136670384 KR01 Rahmat Sigalingging 1206260835 Kalor Dispasi Hot Wire PDF

7/29/2019 136670384 KR01 Rahmat Sigalingging 1206260835 Kalor Dispasi Hot Wire PDF

1/22

Laporan Praktikum

Nama / NPM

: Rahmat Sigalingging / 1206260835 : Teknik / Teknik Elektro

Fak / Prog. Studi

Group & Kawan kerja: A5, Rachmat Romario Akbara Rifqi Hanif Rininta TriswinantiRexy Darmawan Rethanisa Alveriana Rahmat Ramadhani Puthut Bayu Murti No & Nama PercobaanMinggu Percobaan

: KR01 Disipasi Kalor Hot Wire : Pekan 06 : Jumat, 12 April 2013 :

Tanggal Percobaan Nama Asisten

Laboratorium Fisika Dasar UPP IPD Universitas Indonesia


2/22

2

KR01 DISIPASI KALOR HOT WIRETUJUANMenggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara. ALAT 1. kawat pijar (hotwire) 2. Fan 3. Voltmeter dan Ampmeter 4. Adjustable power supply 5. Camcorder 6. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis TEORI DASAR Di dalamlogam yang berarus listrik, gerak pembawa muatan benumbukan dengan atom-atom logam akibat tumbukan, pembawa muatan kehilangan sejumlah energinya sehingga bergerak dengan kecepatan tetap dan atom-atom logam bergetar makin cepat sehingga menimbulkan panas atau kalor. Bila sejumlah muatan dQ bergerak di bawah pengaruh beda potensial V, muatanini haruslah mendapat tambahan energi dU =(dQ)V. akan tetapi arus i tetap, berarti kecepatan tetap, dan encrgi kincLikpun Lak bcrubah. Energi ini hilang sebagai kalor dan diterima logam dengan daya. Jika arus i dalam amper dan LeganganV dalam volLmaka daya P dalam watt (w). Karena bedan potensial V=iR, maka persamaan menjadi P= I R. Persamaan ini menyatakan daya yang hilang atas daya disipasi pada konduktor dengan Resistensi R bila dialiri arus listrik.Single normal probe adalah suatu tipe hotwire yang paling banyak digunakan sebagai sensor untuk memberikan informasi kecepatan aliran dalam arah axial saja. Probe2


3/22

3

seperti ini terdiri dari sebuah kawat logam pendek yang halus yang disatukan pada dua kawat baja. Masing masing ujung probe dihubungkan ke sebuah sumber tegangan. Energi listrik yang mengalir pada probe tersebut akan didispasi oleh kawat menjadi energi kalor. Besarnya energi listrik yang terdisipasi sebanding dengan tegangan , arus listrik yang mengalir di probe tersebut dan lamanya waktu arus listrik mengalir. P=vi t .........( 1 )

Bila probe dihembuskan udara maka akan merubah nilai resistansi kawat sehingga merubah besarnya arus listrik yang mengalir. Semakin cepat udara yang mengalir maka perubahan nilai resistansi juga semakin besar dan arus listrik yang mengalirjuga berubah. Jumlah perpindahan panas yang diterima probe dinyatakan oleh overheat ratio yang dirumuskan sebagai :

Overheat ratio =

Rw

= resistansi kawat pada temperatur pengoperasian (dihembuskan udara).

Ra = resistansi kawat pada temperatur ambient (ruangan).


4/22

4

Hot wire probe harus dikalibrasi untuk menentukan persamaan yang menyatakan hubungan antara tegangan kawat (wire voltage , E) dengan kecepatan referensi (reference velocity , U) setelah persamaan diperoleh, kemudian informasi kecepatan dalam setiap percobaan dapat dievaluasi menggunakan persamaan tersebut. Persamaan yang didapat berbentuk persamaan linear atau persamaan polinomial.

Pada percobaan yang akan dilakukan yaitu mengukur tegangan kawat pada temperaturambient dan mengukur tegangan kawat bila dialiri arus udara dengan kecepatan yang hasilkan oleh fan. Kecepatan aliran udara oleh fan akan divariasikan melaluidaya yang diberikan ke fan yaitu 70 , 110 , 150 dan 190 dari daya maksimal 230 m/s. CARA KERJA Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLabdi bagian bawah halaman ini. 1. Mengaktifkan Web cam dengan menklik icon video pada halaman web r-Lab 2. Memberikan aliran udara dengan kecepatan 0 m/s , denganmengklik pilihan drop down pada icon atur kecepatan aliran. 3. Menghidupkan motor engerak kipas dengan mengklik radio button pada icon menghidupkan power supply kipas. 4. Mengukur Tegangan dan Arus listrik di kawat hot wire dengan cara mengklikicon ukur. 5. Mengulangi langkah 2 hingga 4 untuk kecepatan 70 , 110 , 150 , 190 dan 230 m/s.


5/22

5

TUGAS & EVALUASI1. Berdasarkan data yang didapat , buatlah grafik yang menggambarkan

hubungan Tegangan Hotwire dengan Waktu untuk tiap kecepatan aliran

udara. 2. Berdasarkan pengolahan data di atas, buatlah grafik yang menggambarkanhubungan Tegangan Hotwire dengan Kecepatan aliran angin. 3. Membuat persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hotwire. 4. Berdasarkan percobaan dan data yang didapat, apakah kita dapat menggunakan kawat Hotwire sebagai pengukur kecepatan angin? 5. Memberi analisis dari hasil percobaan ini.


6/22

6

PENGOLAHAN DATA DAN EVALUASI a. Grafik Pengamatan Berdasarkan data yang didapat,maka grafik hubungan tegangan hot wire dengan waktu adalah

Tegangan Vs Waktu2,115590 y = 2,112 R = 3E-16

( V )

V0 T e g a n g a n Linear (V0)

2,111155 0 2 4 6 Waktu (s) 8 10 12

Grafik 1


7/22

7

Tegangan Vs Waktu2,0685 2,068 Tegangan (V) 2,0675 2,067 2,0665 2,066 2,0655 2,065 2,0645 0 2 4 6Waktu (s) 8 10

y = 0,000x + 2,066 R = 0,302

V1 Linear (V1)

12

Grafik 2

Tegangan Vs Waktu2,0505 2,05 Tegangan (V) 2,0495 2,049 2,0485 2,048 2,0475 2,047 2,0465 0 2 4 6 Waktu (s) 8 10 12 y = -0,000x + 2,049 R = 0,369 V2 Linear (V2)

Grafik 3


8/22

8

Tegangan Vs Waktu2,0402 2,04 Tegangan (V) 2,0398 2,0396 2,0394 2,0392 2,039 2,0388 0 2 4 6 Waktu(s) 8 10 12 V3 Linear (V3) y = -5E-05x + 2,039 R = 0,116

Grafik 4

Tegangan Vs Waktu2,0352 2,035Tegangan (V)

2,0348 2,0346 2,0344 2,0342 2,034 2,0338 0 2 4 6 Waktu (s) 8 10

y = -5E-05x + 2,035 R = 0,116

V4 Linear (V4)

12

Grafik 5


9/22

9

Tegangan Vs Waktu2,034452 y = 2,031 R = 5E-16

( V )

V5 T e g a n g a n Linear (V5)

2,030187 0 2 4 6 Waktu (s) 8 10 12

Grafik 6


10/22

Keterangan : V0 = 0 m/s V1 = 70 m/s V2 = 110 m/s V3 = 150 m/s V4 = 190 m/s V5 =230 m/s Data R-labWaktu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 Kec Angin 0 0 0 0 0 0 00 0 0 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 110 110 110 110 V-HW 2.112 2.113 2.103 2.1022.104 2.107 2.113 2.113 2.113 2.112 2.068 2.071 2.071 2.068 2.068 2.068 2.067 2.066 2.066 2.069 2.049 2.049 2.049 2.049 I-HW 54.0 53.9 53.9 54.1 54.5 54.9 54.554.0 53.9 53.9 55.6 54.7 54.2 54.1 54.4 55.2 55.7 55.2 54.4 54.1 54.6 54.3 54.354.7


11/22

5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

110 110 110 110 110 110 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 190 190 190 190190 190 190 190 190 190 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230

2.050 2.047 2.050 2.050 2.049 2.048 2.042 2.042 2.042 2.042 2.041 2.042 2.041 2.042 2.042 2.041 2.036 2.036 2.036 2.036 2.036 2.036 2.035 2.035 2.035 2.035 2.032 2.032 2.031 2.031 2.032 2.031 2.031 2.032 2.031 2.031

55.4 56.2 56.0 55.2 54.6 54.3 56.3 56.4 56.0 55.2 54.7 54.4 54.4 54.6 55.1 55.754.4 54.5 55.0 55.8 56.5 56.4 55.8 54.9 54.5 54.4 54.9 54.6 54.5 54.7 55.2 55.956.5 56.7 56.2 55.3

Berdasarkan data yang didapatkan dari R-Lab juga, praktikan dapat membuat grafikhubungan tegangan hot wire dengan kecepatan aliran angin dengan metode regresilinear


12/22

Untuk membuktikan m dan b pada persamaan y = mx +b, maka :

Grafik hubungan antara kec.angin dengan tegangan Hot wire

Grafik 1


13/22

Grafik 2

Grafik 3


14/22

Grafik 4

Grafik 5


15/22

Keterangan : Xi = Kecepatan Angin Yi = Tegangan rata-rata Hot Wire Dengan data diatas,

Jadi, persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan Hot Wire adalah y =-0,00033x + 2,098


16/22

ANALISIS a. Percobaan Saat kami kelompok lima melakukan percobaan pekan ke-4 dari praktikum yang kami telah pelajari, para praktikan mendapat bahan percobaan dari asisten lab megenai disipasi kalor Hot Wire. Sebelum melakukan percobaan ini,pertama-tama para praktikan membaca teorinya dengan mengukur tegangan kawat bila dialiri arus udara dengan kecepatan yang hasilkan oleh kipas angin. Praktikumkali ini lebih canggih dari praktikum biasanya (manual), walaupun begitu praktikum remote lab ini masih memiliki banyak kekurangan. Kekurangan ini biasanya halyang paling menghambat untuk melakukan praktikum, sebagai contoh kekurangan yangada adalah masih tidak dapat menampilkan video, dalam hal ini video merupakan hal yang baik untuk melakukan percobaan karena bisa mendapat nilai yang lebih sesuai dan dapat di kalibrasi dengan nilai yang lain. Karena tidak adanya video inisehingga tentu saja akan terjadi kesalahan dalam hal kalibrasi. Praktikan tidakdapat menyamakan nilai awal yang harus sesuai pada gambar seperti dibawah ini.


17/22

12

Para Praktikan tidak dapat menyamakan angka yang tertera pada gambar tersebut juga tidak dapat menyamakan angka terhadap teman sekelompok sehingga setiap kali kita membuka R-lab nilai yang akan didapat akan selalu berbeda. Nilai itu dimasukkan berdasarkan praktikum yang sudah dahulu kala. Itu semua terjadi karena videountuk melakukan praktikum tidak dapat berfungsi. Selain itu, dalam pengambilandata, ada beberapa kesalahan lainnya yang tidak terlalu diperhatikan oleh para praktikan yaitu, praktikan tidak melakukan secara langsung praktikum ini. Sehingga memang dapat mengurangi kesalahan yang terjadi, tetapi para praktikan tidak dapat banyak belajar saat melakukan praktikum R-Lab. Percobaan ini menggunakan hotwire dengan sumber udara berupa kipas angin. Dalam percobaan ini, kecepatan angin juga divariasikan yaitu 0 m/s, 70 m/s, 110 m/s, 150 m/s, 190 m/s, 230 m/s. Adasedikit kerancuan di sini, yang mungkin dilakukan oleh pengurus praktikum. Sebagai contoh nyatanya adalah Pada modul percobaan dikatakan kecepatan angin dalamsatuan m/s. Tetapi pada percobaan r-lab, dituliskan bahwa kecepatan angin menggunakan satuan cm/s. Bagi praktikan, satuan yang masuk akal untuk sebuah kecepatanangin kipas angin adalah cm/s karena kecepatan kipas angin biasanya kecil, makaakan lebih cocok mengginaka satuan cm/s. Pertama-tama para praktikan melakukanpengukuran kecepatan kipas angin. Pengukuran dilakukan mulai dari kecepatan 0 m/s yaitu pada saat kipas belum dinyalakan. Karena v= 0 cm/s, maka arus dan tegangan listrik tentu saja belum terpengaruh.Saat kipas mulai dinyalakan, para praktikan kemudian mengukur tegangan dan diklasifikasikan kedalam besarnya kecepatan angin yang diberikan. Dari hal ini para praktikan dapat mengetahui bahwa, jika se

makin besar kecepatan angin, maka arus listrik akan semakin besar. Dari praktikum ini dapat kita ketahui bahwa, arus listrik dan kecepatan angin berbanding lurus. Tetapi berkebalikan dengan tegangan. Apabila kecepatan angin semakin besar maka tegangan yang dihasilkan akan semakin kecil. Hal ini disebabkan oleh udara yang berasal dari kipas angin mempengaruhi resistensi pada kawat dan kemudian berdampak pada arus dan tegangan. Semakin kencang angin yang dialirkan, semakin besar pula arus listrik yang


18/22

dihasilkan, itu karena semakin berat untuk mengerakkan generato pad kipa angin sehingga harus memerliukan arus listrik yang lebih besar pula. Sebaliknya, semakin besar kecepatan angin yang diberikan, semakin kecil tegangan yang dihasilkan.Besar kecilnya perubahan resistensi inilah yang mempengaruhi perubahan kalor yang terjadi pada probe. b. Grafik dari grafik yang kami dapat dari praktikum hot wire kali ini, kami para praktikan mendapatkan grafik yang diberikan perilaku yang sama, hanya berbeda pada besarnya kecepatan angin. Ada beberapa grafik berdasarkan tinjauannya yaitu Grafik yang menggambarkan besarnya tegangan terhadap waktu dan grafik yang berdasarkan kecepatan angin dengan tegangan hot wire nya. Berdasarkan grafik-grafik di atas, dapat dikatakan rata-rata perubahan kecepatan angin stabil dan ada juga yang konstan. Kalaupun berubah, perubahan tegangan hanyaberselisih kecil dan cukup jarang terjadi. Hal ini terjadi karena udara dari kipas angin tidak langsung mengubah kecepatannya. Tetapi melakukan percepatan terlebih dahulu. Dalam mendapatkan grafik bisa jadi para para praktikan mendapat banyak kesalahan, baik kesalahan sepele sebagai contoh salah memasukkan input dan salah melihat outputnya, juga ada kesalahan akibat pelayanan yang kurang baik darilaboratoriumnya, sebagai contoh: Penurunan yang cukup tajam sering terjadi karena kemungkinan terburuknya adalah karena praktikan tidak menggunakan video yangmenunjang dalam pengambilan data sehingga pada awal pengukuran, tegangan masih sama tinggi dengan hasil tegangan terakhir pada percobaan sebelumnya. Pada grafikyang kedua, seperti yang telah dituliskan sebelumnya bahwa tegangan berbandingterbalik dengan kecepatan angin, sehingga tidak heran bahwa grafik akan menurunke bawah. Berdasarkan grafik pengaruh tegangan pada kecepatan angin juga telah memberikan kesimpulan seperti yang telah dijelaskan dari data dan analisis yang t

elah saya buat untuk kepentingan laporan praktikum kali ini.


19/22

c. Hasil telah dikatakan dan didapatkan bahwa apabila kecepatan angin dipercepatmaka arus yang akan diserap akan lebih besar tetapi sebaliknya terjadi pada tegangan, apabila kecepatan angi semakin besr maka tegangannya akan semakin kecil kami para praktikan KR01melakukan penghitungan hubungan tegangan, kecepatan angin, dan kuat arus menggunakan metode least squares tetapi dengan menggunakan program regresi linear. Sehingga kami mendapatkan hasilnya sebagai berikut. y = 0,00034x + 2,098. Berdasarkan uji coba memasukkan data-data ke persamaan di ata, didapatkan bahwa kesalahan dari percobaan ini relatif besar sehingga dari sini disimpulkan bahwa kawat Hot Wire tidak dapat digunakan untuk mengukur nilainya. KESIMPULAN 1. Kecepatan angin berbanding terbalik dengan tegangan (V) dan berbandinglurus dengan arus listrik (I) 2. Tidak adanya video pada percobaan kali ini, sehingga berpengaruh pada pengambilan data. 3. Kesalahan yang terjadi akibat kurangbaiknya pelayanan R-lab, praktikan hanya diberikan waktu 5 menit setiap sesi. 4. Hasil persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hot wire adalah y= - 0,00033x + 2,098 REFERENSI 1. Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ, 2000. 2. Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition, John Wiley & Sons, Inc., NJ,2005.


20/22


21/22


22/22

136670384 KR01 Rahmat Sigalingging 1206260835 Kalor Dispasi Hot Wire PDF

Documents