hidro bab 1 fix
TRANSCRIPT
BAB I
Tekanan Hidrostatis
1.1. Tujuan
a. Untuk menentukan gaya hidrostatis yang bekerja pada permukaan
pesawat (benda) yang terendam dalam air.
b. Untuk menentukan garis aksi gaya (pusat tekanan hidrostatis) dan untuk
membandingkan letak yang ditentukan oleh percobaan dengan posisi
secara teoritis.
1.2. Alat yang Digunakan
a. Alat tekanan hidrostatis
b. Satu set alat pemberat
c. Sebuah ciduk
d. Kaliper atau penggaris.
1.3. Prosedur Pratikum
a. Tempatkan tangki peralatan hidrosatic pada hidraulik bench dan
sesuaikan kakinya sampai nivo menunjukkan bhwa base horizontal.
Tempatkan lengan penyeimbang pada knife edges. Tempatkan
penggantung berat pada celah di akhir bagian lengan penyeimbang.
Pastikan bahwa katup drain tertutup. Pindahkan alat pengukur
keseimbangan berat sampai lengan horizontal.
b. Tambahkan massa kecil (50 gr) pada penggantung berat.
c. Tambahkan air sampai gaya hdrostatis pada permukaan akhir kuadran
menyebabkan lengan penyeimbang terangkat. Pastikan bahwa tidak ada
1
air terbuang pada bagian atas permukaan uadran atau sisi sampingnya, di
atas ketinggian air.
d. Lanjutkan untuk menambahkan air sampai lengan penyeimbang
horizontal tandai dengan menggarisi dasar lengan penyeimbang dengan
penandaan garis tengah bagian atas dan bawah pada saat seimbang.
e. Baca kedalaman yang timbul dari skala bacaan pada permukaan kuadran,
hasil yang akurat bias didapat dengan pembacaan melihat garis sedikit
dibawah permukaan, untuk menghindari efek tegangan permukaan.
f. Ulangi prosedur di atas untuk setiap penambahan beban. Berat yang
disediakan untuk pertambahan 10, 20, dan 50 gram, tergantung dari
jumlah sampel yang dibutuhkan.
g. Ulangi sampai ketinggian air mencapaipuncak skala bagian atas pada
permukaan kuadran.
h. Catat berbagai factor yang mungkin mempengaruhi hasil percobaan.
2
1.4. Perhitungan
Tabel Percobaan :
n o MassaMP thd
Pivot Kedalaman
F h" h' h" Terbenam toleransi(m.g.L)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101 80 0.21582 58 1.237532 0.174396 0.038667 0.180667
sebagian0.006271
2 130 0.3507075 75 2.069297 0.169481 0.05 0.175 0.0055193 180 0.485595 90 2.979788 0.162963 0.06 0.17 0.0070374 250 0.6744375 107 4.193775 0.160819 0.07162 0.16462
seluruh0.003801
5 300 0.809325 120 5.15025 0.157143 0.081905 0.161905 0.0047626 350 0.9442125 130 5.886 0.160417 0.090417 0.160417 0
3
Diketahui :
L = 0.275 m
D = 0.1 m
B = 0.075 m
H = 0.2 m
Berat Beban vertical = 0.25 kg.
Momen Puntir
1) Momen Puntir = mxgxl
= 0.08 kg x 9.8 gr/s2 x 0.275 m
= 0.216 m
2) Momen Puntir = mxgxl
= 0.13 kg x 9.8 gr/s2 x 0.275 m
= 0.35035 m
3) Momen Puntir = mxgxl
= 0.18 kg x 9.8 gr/s2 x 0.275 m
= 0.4855 m
4) Momen Puntir = mxgxl
= 0.25 kg x 9.8 gr/s2 x 0.275 m
= 0.6744 m
5) Momen Puntir = mxgxl
= 0.3 kg x 9.8 gr/s2 x 0.275 m
= 0.809 m
6) Momen Puntir = mxgxl
= 0.35 kg x 9.8 gr/s2 x 0.275 m
= 0.944 m
4
Gaya Hidrostatis yang terendam setengah
F= ρ×g×Bd2
2
1) F = 1000 x 9,81 x 0,075 . ( 0,058 )2
2
= 1.2375 N
2) F = 1000 x 9,81 x 0,075 . ( 0,075 )2
2
= 2.0672 N
3) F = 1000 x 9,81 x 0,075 . ( 0,09 )2
2
= 2.9799 N
Gaya hidrostatis yang terendam Seluruh
F = ρ .B . g .D(d−D2 )4) F = 1000 x 9.81 x 0.075 x 0.1 x(0,107−0,1
2 ) = 4.1937 N
5) F = 1000 x 9.81 x 0.075 x 0.1 x(0,12−0,12 )
= 5.150 N
6) F = 1000 x 9.81 x 0.075 x 0.1 x(0,13−0,12 )
= 5.886 N
Pusat Tekanan Percobaan
5
1) h = 0.21580.058
= 0.1744 m
2) h = 0.35070.075
= 0.1695 m
3) h = 0.4855
0.09 = 0.163 m
4) h = 0.67440.107
= 0.1608 m
5) h = 0.8093
0.12 = 0.157 m
6) h = 0.9442
0.13 = 0.1604 m8
Pusat Tekanan Teoritis
a) Pusat Tekanan tercelup sebagian
1) h” = H−d3
= 0,2−0,0583
= 0,1806 m2) h” = H−d3
= 0,2−0,0753
= 0,175 m3) h” = H−d3
= 0,2−0,093
= 0,17 m
b) Pusat Tekanan Tercelup Seluruhnya
6
4) h” =
D2
12+(d . D2 )
2
d−D2
+(H−d )
=
0,12
12+(0,107.
o ,12 )
2
0,107−0,12
+ (0,2−0,107 )
= 0,165 m
5) h” =
D2
12+(d . D2 )
2
d−D2
+(H−d )
=
0,12
12+(0,12.
o ,12 )
2
0,12−0,12
+ (0,2−0,12 )
= 0,162 m
6) h” =
D2
12+(d . D2 )
2
d−D2
+(H−d )
=
0,12
12+(0,13.
o ,12 )
2
0,13−0,12
+ (0,2−0,13 )
= 0,164 m
8
1.1. PembahasanDibawah ini adalah representasi diagram dari alat yang menjelaskan
dimensi. Nomenklatur ini akan digunakan selama pemnbahasan teori ini.
7
Meskipun teori untuk pesawat terendam sebagian dan seluruhnya sama, akan
lebih jelas untuk meninjau kedua kasus tersebut secara terpisah.
Permukaan pesawat benda vertical terendam sebagian:
F=ρ .g .bd2
2
Pusat tekanan percobaan : h= {m.g.l} over {F
Pusat tekanan Teoritis : h=H- {d} over {3
Permukaan pesawat benda vertical trendam seluruhnya :
F= ρ .g . A .h= ρ. g .B . D(d−D2
)
Pusat tekanan percobaan : h= {mL} over {ρBD(d- {D} over {2} )
Pusat Tekanan Teoritis : h” =
D2
12+(d . D2 )
2
d−D2
+(H−d )
1.1. Kesimpulan
Dari percobaan yang kami lakukan didapat Gaya hidrostatis yang
bervariasi, dalam percobaan ini kami mennyimpulkan bahwa tinggi
metacentrum percobaan dan tinggi metacentrum teoritis perbandingan tidak
jauh, paling tidak selisih 1/1000. Jika masih ada perbedaan dalam percobaan
tersebut kemungkinan ada kesalahan dalam pembacaan atau human error.
1.2. Gambar Alat
8
Gambar Ember Gambar Penggaris
Gambar Hidrostatis Pressure
9
BAB II
Tinggi Metacentrum
2.1. Tujuan
Tujuan percobaan ini adalah mengamati kestabilan benda yang mengapung
dan menentukan titik metacentrum.
2.2. Peralatan yang digunakan
Percobaan A : Percobaan B :
a. Meja hidraulik. a. Model benda terapung
b. Alat percobaan tinggi metacentrum. b. Beban
c. Pisau c. Bak air
d. Dawai
e. Beban
10
f. Timbangan
g. Penggaris
h. Bak air
1.3. Prosedur Pratikum
Percobaan A :
a. Timbang beban bergerak (=P, Newton), yang digunakan sepanjang lebar
pontoon. Pasangkan benda apung (pontoon), tiang Vertikal dan massa
kedua-duanya dan menentukan total berat/beban (W).
b. Pada saat mulai eksperimen, posisikan beban bergerak vertical ditengah
tiang vertical untuk menempatkan titik berat (G) sampai nantinya pada
puncak tiang benda apung. Posisi G dapat ditentukan dengan :
Penggunaan mata pisau
Ikatkan dawai dengan erat disekitar tiang kapal dan secara hati-
hati biarkan keseluruhan perakitan untuk seperi itu, sesuaikan
posisi menunjukkan sampai arah tiang kapal menjadi
horisontan.
c. Ukur jarak G dari dasar pontoon dan catat jarak ini, Y.
d. Isi tangki volumeter meja hidraulik dengan air, kemudian pindahkan
pengisian ke tabung cadangan dari tangki (untuk mencegah tumpahan ke
tangi utama).
e. Apungkan pontoon di dalam tangki dan ukur kedalaman yang terbenam
(di) untuk dibandingkan dengan nilai yang dihitung (secara teori).
f. Pindahkan beban bergerak ke posisi tengah benda apung. Kemudian
lakukan penyesuaian kemiringan tiang vertical yang terpasang untuk
memberi nilai θ=0.
g. Pindahkan beban bergerak horizontal ke sebelah kanan kenaikan setiap
jarak 10mm dan catat jarak dan besar sudut yang terjadi terhadap tali
bandul untuk masing-masing posisi.
11
h. Ulangi prosedur ini melintasi masssa di sebelah kiri pusat.
i. Ubah posisi titik berat benda apung dengan menaikkan beban bergerak
yang berada di tiang vertical. Posisi yang sarankan adalah pada tinggi
maximum dan kemudian ditempatkan di tengah digunakan pada
percobaan pertama. Untuk masing-masing posisi yang baru G, ulangi
kembali percobaan di atas untuk menguji dan menentukan tinggi
metacentrum GM. Karenanya, penempatan posisi metacentrum M(=y +
GM) dari dasar pontoon gunakan hasil dari tiga percobaan tersebut diatas.
Percobaan B:
a. Ukur dimensi dari model dan beban kemudian ditimbang.
b. Model tanpa beban diapungkan ke dalam air.
c. Model di beri beban diapungkan kedalam air.
d. Percobaan dilakukan untuk bermacam model dan beban.
1.1. Perhitungan
Tinggi Metacentrum Percobaan :
GM=PxW
x Cot θ, Px= w×(GG'), W= beban
Cot θ ¿1
tan θ
1. GM=0,35 .0,031,5
x 1
tan 3 ° ¿0,1326M
2. GM=0,35.0 .051,5
x1
tan 6 °=¿ 0,1102 M
12
3. GM=0,35 .0,071,5
x1
tan 8 °=0 ,1154M
4. GM=0,35 .0,031,5
x1
tan 4,6 °=0 ,0864M
8
5. GM=0,35 .0,051,5
x1
tan 6,5 °=0 ,1017M
6. GM=0,35 .0,071,5
x1
tan 9 °=0 ,1024M
7. GM=0,35.003 ,1,5
x1
tan 4 °=0,0 994M
8. GM=0,35 .0,051,5
x1
tan 7 °=0 ,0944M
9. GM=0,35 .0,071,5
x1
tan 10 °=0,0 920M
Tinggi Metacentrum ( GM) Teori
GM= b2
12d−BoWo
13
Diket : b = 0,2 Bo = 0,02
2=0,01
1) Bila pada ketinggian 0 m; Wo = 0,055
2=0,0275
GM= 0,22
12 .0,02−(0,0275−0,01 )
=0,040,24
−0,0175=0 ,1216M
2) Bila pada ketinggian 0,3m (I); Wo = 0,0 53
2=0,0 265
GM= 0,22
12 .0,02 2−(0,0265−0,01 )
=0,04
0,26 4−0,0126=0 ,1095M
3) Bila pada ketinggian 0,3m (II); Wo = 0,05
2=0,0 25
GM= 0,22
12 .0,02 5−(0,0 25−0,01 )
=0,040.3
−0,0 125=0 ,0958M
1.2. Pembahasan
Hasil dari teori diberikan disini dari penelitian terdahulu tentang ilmu
mekanika zat cair dan gas, serta dari buku. Untuk menempatkan posisi
Metasentrum tentang suatu benda apung dengan menentukan jaraknya dari
titik berat . Jarak ini (GM) dikenal dengan tinggi metasentrum. Mengukur
titik berat ponton yang bervariasi dengan menyesuaikan posisi beban
14
bergerak arah vertikal pada tiang kapal. Untuk menetapkan posisi titik berat,
tinggi metasentrum dapat juga ditentukan secara eksperimen dengan
mengukur sudut, menghasilkan data paa posisi masing-masing beban yang
dapat dipindahkan karena adanya lebar ponton yang memadai. Untuk
keseimbangan statis benda apung, total berat (W), harus sepadan dengan
gaya apung yang bertambah, untuk keseimbangan stabil, M harus diatas G
ketika akan bergerak, lebarnya dipindahkan ke satu titik berat bergeser ke
posisi batu. Dari pusat gaya apung B juga bergeser ke sudut B’. Sejak titik
pusat gaya geser, yang disebabkan oleh bergeraknya beban P melalui suatu
jarak x dapat ditulis Px = W(G,G’)
Gambar . Ponton dalam kondisi terapung
Dari gambar diatas kita dapat melihat bahwa :
15
G.G’= GM tan α → karena GM=PxW×Cotan∝
1.3. Kesimpulan
Dari percobaan yang kami lakukan didapat Tinggi Metacentrum yang
bervariasi, dalam percobaan ini kami mennyimpulkan bahwa tinggi
metacentrum percobaan dan tinggi metacentrum teoritis perbandingan
lumayan jauh. Jika masih ada perbedaan dalam percobaan tinggi
metacentrum tersebut kemungkinan ada kesalahan dalam pembacaan tinggi
yang terendam atau human error.
1.4. Gambar Alat
Gambar Penggaris Gambar Ember
16
Gambar Alat Tinggi Metacentrum
17