Jesaya Marcel Gloryus

Biodata Diri

Jesaya Marcel Gloryus

2106727853

Mekanika Fluida-02

Komponen Nilai

1. Value (adab)

2. Knowledge (Faham: konsep & teori)

3. Ketrampilan (trampil menerapkan konsep, hands-on, analytical skill)

ChatGPT Kelas 24 Februari 2023

Petanyaan yang saya ajukan ke ChatGPT

Tell me the formula to calculate different pressure of fluids in U pipe that has different height

The pressure difference between two points in a fluid can be calculated using the following formula:

ΔP = ρgh

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

In a U-tube manometer, two different fluids of different densities are used to measure the pressure difference between two points. Let's assume that the left arm of the U-tube contains fluid 1 of density ρ1 and height h1, and the right arm contains fluid 2 of density ρ2 and height h2.

The pressure difference between the two points is given by:

ΔP = (P1 - P2) = ρ1gh1 - ρ2gh2

where P1 is the pressure at the left point and P2 is the pressure at the right point.

Since the two arms of the U-tube are open to the atmosphere, the pressure at the top of the fluids in the two arms is the same and can be taken as atmospheric pressure. Therefore, P1 = Patm + ρ1gh1 and P2 = Patm + ρ2gh2, where Patm is the atmospheric pressure.

Substituting these values in the above equation, we get:

ΔP = (P1 - P2) = (ρ1 - ρ2)gh

where h = h1 - h2 is the height difference between the two fluids.

So, the pressure difference between two points in a U-tube manometer with different height fluids can be calculated using the above formula, provided the densities of the fluids and the height difference between them are known.

ChatGPT Kelas 28 Februari 2023

                                                                                                                                      Kelas Tanggal 28 Februari 2023

Sebuah pipa U diberi tekanan yang berbeda pada dua sisi nya dengan 1 jenis fluida pada pipa tersebut. Diketahui terdapat perbedaan ketinggian antara fluida pada pipa kanan dan kiri sebesar 10 cm. Berapakah beda tekanan antara ujung kedua pipa tersebut

Jawaban

Untuk menentukan beda tekanan antara ujung kedua pipa, kita dapat menggunakan persamaan hidrostatis, yaitu:

ΔP = ρgh

di mana:

ΔP adalah beda tekanan antara kedua sisi pipa U (dalam satuan Pa atau N/m²)

ρ adalah massa jenis fluida (dalam satuan kg/m³)

g adalah percepatan gravitasi (sekitar 9,81 m/s²)

h adalah perbedaan ketinggian antara kedua sisi pipa U (dalam satuan meter)

Untuk menghitung ΔP, kita perlu menentukan nilai ρ dan h terlebih dahulu. Karena pipa U diisi dengan satu jenis fluida, maka massa jenisnya akan sama di kedua sisi pipa.

Berikut adalah langkah-langkah untuk menghitung ΔP:

Tentukan massa jenis fluida

Misalkan massa jenis fluida yang digunakan adalah 1000 kg/m³ (pembulatan densitas air).

Tentukan perbedaan ketinggian antara kedua sisi pipa

Diketahui perbedaan ketinggian antara kedua sisi pipa adalah 10 cm atau 0,1 meter.

Hitung ΔP menggunakan persamaan hidrostatis

ΔP = ρgh

ΔP = 1000 kg/m³ × 9,81 m/s² × 0,1 m

ΔP = 981 Pa atau 0,981 kPa

Dengan demikian, beda tekanan antara ujung kedua pipa tersebut adalah sekitar 981 Pa atau 0,981 kPa. Tekanan pada sisi yang lebih tinggi akan lebih besar daripada tekanan pada sisi yang lebih rendah sebesar ΔP ini.

Tugas-01

1. Jelaskan mekanisme kerja manometer analog

Manometer analog adalah perangkat yang mengukur tekanan fluida, seperti air, menggunakan prinsip mekanis. Pengukur terdiri dari beberapa komponen kunci yang bekerja sama untuk menampilkan pembacaan tekanan.

a. Bourdon Tube

  Bourdon tube adalah tabung logam elastis dalam bentuk melengkung/lengkungan. Saat tekanan fluida meningkat, tabung menjadi sedikit lurus karena ujung tabung bergerak. 
  Gerakan ini diterjemahkan ke dalam pengukuran tekanan pada permukaan pengukur (pointer dan dial).

b. Pointer

  Bourdon tube terhubung ke Pointer dan bergerak sepanjang dial yang dikalibrasi untuk menunjukkan pembacaan tekanan. Dial ditandai dengan range nilai tekanan, 
  biasanya dalam PSI (pounds per square inch) atau kPa (kilopascal), dan pointer dirancang untuk bergerak sebagai respons terhadap deformasi tabung Bourdon.

c. Connection

  Pengukur/gauge terhubung ke sistem fluida dengan Threaded Connection (sambungan berulir) atau alat kelengkapan lain yang sesuai. Saat fluida mengalir melalui 
  Connection, ia memberikan tekanan pada tabung Bourdon, yang menyebabkan penunjuk bergerak.

d. Casing

  Gauge (pengukur) ditutup dengan Casing yang melindunginya dari kerusakan. Casing biasanya terbuat dari logam atau plastik dan memiliki bagian transparan untuk 
  menampilkan tombol dan penunjuk.

Untuk membaca tekanan dari alat pengukur tekanan air analog, Anda cukup melihat posisi pointer pada dial. Tekanan ditunjukkan oleh nilai pada dial tempat Pointer menunjuk. Keakuratan pengukuran tergantung pada kualitas tabung Bourdon dan ketepatan proses kalibrasi.

Manometer analog memiliki prinsip kerja, yaitu mengukur beda tekanan antara dua fluida yang dimasukkan ke dalam tabung pipa U. Manometer analog dihubungkan ke salah satu ujung pipa U yang berisi fluida yang ingin diukur tekanannya.

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

Terdapat pipa U dimana salah satu ujungnya terbuka ke udara bebas dan satunya terhubung ke selang blower. Selang yang menghubungkan blower ke salah satu ujung pipa juga terdapat ujung yang terbuka ke udara bebas agar tidak semua udara dari blower mendorong fluida pipa U yang dapat mengakibatkan semua fluida cair pipa U terdorong keluar. Sebagian udara dari blower mendorong fluida cair pada pipa U sehingga terjadi perbedaan ketinggian antara dua ujung pipa. Perbedaan ketinggian tersebut diukur sehingga dapat diketahui perbedaaan tekanan antara dua pipa dan tekanan yang dihasilkan blower.

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

Salah satu katup terbuka

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 apa yang mempengaruhi tinggi rendahnya tekanan

Ada beberapa faktor yang dapat memengaruhi tekanan fluida, yaitu:

Kedalaman: Tekanan fluida meningkat dengan kedalaman karena berat fluida di atasnya, disebut sebagai tekanan hidrostatik.

Density/Massa Jenis: Massa jenis fluida juga dapat mempengaruhi tekanan. Fluida yang lebih padat akan memberikan lebih banyak tekanan pada kedalaman tertentu dibandingkan dengan fluida yang kurang padat.

Temperatur: Suhu dapat mempengaruhi tekanan gas, seperti udara. Ketika suhu gas meningkat, tekanan yang diberikannya juga meningkat.

Laju aliran: Kecepatan fluida dapat memengaruhi tekanan, terutama dalam situasi di mana fluida mengalir melalui saluran sempit atau terbatas. Ini dikenal sebagai prinsip Bernoulli. Semakin tinggi laju aliran maka tekanan fluida semakin kecil.

Gravitasi: Gravitasi dapat memengaruhi tekanan, terutama dalam situasi di mana fluida diangkat atau dipompa ke ketinggian yang lebih tinggi. Dalam fluida yang bergerak, gravitasi dapat menyebabkan perubahan tekanan akibat perubahan ketinggian atau kecepatan. Sebagai contoh, dalam fluida yang mengalir melalui pipa, tekanan pada suatu titik tertentu akan berkurang ketika fluida bertambah cepat dan/atau elevasi berkurang. Ini dikenal sebagai prinsip Bernoulli.

Bentuk container: Bentuk wadah dapat memiliki pengaruh yang signifikan terhadap tekanan fluida, khususnya dalam situasi di mana fluida tidak diam. Dalam fluida diam, tekanan pada setiap titik dalam fluida ditentukan oleh kedalaman fluida dan densitas fluida. Namun, bentuk wadah dapat memengaruhi cara fluida mendistribusikan berat dan tekanannya.

Misalnya, dalam wadah dengan bagian bawah yang sempit dan bagian atas yang lebar, tekanan di bagian bawah akan lebih tinggi daripada di bagian atas. Ini karena berat fluida didistribusikan ke area yang lebih besar di bagian atas wadah, dan terkonsentrasi di area yang lebih kecil di bagian bawah. Sebaliknya, dalam wadah dengan bagian bawah yang lebar dan bagian atas yang sempit, tekanan di bagian bawah akan lebih rendah daripada di bagian atas.

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

satuan pada manometer adalah mbar (milibar)

satuan SI untuk tekanan adalah Pascal [Pa]

1 mbar = 100 Pa

6. Buatlah skala tekanan pada manometer tersebut

P1 sebelum katup dibuka : P1 sesudah katup dibuka = 10 : 8.5 = 20 : 17

P2 manometer analog sebelum katup dibuka : P2 manometer analog sesudah katup dibuka = 1.5 : 1.2 = 5 : 4

P2 manometer tipe U sebelum katup dibuka : P2 manometer tipe U sesudah katup dibuka = 12 : 9 = 4 : 3

Tugas Praktek Pengukuran Tekanan

Tugas:

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

Prinsip kerja manometer analog sudah saya tuliskan pada Tugas-01 No. 1

Berikut gambar manometer analog

Prinsip kerja manometer U

Manometer tabung-U adalah alat yang digunakan untuk mengukur tekanan, biasanya dalam sistem fluida seperti saluran pipa atau tangki. Manometer terdiri dari tabung berbentuk U yang diisi dengan cairan, seperti air atau merkuri, dan dua lengan vertikal yang terbuka ke atmosfer.

Untuk menggunakan manometer tabung-U, salah satu ujung tabung dihubungkan ke sistem yang diukur, dan ujung lainnya dibiarkan terbuka ke atmosfer. Saat tekanan dalam sistem meningkat atau menurun, hal itu menyebabkan cairan dalam tabung-U bergerak ke atas atau ke bawah di satu lengan dan dengan demikian bergerak ke bawah atau ke atas di lengan lainnya.

Perbedaan ketinggian dua kolom cairan dalam tabung U menunjukkan perbedaan tekanan antara sistem yang diukur dan atmosfer. Perbedaan ketinggian dapat diukur dengan menggunakan penggaris atau skala yang diletakkan di sebelah tabung-U. Perbedaan tekanan dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

P = ρgh

di mana P adalah perbedaan tekanan, ρ adalah densitas cairan, g adalah percepatan gravitasi, dan h adalah perbedaan ketinggian antara dua kolom cairan.

Manometer tabung-U adalah perangkat sederhana dan murah yang dapat digunakan untuk mengukur berbagai tekanan. Namun, mereka memiliki keterbatasan dalam hal akurasi dan jenis cairan yang dapat digunakan, serta rentan terhadap kesalahan yang disebabkan oleh perubahan suhu dan faktor lainnya.

Prinsip kerja Pressure Transducer

Pressure Transducer adalah perangkat yang mengubah pengukuran tekanan fisik menjadi sinyal listrik yang dapat diukur atau direkam oleh peralatan elektronik. Transduser terdiri dari elemen penginderaan, yang biasanya berupa diafragma logam tipis, dan sirkuit yang mengubah defleksi diafragma menjadi sinyal listrik.

Ketika tekanan diterapkan ke elemen penginderaan, terjadi defleksi, menyebabkan perubahan resistansi atau kapasitansi elemen. Perubahan ini dideteksi oleh sirkuit transduser, yang menghasilkan sinyal listrik yang sesuai dengan tekanan yang diukur.

Ada beberapa jenis transduser tekanan, masing-masing dengan elemen penginderaan dan desain sirkuitnya sendiri. Jenis yang paling umum meliputi:

Transduser pengukur regangan: Ini menggunakan diafragma logam dengan pengukur regangan yang terpasang padanya. Saat diafragma membelok di bawah tekanan, pengukur regangan mengubah resistansinya, yang diukur oleh sirkuit transduser.

Transduser kapasitif: Ini menggunakan diafragma logam dengan dua pelat logam yang terpasang padanya. Saat diafragma membelok, jarak antara pelat berubah, menyebabkan perubahan kapasitansi, yang diukur dengan sirkuit transduser.

Transduser piezoelektrik: Ini menggunakan bahan kristal atau keramik yang menghasilkan muatan listrik saat mengalami tekanan. Muatan dideteksi oleh sirkuit transduser dan diubah menjadi sinyal listrik.

Transduser tekanan banyak digunakan di banyak industri, termasuk otomotif, dirgantara, dan manufaktur. Mereka sangat akurat dan andal, dan dapat dirancang untuk mengukur berbagai tekanan dan suhu.

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.