Frederick Garry Anggianto

Biodata Diri

Nama : Frederick Garry Anggianto

NPM : 2106728212

TTL : Jakarta, 20 Maret 2003

Program Studi : Teknik Mesin

Saya adalah mahasiswa FTUI angkatan 2021 dari jurusan Teknik mesin dan saya adalah salah satu ciptaan terbaik dari Tuhan yang Maha Esa karena pada prinsipnya Tuhan yang Maha Esa itu mendesain manusia dengan sebaik baiknya makhluk.

Kinematika Fluida

~Garry

Mekanika fluida adalah cabang mekanika yang mempelajari mengenai pergerakan dari fluida. Pergerakan ini diamati dalam bentuk cairan maupun gas. Dalam mekanika fluida juga dipelajari fluida yang tidak dalam keadaan bergerak atau diam.

Kinematika adalah tinjauan gerak partikel zat cair tanpa memperhatikan gaya yang menyebabkan gerak tersebut. Kinematika mempelajari kecepatan di setiap titik dalam medan aliran pada setiap saat. Di dalam aliran zat cair, pergerakan partikel-partikel zat tersebut sulit diamati, oleh karena itu biasanya digunakan kecepatan pada suatu titik sebagai fungsi waktu untuk mendefinisikan pergerakan partikel. Setelah kecepatan didapat, maka dapat diperoleh distribusi tekanan dan gaya yang bekerja pada zat

Tugas Diskusi ChatGPT

Manometer basics.

Tugas-1 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 :

1. Manometer berfungsi sebagai alat pengukur tekanan gas. Prinsip kerja manometer analog yaitu mengukur perbedaan tekanan antara 2 fluida yang dimasukkan kedalam tabung berbentuk U. Manometer analog dihubungkan ke salah satu ujung dari pipa U yang berisi cairan, yang akan diukur tekanannya.

2. Sebuah tabung berbentuk letter U meripaman bentuk yang umum. Cara kerjanya yaitu Cairan ditempatkan di dalam tabung, biasanya cairan responsif seperti merkuri yang stabil di bawah tekanan. Salah satu ujung tabung U kemudian diisi dengan gas yang akan diukur, biasanya dipompa sehingga tabung bisa disegel di belakangnya. Ujung satunya dibiarkan terbuka supaya mendapat tekanan alami dari luar. Cairan tersebut kemudian diimbangi di bagian bawah U, tergantung tekanan gasnya. Tekanan atmosfer menekan cairan, memaksanya turun dan masuk ke ujung tabung yang tertutup. Gas yang terjebak di ujung yang tertutup juga mendorong ke bawah, memaksa cairan kembali ke sisi lain. Kemudian pengukuran diambil untuk melihat seberapa jauh cairan di ujung yang disegel telah didorong baik di bawah titik cairan di ujung terbuka atau di atasnya. Jika cairannya rata, langsung di kedua tabung, maka tekanan gasnya sama dengan tekanan udara luar. Jika cairan naik di atas level ini di ujung yang disegel, maka tekanan udara lebih berat daripada gas. Jika gas lebih berat daripada udara, maka akan mendorong cairan di ujung yang tertutup rapat di bawah titik yang sama.

3. P1 = 100 mmBar , P2 = 1,5 mmBar, Manometer pipa U = P1 = 1cm, P2 = 1,2 cm

4. Volume = Perubahan volume menyebabkan perubahan tekanan. Hal ini disebabkan karena dengan menyempitnya ruang, molekul yang jumlahnya tetap dipaksa masuk kedalam ruangan yang lebih sempit, jadi molekul cairannya semakin bertumbuk satu sama lain dan menyebabkan peningkatan tekanan, dan berlaku sebaliknya.

Suhu = Perubahan suhu dapat menyebabkan perubahan tekanan. Semakin tinggi suhu, molekul akan bergerak lebih cepat dan tentunya akan bertumbukan lebih cepat pula, dan berlaku sebaliknya. Hal ini sesuai dengan rumus PV=nRT dimana pressure (tekanan) berbanding lurus dengan perubahan suhu.

Kecepatan aliran = Kecepatan aliran dapat menyebabkan perubahan tekanan. Seperti dijelaskan sebelumnya, semakin cepat molekul bergerak maka akan lebih sering bertumbuk. Hal ini dapat dibuktikan dengan menurunkan rumus Q = W, dimana Q = m.c.delta T. Gunakan rumus PV = nRdeltaT kemudian didapat deltaT = PV/nR , lalu substitusikan delta T. Untuk W, gunakan rumus energi kinetik untuk membuktikan.

Gaya (gaya W yang terbentuk akibat adanya massa dan gravitasi) = Suatu tekanan fluida dapat dipengaruhi oleh gaya beban fluida diatasnya.

Reaksi Kimia = Reaksi kimia yang dapat memengaruhi molekul fluida, juga dapat memengaruhi tekanan fluida, karena mol berbanding lurus dengan tekanan (PV = nRT).

5. Satuan pada manometer = mmBAR (milibar), Satuan SI = Pascal, Nilai Konversi = P1 = 10kPa, P2 = 150 Pa

6. Skala Tekanan = 1mmBar = 100Pa

Contoh Soal Manometer

Sejumlah gas dialirkan pada bejana besi raksa, sehingga raksa mengalami perubahan ketinggian sebesar 25 cm dengan sisi manometer yang terhubung ke atmosfer lebih tinggi. Diketahui massa air raksa 13.600 kg/m3 dan tekanan atmosfer pada ujung manometer terbuka adalah 1,01 × 105 Pa. Besarnya tekanan gas yang dialirkan pada bejana adalah …

Permintaan pengguna, respons model. Frederick Gary Halo Halo! Bagaimana saya bisa membantu Anda hari ini?

Frederick Gary Dapatkah Anda membantu saya memecahkan pertanyaan

Tentu saja! Saya akan melakukan yang terbaik untuk membantu Anda. Apa pertanyaannya?

Frederick Gary Sejumlah gas dialirkan ke bejana besi raksa, sehingga raksa mengalami perubahan ketinggian 25 cm dengan sisi manometer terhubung ke atmosfer yang lebih tinggi. Faktanya adalah massa merkuri adalah 13.600 kg/m3 dan tekanan atmosfer pada ujung terbuka manometer adalah 1,01 × 105 Pa. Tekanan gas yang mengalir di bejana adalah

Tentu, saya dapat membantu Anda memecahkan masalah ini! Mari kita mulai dengan menggambar diagram manometer. Kita tahu bahwa sisi raksa dari manometer mengalami perubahan ketinggian sebesar 25 cm. Sebut saja perbedaan ketinggian ini "h". lua Salin kode Gas Merkuri ----------|-h-|---------- Kita juga mengetahui massa jenis merkuri, yaitu 13.600 kg/m^3, dan tekanan atmosfer di ujung terbuka manometer, yaitu 1,01 × 10^5 Pa. Untuk mencari tekanan gas yang mengalir di bejana, kita perlu menggunakan persamaan: P_gas + ρ_merkuri * g * h = P_atm di mana P_gas adalah tekanan gas, ρ_merkuri adalah densitas merkuri, g adalah percepatan gravitasi, h adalah perbedaan ketinggian merkuri dalam manometer, dan P_atm adalah tekanan atmosfer. Mengganti nilai yang kita ketahui, kita mendapatkan: P_gas + 13600 kg/m^3 * 9,81 m/s^2 * 0,25 m = 1,01 × 10^5 Pa Menyederhanakan dan memecahkan P_gas, kita mendapatkan: P_gas = 1,01 × 10^5 Pa - 3365 Pa P_gas = 9,76 × 10^4 Pa Jadi, tekanan gas yang mengalir dalam bejana adalah 9,76 × 10^4 Pa.

Tugas Praktikum Pengukuran Tekanan

Pada hari Sabtu 4 Maret 2023, saya dan teman-teman kelas Mekaniks Fluida Dasar - 02 mengunjungi lab CCIT di Kukusan. Di situ kami mempelajari cara kerja alat alat pengukur tekanan, seperti manometer analog, manometer U dan pressure transducer

1. Prinsip kerja alat pengukur tekanan manometer U, manometer analog dan pressure transducer

a). Manometer Analog

Alat pengukur tekanan yang menggunakan prinsip fluida hidrostatis. Prinsip kerjanya didasarkan pada perbedaan tinggi kolom cairan di dalam tabung yang terbentuk oleh tekanan hidrostatik yang bekerja pada kedua ujung tabung. Manometer analog terdiri dari tabung yang berisi cairan (biasanya air atau air raksa), sebuah skala pengukuran, dan dua buah selang untuk menghubungkan manometer dengan sumber tekanan yang akan diukur.

Cara kerja manometer analog adalah sebagai berikut:

i). Salah satu ujung selang dihubungkan dengan sumber tekanan yang akan diukur, sedangkan ujung lainnya dihubungkan dengan manometer analog.

ii). Cairan dalam manometer analog akan mengalir ke dalam tabung dan naik ke ketinggian tertentu sesuai dengan besarnya tekanan yang diberikan oleh sumber tekanan.

iii). Tinggi kolom cairan yang terbentuk pada manometer analog akan terbaca pada skala pengukuran yang ada pada tabung.

iv). Hasil pengukuran tekanan dapat ditentukan dengan cara mengukur tinggi kolom cairan pada skala pengukuran dan mengkonversinya menjadi satuan tekanan yang diinginkan.

Dalam prakteknya, manometer analog dapat digunakan untuk mengukur tekanan udara, gas, atau cairan dalam sistem yang tidak terlalu besar atau rumit. Namun, penggunaan air raksa dalam manometer analog perlu dihindari karena dapat berbahaya bagi kesehatan dan lingkungan.

b). Manometer U

Alat pengukur perbedaan tekanan antara dua titik dalam sistem fluida. Prinsip kerja manometer tabung-U didasarkan pada perbedaan tekanan antara dua titik dalam sistem fluida, yang menyebabkan kolom fluida bergerak dalam tabung berbentuk-U. Manometer tabung-U terdiri dari tabung berbentuk U yang sebagian diisi dengan cairan, seperti air atau merkuri. Kedua ujung tabung berbentuk U terbuka ke atmosfer, dengan salah satu ujungnya dihubungkan ke sistem yang sedang diukur.

Ketika sistem diberi tekanan, perbedaan tekanan antara dua titik di dalam sistem menyebabkan fluida di dalam manometer tabung-U bergerak. Fluida pada sisi tabung yang terhubung dengan sistem yang diukur akan tergeser ke bawah akibat tekanan yang meningkat, sedangkan fluida pada sisi berlawanan dari tabung akan bergerak ke atas akibat penurunan tekanan. Perbedaan ketinggian antara dua kolom fluida adalah ukuran perbedaan tekanan antara dua titik dalam sistem.

Perbedaan tekanan dihitung dengan menggunakan persamaan:

                                                               ∆P = ρgh

Dimana ΔP adalah perbedaan tekanan, ρ adalah densitas fluida dalam manometer tabung-U, g adalah percepatan gravitasi, dan h adalah perbedaan ketinggian antara dua kolom fluida.

Oleh karena itu, prinsip kerja manometer tabung-U didasarkan pada perbedaan tekanan antara dua titik dalam sistem fluida, yang menyebabkan kolom fluida bergerak dalam tabung berbentuk-U. Dengan mengukur perbedaan ketinggian kolom fluida, perbedaan tekanan dapat dihitung.

c). Pressure Transducer

Perangkat elektronik yang digunakan untuk mengukur tekanan dan mengubah pembacaan tekanan menjadi sinyal listrik yang dapat digunakan untuk pemantauan, kontrol atau akuisisi data. Dalam kasus manometer, transduser tekanan dapat digunakan untuk mengubah pengukuran tekanan dari manometer tabung-U menjadi sinyal listrik. Prinsip pengoperasian transduser tekanan didasarkan pada deformasi sensing element saat mengalami perbedaan tekanan. Deformasi sensing element menghasilkan sinyal listrik sebanding dengan tekanan yang diukur.

Dalam manometer, transduser tekanan biasanya dipasang pada salah satu ujung tabung-U, tempat perbedaan tekanan diukur. Transduser mengubah pengukuran tekanan menjadi sinyal listrik yang dapat ditampilkan pada pembacaan digital atau direkam oleh sistem akuisisi data.

2. Soal Perhitungan

Manometer U dengan tekanan 300 Pa maka akan menyebabkan peningkatan tekanan h....untuk masing-masing fluida air, raksa dan minyak

Jawab :

Jika Manometer U dihubungkan ke sistem yang memiliki tekanan sebesar 300 Pa, maka akan terjadi peningkatan ketinggian fluida pada salah satu ujung tabung manometer. Besarnya peningkatan ketinggian fluida tergantung pada massa jenis fluida yang digunakan dalam manometer.

Dalam persamaan tekanan hidrostatis :

                                                               ∆P = ρgh

Air

Jika P = 300 Pa ρ = 1000 kg/m^3 (untuk air) g = 9.8 m/s^2, maka h =

3mbar = 1000 kg/m^3 . 9.8 m/s^2 . Δh

300 Pascal = 1000 kg/m^3 . 9.8 m/s^2 . Δh

  Δh = 0.0306 m sekitar 3.06 cm

Jadi, perbedaan ketinggian fluida pada salah satu ujung tabung manometer sebesar sekitar 3.6 cm

Jika P = 3000 Pa ρ = 1000 kg/m^3 (untuk air) g = 9.8 m/s^2, maka h =

30mbar = 1000 kg/m^3 . 9.8 m/s^2 . Δh

3000 Pascal = 1000 kg/m^3 . 9.8 m/s^2 . Δh

  Δh = 0.306 m sekitar 30.6 cm

Jadi, perbedaan ketinggian fluida pada salah satu ujung tabung manometer sebesar sekitar 30.6 cm

Raksa

Jika P = 300 Pa ρ = 13600 kg/m^3 (untuk air) g = 9.8 m/s^2, maka h =

3mbar = 13600 kg/m^3 . 9.8 m/s^2 . Δh

300 Pascal = 13600 kg/m^3 . 9.8 m/s^2 . Δh

  Δh = 0.00225 m sekitar 0.2 cm

Jadi, perbedaan ketinggian fluida pada salah satu ujung tabung manometer sebesar sekitar 0.2 cm

Jika P = 3000 Pa ρ = 13600 kg/m^3 (untuk air) g = 9.8 m/s^2, maka h =

30mbar = 13600 kg/m^3 . 9.8 m/s^2 . Δh

3000 Pascal = 13600 kg/m^3 . 9.8 m/s^2 . Δh

  Δh = 0.0225 m sekitar 2.25 cm

Jadi, perbedaan ketinggian fluida pada salah satu ujung tabung manometer sebesar sekitar 2.25 cm

Minyak Jika P = 300 Pa ρ = 800 kg/m^3 (untuk air) g = 9.8 m/s^2, maka h =

3mbar = 800 kg/m^3 . 9.8 m/s^2 . Δh

300 Pascal = 800 kg/m^3 . 9.8 m/s^2 . Δh

  Δh = 0.0382 m sekitar 3.82 cm

Jadi, perbedaan ketinggian fluida pada salah satu ujung tabung manometer sebesar sekitar 3.82 cm

Jika P = 3000 Pa ρ = 800 kg/m^3 (untuk air) g = 9.8 m/s^2, maka h =

3mbar = 800 kg/m^3 . 9.8 m/s^2 . Δh

3000 Pascal = 800 kg/m^3 . 9.8 m/s^2 . Δh

  Δh = 0.382 m sekitar 38.2 cm

Jadi, perbedaan ketinggian fluida pada salah satu ujung tabung manometer sebesar sekitar 38.2 cm

3. Pertanyaan Kepada ChatGPT

a.) Why can the analog manometer needle move?

The analog manometer uses a mechanical mechanism to measure pressure, where the pressure measurement is indicated by the position of a needle on a dial. The needle is connected to a bourdon tube or a diaphragm that deflects when pressure is applied, causing the needle to move.

In a bourdon tube type analog manometer, the bourdon tube is a flattened, coiled tube that is sealed at one end and connected to the pressure source at the other end. When pressure is applied to the bourdon tube, it attempts to straighten out, which causes the tube to uncoil. The movement of the tube is then translated to the movement of a link that moves the needle on the dial. The amount of deflection of the bourdon tube is proportional to the pressure being measured, which is indicated by the position of the needle on the dial.

In a diaphragm type analog manometer, the diaphragm is a thin, flexible membrane that is sealed around the edges and connected to the pressure source at the center. When pressure is applied to the diaphragm, it deflects, causing a movement of a link that moves the needle on the dial. The amount of deflection of the diaphragm is proportional to the pressure being measured, which is indicated by the position of the needle on the dial.

Therefore, the analog manometer needle can move because it is connected to a mechanism, such as a bourdon tube or a diaphragm, that deflects when pressure is applied. The deflection of the mechanism is proportional to the pressure being measured, which is indicated by the position of the needle on the dial.

b.) How the movement of the needle represents pressure?

The movement of the needle in an analog manometer represents pressure because the position of the needle on the dial is directly proportional to the pressure being measured. The analog manometer is calibrated in such a way that the position of the needle corresponds to a specific pressure reading.

In a bourdon tube or diaphragm type analog manometer, the deflection of the bourdon tube or diaphragm is proportional to the pressure being measured. The deflection of the mechanism is then translated into the movement of the needle on the dial, which is calibrated to provide a direct reading of the pressure being measured. For example, if the range of a particular analog manometer is 0-100 psi, and the pressure being measured is 50 psi, the needle will be positioned at the center of the dial, indicating a pressure reading of 50 psi. If the pressure being measured is increased to 75 psi, the needle will move further to the right, indicating a pressure reading of 75 psi. Conversely, if the pressure being measured is reduced to 25 psi, the needle will move to the left, indicating a pressure reading of 25 psi.

Therefore, the movement of the needle in an analog manometer represents pressure because the position of the needle on the dial is directly proportional to the pressure being measured, and the dial is calibrated to provide accurate pressure readings.

c.) What happens if the water is replaced with another fluid?

If the water in a U-tube manometer is replaced with another fluid, such as oil or mercury, the specific gravity or density of the fluid will affect the amount of deflection of the fluid column in the manometer. This is because the deflection of the fluid column is determined by the pressure difference between the two arms of the U-tube and the weight of the fluid column itself.

The pressure difference between the two arms of the U-tube manometer is determined by the pressure difference between the two points being measured. However, the weight of the fluid column is determined by the density and height of the fluid column.

For example, if the U-tube manometer is filled with oil instead of water, the oil column will deflect less than the water column for the same pressure difference. This is because oil has a lower specific gravity than water, meaning it has less weight for the same volume. Therefore, the height of the oil column must be greater than the height of the water column to produce the same pressure difference.

On the other hand, if the U-tube manometer is filled with mercury instead of water, the mercury column will deflect more than the water column for the same pressure difference. This is because mercury has a higher specific gravity than water, meaning it has more weight for the same volume. Therefore, the height of the mercury column can be lower than the height of the water column to produce the same pressure difference.

In summary, the replacement of water with another fluid in a U-tube manometer will affect the amount of deflection of the fluid column, and the height of the fluid column will be determined by the specific gravity or density of the fluid being used.

d.) What kind of fluids can be measured using a manometer?

A manometer can be used to measure the pressure of a wide range of fluids, including gases and liquids. The choice of fluid to be measured depends on the application and the pressure range being measured.

Some common fluids that can be measured using a manometer include:

i). Air

Manometers are commonly used to measure air pressure in HVAC systems, pneumatic systems, and other industrial applications.

ii). Water

Manometers can also be used to measure water pressure in plumbing systems, irrigation systems, and water treatment facilities.

iii). Hydraulic fluids

Manometers can be used to measure pressure in hydraulic systems used in heavy equipment, automotive, and aerospace industries.

iv). Refrigerants

Manometers are used to measure the pressure of refrigerants in HVAC and refrigeration systems.

v). Oil and other fluids

Manometers can be used to measure the pressure of oil and other fluids in a wide range of industrial applications, such as chemical processing, power generation, and manufacturing.

The choice of fluid will depend on the specific application, and the type of manometer used will also vary depending on the fluid being measured and the required accuracy and precision of the pressure measurement. For example, some manometers are designed to measure low-pressure gases, while others are designed to measure high-pressure liquids.