Fariz Fatkhur Rahman

Biodata Diri

Nama : Fariz Fatkhur Rahman NPM : 1806200961

Kinematika Tugas Manometer Praktikum Manometer

Kinematika

Studi tentang gerak benda tanpa memperhitungkan gaya yang mendorong gerak adalah fokus dari bidang fisika yang dikenal sebagai kinematika. Ini memerlukan menggambarkan hubungan antara posisi objek, kecepatan, dan percepatan sehubungan dengan waktu.

Beberapa ide dasar dalam kinematika meliputi:

1. Perpindahan adalah pergeseran posisi suatu benda dalam kaitannya dengan titik referensi. Ini adalah kuantitas vektor, biasanya diwakili oleh huruf "d". Satuan SI perpindahan adalah meter (m).

2. Kecepatan adalah laju perpindahan suatu benda terhadap perubahan waktu. Ini adalah besaran vektor, dan huruf "v" biasanya digunakan untuk menandakannya. Meter per detik (m/s) adalah pengukuran metrik kecepatan.

3. Percepatan : Laju perubahan kecepatan suatu benda terhadap waktu. Ini adalah kuantitas vektor, biasanya diwakili oleh huruf "a". Percepatan diukur dalam meter per detik kuadrat (m/s2).

4. Waktu adalah jumlah dari yang memisahkan dua peristiwa. Hal ini biasanya diwakili oleh huruf "t". Kedua adalah satuan pengukuran waktu SI (s).

5. Gerak Beraturan: Ketika sebuah benda bergerak dengan kecepatan tetap, benda tersebut dikatakan bergerak beraturan. Dalam hal ini, objek menempuh jarak yang sama selama periode waktu yang sama.

6. Gerak Tidak Beraturan : Suatu benda dikatakan bergerak tidak beraturan jika bergerak dengan kecepatan yang berbeda-beda. Dalam hal ini, objek menempuh jarak yang berbeda selama periode waktu yang berbeda.

Dengan prinsip-prinsip tersebut, kita dapat mendefinisikan dan menganalisis gerak benda dalam banyak konteks, seperti gerak lurus dan gerak melingkar. Engineering dan robotika hanyalah beberapa disiplin ilmu yang menggunakan kinematika untuk membangun dan meningkatkan sistem berbasis gerak.

Tugas Manometer

Dalam pengembangan sistem FCC berbasis simulasi online, maka langkah awal yang kami lakukan menganalisis karakteristik fluida pada masing-masing komponen. Saya menganalisis karakterisitik aliran di dalam riser. Sistem riser terdiri dari inlet, 2 titik pengukuran, dan outlet. Pengukuran menggunakan manometer analog. Khusus hasil pengukuran P2 yang menggunakan manometer analog divalidasi dengan manometer U yang berisikan air. Hal ini dilakukan untuk mengetahui akurasi manometer analog. Eksperimen ini memerlukan pengetahuan dasar mekanika fluida diantaranya 1) mengetahui prinsip kerja manometer analog dan manometer tipe U 2) mengerti cara membaca hasil tekanan yang terukur 3) memahami satuan dari tekanan yang ada pada alat ukur manometer.

Jawablah pertanyaan ini berdasarkan informasi dari video

1. Jelaskan mekanisme kerja manometer analog

2. Jelaskan mekanisme kerja manometer tipe U (fluida air)

3. Tuliskan hasil pengukuran P1, P2, dan P2 (ketika menggunakan manometer tipe U)

4. Faktor apa yang mempengaruhi tinggi rendahnya tekanan

5. Tuliskan satuan yang ada pada manometer tersebut dan konversi ke dalam satuan SI

6. Buatlah skala tekanan pada manometer tersebut

Jawaban Untuk jawaban No.1&2, Menurut ChatGPT dari pertanyaan "How an analog manometer works?", "An analog manometer is a device used to measure fluid pressure in a system. It typically consists of a U-shaped tube that is partially filled with a liquid, such as water or mercury. The tube is sealed at both ends and has a scale marked on it to measure the height of the liquid in the tube.

To use an analog manometer, one end of the tube is connected to the system being measured, while the other end is left open to the atmosphere or connected to a reference pressure. As pressure is applied to the system being measured, it causes the liquid in the tube to move, with the liquid rising on one side and falling on the other.

The height difference between the two sides of the tube is proportional to the pressure difference between the system being measured and the reference pressure. This height difference can be read from the scale on the tube and used to determine the pressure of the system being measured.

Analog manometers work based on the principle of hydrostatics, which states that the pressure exerted by a fluid at a given point is proportional to the height of the fluid above that point. This principle is used to measure pressure by comparing the height of the liquid in the tube to a known reference pressure."

Dari yang saya pahami dari Bu Chandra dan ChatGPT yakni, manometer, dengan menggunakan prinsip hidrostatik, dapat mengukur perbedaan tekanan dari 2 sisi tabung yang berbentuk U, dan untuk mengukur perbedaan tekanan, didapat dari perbedaan ketinggian dari 2 sisi tabung.

3. Dari pengamatan video yang sudah diberikan yakni, Untuk P1 dari 10 milibar, turun hingga 8.5 milibar dan P2 dari 1.5 milibar, turun hingga 1,2 milibar

4. Hal-hal yang mempengaruhi tekanan pada video yang diberikan yakni,

-> Volume: Karena jumlah molekul yang sama dalam fluida dipaksa ke dalam ruang yang lebih kecil, kemungkinan tabrakan dengan permukaan meningkat, menciptakan tekanan. Dalam hal ini yakni antara udara dengan air.

-> Massa: Massa sebuah fluida di atas suatu tempat beserta gravitasinya dapat berdampak pada tekanannya. Didalam video tersebut, massa fluida (air) berpengaruh pada tekanan dalam ukuran densitasnya (1000 kg/m3)

-> Laju aliran: Meningkatkan laju aliran dapat meningkatkan tekanan karena memaksa volume cairan atau gas yang sama melalui area yang lebih kecil, terutama dalam sistem tertutup. Di kelas, dijelaskan oleh Bu Chandra, dengan laju aliran udara yang terukur, sekitar 15 m/s, dapat meningkatkan perbedaan tekanan di dalam tabung manometer.

Namun ada hal-hal lain yang dapat terjadi namun tidak terjadi atau diabaikan didalam video tersebut yakni;

-> Ketinggian: Tekanan atmosfer menurun saat kondisi lingkungan berada di ketinggian menyebabkan densitas udara lebih rendah. Disebut oleh Bu Chandra bahwa didalam percobaan tersebut ketinggian dianggap sama dengan ketinggian diatas permukaan laut.

-> Suhu: Akibat dari molekul dalam fluida yang bergerak lebih cepat dan lebih sering menghantam satu sama lain yang menyebabkan suhu naik, ini dapat meningkatkan tekanan. Disebutkan oleh Bu Chandra bahwa temperatur alat ukur dan lingkungan merupakan temperatur ruangan.

-> Proses kimia: Reaksi kimia dapat memodifikasi jumlah molekul dalam suatu atau antara fluida dengan menghasilkan atau mengonsumsi dari fluida tersebu, dimana ini dapat mengubah tekanan.

5. Satuan di manometer dikonversikan ke Pascal (SI)

P1 = 8.5 mBar = 850 Pa = 0.85 kPa ; P2 = 1.2 mBar = 120 Pa = 0.12 kPa

6. Skala Tekanan

-> 0 - 25 mBar

-> 0 - 250 mmH2O

Contoh Soal Manometer dan diskusi dengan ChatGPT

FA: In a U-tube manometer filled with mercury, one end is exposed to the atmosphere and the other end is connected to a pressurized gas. The gauge pressure of the gas is found to be 40 kPa. Now, we change the manometric fluid to water. What's the height difference between the two fluid?

CGPT :

To solve this problem, we can use the equation for pressure difference in a U-tube manometer:

ΔP = ρgh

where ΔP is the pressure difference between the two ends of the manometer, ρ is the density of the manometric fluid, g is the acceleration due to gravity, and h is the height difference between the two fluid levels.

Since the gauge pressure of the gas is 40 kPa, the pressure difference between the two ends of the manometer is 40 kPa. We can convert this to Pascals (Pa) by multiplying by 1000:

ΔP = 40,000 Pa

If we change the manometric fluid from mercury to water, the density changes from 13,600 kg/m³ to 1000 kg/m³. Substituting these values into the equation, we get:

ΔP = ρgh 40,000 = (1000 kg/m³)(9.81 m/s²)h

Solving for h, we get:

h = 4.07 meters

Therefore, the height difference between the two fluid levels in the U-tube manometer is 4.07 meters when the manometric fluid is changed from mercury to water.

Tugas Praktikum

Tugas dalam bentuk dokumen yang berisikan:

1. Prinsip kerja alat pengukur tekanan (manometer analog, manometer U, pressure tranducer)

2. Studi kasus manometer U dengan tekanan 300 Pa maka akan menyebabkan peningkatan tekanan h untuk masing2 fluida air, raksa, minyak.

3. Chat GPT seputar eksperimen hari ini.

<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

1. -> Manometer Analog bekerja dengan prinsip hidrostatis didalam tabung umumnya berbentuk U dimana diisi dengan fluida seperti air/minyak/merkuri dimana salah satu ujung diberi contohnya pressure chamber untuk memberikan tekanan dan satu ujung dibiarkan terbuka (umumnya) yang dijadikan sebagai sisi pengukur tekanan.

-> Manometer U P(Pressure Chamber)-P(Sisi Terbuka)=ρ*g*Δh

dimana ρ=massa jenis fluida yang digunakan

g=percepatan gravitasi

Δh=perubahan ketinggian (ketinggian setelah adanya tekanan dari sisi pressure chamber - ketinggian awal)

-> Pressure transducer(sensor) Pressure transducer merupakan sensor untuk mengukur tekanan atau tingkat cairan dan gas industri. Output berupa sinyal digital (data) yang ditransmisikan ke sebuah sistem kontrol. Data hasil pengukuran ini dapat disimpan secara real-time ke sebuah sistem yang mempunyai memori seperti komputer menggunakan perangkat lunak.

2.

P (terukur) = 300 Pascal (Pa)

P (terbuka) = 0 Pa

h (awal) = 0 meter

-> Fluida yang digunakan air

ρ(air) = 1000 kg/m³

ΔP = ρgΔh

(300 - 0) Pa = 1000 kg/m³ * 9.81 m/s² * (x - 0) m

x = 0.0306 m

-> Fluida yang digunakan minyak

ρ(minyak) = 800 kg/m³

ΔP = ρgΔh

(300 - 0) Pa = 800 kg/m³ * 9.81 m/s² * (x - 0) m

x = 0.0382 m

-> Fluida yang digunakan raksa

ρ(raksa) = 13600 kg/m³

ΔP = ρgΔh

(300 - 0) Pa = 13600 kg/m³ * 9.81 m/s² * (x - 0) m

x = 0.00225 m

Dari perhitungan teoritis diatas dapat dimengerti bahwa semakin kecil massa jenis yang digunakan untuk pengukuran tekanan maka, semakin tinggi nilai ketinggian yang didapat.

3. ChatGPT mengenai praktikum

1. is there another way for simple pressure measurement other than using manometer U?

Yes, there are several methods for measuring pressure other than using a manometer U. Here are a few examples:

1. Bourdon tube: A Bourdon tube is a mechanical device used for measuring pressure. It consists of a curved tube that is flattened on one side and open to the pressure being measured on the other. As the pressure inside the tube increases, the flattened side of the tube tries to straighten, and this movement is measured and converted into a pressure reading.

2. Diaphragm gauge: A diaphragm gauge works on the principle that a diaphragm will deform when subjected to pressure. The deformation of the diaphragm is measured and converted into a pressure reading.

3. Pressure transducer: A pressure transducer is an electronic device that converts pressure into an electrical signal. The pressure is sensed by a diaphragm or other sensing element and this is converted into an electrical signal that can be read by a computer or other electronic device.

4. Piezoelectric sensors: Piezoelectric sensors are used to measure dynamic pressure changes. They work by converting pressure changes into an electrical charge.

These are just a few examples of the different methods available for measuring pressure. The choice of method depends on the specific application and the accuracy required.

2. what can we use other than water or oil or mercury for manometer U?

Manometer U is a simple device used for measuring pressure based on the height difference between two fluid columns in a U-shaped tube. While water, oil, and mercury are commonly used fluids in manometer U, there are several other fluids that can be used as well, depending on the specific application. Here are a few examples:

1. Alcohol: Ethanol and isopropyl alcohol are commonly used in manometers for measuring low pressures.

2. Glycerin: Glycerin is a viscous fluid with a high density and can be used for measuring moderate pressure ranges.

3. Silicone oil: Silicone oil is a good choice for measuring high pressures due to its high boiling point and resistance to oxidation and chemical attack.

4. Fluorinated liquids: Fluorinated liquids such as Fluorinert and FC-72 are non-conductive, non-flammable, and have a low toxicity, making them suitable for certain applications in the electronics and semiconductor industries.

It is important to note that the choice of fluid for a manometer U depends on several factors, including the pressure range, temperature, chemical compatibility, and safety considerations.