Percobaan 2 Peluap Segitiga.docx

Laporan Praktikum Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang

PERCOBAAN 2 ALIRAN MELALUI PELUAP SEGITIGA (V-Notch) A. TUJUAN 1. Menyelidiki hubungan antara ketinggian muka air di atas tepi ambang dan debit pengaliran yang melalui peluap segitiga (V-Nocth) 2. Menentukan koefisien debit pengaliran yang melalui peluap segitiga (VNocth) (Sumber: Jobsheet)

B. DASAR TEORI Peluap (Notch) adalah bukaan yang biasanya berada pada sisi-sisi saluran yang berfungsi untuk mengukur debit pengaliran yang melalui peluap tersebut, Berdasarkan bentuk, peluap di bagi menjadi : 1. Ambang segi empat (rectangular notch) 2. Ambang segi tiga atau V (Vee Notch) 3. Ambang setengah lingkaran 4. Ambang berbentuk lingkaran 5. Ambang trapesium Setiap tipe peluap masing-masing mempunyai karakteristik pengaliran (koefisen), misalnya koefisien kontraksi (Cc), koefisien kecepatan (Cv) dan koefisien debit (Cd), Pemakaian nilai-nilai koefisien aliran pada sebuah formulasi pengukuran debit dan dimensi bangunan umumnya diambil berdasarkan asumsi, Asumsi-asumsi ini didasarkan pada beberapa hasil pengujian para ilmuwan terdahulu berdasarkan kondisi-kondisi dari lokasi, tipe, dimensi, dan teknologi alat yang tersedia pada saat itu, Maka dari itu diperlukan pengujianpengujian yang berkelanjutan untuk mendapatkan nilai-nilai koefisien tersebut, Dengan menerapkan persamaan Bernaulli, maka dapat dituliskan debit yang melimpah adalah :

Kelompok I

12

Laporan Praktikum Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang

θ

Gambar 2.1 peluap segitiga (Vee Notch)

Kecepatan melalui pias adalah : 𝑉 = √2, 𝑔, ℎ Luas pias setinggi dh : 𝐴 = 𝑏 , 𝑑ℎ Lebar b tergantung dari h dan sudut θ : 𝑏 = 2 (𝐻 − ℎ) tan

𝜃 2

Debit pias dQ adalah : 𝑑𝑄 = 𝑉, 𝑏, 𝑑ℎ 1

𝑑𝑄 = √2𝑔, ℎ2 ,2(𝐻 − ℎ) tan 𝑑𝑄 = 2, √2𝑔 , tan

𝜃 , 𝑑ℎ 2

1 3 𝜃 , (𝐻ℎ2 − ℎ2 ) , 𝑑ℎ 2

Integrasi h = 0 hingga h = H : 𝐻

1 3 𝜃 𝑄 = 2, √2𝑔, tan , ∫ (𝐻ℎ2 − ℎ2 ) , 𝑑ℎ 2 0

𝜃 2 3 2 5 𝐻 𝑄 = 2, √2𝑔, tan , [ 𝐻ℎ2 − ℎ2 ] 2 3 5 0 𝑄=

8 15

5

𝜃

, √2𝑔 , tan 2 , 𝐻 2 …………,, Debit teoritis 8

𝜃

5

𝑄 = 𝐶𝑑, 15 , √2𝑔 , tan 2 , 𝐻 2 ……,,,, Debit real

Kelompok I

13

Laporan Praktikum Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang

Dimana : Q = Debit yang melimpah (m3/detik) Cd = Koefisien debit b

= Lebar pelimpah (m)

H = Tinggi air meluap (m) α = Sudut bukaan pelimpah g

= Percepatan gravitasi (9,81 m/detik2)

C. ALAT DAN BAHAN 1. Bak penampang Air (hydraulic bench) 2. Peluap segitiga 3. Alat ukur tinggi muka air/taraf muka air 4. Karet lilin (plastesin ) 5. Stopwatch

D. LANGKAH KERJA 1. Memasang peluap segitiga pada ujung bak lalu kencangkan baut-baut penahan dan memasang lem lilin pada celah pintu peluap dengan terlebih dahulu mengukur sudut peluap segitiga, 2. Menjalankan mesin pompa dan membuka katup pemasukan, hingga mencapai batas dasar pintu peluap, 3. Kemudian katup di tutup dan mesin pompa dimatikan sejenak hingga permukaan air sejajar dengan permukaan atau tidak terjadi pelimpahan lagi, 4. Memasang alat ukur tinggi air, kemudian set alat tersebut sejajar dengan permukaan air, pada angka nol dan tetapkan sebagai dasar pengukuran (nol ketinggian), 5. Kemudian jalankan mesin pompa, lalu buka katup pemasukan hingga terjadi peluapan di pintu peluap dengan memulai ketinggian tertentu, 6. Mencatat tinggi air yang meluap dipintu peluap sebagai H, 7. Menghitung debit (Q) yang terlebih dahulu tentukan volume air (V) yang diinginkan, kemudian mencatat waktu (T) yang dibutuhkan untuk mencapai volume yang sudah ditentukan,

Kelompok I

14

Laporan Praktikum Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang

8. Langkah no,5 hingga no,7 diulangi dengan menambah ketinggian dengan membuka katup secara perlahan-lahan untuk beberapa variasi ketinggian H.

E. DATA HASIL PERCOBAAN Tabel.2.1 Data Pengamatan Peluap Segitiga T (detik) H V (mm) (Liter) T1 T2 1 12.0 2 28.5 28.5 2 17.0 2 17.7 17.4 3 19.8 2 13.3 12.5 4 22.0 2 6.8 6.2 5 31.5 2 5.5 4.8 Sumber : Hasil analisa percobaan di laboratorium No.

T3 28.5 18.0 13.0 6.7 5.4

T rata-rata 28.50 17.70 12.93 6.57 5.23

F. ANALISA DATA PERCOBAAN 

Perhitungan Debit (Q) Rumus : 𝑄=

𝑉 𝑡

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

Q

V 0,002  = 0,0000702 m³/detik T 28,5

Q

V 0,002  = 0,0001130 m³/detik T 17,7

Q

V 0,002  = 0,0001546 m³/detik T 12,93

Q

V 0,002  = 0,0003046 m³/detik T 6,57

Kelompok I

15

Laporan Praktikum Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang

V 0,002  = 0,0003822 m³/detik T 5,23

Q

Tabel 2.2 Perhitungan Debit ( Q ) V

No.

liter

t rata - rata m

3

Q 3

(detik)

( m / dtk )

0.002 2 28.5 0.002 2 17.7 0.002 2 12.93 0.002 2 6.57 0.002 2 5.23 Sumber : Hasil analisa data percobaan

0.0000702 0.0001130 0.0001546 0.0003046 0.0003822

1 2 3 4 5



Perhitungan Koefisien Debit (Cd) 5 8 𝜃 . √2𝑔 . tan . 𝐻 2 15 2 15 . 𝑄 𝐶𝑑 = 5 𝜃 8 . √2𝑔. tan 2 . 𝐻 2

𝑄 = 𝐶𝑑.

Dimana : g = 9.81 m/detik2 θ = 300 Cd 

15x Q θ 8 x 2 g x tan x H 5 / 2 2

Cd1 

15 x 0,0000702 30 8 x 2 x 9,81 x tan . x 0,0120 5 / 2 2

= 3.262 Tabel 2.3 Perhitungan Koefisien Debit (Cd) Q (m³/dtk)

H mm

0.0000702 12.0 0.0001130 17.0 0.0001546 19.8 0.0003046 22.0 0.0003822 31.5 Sumber : Hasil analisa data percobaan

Kelompok I

m 0.0120 0.0170 0.0198 0.0220 0.0315

Cd 3.262 2.199 2.055 3.111 1.591

16

Laporan Praktikum Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang



Perhitungan Persamaan Regresi Persamaan regresi hubungan antara Debit (Q) dengan Koefisien debit (Cd)

Cd = a.Q + b

a

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

a

5(0,002351)  0,0010245 x 12,217 5 x 0,00000028042  (0,0010245) 2

a = -2168,447

 C d x  Q 2   Q x (Q x C d ) b n x  Q 2  ( Q) 2 b

12.217 x 0,00000028042  0,0010245 x 0,002351 5 x 0,00000028042  0,0010245 2

b = 2,887

Tabel 2.4 Hubungan antara Debit (Q) dan Koefisien Debit (Cd) No. Q Q² 1 0.0000702 0.00000000492 2 0.0001130 0.00000001277 3 0.0001546 0.00000002391 4 0.0003046 0.00000009276 5 0.0003822 0.00000014605 0.0010245 0.00000028042 Σ Sumber : Hasil analisa data percobaan

Cd 3.262 2.199 2.055 3.111 1.591

12.217

Cd.Q 0.000229 0.000248 0.000318 0.000947 0.000608 0.002351

Jadi persamaan regresi untuk grafik hubungan antara debit (Q) dengan Koefisien Debit (Cd) adalah : Cd = a Q + b Cd = -2168,447 Q + 2,887

Kelompok I

17

Laporan Praktikum Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang

Grafik Hubungan antara Debit (Q) & Koef.Debit (Cd) 3.500 3.000

Koef.Debit (Cd)

2.500 2.000 1.500

y = -2168.4x + 2.8878

1.000 0.500 0.000 0.0000

0.0001

0.0002

0.0003

0.0004

0.0005

Debit (Q)

Grafik 2.1 Grafik Hubungan antara Debit (Q) dan Koefisien Debit (Cd)



Persamaan regresi hubungan antara Tinggi Muka Air (H) dengan Koefisien Debit (Cd)

Cd = a.H + b

a

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

a

5.0,236  0,102.12,217 5.0,002301  0,1012

a = -68,203

Kelompok I

b

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

b

12,217.0,002301  0,102.0,236 5.0,002301  0,102 2

18

Laporan Praktikum Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang

b = 3,838 Tabel 2.5. Hubungan antara tinggi Muka Air (H) dan Koefisien Debit (Cd) H

No.

mm 12.0 17.0 19.8 22.0 31.5

m 0.012 0.017 0.020 0.022 0.032

1 2 3 4 5 102.30 0.102 Σ Sumber : Hasil analisa data percobaan

H²

Cd

Cd.H

0.000144 0.000289 0.000392 0.000484 0.000992 0.002301

3.262 2.199 2.055 3.111 1.591 12.217

0.039 0.037 0.041 0.068 0.050 0.236

Jadi persamaan regresi untuk grafik hubungan antara Tinggi muka air (H) dengan Koefisien Debit (Cd) adalah : Cd = a H + b Cd = -68,203 H + 3,838

Grafik Hubungan antara Tinggi muka air (H) & Koef.Debit (Cd) 3.500

Koef. Debit (Cd)

3.000 2.500 2.000 1.500 y = -68.203x + 3.8389 1.000 0.500 0.000 0.000

0.005

0.010

0.015

0.020

0.025

0.030

0.035

Tinggi Muka Air (H)

Gambar 2.2 Grafik hubungan Tinggi muka air (H) dan Koefisien debit (Cd)

Kelompok I

19

Laporan Praktikum Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang



Persamaan regresi hubungan antara Tinggi muka air (H) dengan Debit (Q)

Q = a.H + b

a

a

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

5.0,00002456  0,102.0,0010245 5.0,002301  0,102 2

a = 0,0173

b

 Q. H   H . H .Q n. H  ( H )

b

0,0010245.0,002301  0,102.0,0010245 5.0,002301  0,102 2

2

2

2

b = - 0,0001

Tabel 2.6 Hubungan antara H dan Q No.

H

H² mm m 1 12.0 0.012 0.000144 2 17.0 0.017 0.000289 3 19.8 0.020 0.000392 4 22.0 0.022 0.000484 5 31.5 0.032 0.000992 Σ 102.30 0.102 0.002301 Sumber : Hasil analisa data percobaan

Q

H.Q

0.0000702 0.0001130 0.0001546 0.0003046 0.0003822 0.0010245

0.00000084 0.00000192 0.00000306 0.00000670 0.00001204 0.00002456

Jadi persamaan regresi untuk grafik hubungan antara Tinggi muka air (H) dengan Debit (Q) adalah : Q=aH+b Q = 0,0173 H - 0,0001

Kelompok I

20

Laporan Praktikum Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang

Grafik Hubungan antara Tinggi muka air (H) & Debit (Q) 0.0004500 0.0004000 0.0003500

Debit

0.0003000

y = 0.0173x - 0.0001

0.0002500 0.0002000 0.0001500 0.0001000 0.0000500 0.0000000 0.000

0.005

0.010

0.015

0.020

0.025

0.030

0.035

Tinggi Muka Air (H)

Gambar 2.3 Grafik hubungan antara Tinggi Muka Air (H) dengan Debit (Q)

G. KESIMPULAN Dari hasil percobaan, kami dapat menyimpulkan bahwa : 

Persamaan regresi untuk grafik hubungan antara Debit (Q) dengan Koefisien debit (Cd), yaitu Cd = -2168,447 Q + 2,887.



Persamaan regresi untuk grafik hubungan antara Tinggi Muka Air (H) dengan Koefisien debit (Cd), yaitu Cd = -68,203 H + 3,838.



Persamaan regresi untuk grafik hubungan antara Tinggi Muka Air (H) dengan debit (Q), yaitu Q = 0,0173 H - 0,0001.

Kelompok I

21

Laporan Praktikum Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang

H. DOKUMENTASI Alat dan Bahan

Hydraulic Bench

Peluap Segitiga

Kelompok I

Alat Ukur Tinggi Muka Air

Stopwatch

22

Alih Jenjang DIV Jasa Konstruksi Politeknik Negeri Ujung Pandang

Proses Kerja

Proses mengatur alat ukur tinggi muka air

Proses mengalirkan air ke dalam bak penampungan

Proses menjalankan stopwatch

Kelompok I

23