mencatat hasil pengamatan.

E. Ringkasan Teori

BM = V

I

I = 312

1

Lb

GM = BM-BG

GM = )

2(

dyV

I

−−

Kondisi stabilitas benda terapung :

• bila M berada di atas G (GM positif) → benda stabil

• bila M sama dengan G (GM = 0) → benda netral

• bila M berada di bawah G (GM negatif) → benda tidak stabil.

F. Langkah Percobaan

1. Ukur dimensi ponton (L, b, dan d).

2. Posisikan massa sorong (sliding mass) setinggi 320 mm dari dasar ponton.

3. Posisikan adjustable mass pada kedudukan nol atau pada posisi netral di skala

ukur (linear scale).

Kelompok 59

Praktikum Hidrolika

4. Tentukan posisi titik berat ponton dari dasar (G) dengan menggunakan seutas

benang yang diikatkan pada tiang vertikal (mast) dengan cara menggeser benang

tersebut sampai diperoleh kedudukan tiang vertikal (mast) menjadi horizontal,

lalu ukur jarak benang dari dasar ponton (y).

5. Isi bak penampung air, lalu apungkan ponton dan pastikan posisi adjustable mass

tetap pada posisi netral. Kedudukan ini digunakan sebagai referensi keseimbangan

antara benang unting-unting (plumb line) dengan skalanya.

6. Ukur tinggi ponton yang tidak terendam air (r) lalu hitung tinggi ponton yang

terendam air (s) dengan mengurangi tinggi ponton (d) dengan tinggi ponton yang

tidak terendam air.

7. Geser adjustable mass ke arah kanan dari posisi netralnya untuk setiap

penggeseran 10 mm sampai ke ujung skala dan catat besar sudut yang terbentuk

(θ ).

8. Ulangi langkah pada poin 7 untuk penggeseran adjustable mass ke arah kiri.

G. Analisa Data dan Hasil Perhitungan

Dimensi ponton:

Panjang ponton (l) = 350 mm

Lebar ponton (b) = 200 mm

Tinggi ponton (d) = 75 mm

Massa ponton terpasang (W) = 1,476 kg

Berat moveable mass (w) = 0,305 kg

Bagian ponton yang berada di atas muka air (r) = 49 mm

Bagian yang berada dibawah muka air (s) = 26 mm

Jarak titik berat pontoon dari dasar = 85 mm

Kelompok 510

Praktikum Hidrolika

Perhitungan GM berdasarkan dimensi ponton:

s = d - r = 75 mm - 49 mm = 26 mm

s2 =26 mm

2=13 mm

I =1

12lb3 =1

12(350mm)(200mm)3=233.333.333,3mm4

V = L . b . s = (350 mm) (200 mm) (26 mm) = 1.820.000 mm3

BM=IV

=233.333.333,3mm1.820.000mm

=128, 205mm

GM = BM – BG = IV

− y−s2

=128, 205−(85−13) =56, 205mm

Keterangan:

I = momen inersia

V = volume ponton yang terendam air

GM = tinggi metasentrum

SISI KANAN SISI KIRI KEMIRINGAN

SUDUT

RATA-RATA

(derajat)

TINGGI

METACENTRIC

RATA-RATA

(mm)

JARAK

MOVEABLE

DARI

SUMBU

(mm)

SUDUT

(derajat)

TINGGI

METACENTRIC

JARAK

MOVEABLE

DARI

SUMBU

(mm)

SUDUT

(derajat)

TINGGI

METACENTRIC

10 1.5 78.91 10 1.4 84.55 1.45 81.73

20 3 78.86 20 2.9 81.58 2.95 80.22

30 4.4 80.57 30 4.4 80.57 4.40 80.57

40 5.9 79.98 40 5.5 85.84 5.70 82.91

50 7.1 82.95 50 7 84.15 7.05 83.55

60 8.5 82.96 60 8.5 82.96 8.50 82.96

70 10 82.03 70 10.4 78.81 10.20 80.42

80 11.3 82.73 80 11.9 78.45 11.60 80.59

Kelompok 511

Praktikum Hidrolika

H. Grafik

y = 2.257x – 180

GM = 56,205 mm

I. Kesimpulan

Tinggi Metasentrum (GM) dipengaruhi oleh posisi B dan G. Tinggi Metasentrum

(GM) semakin besar bila nilai B dan G kecil. Tinggi metasentrum (GM) semakin besar

bila sudut kemiringan θ semakin kecil.

Dari grafik analisa data percobaan, diperoleh GM = 56,205 mm (bernilai

positif), berarti titik metasentrum (M) berada di atas pusat berat (G). GM positif maka

kondisi stabilitas benda adalah stabil. Pada perhitungan teori diperoleh GM = 64,833 mm.

Terjadi penyimpangan antara hasil percobaan dengan teori. Hal ini dapat terjadi karena

kurangnya ketelitian dalam pelaksanaan percobaan. Ketelitian paling kurang pada saat

pembacaan sudut.

Kelompok 512

Praktikum Hidrolika

BAB IV

PERCOBAAN IMPACT OF JET

Tujuan

Untuk menentukan besarnya momentum pada setiap penahan yang berbeda.

Peralatan

1. Hidraulics Bench

2. Impact of Jet Apparatus

3. Curat dengan diameter 8 mm

4. Beban

5. Stopwatch

6. Plat datar (sasaran 90o), sasaran 180°, sasaran 120°

7. Air

8. Alat tulis

Kelompok 513

Perletakan Beban

Penahan

Timah

Pipa Jet ∅ 8 mm

Pipa Inlet

Nivo Kotak

Kaki/Penyangga

Gambar 4.1 Impect of Jet Apparatus dan Pipa Jet diameter 8mm

Jet diameter 8 mm

Praktikum Hidrolika

Jumlah praktikan : 4 (Empat) orang

Jumlah praktikan pada percobaan ini empat orang, yang masing-masing bertugas:

- 1 orang menghidupkan keran pengontrol air dan mengganti penahan.

- 1 orang mengamati garis putih sejajar ujung timah

- 1 orang menghitung debit

- 1 orang meletakkan beban dan mencatat hasil pengamatan

D. Variabel Percobaan

- Macam penahan yang digunakan.

- Besarnya debit aliran.

- Besarnya beban yang diberikan.

E. Ringkasan Teori

Fy = ρ Q(v-vcosθ) V = Q/A

Untuk sasaran datar (90o) Fy = 90cos(. vvQ −ρ ),

Fy = Q.ρ 2/A

Untuk sasaran (120o) Fy = ),120cos(. vvQ −ρ

Fy = 3 ρ Q2/2A

Untuk sasaran (180o) Fy = ρ Q(v-vcos180)

Fy = 2 ρ Q2/A

Kelompok 514

Praktikum Hidrolika

F. Langkah Lerja

Letakkan peralatan pada dasar bench.

1. Letakkan peralatan Impact of Jet Apparatus pada dasar bench

2. Hubungkan pipa inlet (inlet pipe) ke bench pada sambungan pengisi.

3. Buka plat atas (top plate), kemudian pasang plat sasaran (target plate) dan

ukur diameter curat

4. Tempatkan plat sasaran pada tiang yang terhubung dengan piringan

pemberat

5. Pasang kembali plat atas dengan mengeratkan sekrup

6. Horizontalkan peralatan dengan cara menyetel kaki alat (adjustable feet).

7. Stel pengukur horizontal (level gauge) hingga sesuai dengan bidang

referensi pada piringan pemberat.

8. Hidupkan pompa air pada bench.

9. Tempatkan massa pemberat pada piringan pemberat.

10. Atur aliran air melalui pengoperasian keran pada bench.

11. Atur kecepatan aliran hingga piringan pemberat sesuai dengan pengukur

horizontal (level gauge).

12. Catat volume dan waktu untuk memperoleh debit dan kecepatan aliran.

13. Catat massa di atas piringan pemberat.

14. Ulangi langkah di atas dengan menggunakan semua plat sasaran.

G. Analisa Data

Diameter curat = 8 mm

Luas penampang curat = 1/4π D2 = 50,265 mm2

Kecepatan (v) = A

Q

Debit (Q) = t

V

Dari analisa secara teori, grafik akan mengikuti

Plat datar (90o) = 1

Kelompok 515

Praktikum Hidrolika

Sasaran (120o) = 2/3

Sasaran (180o) = 1/2

H. Hasil Percobaan

Sasaran 90o

MASSA DI ATAS

PIRINGAN PEMBERAT

(Kg)

VOLUME AIR (cc)

WAKTU (detik)

DEBIT Q (l/detik)

20 2000 62 0.032 4000 131 0.031 6000 202 0.030

40 2000 21 0.095 4000 44 0.091

6000 68 0.088100 2000 9 0.222

4000 19 0.211 6000 29 0.207

120 2000 8 0.250 4000 16 0.250 6000 23 0.261

150 2000 7 0.286

4000 15 0.267

Persamaan grafik, y = 10-06 x - 2.10-06

Slope = 0.000001

Kelompok 516

Praktikum Hidrolika

Sasaran 1200

MASSA DI ATAS PIRINGAN PEMBERAT

(Kg)VOLUME AIR (cc) WAKTU (Detik) DEBIT Q (l/det)

20 2000 25 0.080 4000 53 0.075

6000 88 0.06840 2000 18 0.111 4000 38 0.105

6000 59 0.102100 2000 10 0.200

4000 22 0.182

6000 33 0.182

120 2000 9 0.222 4000 19 0.211 6000 30 0.200

150 2000 10 0.200 4000 20 0.200

6000 30 0.200

Slope : 0.0000002

Kelompok 517

Praktikum Hidrolika

Sasaran 1800

MASSA DI ATAS PIRINGAN PEMBERAT

(Kg)VOLUME AIR (cc) WAKTU (Detik) DEBIT Q (l/det)

20 2000 23 0.087

4000 47 0.085

6000 74 0.081

40 2000 18 0.111

4000 37 0.108

6000 58 0.103

100 2000 12 0.167

4000 23 0.174

6000 36 0.167

120 2000 11 0.182

4000 22 0.182

6000 35 0.171

150 2000 11 0.182

4000 21 0.190

6000 32 0.188

Slope : 0.1239

Kelompok 518

Praktikum Hidrolika

Impact Of Jet Gabungan

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 50 100 150 200 250

Momentum

Mas

sa

Plat Datar Sasaran 120 Sasaran 180

I. Kesimpulan

Slope grafik yang diperoleh dari pengukuran berbeda dengan slope teori.

Jenis Sasaran Slope Teori Slope Grafik

Sasaran 900 1 0.8670

Sasaran 1200 1,5 1.6377

Sasaran 1800 2 2.2572

Perbedaan ini terjadi karena kurangnya ketelitian dalam pelaksanaan percobaan.

Terutama pada pencatatan waktu/pemakaian stopwatch untuk mengukur debit dan dalam

memposisikan pengukur horizontal.

Kelompok 519

Praktikum Hidrolika

BAB V

PERCOBAAN ORIFICE AND JET

A. Tujuan

Untuk menentukan hubungan antara tinggi air dengan pancaran melalui suatu

lubang kecil dan untuk menentukan kecepatan (Cv) pada lubang kecil.

B. Peralatan

1. Hydraulic Bench (Armfield LTD, F1.10-A Serial No.W 1726-7 AL 6841).

2. Orifice and Jet Apparatus.

3. Alat Tulis.

4. Kertas Milimeter.

5. Pipa Pelimpah (Overflow).

6. Stop watch.

Kelompok 520

Lapisan Lubang Berbentuk Cincin "O"

Pipa Pelimpah yang dapat disesuaikan

Pipa Pembuangan Air

Mur

Jarum Pengukur

Bakcboard/Papan

Kaki/Penyangga

Penjepit KertasTangki Utama

Skala

700 mm

Penahan

Pipa Inlet

Baut Pengunci550

mm

Gambar 5.1 Orifice and Jet Apparatus

Praktikum Hidrolika

C. Jumlah Praktikan : 4 (empat) orang

Jumlah praktikan pada percobaan ini empat orang, yang masing-masing bertugas:

- 1 orang menghidupkan keran pengontrol air

- 1 orang menjaga agar ketinggian h tetap pada posisinya

- 1 orang mengatur kedudukan dari jarum-jarum

- 1 orang menghitung debit dan mencatat hasil pengamata

D. Variable Percobaan

Digunakan diameter lubang yang berbeda yakni ∅ = 3 mm dan ∅ = 6 mm.

E. Ringkasan Teori

V = y

gx

2

2

Vth= gh2

Cv=thV

V

Cv=gh

y

gx

2

2

2

Cv=hy

x

4

2

4hyC2v=x2

yCh

xv

22

4=

Plot vsyh

x2

F. Langkah Percobaan

Kelompok 521

Praktikum Hidrolika

1. Hubungkan peralatan Orifice and Jet Apparatus ke bench, pastikan bahwa pipa

pembuangan air masuk ke tangki penampung air.

2. Horizontalkan peralatan dengan cara penyesuaian pada kakinya.

3. Tempatkan lembaran kertas milimeter pada papan (backboard), jepit dengan

penjepit kertas (paper clamp).

4. Naikkan pipa peluap (adjustable over flow pipe), buka keran pengontrol.

5. Atur keran sedemikian rupa sehingga air tepat meluap pada skala head h yang

telah ditentukan.

6. Sesuaikan masing-masing jarum (needle) sehingga ujung jarum tepat berada pada

lintasan pancaran air, kemudian tandai posisi puncak masing-masing jarum pada

kertas milimeter yang telah dijepit di backboard.

7. Ukur debit air dengan cara menampung pancaran air pada silinder pengukur dan

catat waktunya.

8. Ulangi langkah-langkah dari poin 3 sampai 7 untuk diameter lubang orifice yang

lain

G. Hasil Percobaan

Lubang ∅ 3 mm

Head Jarak Tinggi X2 X2/hCv V

h (mm) X (mm) Y (mm) (mm2) (mm)

290

50 4 2500 8.6207 0.7340 1.7509

100 11.5 10000 34.4828 0.8658 2.0652150 23.5 22500 77.5862 0.9085 2.1671

200 40.5 40000 137.9310 0.9227 2.2010250 62.5 62500 215.5172 0.9285 2.2147

300 89.5 90000 310.3448 0.9311 2.2209350 118 122500 422.4138 0.9460 2.2566

400 155 160000 551.7241 0.9433 2.2502

Rata-Rata 0.8975 2.1408

Lubang ∅ 6 mm

Head Jarak Tinggi X2 X2/h Cv V

Kelompok 522

Praktikum Hidrolika

h (mm) X (mm) Y (mm) (mm2) (mm)

290

50 4.5 2500 8.6207 0.6920 1.6508100 10.5 10000 34.4828 0.9061 2.1613150 23 22500 77.5862 0.9183 2.1905200 37.5 40000 137.9310 0.9589 2.2874250 58.5 62500 215.5172 0.9597 2.2892300 84.5 90000 310.3448 0.9582 2.2857350 114 122500 422.4138 0.9625 2.2958400 147 160000 551.7241 0.9687 2.3106

Rata-Rata 0.9156 2.1839

Harga Cv diperoleh berdasarkan dari perhitungan tabel diatas.

V = Cv gh2

Cv = hy2

x atau

h

2x= 4Cv2y

H. Hasil Grafik

• Diameter 3 mm

Koefisien Orrifice D = 3 mmy = 3.6067x - 7.6207

0

100

200

300

400

500

600

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Tinggi (mm)

X2/h

(m

m)

Slope grafik = 3.6067

Cv = =Slope2

10.2633

• Diameter 6 mm

Kelompok 523

Praktikum Hidrolika

Koefisien Orrifice D = 6 mm

y = 3.7874x - 7.1788

0

100

200

300

400

500

600

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Tinggi (mm)

X2/h

(m

m)

Slope = 3.7874

Cv = =Slope2

1 0.2569

I. Kesimpulan

1. Pada ketinggian air yang sama, semakin kecil diameter lubang maka ketinggian

dan jarak pancaran air yang dihasilkan akan semakin besar.

2. Pada diameter lubang 3 mm, setelah dirata-ratakan diperoleh koefisien kecepatan

Cv sebesar 0.8975 sedangkan Cv teori sebesar 0,2633

3. Pada diameter lubang 6 mm, setelah dirata-ratakan diperoleh koefisien kecepatan

Cv sebesar 0.9156 sedangkan Cv teori sebesar 0,2569

BAB VI

PERCOBAAN OSBORNE REYNOLDS

Kelompok 524

Praktikum Hidrolika

A. Tujuan

Untuk mengamati kondisi aliran zat cair, laminer, transisi dan turbulen dengan menggunakan alat Osborne Reynolds.

B. Peralatan

1. Hydraulic Bench (Armfield LTD, F1-10-A Serial No.W 1726-7 AL 6841).

2. Osborne Reynold’s Apparatus (Armfield LTD, F1-20 Serial No.W 17032 AL

6841).

3. Kalium Permanganat (KMnO4).

4. Stop watch, 1 buah (Hanhart 1/10 sec).

5. Gelas ukur (SBW-Borosilicate-glass 6,5).

6. Alat Tulis.

C. Jumlah Praktikan : 4 (empat) Orang

Jumlah praktikan pada percobaan ini empat orang, yang masing-masing bertugas:

- 1 orang menghidupkan keran pengontrol air dan keran pengontrol zat warna

Kelompok 525

Reservoir

tinta

Keran Pengatur Aliran tinta

Pipa Pelimpah

Tangki Utama

Pipa Pengamatan(Flow Visualisation Pipe)

Keran Pengatur Air Pipa Inlet

Kaki/Penyangga

Kelereng (Gundu)

Gambar 6.1 Osborne Reynold’s Apparatus

Jarum Pengarah Tinta

Inlet Mulut Lonceng

Praktikum Hidrolika

- 1 orang mengatur aliran yang melewati pipa pengamatan

- 1 orang menghitung debit

- 1 orang mencatat hasil pengamatan

D. Variabel Percobaan

Kekentalan kinematik air, υ = 9,055 x 10-7 m2/dt (diambil pada suhu kamar,

25 °C).

Diameter pipa pengamatan, ∅ = 1 cm

Aliran laminer Re < 2000

Aliran Transisi 2000 < Re < 4000

Aliran Turbulen Re > 4000

E. Langkah Percobaan.

1. Letakkan peralatan osborne reynold’s di atas hydraulic bench.

2. Isi tangki (reservoir) dengan Kalium Permanganat (KMnO4).

3. Hubungkan pipa inlet (inlet valve) peralatan osborne reynold’s dengan pipa

konektor bench.

4. Turunkan atau atur kedudukan jarum pengarah tinta, sehingga tepat berada di atas

inlet mulut lonceng.

5. Tutup keran pengatur air (flow control valve), hidupkan hydraulic bench dan buka

keran outlet-nya dan perlahan-perlahan penuhi tangki utama (head tank) dengan

air sampai posisi sedikit melimpah, kemudian tutup bench inlet.

6. Buka dan-atau atur bukaan keran pengatur air dan keran pengatur aliran KMnO4

sehingga air dan KMnO4 mengalir melalui pipa pengamatan, dan aliran

menunjukkan kondisi laminer (aliran KMnO4 tidak pecah).

7. Tampung air yang mengalir melalui pipa pengamatan dengan memakai gelas ukur

dan hitung waktu yang diperlukan untuk mencapai volume 1 liter dengan

menggunakan stop watch.

8. Ulangi langkah no. 6 untuk kondisi aliran yang lain.

F. Hasil Percobaan dan Perhitungan

A = 4

1πd2

Kelompok 526

Praktikum Hidrolika

= 7.85×10-5 m

Kondisi ZatVolume,

V Waktu Debit, Q Kecepatan Warna ( M3 ) ( dt ) ( M3/dt ) V = Q/A Re

( m/dt ) Laminer 0.00013 30 0.000004333 0.055201699 609.290

0.00013 29.5 0.000004407 0.025500000 281.457 0.00013 30.2 0.000004305 0.023700000 261.589

Transisi 0.00013 8 0.000016250 0.207006369 2284.839 0.00013 8.9 0.000014607 0.186073141 2053.787 0.00013 9.6 0.000013542 0.172505308 1904.032

Turbulen 0.00013 4.1 0.000031707 0.403914867 4458.221 0.00013 4.3 0.000030233 0.385128129 4250.862 0.00013 4.1 0.000031707 0.403914867 4458.221

G. Kesimpulan

Dari percobaan ini, hasil pengamatan secara visual aliran KMnO4 telah sesuai

dengan teori yang ada tentang bilangan Reynold dimana:

KONDISI Re TEORI Re PERCOBAAN

LAMINER Re < 2000 609.290

TRANSISI 2000 < Re < 4000 2284.839

TURBULEN Re > 4000 4458.221

Gambar 6.2 Kondisi aliran pada percobaan. (a) lurus/laminer

(b) lurus-pecah/transisi (c) pecah/turbulen

BAB VII

PERCOBAAN VISUALISASI ALIRAN

Kelompok 527

Praktikum Hidrolika

7.1 Tujuan

Untuk mengamati kondisi aliran di hulu dan di hilir saluran.

7.2 Peralatan

Flume TFC

Air bersih

Penahan aliran (weir)

Kalkir 20 cm x 100 cm 5 lembar

Stopwatch

Alat tulis

Selotip

Gambar 8.1 Flume TFC

7.3 Langkah Percobaan

1. Ukur slope dengan perbandingan 1 : 250.

2. Tempatkan hambatan pada sekat di tengah flume (langkah ini tidak dilakukan

untuk visualisasi aliran tanpa hambatan).

3. Pasang kertas kalkir pada dinding luar kaca flume, rekatkan dengan selotip.

4. Hidupkan motor, atur ketinggian hingga kedalaman yang diinginkan (head hulu =

13 cm) dan amati aliran.

Kelompok 528

Keran pengatur ketinggian air Pengatur

elevasi flume

Hydraulics bench

Praktikum Hidrolika

5. Plot pada kertas kalkir posisi dari hambatan (untuk visualisasi aliran tanpa

hambatan tidak dilakukan) dan muka air. Hasil plotting aliran dapat dilihat pada

lampiran.

6. Catat volume dan waktu untuk penghitungan debit aliran.

A. Visualisai Aliran Melalui Ambang Lebar

A.1 Tujuan

Untuk mengamati propil muka air melalui hambatan ambang lebar (ambang lebar

posisi I dan posisi II).

A.2 Analisa Data dan Hasil Percobaan

o Plotting muka air untuk visualisasi aliran melalui hambatan ambang lebar dapat

dilihat pada kertas kalkir.

o Data-data yang diperoleh :

• Lebar saluran (b) = 7,6 cm

• Tebal ambang lebar (t) = 35 cm

• Syarat ambang lebar t > 0,66 H

Ambang Lebar Posisi I

Head Hulu (cm)

Hambatan (cm)

Volume V

(liter)

Waktu t

(dt)

Debit Q

(liter/dt)

Debitrata-rata

Q (liter/dt)

13.5 4.5

5 5.8 0.862069

0.8629256810 11.50.869565

2

15 17.50.857142

9

Kesimpulan :

Pada saat air mendekati ambang lebar di bagian hulu yang berbentuk siku, muka

air menjadi turun, kemudian ketika air mengalir di atas hambatan ambang lebar, garis

Kelompok 529

Praktikum Hidrolika

muka air mendekati datar. Ketika air mencapai bagian hilir ambang lebar yang berbentuk

lengkungan, air mengalir dan jatuh mengikuti bentuk lengkung dari ambang lebar

tersebut.

Ambang Lebar Posisi II (Kedudukan Dibalik)

Head Hulu (cm)

Hambatan (cm)

Volume V

(liter)

Waktu t

(dt)

Debit Q

(liter/dt)

Debitrata-rata

Q (liter/dt)

13.5 4.5

5 5.8 0.862069

0.8680558610 11.30.884955

8

15 17.50.857142

9

Kesimpulan :

Propil muka air di hulu dan di atas hambatan untuk ambang lebar posisi II ini

sama seperti propil muka air pada posisi I. Namun ketika air mencapai bagian hilir

ambang lebar yang berbentuk siku, air yang mengalir tidak bisa mengikuti bentuk dari

hilir ambang lebar, sehingga air mengalir membentuk parabolis yang mengakibatkan

terbentuknya rongga udara di antara hilir ambang lebar dan di daerah bawah aliran

jatuhan air.

B. Visualisai Aliran Melalui Ambang Tipis

B.1 Tujuan

Untuk mengamati propil muka air melalui hambatan ambang tipis.

Kelompok 530

Praktikum Hidrolika

B.2 Analisa Data dan Hasil Percobaan

o Plotting muka air untuk visualisasi aliran melalui hambatan ambang tipis dapat

dilihat pada kertas kalkir.

o Data-data yang diperoleh :

• Lebar saluran (b) = 7,6 cm

• Tebal ambang tipis (t) = 0,7 cm

• Syarat ambang tipis t < 0,5 H

Ambal Tipis :

Head Hulu (cm)

Hambatan (cm)

Volume V

(liter)

Waktu t

(dt)

Debit Q

(liter/dt)

Debitrata-rata

Q (liter/dt)

13.5 4.5

5 60.8333333

3

0.82816009310 11.90.8403361

3

15 18.50.8108108

1

Kesimpulan :

Pada aliran melalui ambang tipis, tinggi muka air di bagian hulu (di belakang

ambal tipis) relatif sama, tapi aliran menjadi berubah cepat (rapidly varied flow) sewaktu

melewati hambatan ambang tipis, karena kondisinya berupa terjunan.

C. Visualisai Aliran Melalui Pintu Sorong

C.1 Tujuan

Untuk mengamati propil muka air melalui hambatan pintu sorong dengan tinggi

bukaan air 1 cm dari dasar flume.

Kelompok 531

Praktikum Hidrolika

C.2 Analisa Data dan Hasil Percobaan

o Plotting muka air untuk visualisasi aliran melalui hambatan pintu sorong dapat

dilihat pada kertas kalkir.

Debit aliran nyata/percobaan yang diperoleh untuk visualisasi aliran melalui hambatan

pintu sorong dengan tiga head hulu adalah sebagai berikut.

Head Hulu (cm)

Hambatan (cm)

Volume V

(liter)

Waktu t

(dt)

Debit Q

(liter/dt)

Debitrata-rata

Q (liter/dt)

13.5 5

5 5.40.9259259

3

0.87881741410 11.40.8771929

8

15 180.8333333

3

Kesimpulan :

Pada aliran air melalui pintu sorong dengan bukaan 1 cm dapat dilihat bahwa

semakin tinggi head hulu maka semakin besar pula debit alirannya dan panjang loncat air

juga semakin besar.

D. Visualisai Aliran Tanpa Hambatan ( Bebas Hambatan)

D.1 Tujuan

Untuk mengamati propil muka air tanpa hambatan pada saluran terbuka.

Kelompok 532

Praktikum Hidrolika

D.2 Analisa Data dan Hasil Perhitungan

o Plotting muka air untuk visualisasi aliran tanpa hambatan dapat dilihat pada kertas

kalkir.

Debit aliran nyata/percobaan yang diperoleh untuk visualisasi aliran tanpa hambatan

dengan tiga head hulu adalah sebagai berikut.

Head Hulu (cm)

Hambatan (cm)

Volume V

(liter)

Waktu t

(dt)

Debit Q

(liter/dt)

Debitrata-rata

Q (liter/dt)

3.15 0

5 5.30.943396

2

0.8868063610 11.50.869565

2

15 17.70.847457

6

Kesimpulan :

Pada aliran bebas hambatan, tinggi head hulu maksimum yang dapat dicapai

adalah 3 cm. Setelah diambil empat kali percobaan dengan tinggi head hulu yang berbeda

dapat disimpulkan bahwa ketinggian air di hulu y1 lebih besar daripada di hilir y2. Hal ini

dikarenakan adanya kecepatan awal yang diberikan oleh alat (flume) dan terdapatnya

terjunan pada bagian hilir sehingga air tidak mengalir secara alami (tidak dipengaruhi

percepatan gravitasi) dan terjadi perbedaan tinggi muka air di hulu dan hilir, di mana

tinggi muka air di hulu lebih besar daripada di hilir (y1>y2). Hal ini dibuktikan melalui

nilai kecepatan, di mana nilai kecepatan yang diperoleh melalui percobaan berbeda jauh

dengan kecepatan yang diperoleh pada teori.

Kelompok 533