EKSPERIMEN 6

KEDALAMAN KRITIS – SPESIFIK ENERGI GELOMBANG III

EKSPERIMEN 6

KEDALAMAN KRITIS - SPESIFIK ENERGI

1. TUJUAN PERCOBAAN

Menyelidiki hubungan spesifik energi dengan kedalaman air.

2. PERALATAN

a. Multy Purpose Teaching Flume

b. Hook and Point Gauge

c. Perangkat Pitot Tube

d. Adjustable Undershot Weir

3. DASAR TEORI

Gambar (6-1)

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air setiap

beratnya pada setiap penampang saluran, diperhitungkan terhadap dasar saluran.

E= y+ V 2

2 g

GELOMBANG III

BRIAN HALOMOAN P. PARDOSI

(12 0404 114)


Persamaan di atas menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman

air dan tinggi kecepatan. Karena V = Q/A. Persamaan energi spesifik di atas dapat dituliskan

sebagai berikut:

E= y+ Q2

2 .g . A2

Untuk harga debit yang konstan, harga kedalaman kritis yc pada saat energi apesifik

adalah minimum. Emin, dapat ditentukan dengan persamaan:

δEδy

=0

1−Q2

g .b2 . yc3

=0

dan

yc=3√Q2

g . b2

Harga energi spesifik minimum dapat juga dinyatakan sebagai berikut:

Emin=32

. yc

Atau dengan kata lain, spesifik energi dinyatakan sebagai besarnya energi pada tiap-

tiap tampang saluran yang dihitung terhadap dasar saluran (ketinggian) dan tiap-tiap laju

energi spesifik dinyatakan dengan :

Ec = y c +V c

2

2 g→ Ec =

32

yc

32

yc = yc +V c

2

2 gV c

2 = yc . g

V c = √( y c . g )

V c

√( yc . g )= 1 , 00

GELOMBANG III


(12 0404 114)


Pada kondisi kritis, harga Fr = 1,0

Pada kondisi subkritis, harga Fr 1,00

Pada kondisi superkritis, harga Fr 1,00

Sehingga, dirumuskan menjadi :

Fr =

Vc

√( yc . g )

Dimana :

Fr = Froud Number, yaitu standard dalam menentukan sifat pengaliran pada saluran

terbuka.

Vc = Kecepatan kritis

Aliran dengan kedalamannya lebih besar dari kedalaman kritis disebut aliran subkritis.

Aliran dengan kedalamannya lebih kecil dari kedalaman kritis disebut aliran superkritis.

4. PROSEDUR

a. Pastikan bahwa flume sudah horizontal.

b. Tempatkan Adjustable Undersot Weir pada flume secara vertikal dengan tepi

bawahnya 20 mm di atas dasar flume.

c. Alirkan air ke dalam flume sampai setinggi y0.

d. Dengan air setinggi y0, ukurlah debit (Q), y1.

e. Naikkan weir secara bertahap menjadi 25 mm dan seterusnya, dengan tetap

menjaga ketinggian y0 seperti ketinggian semula (dengan cara merubah debit).

f. Pada masing-masing tinggi bukaan Gate itu, ukur dan catatlah harga-harga Q, y1.

5. HASIL DAN PERHITUNGAN

Tabel data hasil eksperimen Kedalaman Kritis – Spesifik Energi :

Yg Y0 Y1 Q A0 A1 V0 V1 E0 E1 yc Vc Emin N

GELOMBANG III


(12 0404 114)


f

(m

m)

(m

m)

(m

m)

(

L/

s)

(bx

Yo)

(bx

Y1)

(Q/

Ao)

(Q/A1) (mm) (mm) (mm

)

(mm/

s)

(mm

)

20118 15 1 8968 1140

111,5

08

877,19

3

118,6

34

54,21

9

26,0

36

505,3

80

39,0

53

1

25118 18 1,3 8968 1368

144,9

60

950,29

2

119,0

71

64,02

7

31,0

12

551,5

69

46,5

18

1

30118 20,5 1,5 8968 1558

167,2

61

962,77

3

119,4

26

67,74

4

34,1

16

578,5

16

51,1

74

1

35118 23 1,9 8968 1748

211,8

64

1086,9

57

120,2

88

83,21

8

39,9

40

625,9

45

59,9

09

1

40118 26,5 2 8968 2014

223,0

15

993,04

9

120,5

35

76,76

2

41,3

29

636,4

70

61,9

93

1

Lebar Weir (B) = 76 mm

Contoh Perhitungan :

Data (1)

1. A0 = 8968 mm

2. A1 = 1140 mm

3. V0 = 111,508 mm/detik

4. V1 = 877,193 mm/detik

5. E0 = 118,634 mm

6. E1 = 54,219 mm

7. yc = 3√ Q2

B2 x g = 3√ (1×106)2

762× 9810 =27,744 mm

8. Vc = QAc

=1.1 x 106

76(27.744) = 505,380 mm/detik

9. Emin = 3/2 yc = 39,053 mm

10. Nf = V c

√ y c x g =

521.687

√27.744 x9810 = 1

GELOMBANG III


(12 0404 114)


Data (2)

1. A0 = 8968 mm

2. A1 =1368 mm

3. V0 = 144,960 mm/detik

4. V1 = 950,292 mm/detik

5. E0 = 119,071 mm

6. E1 = 64,027 mm

7. yc = 3√ Q2

B2 x g = 3√ (1.3×106)2

762× 9810 = 31,012 mm

8. Vc =QAc

= 1.3 ×106

76(34.116 )= 551,569 mm/detik

9. Emin =3/2 yc = 46,518 mm

10. Nf = V c

√ y c x g =

578.522

√34.116 x9810 = 1

Data (3)

1. A0 = 8968 mm

2. A1 = 1558 mm2

3. V0 = 167,261 mm/detik

4. V1 = 962,773 mm/detik

5. E0 = 119,426 mm

6. E1 = 64,744 mm

7. yc = 3√ Q2

B2 x g = 3√ (1.5 x106)2

762 x 9810 =34,116 mm

8. Vc =QAc

= 578,516 mm/detik

9. Emin =3/2 yc = 51,174 mm

10. Nf = V c

√ y c x g =

578,516

√34,166 x 9810 = 1

GELOMBANG III


(12 0404 114)


Data (4)

1. A0 = 8968 mm

2. A1 = 1748 mm

3. V0 = 211,864 mm/detik

4. V1 = 1086,957 mm/detik

5. E0 =120,288 mm

6. E1 = 83,218 mm

7. yc = 3√ Q2

B2 x g = 3√ (1,9×106)2

762× 9810 = 39,940 mm

8. Vc =QAc

=1,9 ×106

76(44,04)=625,945 mm/detik

9. Emin = 3/2 Yc=3/2(39,940)= 59,909 mm

10. Nf = V c

√ y c x g =

625,945

√39,940 x 9810 = 1

Data (5)

1. A0 = 8968 mm

2. A1 = 2014 mm

3. V0 = 223,015 mm/detik

4. V1 = 993,049 mm/detik

5. E0 = 120,535 mm

6. E1= 76,762 mm

7. yc = 3√ Q2

B2 x g = 3√ (2×106)2

762× 9810 =41,329 mm

8. Vc = Q

AC=

2× 106

76(41,329)= 636,740 mm/detik

9. Emin = 3/2Yc= 61,993 mm

10. Nf = V c

√ y c x g =

636,740

√41,329 x9810 = 1

GELOMBANG III


(12 0404 114)


Persamaan Regresi

Persamaan regresi antara Y g dan Yc

No

Yg(x) Yc(y) (X-x) (Y-y) (X-x)2 (X-x)(Y-y)

1 20 26,036 -10 8,351 100 83,514

2 25 31,012 -5 3,375 25 16,875

3 30 34,116 0 0,271 0 0

4 35 39,940 5 -5,553 25 27,763

5 40 41,329 10 -6,942 100 69,420

X=Σx5

=30 Y= Σy5

=34,487

Persamaan regresinya adalah y = A + Bx

B=Σ ( X−x )(Y − y)

Σ( X−x )2 =0,790

A = y – Bx

= 34,487 - 0,790 (30)

= 10,778

Substitusikan Y=10,778 + 0,790(x)

X Yregresi

20 26,578

25 30,528

30 34,478

GELOMBANG III


(12 0404 114)


35 38,428

40 42,378

Persamaan regresi antara Y c dan Emin

No

Yc(x) Emin(y) (X-x) (Y-y) (X-x)2 (X-x)(Y-y)

1 26,036 39,053 8,351 12,676 71,419 365,742

2 31,012 46,518 3,375 5,211 12,076 167,683

3 34,116 51,174 0,271 0,555 0,138 19,054

4 39,940 59,909 -5,553 -8,18 29,735 -311,813

5 41,329 61,993 -6,942 -10,264 46,813 -400,743

X=Σx5

=34,487 Y= Σy5

=51,729

Persamaan regresi y = A + Bx

B=Σ ( X−x )(Y − y)

Σ( X−x )2 =1,5

A = y – Bx

= 51,729 -1,5(34,487)

= -0,0008

Substitusikan Y= -0,0008 + 1,5 (x)

X Yregresi

26,036 39,053

31,012 46,517

34,116 51,173

39,940 59,909

41,329 61,993

GELOMBANG III


(12 0404 114)


6. GRAFIK

Grafik hubungan antara Yg dan Yc

20 25 30 35 40 300.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

20; 26.0

25; 31.030; 34.1

35; 39.940; 41.3

30; 34.5

Sebelum regresiSesudah regresi

Grafik hubungan antara Yc dan Emin

26.036 31.012 34.116 39.94 41.3290

10

20

30

40

50

60

70

26.036; 39.053

31.012; 46.51734.116; 51.173

39.94; 59.90941.329; 61.993

Sebelum regresiSesudah regresi

GELOMBANG III


(12 0404 114)

Yc

Yg

E min

Yc


7. FOTO ALAT

8.

APLIKASI

Data dari hasil praktikum kedalaman kritis-energi spesifik digunakan untuk

mengklasifikasikan jenis aliran. Aliran dengan kedalamannya lebih besar dari kedalaman

kritis disebut aliran subkritis. Aliran dengan kedalamannya lebih kecil dari kedalaman kritis

disebut aliran superkritis.

Jenis aliran ini akan mempengaruhi rancangan bangunan yang digunakan dalam

bangunan air, sehingga dapat mencegah kerusakan bangunan air akibat aliran air.

GELOMBANG III


(12 0404 114)

Hook and Point GaugeMulti Purpose Teaching Flume

Adjustable Undershot WeirPitot Tube


9. KESIMPULAN

1) Aliran dengan kedalamannya lebih besar dari kedalaman kritis disebut aliran

subkritis. Aliran dengan kedalamannya lebih kecil dari kedalaman kritis disebut

aliran superkritis.

2) Dari grafik hubungan antara kedalaman kritis dengan spesifik energi adalah

berbanding lurus, semakin besar kedalaman (y) suatu aliran maka semakin besar

pula energi (E) yang dilepaskan.

3) Dari grafik hubungan y1 dan yc adalah berbanding lurus

4) Ketidak akuratan data dipengaruhi oleh :

1. Kalibrasi alat

2. Kurang cermat dalam pembacaan alat saat praktikum (human error).

10. REFERENSI

a) Asisten laboratorium Hidrolika FT USU

b) Laporan praktikum Hidrolika FT USU T.A. 2013/2014

c) Modul penuntun praktikum laboratorium Hidrolika FT USU

GELOMBANG III


(12 0404 114)

Documents

EKSPERIMEN 6