Arya Gamma Aditia 0906529615 Kr01

LAPORAN PRAKTIKUM Nama NPM Fakultas Jurusan Nomor Percobaan Nama Percobaan

: Arya Gamma Aditia : 0906529615 : MIPA : Fisika : KR01 : Disipasi Kalor Hot Wire

Laboratorium Fisika Dasar UPP IPD Universitas Indonesia

Tujuan Menggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara.

Peralatan 1. 2. 3. 4. 5. 6.

kawat pijar (hotwire) Fan Voltmeter dan Ampmeter Adjustable power supply Camcorder Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

Teori 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 ri 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 listrik yang terdisipasi sebanding dengan tegangan , arus listrik yang mengalir di probe tersebut dan lamanya waktu arus listrik mengalir.

P = v i Δ t .........( 1 )

Bila probe dihembuskan udara maka akan merubah nilai resistansi kawat sehingga merubah besarnya arnya 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 :

Overheat ratio =

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 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 akan divariasikan melalui daya yang diberikan ke fan yaitu 70 , 110 , 150 dan 190 dari daya maksimal 230 m/s.

Cara Kerja 1. Mengaktifkan Web cam am (mengklik icon video pada halaman web r-Lab). Lab). 2. Memberikan erikan aliran udara dengan kecepatan 0 m/s , dengan meng”klik” pilihan drop down pada icon “atur kecepatan aliran”. 3. Menghidupkan idupkan motor pengerak kipas dengan meng”klik” radio button pada icon “menghidupkan power supply kipas. 4. Mengukur Tegangan dan Arus listrik di kawat hot wire dengan cara mengklik icon “ukur”. 5. Mengulangi langi langkah 2 hingga 4 untuk kecepatan 70 , 110 , 150 , 190 dan 230 m/s.

Tugas & Evaluasi 1. Berdasarkan data yang didapat , buatlah grafik yang menggambarkan hubungan Tegangan Hotwire dengan Waktu untuk tiap kecepatan aliran udara. 2. Berdasarkan pengolahan data di atas, buatlah grafik yang menggambarkan hubungan Tegangan Hotwire dengan Kecepatan aliran angin. 3. Buatlah persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hotwire. 4. Berdasarkan percobaan dan data yang didapat, apakah kita dapat menggunakan kawat Hotwire sebagai pengukur kecepatan angin? 5. Berilah analisis dari hasil percobaan ini.

Data Pengamatan Kecepatan Waktu(s) Angin(m/s) 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 10 0 1 70 2 70 3 70 4 70 5 70 6 70 7 70 8 70 9 70 10 70 1 110 2 110 3 110 4 110 5 110 6 110 7 110 8 110 9 110 10 110 1 150 2 150 3 150 4 150 5 150 6 150 7 150 8 150 9 150 10 150 1 190 2 190 3 190

V-HW 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 2.112 2.044 2.046 2.046 2.046 2.046 2.044 2.045 2.044 2.043 2.046 2.026 2.027 2.026 2.025 2.024 2.024 2.025 2.025 2.025 2.025 2.018 2.017 2.017 2.017 2.017 2.017 2.017 2.017 2.017 2.017 2.012 2.012 2.012

I-HW 53,9 53,9 56,3 54,1 53,9 56,1 54,3 53,9 55,8 54,9 55,9 58,3 54,3 55,5 58,5 54,3 55,1 58,8 54,8 54,5 60 56,6 54,5 57,2 59,1 54,7 55,3 59,6 55,9 54,5 56,1 54,9 54,7 54,6 54,8 55,5 56,5 57,9 59,2 59,9 55,4 55,5 55,6

4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ket : 0m/s 150m/s

190 190 190 190 190 190 190 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 70m/s 190m/s

2.011 2.012 2.012 2.012 2.012 2.012 2.011 2.008 2.008 2.009 2.009 2.009 2.008 2.008 2.008 2.009 2.009 110m/s 230m/s

55,7 55,7 55,6 55,5 55,3 55,2 55,1 59 59,6 60,3 60,5 59,9 58,8 57,5 56,4 55,4 54,9

Tegangan

Grafik dengan Kecepatan Angin 0m/s 2.500 2.000 1.500 1.000 500 0

y = 2112 R² = #N/A Series1 Linear (Series1) 0

10

5

15

waktu(s)

Grafik dengan Kecepatan Angin 70m/s Tegangan

2.047 2.046 2.045y = -0,1091x 0,1091x + 2045,6 R² = 0,0818 2.044

Series1

2.043

Linear (Series1)

2.042 0

10

5

15

waktu(s)

Grafik dengan Kecepatan Angin 110m/s Tegangan

2.028 2.027 2.026 2.025y = -0,1697x 0,1697x + 2026,1 2.024 R² = 0,3126 2.023 0

5

Series1 Linear (Series1) 10

waktu(s)

15

Grafik dengan Kecepatan Angin 150m/s Tegangan

2.019 2.018 2.018 Series1

y = -0,0545x + 2017,4 2.017 R² = 0,2727 2.017 0

5

Linear (Series1) 10

15

waktu(s)

Tegangan

Grafik dengan Kecepatan Angin 190m/s 2.012 2.012 2.012 y = -0,0364x 0,0364x + 2012 2.012 R² = 0,0682 2.011 2.011 2.011 2.011 0

5

Series1 Linear (Series1) 10

15

waktu(s)

Tegangan

Grafik dengan Kecepatan Angin 230m/s 2.009 2.009 2.009y = 0,0424x + 2008,3 2.009 R² = 0,0594 2.008 2.008 2.008 2.008 0

5

Series1 Linear (Series1) 10

waktu(s)

15

kecepatan Rata-rata angin(m/s) tegangan 0 2112 70 2045 110 2025,2 150 2017,1 190 2011,8 230 2008,5

Rata-rata Tegangan per Kecepatan Angin

Grafik Hubungan Tegangan dengan Kecepatan Angin 2120 2100 2080 2060 2040 2020 2000 1980

Series1 y = -0,4249x 0,4249x + 2089,7 R² = 0,818 0

100

200

Kecepatan Angin(m/s)

Linear (Series1) 300

Pengolahan Data
Persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari kecepatan Hot Wire adalah: 
     
Berdasarkan percobaan dan data yang didapat kita tidak dapat menggunakan kawat Hotwire sebagai pengukur kecepatan angin. 
Pengolahan data least square untuk hubungan kecepatan angin dengan ratarata tegangan per kecepatan angin.



a b sy2 sy Sa Sb

2089,715108 -0,424920863 7,3397E+14 27091881,46 -10154940232 145332,1713

               

Analisis Percobaan saya kali ini bernama “Disipasi Kalor Hot Wire”. Percobaan ini menggunakan RLab yang tidak mengharuskan kita untuk melakukan praktikum di laboratorium. Praktikan cukup menggunakan komputer yang telah dihubungkan dengan internet dengan mengakses situs RLab. Pada percobaan RLab ini Praktikan tetap menggunakan alat yang asli yang terdapat di laboratorium dan dapat melihatnya secara langsung dengan webcam yang telah terpasang dan diarahkan ke alat yang ada di laboratorium. Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui hot wire sebagai sensor kecepatan udara. Oleh karena adanya perubahan suhu pada kawat hot wire, jadi percobaan dilakukan sampai suhu kawat menjadi normal seperti semula. Sumber udara berupa kipas. Pada pecobaan ini dilakukan kecepatan udara yang berbedabeda yaitu 0 m/s, 70 m/s, 110 m/s, 150 m/s, 190 m/s dan 230 m/s. Pada saat kecepatan 0 m/s, tegangan dan arus yang berasal dari sumber tegangan memiliki besar yang belum terpengaruhi oleh kecepatan udara yang dihembuskan dari kipas. Grafik untuk kecepatan 0m/s pun tidak menunjukan adanya perubahan. Setelah melakukan percobaan dengan kecepatan 0m/s, lalu kita melakukan dengan kecepatan kipas yang diatur dari mulai yang paling kecil(70m/s) sampai yang maksimal(230m/s). Grafik untuk percobaan dengan adanya kecepatan angin berbeda dengan ketika tanpa dialiri kecepatan angin. Tegangan yang didapat berubah walaupun perubahannya tidak signifikan. Perubahannya pun berubah-ubah naikturun. Hal ini disebabkan karena ketika dialiri angin, probe menjadi sedikit tidak stabil, sehingga data yang dihasilkan juga naik-turun(berfluktuasi). Jika dilihat dari kecepatan udara, oleh karena pengaruh kecepatan udara yang dihasilkan kipas, tegangan dan arus yang dihasilkan pun berubah. Tegangan mengalami penurunan dan arus yang mengalir mengalami kenaikan. Hal ini disebabkan oleh udara yang dihembuskan dari kipas dan mempengaruhi besar nilai resistansi dari kawat yang selanjutnya mempengaruhi besar nilai arus dan tegangan pada hotwire. Hal itu disebabkan oleh udara yang menerjang kawat pijar dengan besar gaya F dengan kecepatan v dan pada waktu 10 detik. Ketika angin dialirkan pada probe, maka angin tersebut akan menerpa kawat pijar tersebut dengan kecepatan v dan gaya atau kekuatan F. Adanya terpaan angin pada kawat pijar tersebut akan menyebabkan terjadinya perubahan resistansi pada kawat, yang mana hubungannya berbanding lurus dengan kecepatan angin yang mengalir pada probe. Semakin kencang aliran udara yang mengalir pada probe maka tegangan yang terjadi pada sistem akan semakin kecil, sementara arus yang mengalir akan semakin besar.

Kesimpulan Semakin cepat aliran angin maka tegangan yang didapat akan semakin kecil. Kecepatan aliran angin yang menerjang kawat hotwire sebanding dengan Arus yang mengalir dan berbanding terbalik dengan tegangan pada kawat hotwire.

Referensi 1. Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ, 2000. 2. Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition, John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.

Link RLab http://sitrampil4.ui.ac.id/kr01