Abraham Immanuel Pattimura Pattiradjawane
Nama : Abraham Immanuel Pattimura Pattiradjawane
Panggilan : Bram
TTL : Jakarta, 04 Juli 2003
NPM : 2106705234
Program : S1 Reguler Teknik Mesin
Jumat, 24 Februari 2023
Percakapan dengan ChatGPT:
What is a manometer?
Manometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur tekanan. Manometer terdiri dari tube transparan berbentuk U yang berisi suatu cairan, biasanya air atau raksa, yang terbuka pada salah satu ujungnya dan terhubung pada objek yang diukur pada ujung lainnya. Cairan di dalam tube akan bergerak naik dan turun mengikuti perubahan tekanan. Tekanan itu sendiri dapat diukur dengan mengamati ketinggian cairan dalam tube.
Can a manometer work using nonhomogeneous liquid?
Manometer bekerja pada prinsip hidrostatika, yang menyatakan bahwa tekanan dalam fluida diam seragam di semua titik. Dengan demikian, agar manometer dapat bekerja, cairan di dalam tube harus berada dalam kesetimbangan hidrostatik, yang berarti tekanannya sama di semua titik.
Jika pengukuran tekanan dengan manometer menggunakan cairan nonhomogen, dimana sifat-sifat seperti densitas dan kekentalan berbeda dari satu titik ke titik lainnya, maka tekanan di dalam cairan akan berbeda-beda di setiap titik. Sehingga, cairan tidak berada pada kesetimbangan hidrostatik, dan manometer tidak akan memberikan hasil pengukuran yang akurat.
Maka dari itu, disarankan untuk menggunakan cairan yang homogen seperti air atau raksa. Namun, beberapa aplikasi yang terspesialisasi dapat menggunakan cairan nonhomogen dengan sifat-sifat yang dikendalikan untuk keperluan yang spesifik.
How does temperature affect a manometer?
Temperature can affect a manometer in several ways, including through changes in the density and viscosity of the liquid inside the manometer tube, and changes in the properties of the material used to construct the manometer itself.
As temperature increases, the density of the liquid inside the manometer tube typically decreases, which can cause a corresponding decrease in the pressure measured by the manometer. The degree of temperature dependence of the liquid's density will depend on the specific liquid being used.
In addition, temperature changes can also affect the viscosity of the liquid, which can impact the flow of the liquid inside the manometer and affect its accuracy.
The material used to construct the manometer itself can also be affected by temperature. For example, if the manometer is made of metal, it may expand or contract with changes in temperature, which can cause changes in the dimensions of the manometer tube and affect the accuracy of the pressure measurements.
To minimize the effects of temperature on a manometer, it is important to keep the manometer and the fluid inside it at a constant temperature, and to calibrate the manometer at the temperature at which it will be used to ensure accurate readings.
How does air velocity affect a manometer?
Air velocity can affect a manometer by creating dynamic pressure, which is a result of the motion of the fluid, in this case air, and can add to or subtract from the static pressure being measured by the manometer. The resulting pressure measured by the manometer will be the sum of the static pressure and the dynamic pressure.
In situations where air is flowing at a high velocity, such as in a wind tunnel or a ventilation system, the dynamic pressure can become significant and can impact the accuracy of the manometer reading. In such cases, it may be necessary to use a different type of pressure measuring device that is specifically designed to account for dynamic pressure, such as a pitot tube.
If a manometer is being used to measure air velocity directly, rather than pressure, then changes in air velocity can affect the accuracy of the reading. In such cases, the manometer may need to be calibrated to account for changes in air velocity and other environmental factors. It is important to carefully follow the manufacturer's instructions for using and calibrating the manometer to ensure accurate measurements.
Selasa, 28 Februari 2023
Tugas 1 Manometer
1. Mekanisme kerja manometer analog
Bagian inlet manometer dihubungkan ke vacuum cleaner, tepatnya sisi yang meniupkan udara, sehingga udara masuk melalui inlet. Setelah melalui inlet, terdapat dua buah katup yang mengatur kecepatan aliran udara. Selanjutnya, udara yang masuk akan melalui dua titik pengukuran tekanan dan kecepatan untuk dapat diukur.
2. Mekanisme kerja manometer tipe U (fluida air)
Sebuah tube berbentuk U memiliki satu ujung yang terhubung ke objek yang tekanannya diketahui, sehingga dijadikan referensi, biasanya berupa udara. Sedangkan ujung satunya terhubung ke objek yang ingin diukur tekanannya. Di dalam tube, terdapat fluida, biasanya air atau raksa. Ketika tekanan diaplikasikan, tinggi fluida di masing-masing ujung tube akan mengalami perbedaan. Selisih dari ketinggian dari berbanding lurus dengan selisih tekanan dari kedua objek yang tersambung dengan tube. Dengan mengetahui tekanan referensi dan selisihnya dengan tekanan dari objek yang diukur, kita dapat mengetahui nilai tekanan dari objek yang diukur.
3. Hasil pengukuran P1, P2, dan P2 (ketika menggunakan manometer tipe U)
> Satu katup terbuka, satu katup tertutup
P1 : 10 mbar
P2(analog) : 1.5 mbar
P2(tipe U) : 9 mmH2O
> Kedua katup terbuka
P1 : 8.5 mbar
P2(analog) : 1.2 mbar
P2(tipe U) : 12 mmH2O
4. Faktor yang mempengaruhi tinggi rendahnya tekanan
Tekanan dipengaruhi oleh kecepatan aliran udara. Menurut prinsip Bernoulli, ketika kecepatan fluida meningkat, tekanannya akan menurun, dan sebaliknya. Prinsip ini menyatakan bahwa total energi dari fluida adalah konstan sepanjang jalur aliran, yang berarti bahwa jika kecepatan fluida meningkat, tekanannya harus menurun agar energi tetap sama.
Prinsip ini umumnya diamati dalam aliran fluida melalui penyempitan, seperti pipa atau nozzle. Ketika fluida mengalir melalui penyempitan, kecepatannya meningkat, dan tekanannya menurun, menciptakan wilayah tekanan rendah. Efek ini digunakan dalam banyak aplikasi, seperti dalam desain karburator untuk mesin pembakaran dalam, di mana aliran udara melalui penyempitan digunakan untuk menciptakan wilayah tekanan rendah yang menarik bahan bakar ke dalam aliran udara.
5. Tuliskan satuan yang ada pada manometer tersebut dan konversi ke dalam satuan SI
1 mbar = 100 Pa
10 mbar = 1000 Pa
1 mmH2O = 9.80665 Pa
12 mmH2O = 117.6798 Pa
6. Skala tekanan pada manometer tersebut
P1 sebelum : sesudah katup dibuka = 10 : 8.5 = 20 : 17
P2 analog sebelum : sesudah katup dibuka = 1.5 : 1.2 = 5 : 4
P2 tipe U sebelum : sesudah katup ditutup = 12 : 9 = 4 : 3
Soal diajukan kepada ChatGPT:
What is the amount of pressure created by air in atmospheric conditions: 1 atm, 20 deg C, flowing through a tube of diameter 4 cm at 15 m/s?
Jawaban:
To calculate the pressure created by air flowing through a tube of diameter 4 cm at 15 m/s under atmospheric conditions (1 atm, 20°C), we can use the same equation as in the previous answer:
P + (1/2) * ρ * v^2 = constant
However, we need to adjust the values of the density and atmospheric pressure based on the given conditions.
At a temperature of 20°C, the density of air is approximately 1.204 kg/m^3 (assuming atmospheric pressure of 1 atm). Therefore, we can plug in this value for ρ in the equation above.
Additionally, the atmospheric pressure at sea level is approximately 101,325 Pa (1 atm), so we can use this value for P.
P + (1/2) * ρ * v^2 = constant
101,325 Pa + (1/2) * 1.204 kg/m^3 * (15 m/s)^2 = constant
Simplifying the equation, we can solve for P:
P = constant - (1/2) * ρ * v^2
P = 101,325 Pa - (1/2) * 1.204 kg/m^3 * (15 m/s)^2
P = 100,748 Pa
Therefore, the pressure created by air flowing through a tube of diameter 4 cm at 15 m/s under atmospheric conditions (1 atm, 20°C) is approximately 100,748 Pa (or 1.0075 bar).
Sabtu, 04 Maret 2023
Kunjungan ke Lab Mekanika Fluida CCIT
1. Prinsip Kerja Alat Pengukur Tekanan
a) Manometer Analog
Nilai tekanan yang diukur menggunakan manometer analog dapat dibaca melalui jarum pada pressure gauge. Pressure gauge bekerja menggunakan bourdon tube. Bourdon tube akan meregang ketika mendapatkan tekanan dari fluida yang diukur, regangan ini kemudian mengakibatkan jarum dapat berputar. Semakin besar tekanan yang diukur oleh manometer analog, semakin besar regangan bourdon tube, dan sehingga semakin jauh putaran jarum.
b) Manometer U
Sebuah tube berbentuk U memiliki satu ujung yang terhubung ke objek yang tekanannya diketahui, sehingga dijadikan referensi, biasanya berupa udara. Sedangkan ujung satunya terhubung ke objek yang ingin diukur tekanannya. Di dalam tube, terdapat fluida, biasanya air atau raksa. Ketika tekanan diaplikasikan, tinggi fluida di masing-masing ujung tube akan mengalami perbedaan. Selisih dari ketinggian dari berbanding lurus dengan selisih tekanan dari kedua objek yang tersambung dengan tube. Dengan mengetahui tekanan referensi dan selisihnya dengan tekanan dari objek yang diukur, kita dapat mengetahui nilai tekanan dari objek yang diukur.
c) Pressure Transducer
Cara sebuah pressure transducer mendeteksi perbedaan tekanan adalah dengan menggunakan strain gage. Komponen ini dapat memberikan sinyal elektrik berupa perubahan hambatan listrik yang besarnya berbanding lurus dengan besar tekanan yang diterima. Pressure transducer biasanya merupakan bagian dari rangkaian akuisisi data, dimana pressure transducer dihubungkan ke board Arduino, kemudian sinyal elektriknya diubah menjadi sinyal digital untuk dibaca oleh programnya.
2. Studi Kasus
Berapa perubahan ketinggian yang disebabkan oleh tekanan sebesar 300 Pa pada manometer U, jika menggunakan fluida air, raksa, dan minyak?
a. Air: Massa jenis air pada suhu 20 derajat Celsius adalah sekitar 1000 kg/m^3. Karena massa jenisnya yang relatif kecil, perubahan ketinggian pada manometer U akan cukup besar. Berdasarkan hukum Pascal, perubahan ketinggian h dapat dihitung menggunakan persamaan:
P = ρgh
di mana P adalah tekanan, ρ adalah massa jenis fluida, g adalah percepatan gravitasi, dan h adalah perubahan ketinggian. Dengan menggunakan nilai ρ = 1000 kg/m^3 dan P = 300 Pa, maka h dapat dihitung sebagai berikut:
h = P / (ρg) = 300 / (1000 x 9.81) = 0.0305 meter atau sekitar 3 cm.
b. Raksa: Massa jenis raksa adalah sekitar 13.6 kali lebih besar dari massa jenis air, yaitu sekitar 13,595 kg/m^3. Karena massa jenisnya yang besar, perubahan ketinggian pada manometer U akan lebih kecil dibandingkan dengan penggunaan air. Dengan menggunakan nilai ρ = 13,595 kg/m^3 dan P = 300 Pa, maka h dapat dihitung sebagai berikut:
h = P / (ρg) = 300 / (13,595 x 9.81) = 0.0022 meter atau sekitar 2.2 mm.
Oleh karena itu, perubahan ketinggian pada manometer U yang menggunakan raksa adalah sekitar 2.2 mm.
c. Minyak: Massa jenis minyak dapat bervariasi tergantung pada jenis dan suhu. Sebagai contoh, massa jenis minyak sayur pada suhu kamar sekitar 920 kg/m^3. Karena massa jenisnya yang lebih besar dari air, namun lebih kecil dari raksa, perubahan ketinggian pada manometer U akan berada di antara penggunaan air dan raksa. Dengan menggunakan nilai ρ = 920 kg/m^3 dan P = 300 Pa, maka h dapat dihitung sebagai berikut:
h = P / (ρg) = 300 / (920 x 9.81) = 0.0333 meter atau sekitar 3.33 cm.
