Senin, 06 Desember 2010

laporan praktikum MEKANIKA FLUIDA ACARA 1

LAPORAN PRAKTIKUM

MEKANIKA FLUIDA

DEBIT ALIRAN
















Oleh :

Ahmad Shodik
NIM A1H008029












DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL
UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN
FAKULTAS PERTANIAN
PURWOKERTO
2009
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Analisis yang dilakukanpada saluran terbuka lebih sulit dibandingkan analisis yang dilakukan pada aliran dalam pipa dan pada umumnya analisis pada saluran terbuka menggunakan persamaan-persamaan empiris. Hal tersebut dilakukan karena analisis aliran pada saluran terbuka memiliki banyak variabel yang berubah-ubah dan tidak teratur terhadap ruang dan waktu. Variabel-variabel tersebut antara lain penampang saluran, kekasaran permukaan saluran, kemiringan saluran, debit aliran, kecepatan aliran, pertemuan saluran (junction), dan angin. Terdapat tiga persamaan konservasi untuk menyelesaikan analisis pada suatu aliran, yaitu persamaan konservasi massa, persamaan konservasi energi, dan persamaan konservasi momentum.
Perlu diingat bahwa distribusi kecepatan aliran di dalam alur tidak sama arah horisontal maupun arah vertikal. Dengan kata lain kecepatan aliran pada tepi alur tidak sama dengan tengah alur, dan kecepatan aliran dekat permukaan air tidak sama dengan kecepatan pada dasar alur.
Data mengenai debit aliran sangat diperlukan untuk mengetahui ketersediaan air, salah satu contohnya di tempat pengelolaan sumber daya air Debit aliran dapat dijadikan sebuah alat untuk memonitor dan mengevaluasi neraca air suatu kawasan melalui pendekatan potensi sumberdaya air permukaan yang ada. Besarnya ketersediaan air sebagai dasar alokasi air dapat diperoleh dengan peramalan debit aliran sungai, agar hasil peramalan debit aliran sungai memenuhi persyaratan diperlukan tata cara pengukuran debit air.
B. Tujuan
Tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengukur debit aliran air pada saluran terbuka.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Debit aliran merupakan satuan untuk mendekati nilai-nilai hidrologis proses yang terjadi di lapangan. Kemampuan pengukuran debit aliran sangat diperlukan untuk mengetahui potensi sumber daya air di suatu wilayah DAS ( Daerah Aliran Air ). Debit aliran dapat dijadikan sebuah alat untuk memonitor dan mengevaluasi neraca air suatu kawasan melalui pendekatan potensi sumberdaya air permukaan yang ada.( Soedradjat, S. 1983 ).
Prinsipnya adalah pengukuran luas penampang basah dan kecepatan aliran. Penampang basah (A) diperoleh dengan pengukuran lebar permukaan air dan pengukuran kedalaman dengan tongkat pengukur atau kabel pengukur. Kecepatan aliran dapat diukur dengan metode : metode current-meter dan metode apung.
( Wihantoro. 2006 ).
Current meter adalah alat untuk mengukur kecepatan aliran (kecepatan arus). Ada dua tipe current meter yaitu tipe baling-baling (proppeler type) dan tipe canting (cup type). Oleh karena distribusi kecepatan aliran di sungai tidak sama baik arah vertikal maupun horisontal, maka pengukuran kecepatan aliran dengan alat ini tidak cukup pada satu titik. Debit aliran sungai dapat diukur dengan beberapa metode. Tidak semua metode pengukuran debit cocok digunakan. Pemilihan metode tergantung pada kondisi (jenis sungai, tingkat turbulensi aliran) dan tingkat ketelitian yang akan dicapai.
Kecepatan aliran air untuk saluran terbuka dinyatakan dalam unit volume/waktu. Secara sederhana volume air yang melewati saluran diestimasi waktu dengan cara menghitung kecepatan rata-rata air yang melewati suatu luasan penampang. Hal ini dinyatakan dalam formula berikut:
Q =AV
Dimana , Q = debit air (m3/s).
A = Luas Penampang (m2)
V = Kecepatan aliran fluida (m/s)
Kecepatan aliran air yang melewati penampang saluran terbuka pada kenyataannya tidak seragam dan tidak tetap, hal ini dipengaruhi oleh tingkat kekasaran dinding dan dasar saluran.
Gerak fluida dapat dinyatakan dengan mengikuti gerak tiap partikel di dalam fluida. Hal ini sulit dilakukan, karena koordinat X, Y, Z dari partikel fluida harus ditentukan terlebih dahulu sebagai fungsi dari waktu.
Leonard Euler (1907-1983), menyatakan bahwa rapat massa dan kecepatan pada tiap titik di dalam suatu ruang, akan berubah setiap waktu. Fluida sebagai rapat massa dan medan vektor kecepatan. Jika kecepatan tiap partikel fluida pada suatu titik tertentu adalah tetap, maka aliran tersebut bersifat lunak.





















III. METODOLOGI
A. Alat dan Bahan
a. Alat
1. Pipa kaca terbuka
2. Penggaris
3. Stopwatch
4. Selang
5. Tempat penampung air
b. Bahan
1. Daun kering
2. Air
B. Cara Kerja
1. Pipa kaca terbuka dan alat penguji lainnya disiapkan.
2. Aliran air diatur.
3. Pipa kaca terbuka diukur mulai dari panjang, lebar dan tinggi diukur dan dicatat.
4. Stopwatch disiapkan.
5. Daun kering dialirkan di atas aliran.
6. Waktu daun kering mencapai batas akhir dicatat dan diulangi 3 x.
7. Luas dan kecepatan air dihitung.
8. Debit aliran dihitung.





IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil
Ukuran Saluran Terbuka
Panjang = 100,2 cm = 1,002 m
h = 6 cm = 0,06 m
Lebar = 6,1 cm = 0,061 m
Luas penampang = l x h
= 0,061 m x 0,06 m
= 0,37 m2
Waktu pengukuran
t1 = 72 s
t2 = 39 s
t3 = 51 s
Kecepatan Aliran


Debit Aliran
Q1 = A.V1
= 0,37 x 0,014
= 0,0051 m3/s
Q2 = A.V2
= 0,37 x 0,026
= 0,00962 m3/s
Q3 = A.V3
= 0,37 x 0,02
= 0.0074 m3/s

B. Pembahasan
Debit adalah satuan besaran air yang keluar dari Daerah Aliran Sungai (DAS). Satuan debit yang digunakan adalah meter kubik per sekon (m3/s). Debit aliran adalah laju aliran air (dalam bentuk volume air) yang melewati suatu penampang melintang sungai per satuan waktu (Asdak, 2002).
Hasil yang diperoleh dari hasil pengulangan pada praktikum ini menunjukkan adanya perbedaan nilai antara pengulangan pertama, kedua dan ketiga. Pengulangan pertama memerlukan waktu 72 s, pengulangan kedua memerlukan waktu 39 s, sedangkan pengulangan ketiga memerlukan waktu 51 s. Perbedaan waktu ini menyebabkan nilai debit dari setiap pengulangan pun berbeda. Sehingga menghasilkan debit aliran pertama sebesar 0,0051 m3/s, debit aliran kedua sebesar 0,00962 m3/s.
Analisis aliran pada saluran terbuka memiliki banyak variabel yang berubah-ubah dan tidak teratur terhadap ruang dan waktu. Variabel-variabel tersebut antara lain penampang saluran, kekasaran permukaan saluran, kemiringan saluran, debit aliran, kecepatan aliran, pertemuan saluran (junction) dan angin. Terdapat tiga persamaan konservasi untuk menyelesaikan analisis pada suatu aliran, yaitu persamaan konservasi massa, persamaan konservasi energi dan persamaan konservasi momentum.
Aliran air yang mengalir pada percobaan ini, bisa disimpulkan merupakan aliran laminer. Hal ini dapat dilihat dari jalannya daun kering yang terapung di atas aliran air. Daun tersebut mengindikasikan bahwa bagian-bagian elememter dari air bergerak teratur dan menempati tempat yang relatif sama pada penampang-penampang berikutnya dan partikel-partikel fluida bergerak di sepanjang lintasan-lintasan lurus, sejajar dalam lapisan-lapisan. Keadaan ini dapat terjadi karena kekentalan fluida dalam aliran laminer sangat dominan sehingga mencegah setiap kecenderungan menuju kondisi turbulen.
Data mengenai debit aliran dapat dimanfaatkan untuk mengetahui ketersediaan air di suatu daerah aliran sungai (DAS). Debit aliran dapat dijadikan sebuah alat untuk memonitor dan mengevaluasi neraca air suatu kawasan melalui pendekatan potensi sumberdaya air permukaan yang ada. Peranan debit dalam bidang pertanian sangat penting, antara lain peranannya dalam bidang irigasi. Data debit suatu daerah akan memperjelas jumlah ketersediaan air, dari jumlah tersebut kita dapat menganalisis atau meramalkan apa yang harus dikembangkan pada daerah tersebut.





















V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. kesimpulan
1. Terdapat perbedaan waktu pada tiap pengulangan praktikum sehingga menyebabkan perbedaan nilai debit pada masing-masing pengulangan.
2. Dilihat dari gerakan daun kering yang mengalir, aliran pada percobaan ini adalah aliran laminer.
3. Faktor-faktor yang mempengaruhi debit aliran air pada saluran terbuka antara lain penampang saluran, kekasaran permukaan saluran, kemiringan saluran, debit aliran, kecepatan aliran, pertemuan saluran (junction) dan angin.
4. Debit aliran dapat dijadikan sebuah alat untuk memonitor dan mengevaluasi neraca air suatu kawasan melalui pendekatan potensi sumber daya air permukaan yang ada.

B. saran
1. Praktikum sangat berguna untuk kehidupan sehari-hari, misalnya dalam membuat saluran air dengan menggunakan pipa dan juga digunakan pada sistem irigasi. Sehingga praktikum ini sangat penting untuk dilakukan agar mahasiswa mengetahui berapa debit dalam Daerah Aliran Sungai tersebut.
2. Pelaksanaan praktikum ini, perlu adanya penambahan alat, karena jumlah mahasiswa yang banyak sehingga diperlukan penambahan jumlah alat yang banyak juga, sehingga waktu yang digunakan tidak terbuang dengan sia-sia.






DAFTAR PUSTAKA
Haliday, D. 1996. Fisika 2. Erlangga, Jakarta.
Tim penyusun. 2008. Modul Praktikum Mekanika Fluida. Universitas Jenderal Soedirman, Purwokerto.
Soedradjat, S. 1983. Mekanika Fluida dan Hidrolika.Nova, Bandung.
Wihantoro. 2006. Fisika Dasar Universitas. Universitas Jenderal soedirman, Purwokerto.
Euler,Leonard. 1907-1983. Mekanika Fluida.Erlangga,Jakarta.

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar