Percobaan 1 Peluap Persegi.docx

Laporan Praktikum Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang

PERCOBAAN 1 ALIRAN MELALUI PELUAP SEGIEMPAT

A. DASAR TEORI Dipandang suatu peluap segiempat dimana air mengalir seperti yang ditunjukkan pada gambar 1.1. Dalam gambar tersebut H adalah tinggi peluapan (tinggi air di atas ambang peluap), b adalah lebar peluap. Koefisien debit adalah Cd. Dipandang suatu pias horizontal air setebal dh pada kedalaman h dari muka air.

Gambar 1.1.PeluapSegiempat

Dengan menggunakan persamaan Bernoulli untuk titk 1 dan 2 (pada pias) maka : z1 +

p p1 V12 V2 + = z1 + 2 + 2   2g 2g

Apabila disebelah hulu berupa kolom besar, sehingga V1 = 0, dan tekanan pada pias adalah atmosfer maka : z1 + 0 + 0 = z 2 + 0 +

V22 2g

atau

V2 =

2 g ( z1 z 2 ) =

2 gh

Luas pias adalah : dA = b.dh

Debit melalui pias : dQ = V2.d.A = 2

Kelompok I

2 gh . b.dh

1

Laporan Praktikum Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang

= b 2g. h1 / 2 . dh Dengan memasukkan koefesien debit, maka debit aliran :

2 gh . h1 / 2 .dh

dQ = C2.d.A = 2

Debit total melalui seluruh peluap dapat dihitung dengan mengintegralkan persamaan diatas dari h = 0 pada muka air sampai h = H pada puncak ambang. H 1/ 2 Q = C d .b. 2 g  0 h dh  C d .b. 2 g

Q=

 

2 2/3 h 3

H

0

2 C d .b. 2 g .H 2 / 3 3

Apabila air yang melalui peluap mempunyai kecepatan awal maka dalam rumus debit tersebut tinggi peluapan harus ditambah dengan tinggi kecepatan

ha  V

2

2 g , sehingga debit aliran menjadi : Q=



2 2/3 C d .b. 2 g . H  ha   ha3 2 3



B. ALAT DAN BAHAN 1. Satu set Bench Hidraulic 2. Peluap segiempat 3. Taraf muka air 4. Karet lilim (Plestesin) 5. Stop Watch

C. LANGKAH KERJA 1. Memasang pintu peluap segiempat pada ujung bak lalu kencangkan baut-baut penahan dan pasangkan lem lilin pada celah pintu peluap dengan terlebih dahulu mengukur ukuran lebar (b) dan tinggi (H) peluap segiempat. 2. Menjalankan mesin pompa dan buka katup pemasukan, hingga mencapai batas dasar pintu peluap.

Kelompok I

2

Laporan Praktikum Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang

3. Kemudian menutup katup dan mesin pompa dimatikan sejenak hingga permukaan air sejajar dengan dasar bukaan atau tidak terjadi pelimpahan lagi. 4. Memasang alat ukur tinggi air, kemudian setting alat tersebut sejajar dengan muka air pada angka nol dan tetapkan sebagai dasar pengukuran (nol ketinggian). 5. Kemudian menjalankan mesin pompa lalu buka katup pemasukan hingga terjadi peluapan di pintu peluap dengan memulai ketinggian tertentu. 6. Mencatat tinggi air yang meluap di pintu peluap sebagai H 7. Menghitung debit(Q) yang terlebih dahulu tentukan volume air (V) yang diinginkan, kemudian catat waktu (T) yang dibutuhkan untuk mencapai volume yang sudah ditentukan. 8. Langkah no.5 hingga no. 7 diulangi dengan menambah ketinggian dengan membuka katup secara perlahan-lahan untuk beberapa variasi ketinggian H.

D. DATA HASIL PERCOBAAN

Tabel 1.1 Data Hasil Percobaan

No 1 2 3 4 5

H (mm) 13.0 21.3 24.0 29.0 38.0

V (liter) 2 2 2 2 2

T1 17.20 9.10 7.70 5.70 3.70

T (detik) T2 17.40 8.70 7.60 6.10 4.00

T3 17.43 8.83 7.60 6.00 3.90

T rata-rata (detik) 17.34 8.88 7.63 5.93 3.87

Sumber :Hasil Percobaan di Laboratorium

Kelompok I

3

Laporan Praktikum Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang

E. ANALISA PERHITUNGAN  Perhitungan Debit (Q) Rumus :

Q 

V t

Dimana : Q = Debit air (m3/det ) V = Volume ( m3) t = Waktu ( detik ) Penyelesaian : Q1 

0,002 = 0.000115 ltr/dtk. 17.34

Untuk nilai debit pada waktu (detik) selanjutnya dapat dilihat pada tabel di bawah. Tabel 1.2 Perhitungan Debit Air

V (m³) 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002

No. 1 2 3 4 5

T (detik) 17.34 8.88 7.63 5.93 3.87

Q (m³/detik) 0.000115 0.000225 0.000262 0.000337 0.000517

Sumber :Hasil Percobaan Dan Perhitungan

 Perhitungan Koefisien Debit (Cd) : Rumus :

Cd 

3.Q 2.b. 2 g .H 3 2

Dimana : Q = Debit (m3/dtk) Cd = Koefisien debit g = Grafitasi (9.81 m/s2) H = Ketinggian (m) Penyelesaian :

Kelompok I

4

Laporan Praktikum Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang

Cd 

Cd 

3.Q 2.b. 2 g .H 3 2

3x0.000115 2 x0,06 2 x9.81x0.0133 / 2

Cd = 0,439 Untuk nilai koefisien debit (Cd) selanjutnya dapat dilihat pada tabel di bawah : Tabel 1.3 Perhitungan Nilai Koefisien Debit (Cd)

No. 1 2 3 4 5

Q (m³/detik) 0.000115 0.000225 0.000262 0.000337 0.000517

G (m/s²) 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81

H (m) 0.013 0.021 0.024 0.029 0.038

b (m) 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06

Cd 0.439 0.409 0.398 0.385 0.394

Sumber :Hasil Percobaan Dan Perhitungan

Tabel 1.4 Perhitungan Hubungan Antara Debit (Q) Dan Koefisien Debit (Cd)

No. 1 2 3 4 5 ∑

Debit (Q) (m3/det) 0.000115 0.000225 0.000262 0.000337 0.000517 0.001457

koefisien Debit (Cd) 0.439 0.409 0.398 0.385 0.394 2.025

Q x Cd

Q2

0.000050637 0.000092168 0.000104209 0.000129854 0.000203846 0.000580714

0.000000013 0.000000051 0.000000069 0.000000114 0.000000268 0.000000514

Sumber :Hasil Perhitungan

Kelompok I

5

Laporan Praktikum Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang

 Persamaan Regresi Untuk Grafik Hubungan Debit (Q) Dengan Koefisien debit (Cd).

Tabel 1.5 Regresi Untuk Grafik Hubungan Antara Debit (Q) Dengan Koefisien Debit (Cd).

No. 1 2 3 4 5 ∑

Debit (Q) (m3/dtk) 0.000115 0.000225 0.000262 0.000337 0.000517 0.001457

Koefisien Debit (Cd) 0.439 0.409 0.398 0.385 0.394 2.025

Q²

Cd²

Q.Cd

0.00000001 0.00000005 0.00000007 0.00000011 0.00000027 0.00000051

0.19282 0.16734 0.15819 0.14841 0.15532 0.82207

0.000051 0.000092 0.000104 0.000130 0.000204 0.000581

Sumber :Hasil Perhitungan

Rumus Persamaan Garis : y = a.Q + b a

n. (Q.Cd )   Q.  Cd n.  Q 2  ( Q) 2

a

5.0,000581  0,001457.2,025 = -105,52 5.0,00000051  0,001457 2

 Cd .  Q 2   Q. (Q.Cd ) b n.  Q 2  ( Q) 2 b

2,025.0,00000051  0,001457.0,000581 = 0,4358 5.0,00000051  0,001457 2

Jadi persamaan regresi untuk grafik hubungan antara Debit (Q) dengan Koef. Debit (Cd) adalah : y = a.Q + b Cd = -105,52 . Q + 0,4358

Kelompok I

6

Laporan Praktikum Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang

Grafik Hub. Debit Air(Q) dengan Koefisien Debit (Cd)

Koefisien Debit (Cd)

1.000 0.900 0.800 0.700 0.600 0.500 0.400 0.300 0.200 0.100 0.000 0.00010

y = -105.52x + 0.4358 R² = 0.5708 0.00020

0.00030

0.00040

0.00050

0.00060

Debit Air Q (m3/det) Gambar 1.1 Grafik Hubungan Debit Air (Q) Dengan Koefisien Debit (Cd)

Tabel 1.6 Perhitungan Hubungan Antara Tinggi Muka Air (H) Dan Koefisien Debit (Cd)

No 1 2 3 4 5 ∑

H (m) 0.013 0.021 0.024 0.029 0.038 0.125

Koefisien Debit (Cd) 0.439 0.409 0.398 0.385 0.394 2.025

H x Cd

H²

0.006 0.009 0.010 0.011 0.015 0.050

0.000169 0.000454 0.000576 0.000841 0.001444 0.003484

Sumber :Hasil Percobaan Dan Perhitungan

Kelompok I

7

Laporan Praktikum Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang

 Persamaan regresi untuk grafik hubungan antara Tinggi muka air (H) dengan Koefisien debit (Cd)

Tabel 1.7 Regresi Untuk Grafik Hubungan Antara Tinggi Muka Air (H) Dengan Koefisien Debit (Cd).

No. 1 2 3 4 5 ∑

H (m) 0.013 0.0213 0.024 0.029 0.038 0.1253

Cd 0.43911 0.40907 0.39773 0.38523 0.39410 2.02525

H2 (m²) 0.000169 0.000454 0.000576 0.000841 0.001444 0.003484

Cd²

H.Cd

0.1928 0.1673 0.1582 0.1484 0.1553 0.8221

0.00571 0.00871 0.00955 0.01117 0.01498 0.05011

Sumber :HasilPercobaanDan Perhitungan

- Rumus Persamaan Garis : y = a.H + b a

n. ( H .Cd )   H .  Cd n.  H 2  ( H ) 2

a

5.0,05011  0,1253.2,02525 = -1,8561 5.0,003484  0,12532

b

 Cd .  H 2   H . ( H .Cd ) n.  H 2  ( H ) 2

b

2,02525.0,003484  0,1253.0,05011 = 0,4516 5.0,003484  0,12532

Jadi persamaan regresi untuk grafik hubungan antara Tinggi Muka Air (H) dengan Koefisien Debit (Cd) adalah : y = a.H + b Cd = -1,8561. H + 0,4516

Kelompok I

8

Laporan Praktikum Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang

Koefisien Debit (Cd)

Grafik Hub.Tinggi Muka Air (H) dengan Koefisien Debit (Cd)

1.000 0.900 0.800 0.700 0.600 0.500 0.400 0.300 0.200 0.100 0.000 0.010

y = -1.8561x + 0.4516 R² = 0.6795 0.015

0.020

0.025

0.030

0.035

0.040

Tinggi Muka Air (H) Gambar 1.2 Grafik Hubungan Tinggi Muka Air (H) Dengan Koefisien Debit (Cd)

F. KESIMPULAN Dari hasil percobaan, kami dapat menyimpulkan bahwa : 1. Jika semakin rendah luapan air maka waktu yang dibutuhkan untuk mengalirkan air akan semakin lama. Hal ini disebabkan karena antara tinggi luapan dengan waktu berbanding terbalik. 2. Jika waktu pengaliran semakin kecil maka Debit (Q) yang dihasilkan akan semakin besar dan Koefisien debit (Cd) semakin kecil. Nilai Debit (Q) terbesar = 0.000517 m3/detik dan Koefisien debit (Cd) = 0.439. 3. Persamaan regresi untuk grafik hubungan antara Debit (Q) dengan Koefisien debit (Cd), yaitu Cd = -105,52. Q + 0,4358. 4. Persamaan regresi untuk grafik hubungan antara Tinggi Muka Air (H) dengan Koefisien debit (Cd), yaitu Cd = -1,8561. H + 0,4516.

Kelompok I

9

Laporan Praktikum Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang

G. DOKUMENTASI Alat

Satu set Bench Hidraulic

Stopwatch

Kelompok I

Peluap Segi Empat

Alat Ukut Tinggi Muka Air

10

Laporan Praktikum Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang

Langkah kerja

Menyalakn mesin

Mengatur ketinggian muka air

Menghitung debit terlebih dahulu kemudian catat waktu yang dibutuhkan untuk mencapai volume

Kelompok I

11