Proposal Final Project Praktikum Fisika Rekayasa Ii.docx

PROPOSAL FINAL PROJECT PRAKTIKUM FISIKA REKAYASA II JUDUL PROGRAM ANALISA PENGARUH SUHU TERHADAP ALIRAN FLUIDA DENGAN KONSEP REFRAKSI MENGGUNAKAN SCHLIEREN OPTICS

Diusulkan oleh : Ester Carolina (02311740000012) Anggun Cahyaning Linta R. (02311740000028) Birly Fajar (02311740000040) Vedanta Agam (02311740000042) Fahmi Faisal Habib B. W. (02311740000049) Muhammad Azis Satria (02311740000060) Adi Kurnia Halim (02311740000062) Muhammad Arif Samudya (02311740000069) Syaharussajali (02311740000084) Muhammad Hilmi (02311740000091) Muhammad Irsyad Rafif (02311740000104) Mochammad Luthfi Satria P. (02311740000111)

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2018

PENGESAHAN FINAL PROJECT 1. Judul Kegiatan : Analisa Pengaruh Suhu Terhadap Aliran Fluida dengan Konsep Refraksi Menggunakan Schlieren optics 2. Bidang Kegiatan : Final Project 3. Ketua Pelaksana Kegiatan a. Nama Lengkap : Muhammad Azis Satria b. NIM : 02311740000060 c. E-mail : [email protected] d. Jurusan : Teknik Fisika e. Universitas/Institut/Politeknik : Insitut Teknologi Sepuluh Nopember f. Alamat Rumah/Telp/HP : JL.Teknik Komputer 163 / 082231452460 4. Anggota pelaksana Kegiatan : 11 Orang 5. Asisten Pendamping Pendamping 1 a. Nama Lengkap : Wisnu Darmawan b. NRP : 02311440000042 Pendamping 2 a. Nama b. NRP

: Eka Putri Nur Ikhfani : 02311540000046

6. Biaya Kegiatan Total Uang Anggota Sumber Lain 7. Jangka Waktu Pelaksanaan

: Rp 60.000 : Rp 60.000 :: 14 hari

Menyetujui,

Surabaya, 13 April 2018

Asisten Laboratorium 1

Ketua Pelaksana Kegiatan

(Wisnu Darmawan) NRP 02311440000042

(Muhammad Azis Satria) NRP 02311740000060

Asisten Laboratorium 2

Koordinator Laboratorium Fisika Rekayasa

(Eka Putri Nur Ikhfani) NRP 02311540000046

(M. Nashrul Fikri) NRP 02311540000074 iii

KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan atas kehadirat Allah SWT, karena atas limpahan rahmat-Nya kami kelompok 3 Final Project praktikum Fisika Rekayasa 2, dapat menyelesaikan proposal Final Project ini dengan baik. Terima kasih banyak juga kepada asisten laboratorium Fisika Rekayasa ini yang telah membimbing kami dalam proses penyelesaian proposal Final Project ini, tidak lupa juga kami ucapkan terima kasih kepada Koor Praktikum Fisika Rekayasa beserta asisten laboratorium Fisika Rekayasa ini yang telah mengijinkan kelompok kami untuk mengikuti Final Project Fisika Rekayasa II ini sehingga kami dapat memperdalam ilmu tentang Fisika Rekayasa ini serta menyelesaikan tanggungan proposal Final Project ini. Tidak lupa juga kami ucapkan mohon maaf yang sebanyak-banyaknya kepada asisten laboratorium Fisika Rekayasa apabila kelompok kami mengucapkan beberapa salah kata selama proses pembuatan proposal Fisika Rekayasa ini serta melakukan kesalahan kecil maupun besar yang disengaja maupun tidak disengaja selama proses pembuatan proposal Fisika Rekayasa ini. Akhir kata kami ucapkan mohon maaf apabila proposal Fisika Rekayasa yang kami buat ini ada banyak kesalahan, kami sangat mengharapkan kritik dan saran demi kelancaran Final Project ini agar kedepannya kami dapat menyelesaikan proposal dengan lebih baik lagi.

Surabaya, 13 April 2018

Penyusun

v

RINGKASAN Proses konveksi yang terjadi pada udara tidak dapat manusia amati dengan menggunakan mata telanjang. Hal ini disebabkan karena proses konveksi udara termasuk ke dalam proses refraksi yang wujud mediumnya sama, sehingga susah untuk dilihat.. Melalui final project ini, akan dilakukan pembuatan sebuah alat yang dapat digunakan untuk mengamati proses konveksi udara menggunakan cermin cekung, filter cahaya (merah,biru,hijau), kipas, lilin, dan es. Program final project ini dilaksanakan dengan metode yang runtut dan beruntutan mulai dari awal program sampai dengan evaluasi final project dan penyusunan laporan. Dilaksanakannya program ini diharapkan dapat meningkakan pemahaman terhadap prinsip-prinsip hukum fisika optik yang digunakan dalam Project Schelieren.

vii

DAFTAR ISI Halaman Judul ....................................................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................. iii KATA PENGANTAR ............................................................................................v RINGKASAN ...................................................................................................... vii Daftar Isi ............................................................................................................... ix BAB 1 PENDAHULUAN ......................................................................................1 1.1 Latar Belakang................................................................................................1 1.2 Perumusan Masalah ........................................................................................1 1.3 Tujuan Proyek ................................................................................................1 1.4 Luaran yang Diharapkan ................................................................................1 1.5 Kegunaan Proyek............................................................................................1 BAB 2 DASAR TEORI ..........................................................................................3 BAB 3 METODE PELAKSANAAN ....................................................................5 3.1 Identifikasi Masalah .......................................................................................5 3.2 Studi Literatur .................................................................................................5 3.3 Alat dan Bahan ..............................................................................................6 3.4 Perancangan Alat ...........................................................................................6 3.5 Pembelian Komponen dan Pembuatan Alat ..................................................7 3.6 Uji Coba dan Analisa .....................................................................................7 3.7 Pembuatan Laporan Akhir .............................................................................7 BAB 4 BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN ......................................................9 4.1 Anggaran BIaya .............................................................................................9 4.2 Jadwal Kegiatan .............................................................................................9 DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................11 LAMPIRAN-LAMPIRAN ..................................................................................13

ix

BAB 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 3 wujud benda adalah padat, cair, dan gas. Ketiga jenis wujud tersebut mempunyai ciri-ciri atau karakteristik yang berbeda dimna dapat dilihat dari parameter volume, kepadatan partikel, kuatnya ikatan partikel serta bentuk dari wujud-wujud tersebut. Ketiga wujud benda tersebut selalu ada dalam kehidupan sehari-hari. Salah satu parameter density atau massa benda per satuan volume pada wujud padat dan cair selalu dapat diukur dan dilihat dengan jelas dengan mata telanjang ataupun langsung menggunakan alat karena manusia dapat melihat volume kontrol dengan jelas. Namun, berbeda dengan wujud gas. Manusia tidak dapat melihat batasan wujud gas dengan jelas yang disesuaikan dengan wujud gas berciri-ciri memiliki bentuk dan volume yang berubah-ubah yang dikarenakan ikatan partikel-partikel gas sangat lemah. Sehingga manusia sulit mengukur dan menganalisa gas terutama pada arus konveksi gas. Salah satu percobaan yang dapat membantu manusia untuk melihat wujud gas dalam arus konveksi gas dengan jelas adalah dengan menggunakan perangkat optik yang disebut Schlieren Optic. Peragkat ini memakai konsep refraksi. Perangkat ini dapat dibuat dengan alat-alat yang sederhana sehingga akan memudahka praktikan untuk menganalisa volume dan bentuk gas pada arus koveksi gas. Refraksi atau pembiasan cahaya adalah bagian dari ilmu optika geometrik. Refraksi terjadi karena perubahan atau perbedaan indeks bias pada medium perambatan cahaya. Refraksi yang terjadi karena perbedaan wujud medium dapat mudah dilihat, tetapi jika wujud mediumnya sama refraksi lebih sulit untuk dilihat karena tidak ada perbedaan indeks bias. Refraksi yang terjadi pada medium berwujud sama salah satunya terjadi pada gas yang sama namun memiliki perbedaan suhu. Perbedaan suhu gas berpengaruh pada densitas gas. Akibat adanya perbedaan suhu ini menjadikan medium memiliki karakteristik yang berbeda, yaitu dapat menganalisa dari indeks biasnya. Dua indeks bias medium gas tersebut berbeda juga, yaitu indeks bias pada udara bebas dan indeks bias pada udara yang suhunya berbeda akibat perbedaan suhu. Karena adanya perbedaan indeks bias, cahaya dapat mengalami refraksi dan dan dapat membantu memaparkan arus konveksi udaa. Refraksi yang terjadi karena perubahan indkes bias dan perbedaan suhu pada udara yang sama yang dapat dapat dipaparkan dengan bantuan perangkat optic Schilieren. Perubahan indeks bias akibat perbedaan suhu di medium yang sama mengakibatkan adanya peristiwa distorsi sehingga dapat terlihat variasi spasial pada konveksi udara. Dengan bantuan sebuah kamera video dan monitor, kita dapat melihat arus konveksi udara dengan jelas dan baik. Konveksi udara dapat dilihat pada kamera dengan bantuan elemen optic seperti lensa atau cermin lengkung dan alat-alat yang menunjang untuk Final Project perangkat Schlieren.

1

1.2 Perumusan Masalah Adapun rumusan masalah dalam proyek ini adalah sebagai berikut: a. Bagaimana prinsip refraksi pada medium yang berwujud sama. b. Bagaimana penerapan optic schelieren untuk melihat refraksi ? c. Bagaimana pengaruh suhu udara terhadap refrakasi cahaya? 1.3 Tujuan Proyek Adapun tujuan dari proyek ini adalah sebagai berikut: a. Mengetahui prinsip refraksi pada medium yang berwujud sama. b. Mengetahui penerapan optic schelieren untuk melihat refraksi. c. Mengetahui pengaruh suhu udara terhadap refraksi cahaya. 1.4 Luaran yang Diharapkan Luaran yang diharap dari proyek ini adalah prototipe Teknik optic schelirene yang dapat digunakan untuk melihat refraksi gas.

1.5 Kegunaan Proyek Proyek ini dapat digunakan sebagai bahan edukasi untuk mengetahui refraksi cahaya pada gas yang berbeda suhu. Dan juga bisa mengamati aliran fluida yang mengalir pada masing-masing keadaan.

BAB 2. DASAR TEORI Refleksi atau pemantulan merupakan perubahan arah rambat cahya ke arah sisi “medium” asalnya setelah menumbuk antar muka dua medium. Adapun hukum pemantulan adalah sebagai berikut: 1. Sudut datangnya sama dengan sudut pantulnya, dan 2. Sinar datang, normal ke cermin pada titik kejadian dan sinar yang dipantulkan, semuanya terletak pada bidang yang sama. Hukum pemantulan ini dapat diaplikasikan kepada semua jenis permukaan pemantul termasuk permukaan cekung maupun cembung. Cermin cekung yaitu cermin yang permukaan pemantulnya melengkung menghadap pusat dari bola.

Gambar 1 Sketsa Cermin Cekung

Pada gambar terdapat 4 area, yaitu area I diantara cermin dan titik fokus F, area II terletak di antara titik fokus F dan pusat cermin M, lalu ada area III di sebelah kiri titik pusat cermin M, dan area IV berada di belakang cermin.

Gambar 2 Pemantulan Pada Cermin Cekung

3

Refraksi atau pembiasan cahaya merupakan perubahan arah yang terjadi pada berkas cahaya yang melintas secara miring melalui suatu medium dan menuju ke ke medium yang lain yang memiliki indeks bias yang berbeda. Perubahan arah berkas cahaya berasal dari perubahan kecepatan perambatan yang selanjutnya mengakibatkan perubahan panjang gelombang.

Gambar 3 Sketsa Pembiasan Cahaya

Dalam pembiasan tidak terlepas dari kerapatan suatu benda. Hal ini juga berlaku pada fluida seperti udara. Ketika udara dipanaskan maka densitas dari udara tersebut akan berkurang sehingga menyebabkan perbedaan indeks bias refraksi pada sekitar udara yang lebih dingin. Sehingga aliran fluida bisa diamati dengan baik. Secara definisi, bola adalah sebuah permukaan yang di setiap tempatnya tegak lurus sebagai jari-jari terhadap pusat lingkarannya. Karenanya, semua cahaya yang muncul dari poin yang diberikan pada objek akan dipantulkan ke titik simetris di pusat kelengkungan. Bayangan yang muncul dari cermin ini adalah bayangan nyata. Dalam hal ini, yang menjadi objek adalah sumber cahaya dan diproyeksikan pada sebuah pisau cukur, sedapat mungkin diproyeksikan sedekat mungkin dengan ujung pisau cukur. Seseorang atau kamera melihat kepada benda di depan cermin melalui pisau cukur.

Gambar 4 tampilan refraksi schleriren

BAB 3. METODE PELAKSANAAN Mulai Program

Studi Literatur, Analisa Lapangan, dan Perancangan Model

Perakitan Alat

Gagal Uji Coba Alat Berhasil Pengamatan

Analisis Data dan Pembahasan

Evaluasi Final Project dan Penyusunan Laporan

Program Selesai

5

3.1 Identifikasi Masalah Pada tahap ini dilakukan kajian atau identifikasi permasalahan lebih mendalam, serta mencari solusi paling relevan. Mulai perencanaan hingga manfaat dari alat ini kedepannya. Pengkajian atau identifikasi masalah dilakukan dengan cara rapat anggota dan konsultasi dengan asisten laboratorium. 3.2 Studi Literatur Pada tahap studi literatur dilakukan pencarian komponen pendukung dari alat “color schlieren”. Pada tahapan ini dilakukan pencarian referensi baik dalam bentuk jurnal maupun makalah yang berkaitan dengan topik yang diangkat. Selain itu dilakukan bimbingan dari para asisten laboratorium terkait. Referensi diolah untuk membentuk roadmap pembuatan alat. 3.3 Alat dan Bahan Berikut adalah daftar alat dan bahan yang diperlukan untuk membuat color schlieren: a. Cermin cekung d. Lilin b. Kamera e. Kipas c. Filter cahaya f. Es (merah,biru,hijau) 3.4 Perancangan Alat Perancangan alat dilakukan setelah komponen kompone sudah dipastikan sesuai dalam menunjang alat color schlieren. Pada tahap ini juga dirancang kombinasi berrbagai variabel perobaan supaya alat ini nantinya bisa bekerja maksimal. Berikut adalah rancang bangun alat :

Gambar 3.1 rancangan alat

Gambar 3.2 Simulasi alat 3.5 Pembelian Komponen dan Pembuatan Alat Komponen yang telah ditentukan dalam perancangan alat kemudian dibeli dan dibuat sesuai dengan rancangan. 3.6 Uji Coba dan Analisa Uji coba dilakukan dengan tujuan untuk memastikan alat yang telah dibuat dapat bekerja sesuai dengan rancangan. Jika alat belum bisa bekerja seperti yang diharapkan, maka kembali ke fase perancangan alat untuk mendapatkan rancangan yang ideal. 3.6 Pembuatan Laporan Akhir Laporan akhir mengenai proses pembuatan alat serta publikasi dibuat sebagai bentuk tanggungjawab terhadap proposal ini.

BAB 4. BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN 4.1 Anggaran Biaya Anggaran biaya dalam final project kami adalah sebagai berikut. Tabel 4.1 Rencana Anggaran Biaya Final Project No Jenis Pengeluaran Biaya (Rp) 1 Peralatan penunjang Rp 30.000 2 Bahan habis pakai RP 5.000 3 Perjalanan atau transportasi Rp 10.000 4 Lain-lain: Administrasi, laporan, dan Rp 15.000 presentasi Jumlah Rp 60.000 4.2 Jadwal Kegiatan Adapun jadwal pelaksanaan program Final Project dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel 4.2 Jadwal Pelaksanaan Program Minggu ke-1 Minggu ke-2 N Jenis Kegiatan o 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 Studi Literatur, Analisa 1 Lapangan, dan Perancangan Model 2 Perakitan Alat 3 Uji Coba Alat 4 Pengamatan 5 Analisis Data dan Pembahasan Evaluasi Program Final 6 Project dan Penyusunan Laporan

9

10

DAFTAR PUSTAKA Green, D. (2014). Chapter 10 Light – Reflection and. Dalam D. Green, The Science Book (hal. 161-186). DK. Sam, H. (2017, January 24). “Pemantulan Cahaya” Pengertian & ( Macam – Contoh ). Retrieved from Dosen Pendidikan: http://www.dosenpendidikan.com/pemantulan-cahaya-pengertian-macamcontoh/ Saminan. (2013). EFEK PENYIMPANGAN REFRAKSI CAHAYA DALAM MATA TERHADAP. Idea Nursing Journal, 26-29. Schlieren Optics. (2014, January 24). Diambil kembali dari Harvard University: https://sciencedemonstrations.fas.harvard.edu/presentations/schlieren-optics

11

12

LAMPIRAN-LAMPIRAN Lampiran 1. Biodata Ketua Dan Anggota 1.1 Biodata Ketua 1 Nama Lengkap Muhammad Azis Satria 2 Jenis Kelamin L 3 Program Studi Teknik Fisika 4 NRP 02311740000060 5 Tempat dan Tanggal Lahir Tulungagung, 12 Februari 1999 082231452460 6 Nomor Telepon/HP 1.2 1 2 3 4 5 6

Biodata Anggota Nama Lengkap Jenis Kelamin Program Studi NRP Tempat dan Tanggal Lahir Nomor Telepon/HP

1.3 1 2 3 4 5 6

Biodata Anggota Nama Lengkap Jenis Kelamin Program Studi NRP Tempat dan Tanggal Lahir Nomor Telepon/HP

1.4 1 2 3 4 5 6

Biodata Anggota Nama Lengkap Jenis Kelamin Program Studi NRP Tempat dan Tanggal Lahir Nomor Telepon/HP

1.5 1 2 3 4 5 6

Biodata Anggota Nama Lengkap Jenis Kelamin Program Studi NRP Tempat dan Tanggal Lahir Nomor Telepon/HP

Ester Carolina

P Teknik Fisika 02311740000012 Jakarta, 31 Agustus 1999 081296749949

Anggun Cahyaning Lintang Respati

P Teknik Fisika 0231174000028 Ponorogo, 13 Oktober 1999 085257237026

Birly Fajar

L Teknik Fisika 02311740000040 Tangerang, 25 Maret 1999 0895322354195

Vedanta Agam

L Teknik Fisika 02311740000042 Mataram, 27 Sept 1999 082341828086

1 2 3 4 5 6

1.6 Biodata Anggota Nama Lengkap Jenis Kelamin Program Studi NRP Tempat dan Tanggal Lahir Nomor Telepon/HP

1 2 3 4 5 6

1.7 Biodata Anggota Nama Lengkap Jenis Kelamin Program Studi NRP Tempat dan Tanggal Lahir Nomor Telepon/HP

1 2 3 4 5 6

1.8 Biodata Anggota Nama Lengkap Jenis Kelamin Program Studi NRP Tempat dan Tanggal Lahir Nomor Telepon/HP

1 2 3 4 5 6

1.9 Biodata Anggota Nama Lengkap Jenis Kelamin Program Studi NRP Tempat dan Tanggal Lahir Nomor Telepon/HP

1 2 3 4 5 6

1.10 Biodata Anggota Nama Lengkap Jenis Kelamin Program Studi NRP Tempat dan Tanggal Lahir Nomor Telepon/HP

Fahmi Faisal Habib

L Teknik Fisika 02311740000049 Surabaya, 23 Februari 1999 08113050625

Adi Kurnia Halim

L Teknik Fisika 02311740000062 Sampit, 2 Mei 1999 085249361911

Muhammad Arif Samudya

L Teknik Fisika 02311740000069 Kediri,23 April 1999 085655456836

Syaharussajali

L Teknik Fisika 02311740000084 Bima, 7 April 1999 081237182946

M. Hilmi

L Teknik Fisika 02311740000091 Pasuruan, 27 Mei 2000 085230403255

1.11 1 2 3 4

Biodata Anggota Nama Lengkap Jenis Kelamin Program Studi NRP

5 6

Tempat Dan Tanggal Lahir Nomor Telepon/HP

1.12 1 2 3 4 5 6

Biodata Anggota Nama Lengkap Jenis Kelamin Program Studi NRP Tempat Dan Tanggal Lahir Nomor Telepon/HP

Muhammad Irsyad Rafif

L Teknik Fisika 02311740000104 JAKARTA, 30 APRIL 1999 081297540910

Mochammad Luthfi Satria Pramono

L Teknik Fisika 02311740000111 SURABAYA, 5 JULI 1999 087875206621