Laboratory Experiment on Hydrostatic Force: Equipment and Theories, Assignments of Fluid Mechanics

Download Laboratory Experiment on Hydrostatic Force: Equipment and Theories and more Assignments Fluid Mechanics in PDF only on Docsity!

A

G

E

A

G

E

BAB II

GAYA HIDROSTATIK

2 .1 Tujuan Percobaan

1. Mengukur besarnya gaya hidrostatik pada suatu bidang datar vertikal.
2. Menentukan letak pusat garis kerja resultan gaya hidrostatik.

2 .2 Alat Percobaan beserta Gambar dan Fungsinya

1. Bangku kerja hidrolik,berfungsi untuk mengalirkan air ke alat praktikum

dan sebagai tumpuan alat-alat praktikum.

Gambar 2.1 bangku kerja hidrolik

( Sumber: Laboratorium Hidrolika Fakultas Teknik Universitas Tadulako, 2019 )

2. Alat gaya hidrostatik, berfungsi untuk menguji gaya hidrostatik air.

Gambar 2.2 Alat percobaan gaya hidrostatik

( Sumber: Laboratorium Hidrolika Fakultas Teknik Universitas Tadulako, 2019)

A

G

E

• Bandul penyeimbang, berfungsi untuk menyeimbangkan beban agar

terkalibrasi

Gambar 2.5 bandul penyeimbang

Sumber: Laboratorium Hidrolika Fakultas Teknik Universitas Tadulako, 2019)

• Garis penyeimbang, berfungsi untuk menunjukan keseimbangan alat

pada saat ingin dikalibrasi.

Gambar 2.6 garis penyeimbang

( Sumber: Laboratorium Hidrolika Fakultas Teknik Universitas Tadulako, 2019)

A

G

E

• Lengan penyeimbang, selain sebagai penyeimbang juga berfungsi

sebagai petunjuk hasil praktikum.

Gambar 2.7 lengan penyeimbang

( Sumber: Laboratorium Hidrolika Fakultas Teknik Universitas Tadulako, 2019)

3. Seperangkat pemberat,berfungsi sebagai beban yang berguna untuk menguji

gaya hidrostatik air sesuai dengan beban yang digunakan.

Gambar 2.8 seperangkat pemberat

( Sumber: Laboratorium Hidrolika Fakultas Teknik Universitas Tadulako, 2019 )

4. Mistar ,berfungsi untuk mengukur ukuran alat-alat praktikum.

Gambar 2.9 mistar

( Sumber: Laboratorium Hidrolika Fakultas Teknik Universitas Tadulako, 2019)

5. Gelas ukur, berfungsi untuk menuangkan air kedalam wadah

Lengan Penyeimbang

Bandul

Garis Penyeimbang

A

G

E

2.2.1 Sketsa Alat Percobaan

Gambar 2.12 Alat percobaan gaya hidrostatik

( Sumber: Arsip Laporan Mekanika Fluida Tahun 2017 )

Nivo

Kran

pembuan

Skala/

mistar

Kuadran/

Gantungan

beban

Tumpuan

Bandul penyeimbang

b

L

h

H

z

h

F

Y

M

sumbu

M

W

d

Benda Uji

A

G

E

2.3 Teori Dasar

Hidrostatik adalah penekanan cairan-cairan dalam keadaan diam.

Tekanan adalah gaya persatuan luas yang diukur dalam N/m

2

Hukum utama hidrostatik berbunyi:

“Tekanan hidrostatik pada sembarang titik yang terletak pada bidang mendatar di

dalam wadah suatu jenis zat cair sejenis dalam keadaan seimbang adalah sama”.

Contoh penerapan hukum utama hidrostatik misalnya pada penggunaan waterpass.

Hukum utama hidrostatik tidak berlaku bila:

a. fluida tidak setimbang,

b. bejana diisi fluida yang berbeda,

c. salah satu bejana ditutup.

Apabila suatu benda berada di dalam zat cair yang diam, maka akan

mengalami gaya hidrostatik yang diakibatkan oleh tekanan zat cair. Tekanantersebut

bekerja tegak lurus terhadap permukaan benda. Gaya hidrostatik yang bekerja pada

benda tersebut, dipengaruhi oleh bentuk permukaan benda.

2.3.1 Tekanan Hidrostatik pada Bidang Vertikal yang Terbenam Sebagian

Gambar 2.13 Tekanan hidrostatik pada bidang vertikal terbenam sebagian

( Sumber: icuk-sugiarto.blogspot.com )

Gaya hidrostatik F terhadap bidang vertikal diatas dapat dinyatakan sebagai:

F =

. γ. h

2

. b

Pada sumbu, momen M1 yang diakibatkan oleh gaya F adalah:

M1 = F. Y

pemberat

A

G

E

Gaya hidrostatik pada F terhadap bidang vertikal diatas dapat dinyatakan sebagai:

F =

( γ. h + γ ( h − d )) d. b

Pada sumbu, momen M1 yang diakibatkan oleh gaya F adalah:

M1 = F.Y

Sedangkan momen M2 yang diakibatkan oleh berat W adalah

M2= W.L

Pada saat terjadi keseimbangan kedua momen adalah sama:

M M

F Y W L

W L

Y

F

mg L

Y

h h d d b

Secara teoritis, nilai Y dapat dinyatakan dengan :

Y  H  z dimana z =

d {

γ .h + 2 γ ( h − d )

γ. h + γ ( h − d )

Tabel 2.1 Sifat-Sifat Fisika Air

Suhu

0

C)

Berat Jenis

N

m

3

Kerapatan

kg

m

3

Viskositas

Ndt

m

2

− 3

− 3

− 3

− 3

− 3

− 3

( Sumber : http://web.ipb.ac.id/~erizal/mekflud/modul2.pdf )

A

G

E

2.4 Prosedur Percobaan dan Prosedur Perhitungan

2.4.1 Prosedur Percobaan

1. Mengukur tinggi d dan lebar b dari bidang vertikal benda uji.
2. Mengukur jarak L dari as sumbu ke as gantungan pemberat.
3. Mengukur jarak H dari as sumbu ke as dasar bidang vertikal l ke benda

uji.

4. Dalam kondisi kosong, mendatarkan tangki dengan menyetel sekrup

penyetel kaki dan nivo.

5. Meletakkan neraca, dan mengukur jarak L dari as sumbu ke as batang

gantungan pemberat.

6. Memutar bandul sampai kedudukan lengan neraca menjadi horizontal.
7. Memeriksa dan memastikan bahwa kran tangki dalam keadaan tertutup.
8. Meletakkan massa pemberat m (20 g) pada gantungan pemberat.
9. Memasukkan air ke dalam tangki sampai kedudukan lengan neraca

menjadi horizontal kembali.

10. Membaca tinggi muka air h dari dasar bidang vertikal melalui kran air.
11. Menambah beban pada gantungan pemberat dengan beban 20 g setiap

kali penambahan beban.

12. Mengulangi prosedur no 9 diatas.
13. Melakukan percobaan ini hingga tinggi muka air dalam tangki maksimum

16 cm.

2.4.2 Prosedur Perhitungan

1. Menentukan tinggi benda uji d ( data diketahui )
2. Menentukan lebar benda uji b ( data diketahui )
3. Menentukan jarak as sumbu ke dasar benda uji H ( data diketahui )
4. Menentukan as sumbu ke as gantungan L ( data diketahui )
5. Menentukan massa ( data diketahui )
6. Menentukan tinggi muka air (h) dari dasar bidang vertikal benda uji

(data diketahui )

7. Menentukan gaya hidrostatik F

F= ½ (

γ h

b) atau

F =

h +( h − d )

d .b

8. Menghitung Y eksperimen

2

eks

mgl

Y

h b

atau

eks

mgl

Y

F

9. Menghitung Y teori

Y

teori

= H - z

z =

h

atau

h h d

z d

h h d

A

G

E

2. 8 Kesimpulan dan Saran 2. 8 .1 Kesimpulan 1. Sebuah benda yang terbenam sebagian ke dalam fluida akan mengalami

gaya hidrostatik pada sisi-sisi samping dan permukaan bawah. Sedangkan

sebuah benda terbenam seluruhnya ke dalam fluida akan mengalami gaya

hidrostatik pada semua sisi-sisinya

2. Gaya hidrostatik pada kondisi terbenam seluruhnya lebih besar daripada

terbenam sebagian. Hal ini dipengaruhi oleh gaya luar (massa)

3. Jarak pusat garis kerja resultan gaya (Y) juga dipengaruhi oleh besarnya

gaya hidrostatik yang bekerja dimana F berbanding terbalik dengan Y.

a. Untuk kondisi terbenam sebagian di dapatkan F berkisar (0,810-

2,251) dan Y berkisar (0,1840-0,1733), berbanding terbalik.

b. Untuk kondisi terbenam seluruhnya di dapatkan F berkisar (4,40-

5,63) dan Y berkisar (0,1673-0,1649), berbanding terbalik.

2. 8 .2 Saran

Sebelum melakukan percobaan, terlebih dahulu alat yang digunakan

harus dikalibrasi. Ketelitian dalam melakukan praktikum sangat mempengaruhi

keakuratan data yang dihasilkan.