rbl hidrostatis bena - b3na.files. · pdf filetekanan hidrostatis. sifat zat cair yang dapat...
Post on 01-Feb-2018
271 Views
Preview:
TRANSCRIPT
RBL Hidrostatik
Berlian N(20207032)‐Karyono(20207025)‐Sutisna(20207027) Page 1
I. Tujuan
Mempelajari gejala hidrostatik dalam hal ini sifat fluida yang meyebarkan tekanan ke segala
arah.
II. Alat dan Bahan
1. Satu set tabung pengukur tekanan hidrostatik
2. Air
3. Alat ukur (mistar, jangka sorong, meteran)
III. Teori Dasar
Dalam fluida, konsep tekanan memegang peranan yang penting. Fluida akan bergerak atau
mengalir karena adanya perbedaan tekanan pada dua bagian yang berbeda dalam fluida.
Tekanan didefinisikan gaya persatuan luas penampang. Jika gaya sebesar F bekerja secara
merata dan tegak lurus pada suatu permukaan yang luasnya A, maka tekanan P pada
permukaan itu dirumuskan:AFP = ……………………….. (1)
Nilai tekanan sebesar 1 N/m2 dapat dinyatakan sebagai 1 pascal (Pa). untuk kepentingan
praktis satuan tekanan biasanya dinyatakan dalam atmosfer (atm), cmHg atau bar. 1 atm =
76cmHg = 760 Torr = 101,325 kPa.
RBL Hidrostatik
Berlian N(20207032)‐Karyono(20207025)‐Sutisna(20207027) Page 2
Kita dapat membayangkan suatu zat cair itu terdiri dari lapisan‐lapisan, mulai dari lapisan
bawah pada dasar wadah, sampai lapisan atas pada permukaan zat cair . Setiap bagian lapisan
mengalami gaya gravitasi yang arahnya ke bawah. Oleh karena itu, setiap lapisan menekan
pada lapisan yang ada dibawahnya, akibatnya lapisan paling bawah mengalami tekanan yang
paling besar dan lapisan paling atas mengalami tekanan yang lebih kecil.
Tekanan di dalam zat cair di sebabkan oleh adanya gaya gravitasi yang bekerja pada tiap
bagian zat cair, besar tekanan itu bergantung pada kedalaman, makin dalam letak suatu
bagian zat cair, makin besar pada bagian itu
Tekanan di dalam fluida yang tidak bergerak yang diakibatkan oleh adanya gravitasi disebut
tekanan hidrostatis. Sifat zat cair yang dapat mengalir menyebabkan tekanan hidrostatis tidak
hanya terjadi pada bidang mendatar, melainkan pada setiap bidang. Setiap titik pada bidang
wadah mendapat tekanan dari zat cair di wadah itu. Takanan pada dinding wadah haruslah
berarah tegak lurus pada bidang tersebut.
Hukum pokok hidrostatika yaitu semua yang terletak pada bidang datar di dalam zat cair
yang sejenis memiliki tekanan yang sama. Secara matematis dapat di rumuskan :
penampangluasbendaberatP
..
=
AAhgP ρ
=
ghP ρ= ……………………………………………………………. (2)
Keterangan :
P = Tekanan hidrostatis (N/m2)
A = Luas penampang (m2)
ρ = massa jenis zat cair
h = kedalaman (m)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
RBL Hidrostatik
Berlian N(20207032)‐Karyono(20207025)‐Sutisna(20207027) Page 3
Pada kegiatan RBL ini, kami diminta untuk menunjukkan bahwa fluda memiliki sifat menyebarkan
tekanan ke segala arah dengan sama besar secara kuantitatif. Kelompok kami kesulitan untuk
merancang alat yang dapat mengukur tekanan hidrostatik secara langsung, oleh sebab itu kami
mencoba untuk melakukan pendekatan melalui penerapan Hukum Boyle.
Menurut hasil percobaan Boyle (1627 – 1691) diperoleh
bahwa pada suhu tetap volum gas berbanding terbalik
dengan tekanan yang diberikan , atau perkalian antara
volum dan tekanan gas selalu tetap jika suhu gas
dipertahankan tetap. Proses gas yang berlangsung pada
suhu tetap ini disebut proses isotermik.
Secara matematis hukum Boyle ditulis :
P.V = konstan, sehingga
P1 V1 = P2 V2 …………………………………………… (3)
Keterangan :
P1 = Tekanan awal gas hal ini sama dengan tekanan udara luar
V1 = Volume awal gas / udara
P2 = Tekanan akhir gas pada kedalaman zat cair tertentu
V2 = Volume gas / udara setelah mengalami perubahan tekanan
RBL Hidrostatik
Berlian N(20207032)‐Karyono(20207025)‐Sutisna(20207027) Page 4
Pengukuran P2 dapat pula kita dapatkan melalui perumusan tekanan hidrostatis, sebagai berikut :
Gambar 1.
Rancangan alat untuk membuktikan tekanan fluida ke diteruskan ke segala arah dengan sama besar.
Tabung air
Pipa pengukur Tekanan
Kran air
h
P
Bingkai Penyangga
A
B
C D
RBL Hidrostatik
Berlian N(20207032)‐Karyono(20207025)‐Sutisna(20207027) Page 5
IV. Prosedur Percobaan
A. Membuktikan bahwa tekanan ke segala arah sama besar
1. Rangkai / Set Alat seperti pada gambar 1
2. Tentukan volume pipa awal (V1) = 314 cm3 dan tekanan udara (P1) = 69,5 cmHg = 92659 Pa
3. Isilah tabung dengan air sampai ketinggian tertentu. Pastikan semua kran dalam keadaan
tertutup.
4. Buka kran A dan kran B, amati dan ukur perubahan volume air ∆V pada kran A dan kran B
5. Tentukan volume akhir pada pipa A dan B
6. Ulang percobaan tersebut dengan ketinggian berbeda .
7. Tentukan tekanan P pada pipa A dan B berdasarkan hukum Boyle dan Perumusan Tekanan
Hidrostatik
8. Plot grafik P terhadap 1/V untuk pipa A dan B.
B. Menentukan Tekanan Pada Ketinggian Yang Berbeda Pada Satu Pipa
1. Rangkai / Set Alat seperti pada gambar 1
2. Tentukan Volume Pipa awal (V1) = 314 cm2 dan tekanan udara (P1) = 69,5 cm Hg = 92659 Pa
3. Isilah tabung dengan air sampai ketinggian tertentu. Pastikan semua kran dalam keadaan
tertutup.
4. Buka kran A, amati dan ukur perubahan volume air ∆V pada kran A
5. Tentukan volume akhir pada pipa A .
6. Ulang percobaan tersebut dengan ketinggian berbeda .
7. Tentukan tekanan P pada pipa A berdasarkan hukum Boyle
8. Plot grafik P terhadap 1/V untuk pipa A.
RBL Hidrostatik
Berlian N(20207032)‐Karyono(20207025)‐Sutisna(20207027) Page 6
C. Menentukan Tekanan Pada Ketinggian Yang Berbeda Pada Seluruh Pipa
1. Rangkai / set alat seperti pada gambar 1
2. Tentukan volume pipa awal (V1) = 314 cm2 dan tekanan udara (P1) = 69,5 cm Hg = 92659 Pa
3. Isilah tabung dengan air sampai ketinggian tertentu. Pastikan semua kran dalam keadaan
tertutup.
4. Buka seluruh kran, amati dan ukur perubahan volume air ∆V pada tiap pipa
5. Tentukan volume akhir pada setiap pipa.
6. Ulang percobaan tersebut dengan ketinggian berbeda .
7. Tentukan tekanan P pada seluruh pipa berdasarkan hukum Boyle
8. Plot grafik P terhadap 1/V untuk seluruh pipa.
V. Asumsi Pada Saat Praktikum Berlangsung
Pada saat pengukuran berlangsung dianggap tidak terjadi perubahan suhu di dalam tiap pipa
(isotermik)
VI. Data Praktikum
Tekanan udara di lab fisika dasar ITB = 69,5 cmHg. Tekanan ini dijadikan sebagai acuan
Po = 69,5 cmHg = 92659 Pa
A. Membuktikan bahwa tekanan ke segala arah sama besar
No Kedalaman air H
(cm) hA (cm) hB (cm)
1 60 4,4 4,5
2 55 4 4
3 50 3,8 3,8
4 45 3,4 3,4
5 40 2,9 3
6 35 2,5 2,5
7 30 2 2
8 25 1,9 1,8
9 20 1,4 1,4
10 15 0,9 0,9
RBL Hidrostatik
Berlian N(20207032)‐Karyono(20207025)‐Sutisna(20207027) Page 7
hA = tinggi air pada pipa A
hB = tinggi air pada pipa B
Kedalaman pipa A = Kedalaman pipa B = H
B. Menentukan Tekanan Pada Ketinggian Yang Berbeda Pada Salah Satu Pipa
No Kedalaman air
(cm) hA (cm)
1 60 4,4
2 55 4
3 50 3,8
4 45 3,5
5 40 3,1
6 35 2,8
7 30 2,4
8 25 1,9
9 20 1,5
10 15 0,9
hA = tinggi air pada pipa A
C. Menentukan Tekanan Pada Ketinggian Yang Berbeda Pada Seluruh Pipa
No
Kedalaman air
dari dasar pipa A
dan pipa B (cm)
hA (cm) hB (cm) hC (cm) hD (cm)
1 60 3,9 3,9 3 2,8
2 58 3,5 3,5 2,8 2,6
3 56 3,2 3,3 2,5 2,3
4 54 3 3,1 2,4 2,2
5 52 2,8 2,8 2,1 2
6 50 2,5 2,5 2 1,7
7 48 2,4 2,5 1,7 1,5
8 46 2,3 2,4 1,7 1,5
9 44 2,3 2,3 1,4 1,2
10 42 1,6 1,6 1,1 1
∆HAC = beda kedalaman antara pipa A dan pipa C
RBL Hidrostatik
Berlian N(20207032)‐Karyono(20207025)‐Sutisna(20207027) Page 8
∆HAC =∆HBC = 15 cm
∆HAD =∆HBD = 30 cm
VII. Pengolahan Data
A. Membuktikan bahwa tekanan ke segala arah sama besar menggunakan hukum Boyle
No V1 (cm^3) P1 (cmHg) VA (cm^3) PA
(cmHg) VB (cm^3) PB (cmHg)
1 314 69,5 300,18 72,70 299,87 72,7749
2 314 69,5 301,44 72,40 301,44 72,3958
3 314 69,5 302,07 72,25 302,07 72,2453
4 314 69,5 303,32 71,95 303,32 71,9462
5 314 69,5 304,89 71,58 304,58 71,6495
6 314 69,5 306,15 71,28 306,15 71,2821
7 314 69,5 307,72 70,92 307,72 70,9184
8 314 69,5 308,03 70,85 308,35 70,7739
9 314 69,5 309,60 70,49 309,60 70,4868
10 314 69,5 311,17 70,13 311,17 70,1312
Menggunakan hukum hidrostatik
RBL Hidrostatik
Berlian N(20207032)‐Karyono(20207025)‐Sutisna(20207027) Page 9
No
Kedalaman
(cm)
H
hA (cm) hB (cm) VA (cm^3)
PA sblm
koreksi
(Pa)
PA sblm
koreksi(cmHg)
PA=P0+ρg(H‐
h) cmHg
1/VA
(cm^‐3)
PA=P0+ρg(H‐
h) cmHg
1 60 4,4 4,5 300,1840 5560 4,17034 73,67034 0,00333 73,67034
2 55 4 4 301,4400 5100 3,82531 73,32531 0,00332 73,32531
3 50 3,8 3,8 302,0680 4620 3,46528 72,96528 0,00331 72,96528
4 45 3,4 3,4 303,3240 4160 3,12026 72,62026 0,00330 72,62026
5 40 2,9 3 304,8940 3710 2,78273 72,28273 0,00328 72,28273
6 35 2,5 2,5 306,1500 3250 2,43770 71,93770 0,00327 71,93770
7 30 2 2 307,7200 2800 2,10017 71,60017 0,00325 71,60017
8 25 1,9 1,8 308,0340 2310 1,73264 71,23264 0,00325 71,23264
9 20 1,4 1,4 309,6040 1860 1,39511 70,89511 0,00323 70,89511
10 15 0,9 0,9 311,1740 1410 1,05759 70,55759 0,00321 70,55759
No Kedalaman
H (cm) hA (cm) hB (cm) VB (cm^3)
PB sblm
koreksi
(Pa)
PB sblm
koreksi(cmHg)
PA=P0+ρg(H‐
h) cmHg
1/VB
(cm^‐3)
PA=P0+ρg(H‐
h) cmHg
1 60 4,4 4,5 299,8700 5560 4,1703 73,6703 0,0033 73,6703
2 55 4 4 301,4400 5100 3,8253 73,3253 0,0033 73,3253
3 50 3,8 3,8 302,0680 4620 3,4653 72,9653 0,0033 72,9653
4 45 3,4 3,4 303,3240 4160 3,1203 72,6203 0,0033 72,6203
5 40 2,9 3 304,5800 3710 2,7827 72,2827 0,0033 72,2827
6 35 2,5 2,5 306,1500 3250 2,4377 71,9377 0,0033 71,9377
7 30 2 2 307,7200 2800 2,1002 71,6002 0,0032 71,6002
8 25 1,9 1,8 308,3480 2310 1,7326 71,2326 0,0032 71,2326
9 20 1,4 1,4 309,6040 1860 1,3951 70,8951 0,0032 70,8951
10 15 0,9 0,9 311,1740 1410 1,0576 70,5576 0,0032 70,5576
RBL Hidrostatik
Berlian N(20207032)‐Karyono(20207025)‐Sutisna(20207027) Page 10
Grafik hubungan tekanan gas terhadap I/Volum gas , berdasarkan hukum Boyle
RBL Hidrostatik
Berlian N(20207032)‐Karyono(20207025)‐Sutisna(20207027) Page 11
Grafik tekanan hidrostatik terhadap 1/volum gas menggunakan perumusan tekanan
hidrostatis
RBL Hidrostatik
Berlian N(20207032)‐Karyono(20207025)‐Sutisna(20207027) Page 12
Dari grafik tekanan terhadap 1/volum, didapatkan nilai R 2 mendekati nilai 1, yang
menandakan grafik hubungan tekanan terhadap 1/volum mendekati grafik fungsi linear.
Adanya penyimpangan dimungkinkan karena keterbatasan pengamat saat menentukan
pengukuran tinggi air pada pipa, yang disebabkan bentuk pipa / selang udara yang
melengkung
Dari grafik tekanan terhadap 1/volum berdasarkan hukum Boyle dan perumusan tekanan
hidrostatik tidak jauh berbeda, sehingga hukum Boyle dapat diterapkan pada percobaan ini.
B. Menentukan Tekanan Pada Ketinggian Yang Berbeda Pada Salah Satu Pipa
No kedalaman(cm) hA (cm) V1 (cm^3) P1 (cmHg) VA (cm^3) PA (cmHg)
1 60 4,4 314 69,5 300,1840 72,6987
2 55 4 314 69,5 301,4400 72,3958
3 50 3,8 314 69,5 302,0680 72,2453
4 45 3,5 314 69,5 303,0100 72,0207
5 40 3,1 314 69,5 304,2660 71,7234
6 35 2,8 314 69,5 305,2080 71,5021
7 30 2,4 314 69,5 306,4640 71,2090
8 25 1,9 314 69,5 308,0340 70,8461
9 20 1,5 314 69,5 309,2900 70,5584
10 15 0,9 314 69,5 311,1740 70,1312
RBL Hidrostatik
Berlian N(20207032)‐Karyono(20207025)‐Sutisna(20207027) Page 13
C. Menentukan Tekanan Pada Ketinggian Yang Berbeda Pada Seluruh Pipa
No kedalaman(cm) hA (cm) V1 (cm^3) P1 (cmHg) VA (cm^3) PA (cmHg)
1 60 3,9 314 69,5 301,7540 72,3204995
2 58 3,5 314 69,5 303,0100 72,0207254
3 56 3,2 314 69,5 303,9520 71,7975207
4 54 3 314 69,5 304,5800 71,6494845
5 52 2,8 314 69,5 305,2080 71,5020576
6 50 2,5 314 69,5 306,1500 71,2820513
7 48 2,4 314 69,5 306,4640 71,2090164
8 46 2,3 314 69,5 306,7780 71,136131
9 44 2,3 314 69,5 306,7780 71,136131
10 42 1,6 314 69,5 308,9760 70,6300813
No kedalaman(cm) hB (cm) V1 (cm^3) P1 (cmHg) VB (cm^3) PB (cmHg)
1 60 3,9 314 69,5 301,7540 72,3205
2 58 3,5 314 69,5 303,0100 72,0207
3 56 3,3 314 69,5 303,6380 71,8718
4 54 3,1 314 69,5 304,2660 71,7234
5 52 2,8 314 69,5 305,2080 71,5021
6 50 2,5 314 69,5 306,1500 71,2821
7 48 2,5 314 69,5 306,1500 71,2821
8 46 2,4 314 69,5 306,4640 71,2090
9 44 2,3 314 69,5 306,7780 71,1361
10 42 1,6 314 69,5 308,9760 70,6301
RBL Hidrostatik
Berlian N(20207032)‐Karyono(20207025)‐Sutisna(20207027) Page 14
No kedalaman(cm) hC (cm) V1 (cm^3) P1 (cmHg) VC (cm^3) PC (cmHg)
1 45 3 314 69,5 304,5800 71,6495
2 43 2,8 314 69,5 305,2080 71,5021
3 41 2,5 314 69,5 306,1500 71,2821
4 39 2,4 314 69,5 306,4640 71,2090
5 37 2,1 314 69,5 307,4060 70,9908
6 35 2 314 69,5 307,7200 70,9184
7 33 1,7 314 69,5 308,6620 70,7019
8 31 1,7 314 69,5 308,6620 70,7019
9 29 1,4 314 69,5 309,6040 70,4868
10 27 1,1 314 69,5 310,5460 70,2730
RBL Hidrostatik
Berlian N(20207032)‐Karyono(20207025)‐Sutisna(20207027) Page 15
No kedalaman(cm) Hd(cm) V1 (cm^3) P1 (cmHg) VD (cm^3) PD (cmHg)
1 30 2,8 314 69,5 305,2080 71,5021
2 28 2,6 314 69,5 305,8360 71,3552
3 26 2,3 314 69,5 306,7780 71,1361
4 24 2,2 314 69,5 307,0920 71,0634
5 22 2 314 69,5 307,7200 70,9184
6 20 1,7 314 69,5 308,6620 70,7019
7 18 1,5 314 69,5 309,2900 70,5584
8 16 1,5 314 69,5 309,2900 70,5584
9 14 1,2 314 69,5 310,2320 70,3441
10 12 1 314 69,5 310,8600 70,2020
RBL Hidrostatik
Berlian N(20207032)‐Karyono(20207025)‐Sutisna(20207027) Page 16
VIII. Pembahasan
Kelinieran grafik merupakan dampak dari asumsi bahwa PV = konstan, sehinga tinggi
kolom udara dapat digunakan untuk mengukur tekanan pada pipa (akibat perbedaan
ketinggian zat cair)
Pada percobaan A, terbukti bahwa di
dalam fluida tekanan diteruskan ke
segala arah dengan sama besar.
Percobaan A dan B, ternyata tinggi kenaikan air
pada pipa A tidak jauh berbeda. Hal ini
menandakan tekanan yang dialami oleh pipa A
nilainya sama pada saat pipa B dalam keadaan
tertutup maupun terbuka. Secara matematis
dapat ditulis PH = PA= PB.
Pada percobaan C, dapat dilihat secara langsung bahwa semakin dalam, tekanan hidrostatis
semakin besar.
RBL Hidrostatik
Berlian N(20207032)‐Karyono(20207025)‐Sutisna(20207027) Page 17
IX. Saran
a. Agar pengukuran volum pada tiap pipa lebih akurat, usahakan agar pipa lurus sesuai
dengan gambar rancangan alat.
b. Agar praktikum ini tidak memerlukan banyak air, pakailah pipa yang lebih kecil, namun
memiliki kolom udara yang cukup besar agar gejala yang diharapakan dapat terlihat.
c. Bila terjadi kebocoran di salah satu pipa A dan B, menyebabkan ketinggian air pada
kedua pipa ini tidak sama, oleh sebab itu pastikan terlebih dahulu alat dalam kondisi
yang baik.
d. Pada saat menggunakan alat ini, harus dipastikan bahwa tidak terjadi kebocoran pada
salah satu pipa. Demikian pula tidak ada kebocoran sehingga udara yang berada pada
pipa jumlahnya selalu dapat dianggap konstan
Tim RBL Hidrostatik (ki‐ka) : Sutisna ‐ Karyono ‐ Berlian
RBL Hidrostatik
Berlian N(20207032)‐Karyono(20207025)‐Sutisna(20207027) Page 18
DAFTAR PUSTAKA
1. Giancoli C.Douglass (2001), Fisika Jilid 1(terjemahan), edisi kelima, Erlangga.
2. Tipler (2005), Fisika Untuk Sains dan Teknik Jilid 1 (terjemahan), edisi 3, Erlangga
3. Halliday Resnick, (1985), Fisika Jilid 1(terjemahan), edisi 3, Erlangga
4. Modul Praktikum, (2002), Fisika Dasar I, Laboratorium Fisika Dasar, Departemen Fisika ITB
Bandung.
top related