PEMBUATAN DAN PENGUJIAN ALAT EKSPERIMEN MEKANIKA FLUIDA : PENGURASAN AIR TANGKI DALAM PENGARUH GRAVITASI BUMI

RELIUSMAN DACHI, Ikhsan Setiawan, S.Si., M.Si.

2017 | Skripsi | S1 FISIKA

Abstrak Salah satu tema yang menarik dalam mekanika fluida adalah tentang mekanika pengurasan air dari tangki melalui sebuah lubang tangki dalam pengaruh gravitasi bumi. Perubahan ketinggian permukaan air dan lamanya waktu yang dibutuhkan untuk menguras tangki hingga habis dapat dihitung secara teoretis maupun diukur secara eksperimen. Penelitian ini bertujuan untuk merancang, membuat dan menguji alat eksperimen mekanika pengurasan tangki. Telah dibuat tangki silindris yang memiliki sebuah lubang (oriffice) di pusat dasar tangki. Melalui pertimbangan teoretis (studi numerik), perbandingan jejari lubang dan jejari tangki telah dipilih sedemikian sehingga pendekatan aliran lambat air dalam pengaruh gaya gravitasi bumi dapat berlaku. Adapun jejari tangki yang digunakan dalam eksperimen ini sebesar 133,5 mm dan jejari lubang yang digunakan terdiri dari 2,25 mm; 2,5 mm; 3 mm; 3,5 mm; 4 mm; 5 mm dan 6 mm. Peralatan eksperimen yang dibuat selanjutnya diuji dengan melakukan eksperimen pengukuran perubahan ketinggian permukaan air sebagai fungsi waktu dan pengukuran waktu total untuk menghabiskan air tangki. Eksperimen dilakukan dengan variasi ketinggian awal air dan variasi jejari lubang tangki. Hasil eksperimen yang didapatkan memiliki kesesuaian dengan hasil kalkulasi numerik yang telah dilakukan sebelumnya. Selain itu, data eksperimen yang diperoleh dapat juga digunakan untuk menghitung besar percepatan gravitasi bumi di tempat eksperimen dilakukan dan selanjutnya metode pengukuran ini penulis sebut sebagai metode tangki bocor. Adapun nilai percepatan gravitasi bumi yang diperoleh dengan variasi jejari lubang tangki dari ketinggian awal permukaan air 30 cm adalah (9,8 ± 0,1) m/s2, sedangkan dengan variasi ketinggian awal permukaan air diperoleh nilai rata-rata percepatan gravitasi bumi dari berbagai jejari lubang tangki sebesar (9,9±2,5)m/s2. Kata-kata kunci : Mekanika fluida, pengurasan air tangki, percepatan gravitasi bumi, metode tangki bocor.

Abstract One of interesting themes in fluid mechanics is about the mechanics of draining water from a tank through a hole at the tank under the influence of earth's gravity. Changes in the water level and the time required to drain the tank can be theoretically calculated and experimentally measured. The aims of this research are to design, construct andtestan experimental apparatus of tank draining mechanics experiment. In this case, a cylindrical tank with an oriffice in the center bottom of the tank has been made. Based on theoretical consideration (numerical study), ratio of the radius of the hole to the radius of the tank has been determined so that the slow draining approximation under earth's gravitaty forces may applicable. The tank radius used in this experiment is 133,5 mm and the tank hole radius employed consists of 2.25 mm; 2.5 mm; 3 mm; 3.5 mm; 4 mm; 5 mm and 6 mm. The experimental equipment that has been made is then tested by measuring the height of the water surface as a function of time and measuring the total time to drain the tank with variations of the initial water level and variations of the radius tank hole. The experimental results agree with the numerical calculation results which have been obtainedp reviously. In addition, the experimental data can also be used to calculate the acceleration of the earth's gravity at the experimental site. This method of measurement is, by the author, called as a leak tank method. The value of earth's gravity acceleration obtained by varying the radius of tank hole with the initial water level of 30 cm is (9,8 ± 0,1) m/s2, while by varying the initial water level, the average value of the earth's gravity acceleration for various hole radius is (9,9 ± 2,5) m/s2. Key words : Fluid Mechanics, draining of water tank, acceleration of earth's gravity, leak tank method.

Kata Kunci : Mekanika fluida, pengurasan air tangki, percepatan gravitasi bumi, metode tangki bocor.