CONTOH KIR TEKANAN HIDROSTATIK

Contoh KIR Percobaab Tekanan Hidrostatik

I.          Tujuan

Mengukur massa jenis suatu cairan.

II.         Peralatan

1. Piranti sensor tekanan

2. Silinder pejal ( 12.1 mm )

3. Termometer

4. Bejana (16 mm)

5. Piranti penggerak silinder

6. Camcorder

7. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III.        Landasan Teori

Konsep Tekanan pada Fluida

Dalam ilmu fisika, Tekanan diartikan sebagai gaya per satuan luas, di mana arah gaya tegak lurus dengan luas permukaan. Secara matematis, tekanan dapat dinyatakan dengan persamaan berikut ini :

P=F/A

Ket :

P = tekanan (N/m2)

A = luas permukaan (m2)

F = gaya (N)

Satuan gaya (F) adalah Newton (N), satuan luas adalah meter persegi (m2). Karena tekanan adalah gaya per satuan luas maka satuan tekanan adalah N/m2. Nama lain dari N/m2 adalah pascal (Pa). Pascal dipakai sebagai satuan tekanan untuk menghormati Blaise Pascal.

Ketika kita membahas fluida, konsep tekanan menjadi sangat penting. Ketika fluida berada dalam keadaan tenang, fluida memberikan gaya yang tegak lurus ke seluruh permukaan kontaknya. Misalnya kita tinjau air yang berada di dalam gelas; setiap bagian air tersebut memberikan gaya dengan arah tegak lurus terhadap dinding gelas. Jadi setiap bagian air memberikan gaya tegak lurus terhadap setiap satuan luas dari wadah yang ditempatinya, dalam hal ini gelas. Demikian juga air dalam bak mandi atau air kolam renang. Ini merupakan salah satu sifat penting dari fluida statis alias fluida yang sedang diam. Gaya per satuan luas ini dikenal dengan istilah tekanan.

Mengapa pada fluida diam arah gaya selalu tegak lurus permukaan ?, hukum III Newton yang pernah kita pelajari mengatakan bahwa jika ada gaya aksi maka akan ada gaya reaksi yang besarnya sama tetapi berlawanan arah. Ketika fluida memberikan gaya aksi terhadap permukaan, di mana arah gaya tidak tegak lurus, maka permukaan akan memberikan gaya reaksi yang arahnya juga tidak tegak lurus. Hal ini akan menyebabkan fluida mengalir. Tapi kenyataannya fluida tetap diam. Jadi kesimpulannya, pada fluida diam, arah gaya selalu tegak lurus permukaan wadah yang ditempatinya.

Sifat penting lain dari fluida diam adalah fluida selalu memberikan tekanan ke semua arah. Untuk lebih memahami penjelasan ini, misalnya dimasukan sebuah benda yang dapat melayang ke dalam wadah yang berisi air. Jika air sangat tenang, maka benda yang dimasukkan tadi tidak bergerak karena pada seluruh permukaan benda tersebut bekerja tekanan yang sama besar. Jika tekanan air tidak sama besar maka akan ada gaya total, yang akan menyebabkan benda bergerak (hukum II Newton)

Pengaruh kedalaman terhadap tekanan

Tekanan di danau atau di lautan akan bertambah jika kedalamannya bertambah. Sebagai bukti jika menyelam ke bagian laut yang dalam, semakin dalam menyelam perbedaan tekanan akan membuat telinga kita sakit.

Keterangan :

w = berat air

h = ketinggian kolom air dalam wadah yang berbentuk silinder

A = luas permukaan

P = tekanan.

Massa kolom zat cair adalah :

m = ρ V = ρ h A

Dan beratnya adalah:

w = m g = ρ h A g

Keterangan :

w = gaya barat

ρ = massa jenis

m = massa

g = percepatan gravitasi

V = hA = volume kolom zat cair

A = luas permukaan

h = tinggi

Jika kita masukan ke dalam persamaan Tekanan, maka akan diperoleh :

P = F / A = m g / A = ρ V g / A = ρ h A g / A

P = Pa + ρ h g

Pa = tekanan atmosfir

Pada gambar di atas tidak digambarkan Pa, tapi dalam kenyataannya, bila wadah yang berisi air terbuka maka pada permukaan air bekerja juga tekanan atmosfir yang arahnya ke bawah. Tergantung permukaan wadah terbuka ke mana. Jika permukaan wadah terbuka ke atas seperti pada gambar di atas, maka arah tekanan atmosfir adalah ke bawah.

Berdasarkan persamaan di atas, tampak bahwa tekanan berbanding lurus dengan massa jenis dan kedalaman zat cair (percepatan gravitasi bernilai tetap). Jika kedalaman zat cair makin bertambah, maka tekanan juga makin besar. Ingat bahwa cairan hampir tidak termapatkan akibat adanya berat cairan di atasnya, sehingga massa jenis cairan bernilai konstan di setiap permukaan. Jika perbedaan ketinggian sangat besar (untuk laut yang sangat dalam), massa jenis sedikit berbeda. Tapi jika perbedaan ketinggian tidak terlalu besar, pada dasarnya massa jenis zat cair sama (atau perbedaanya sangat kecil sehingga diabaikan).

Kita juga bisa menggunakan persamaan di atas untuk menghitung perbedaan tekanan pada setiap kedalaman yang berbeda.

∆P = ρ g ∆h

∆P = perbedaan tekanan

∆h = perbedaan ketinggian

Gambar 2. Memperlihatkan sebuah tabung berisi cairan. Tekanan di dasar tabung lebih besar dibanding dengan di atas tabung untuk menopang berat cairan di tabung . Massa cairan di tabung ini adalah :

m = ρ V = ρ A h

dan beratnya adalah

w = m g = ρ A h g

A = luas penampang tabung

Jika Po adalah tekanan di bagian atas dan P adalah tekanan di dasar tabung , maka gaya netto ke atas yang disebabkan oleh beda tekanan ini adalah PA – PoA. Dengan membuat gaya ke atas netto ini sama dengan berat cairan di tabung, kita dapatkan

P A – Po A = ρ A h g

Atau

P = Po + ρ g h

dimana ρ adalah masa jenis cairan, g (9,8 m/s2) adalah nilai percepatan gravitasi, dan h adalah tinggi cairan.

IV.        Prosedur Percobaan

1. Mengaktifkan Web cam (mengklik icon video pada halaman web r-Lab).

2. Memperhatikan tampilan video dari peralatan yang digunakan.

3. Menurunkan Bandul sejauh 1 cm.

4. Mengaktifkan motor dengan mengklik radio button di sebelahnya.

5. Mengukur Tekanan air dengan mengklik icon ukur.

6. Mengulangi langkah 1 hingga 3 dengan menurunkan bandul sejauh 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8, 9, 10, 11, 12, dan 13 cm.


 

V.          Analisa

i. Percobaan

Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan terdapat banyak analisa yang dapat kita bahas untuk mengetahui kesalahan serta hal-hal apa saja yang telah kita lakukan terhadap percobaan. Praktikum kali ini bagi saya adalah praktikum yang ketiga kali dilakukan dengan sarana R-LAB yang telah disediakan oleh UI untuk dapat memudahkan mahasiswa dalam melakukan praktikum tanpa harus datang ke laboratorium di UPP-IPD FMIPA UI. Jadi sampai sekarang pun masih ada kesalahan dalam menggunakannya karena memang tidak ada yang sempurna kecuali Tuhan YME dan oleh karena itu kita harus menganalisa praktikum ini agar lebih baik lagi di kemudian hari.

Faktor-faktor yang akan kita analisa dari praktikum ini adalah proses praktikum dan juga kesalahan penggunaan komputer dalam internet serta banyaknya prosedur yang kurang jelas dalam melakukan praktikum ini.

Faktor yang pertama adalah proses praktikum. Dalam proses praktikum ini kita ketahui bahwa kita tidak dapat menyentuh langsung alat-alat dan bahan praktikum melainkan mengendalikannya dari jarak jauh melalui media internet. Sehingga pengawasan jalannya praktikum pun harus menggunakan video web-cam. Tidak seperti pada praktikum sebelumnya, pada praktikum kali ini web-cam sudah dapat digunakan walaupun masih agak tersendat-sendat dalam pemakaiannya. Sehingga proses berjalanya praktikum tidak terlalu dapat kita amati dengan seksama agar menghasilkan data yang dibutuhkan.

Faktor yang kedua adalah kesalahan penggunaan computer pada internet. Dalam hal ini saya sudah mengikuti sesuai dengan prosedur R-LAB yaitu apa saja yang harus diinstal terlebih dahulu sebelum melakukan praktikum ini. Kami pun sudah menginstal java scrift, sehingga gambar web-cam pun keluar dan kami dapat mengamati jalannya praktikum dengan baik walaupun masih tidak terlalu jelas apa yang kita diamati melalui web-cam tersebut.

Faktor yang ketiga adalah prosedur yang kurang jelas dari modul yang sudah ada. Kami sebagai praktikan mengalami beberapa kesulitan dalam mengartikan prosedur-prosedur yang ada di modul. Oleh karena itu ini ini mempengaruhi hasil pengamatan praktikum ini yang menjadikan banyaknya kesalahan praktikum.

Dari analisa di atas dapat disimpulkan bahwa kami sebagai praktikan masih mengalami beberapa kendala dalam praktikum R-LAB ini. Kami mengharapkan agar ada penjelasan lebih lanjut dari pelaksana R-LAB agar kesalahan-kesalahan yang telah terjadi dapat diminimalisir di praktikum mendatang.

ii. Hasil

Setelah kami melakukan praktikum maka kami pun mendapatkan hasil pengamatan dari praktikum melalui R-LAB mengenai Tekanan Hidrostatis ini. Hasil pengamatan ini berbentuk data dalam tabel yang terdiri dari variabel penurunan bandul (m) dan tekanan rata-rata air (P). Dari hasil pengamatan ini kita harus menganalisa mengapa dapat terjadi kesalahan relatif sekitar 1.32 %, kesalahan Po (Tekanan Awal) sekitar 3.38 %, dan kesalahan litratur sekitar 8.25 %.

Dalam menganalisa hasil pengamatan ini diperlukan faktor-faktor yang kira-kira dapat mempengaruhi hasil ini. Faktor-faktor tersebut adalah pengambilan data dan pengolahan data.

Faktor yang pertama adalah pengambilan data. Dalam proses pengambilan data, kita ketahui bahwa data tersebut dapat langsung muncul pada bagian akhir dari praktikum. Namun dengan adanya web-cam, kita pun dapat mengamati jalannya praktikum sesuai dengan prosedur yang ada. Misalnya pada saat melakukan praktikum ini kita diharuskan melihat pada saat kapan bandul yang diturunkan akan menyentuh permukaan air. Kemudian terlihat bahwa bandul mulai menyentuh permukaan air pada saat penurunan bandul yang ke-3. Sebenarnya tanpa kita harus melihat video tersebut dan hanya dengan melihat dari hasil akhir yang disajikan saja sudah dapat mengetahui kapan penurunan bandul akan menyentuh permukaan air, yaitu dengan cara membandingkan tekanan yang dihasilkan. Coba kita perhatikan pada penurunan bandul pertama hingga ke-3 tekanan yang terjadi relatif sama, tetapi mulai dari penurunan bandul ke-4 tekanan sudah mulai berubah sehingga dapat ditarik kesimpulan bahwa bandul mulai menyentuh permukaan air pada saat penurunan ke-3 sehingga pada penurunan bandul yang ke-4 dan seterusnya bandul akan tercelup ke dalam air dan mengakibatkan tekanan pun berubah.

Faktor yang kedua adalah pengolahan data. Dalam proses pengolahan data ini, kami dapat menganalisa bahwa kami menggunakan tabel, grafik dan juga perhitungan dengan menggunakan least square untuk menentukan kesalahan relatif, kesalahan tekanan awal, dan kesalahan literatur dari praktikum kali ini. Pada saat perhitungan least square kami sudah menghitungnya sesuai dengan rumus yang ada dan telah disediakan, tetapi dengan sedikit modifikasi sehingga didapatkan kesalahan relatif sekitar 1.32 %, kesalahan Po (Tekanan Awal) sekitar 3.38 %, dan kesalahan literatur sekitar 8.25 %.Namun kesalahan-kesalahan tersebut masih bisa diabaikan karena masih berada di bawah 10 % dibandingkan dengan praktikum sebelumnya yang mencapai 26 %. Semoga saja pada praktikum selanjutnya kesalahan-kesalahan seperti ini dapat diminimalisir di kemudian hari.

Berdasarkan hasil pengolahan data yang sudah dilakukan maka didapatkan ρ praktikum sebesar 1082.49227 kg/m3. Kemudian dibandingkan dengan studi literatur yang ada cairan dengan massa jenis yang hampir mendekati seperti ini adalah air karena ρ air sebesar 1000 kg/m3. Setelah dibandingkan maka didapatkan kesalahan literatur sekitar 8.25 % yang dapat dihitung seperti pada perhitungan di atas (pengolahan data).

iii. Grafik

Berdasarkan hasil yang telah diolah maka akan didapatkan grafik yang dapat menunjukkan kelinieran data yang didapatkan. Grafik ini didapatkan dari pengolahan data antara penurunan bandul (m) dan Tekanan di air (KPa). Grafik-grafik ini menunjukan kelinieran yang positif, yaitu naik dari kiri bawah ke kanan atas, walaupun pada penurunan bandul pertama hingga penurunan bandul ke-3 terjadi kesamaan data tekanan. Namun hal ini tidak terlalu mempengaruhi kelinieran grafik yang dihasilkan.

Dari grafik-grafik diatas dapat dibaca bahwa penurunan bandul (m) dan P (KPa) itu berbanding lurus (kurva naik ke kanan atas) dan semakin turun bandul ke dalam air maka tekanan yang terjadi akan semakin besar dan selisih ketinggian air (∆h) yang dihasilkan pun menjadi semakin tinggi.

VI.        Kesimpulan

Berdasarkan data-data dari hasil pengamatan di atas didapatkan, antara lain :

a) Kesalahan relatif sekitar 1.32 % yang didapatkan dari proses pengolahan data hasil dari praktikum.

b) Kesalahan tekanan awal (Po) sekitar 3.38 % yang didapatkan dari proses pengolahan data hasil dari praktikum.

c) Kesalahan literatur sekitar 8.25 % yang didapatkan dari proses pengolahan data hasil dari praktikum.

d) Didapatkan bahwa ρ (massa jenis) praktikum = 1082.49227 kg/m3.

e) Jenis cairan yang digunakan dalam praktikum kali ini adalah air. Hal ini berdasarkan perhitungan ρ (massa jenis) praktikum mendekati ρ (massa jenis) air seperti yang sudah saya jelaskan pada analisa di atas.

f) Didapatkan bahwa penurunan bandul yang menyentuh dan tercelup ke air adalah pada saat penurunan bandul ke-3 hingga penurunan bandul ke-13.

g) Didapatkan data bahwa kenaikan air mengalami proses yang linier setelah air diberikan tekanan dari penurunan bandul yang telah menyentuh air. Kenaikan air dapat dihitung setelah penurunan bandul ke-4 hingga penurunan bandul ke-13 (dapat dilihat pada bagian pengolahan data).

About these ads

Posted on 29 April 2011, in penemuan, survey. Bookmark the permalink. Tinggalkan komentar.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

Bergabunglah dengan 34 pengikut lainnya.

%d bloggers like this: