KR01-Horison Ningsih Tamzil

8/8/2019 KR01-Horison Ningsih Tamzil

1/32

LAPORAN R-LAB

Disipasi Kalor Hot Wire

Nama : Horison Ningsih Tamzil

NPM : 0906556931

Fakultas : Teknik

Departemen : Teknik Kimia

Kode Praktikum : KR01

Tanggal Praktikum : 18 Februari 2010

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar (UPP-IPD)

Universitas Indonesia

Depok


2/32

Disipasi Kalor Hot Wire

I. Tujuan

Menggunakan hot wire sebagai sensor kecepatan aliran udara.

II. Peralatan

1. Kawat pijar (hotwire)2. Fan3. Voltmeter dan Ampmeter4. Adjustable power supply5. Camcorder6. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III. Prinsip Dasar

Anemometer hotwire telah digunakan untuk penelitian sejak lama sebagai

peralatan dalam mekanika fluida. Pada percobaan ini anemometer hotwire merupakan

elemen kecil yang dipanaskan sceara elektrik yang berada pada medium fluida (dalam hal

ini angin atau udara terbuka). Pada umumnya yang diukur oleh alat ini adalah kecepatan,

karena alat ini sangat sensitif terhadap transfer kalor yang terjadi antara elemen dengan

lingkungan, temperatur serta komposisinya juga dapat diteliti. Ini adalh tipe hotwire yang

sering digunakan untuk mengukur tingkat turbulen dari angin yang terdapat pada

terowongan, pola aliran di sekitar alat dan kipas mengalir dengan kompresor radial.


3/32

Hot Wire Sensors

Probe dengan tipe sensor hotwire harus memiliki dua karateristik agar dapat

menjadi alat yang berguna:

koefisien resistansi pada temperatur yang tinggi

sebuah resistansi elektrik yang dapat dengan mudah dipanaskan oleh arus elektrik pada

tegangan dan arus tertentu

Material yang paling umum adalah tungsten, pencampuran platinum-iridium.

Perkembangan teknologi yang cepat dalam peralatan penyensoran telah

memungkinkan berbagai pengukuran aliran fluida dilakukan dengan berbagai sensor yang

memberikan hasil-hasil pengukuran yang akurat. Untuk pengukuran berbagai aliran

turbulen, salah satu jenis sensor yang banyak digunakan adalah hotwire anemometer. Hot

wire anemometers menggunakan kawat yang sangat halus (beberapa mikrometer)

dipanaskan hingga beberapa suhu di atas ambient. Udara yang mengalir melewati kawat

memberikan efek pendinginan pada kawat. Karena hambatan listrik pada kebanyakan

logam bergantung pada suhu logam tersebut, dapat diperoleh hubungan antara hambatan

listrik dari kawat dan kecepatan arus.

Single normal probe juga merupakan suatu tipe hotwire yang paling banyak

digunakan sebagai sensor untuk memberikan informasi kecepatan aliran dalam arah axial


4/32

saja. Probe 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 = v i 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 mengalir juga 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).

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

temperatur ambient dan mengukur tegangan kawat bila dialiri arus udara dengan

kecepatan yang hasilkan oleh fan. Kecepatan aliran udara oleh fan akan divariasikan


5/32

melalui daya yang diberikan ke fan yaitu 70 , 110 , 150 dan 190 dari daya maksimal 230

m/s.

Dalam percobaan ini juga dapat digunakan beberapa teori sebagai berikut:

A. Daya ListrikEnergi listrik yang diberikan oleh baterai V adalah W=Vit, sehingga daya listrik,P, yang

diberikan oleh baterai V adalah:

P= = = VI = I2 =

Pada saat muatan listrik bergerak melalui resistor r, mak daya tersebut hilang dalam

bentuk panas pada resistor R, disebut daya disipasi.

B. Hukum OhmHukum Ohm pada mulanya terdiri dari dua bagian. Bagian pertamanya hanya

merumuskan persamaan hambatan, V= IR. Kita seringkali merujuk pada persamaan ini

sebagai Hukum Ohm. Akan tetapi, Ohm juga menyatakan bahwa R adalah sebuah

konstanta yang independen terhadap V dan I. Bagian terakhir dari hukum ini tidak

sepenuhnya benar. Hubungan V= IR dapat diterapkan pada resistor apapun dalam

rangkaian tertutup, dimana V dalah beda potensial antara kedua jujung resistor tersebut, I

adalah arus yang melewati resistor tersebut, dan R adalah hambatan resistor pada

kondisikondisi tersebut.

IV. Prosedur Percobaan

1. Aktifkan Web cam ! (klik icon video pada halaman web r-Lab) !2. Berikan aliran udara dengan kecepatan 0 m/s , dengan mengklik pilihan drop down

pada icon atur kecepatan aliran.

3. Hidupkan motor pengerak kipas dengan mengklik radio button pada iconmenghidupkan powersupply kipas.


6/32

4. Ukurlah Tegangan dan Arus listrik di kawat hot wire dengan cara mengklik iconukur.

5. Ulangi langkah 2 hingga 4 untuk kecepatan 70 , 110 , 150 , 190 dan 230 m/s !Gambar Prosedur Percobaan Disipasi Kalor Hot Wire

V. Pengolahan Data

Percobaan kali ini, yaitu mengenai Disipasi Kalor Hotwire, dimulai dengan

mengalirkan kawat dengan arus listrik dan tegangan tertentu kemudian meletakkannya di

tengah tabung yang dialiri angin dari kipas dengan kecepatan tertentu pula. Kecepatan

angin yang dipakai adalah 70 m/s, 110 m/s, 150 m/s, 190 m/s, dan 230 m/s. Kecepatan

angin yang berubah ini akan menyebabkan perubahan pada arus dan tegangan listrik yang

diukur dengan amperemeter dan voltmeter. Berdasarkan persamaan (1) di atas

menyatakan bahwa besarnya energi listrik yang terdisipasi sebanding dengan tegangan,

arus listrik yang mengalir di probe tersebut dan lamanya waktu arus listrik mengalir.

W = V. I. t

Kemudian energi listrik tersebut sebanding juga dengan gaya dan jarak,

W = F.sSedangkan jarak nilainya bergantung pada kecepatan dan waktu, jadi energi listrik

bergantung pada gaya, kecepatan dan waktu.


7/32

V.1 Grafik hubungan antara tegangan hotwiredengan waktu

Untuk v = 0 m/s

Tabel 1

Waktu (s) Kec Angin (m/s) V-HW

1 0 2.112

2 0 2.112

3 0 2.112

4 0 2.112

5 0 2.112

6 0 2.112

7 0 2.112

8 0 2.112

9 0 2.112

10 0 2.112

Grafik 1. Hubungan tegangan terhadap waktu saat v = 0 m/s

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 2 4 6 8 10 12

TeganganHotWire(V)

Waktu (s)

Grafik Tegangan vs Waktu(v= 0m/s)

Grafik 1


8/32

Untuk v = 70 m/sTabel 2

Waktu (s) Kec Angin (m/s) V-HW1 70 2.051

2 70 2.05

3 70 2.05

4 70 2.049

5 70 2.049

6 70 2.05

7 70 2.05

8 70 2.052

9 70 2.052

10 70 2.052


2.0485

2.049

2.0495

2.05

2.0505

2.051

2.0515

2.052

2.0525

0 2 4 6 8 10 12

TeganganHotWire(V)

Waktu (s)


Grafik 2


9/32



2 110 2.032

3 110 2.031

4 110 2.032

5 110 2.032

6 110 2.03

7 110 2.033

8 110 2.032

9 110 2.033

10 110 2.032


2.02952.03

2.0305

2.031

2.0315

2.032

2.0325

2.033

2.0335

0 2 4 6 8 10 12

TeganganHotWire(V)

Waktu (s)


Grafik 3


10/32



2 150 2.025

3 150 2.024

4 150 2.025

5 150 2.024

6 150 2.024

7 150 2.024

8 150 2.024

9 150 2.024

10 150 2.024


2.0235

2.024

2.0245

2.025

2.0255

2.026

2.0265

0 2 4 6 8 10 12

TeganganHotWire(V)

Waktu (s)


Grafik 4


11/32



2 190 2.02

3 190 2.02

4 190 2.019

5 190 2.02

6 190 2.019

7 190 2.019

8 190 2.019

9 190 2.019

10 190 2.019


2.0188

2.019

2.0192

2.0194

2.0196

2.0198

2.02

2.0202

0 2 4 6 8 10 12

TeganganHotWire(V)

Waktu (s)

Grafik Tegangan vs Waktu(v=190m/s)

Grafik 5


12/32



2 230 2.017

3 230 2.017

4 230 2.017

5 230 2.016

6 230 2.017

7 230 2.017

8 230 2.017

9 230 2.017

10 230 2.017


2.0158

2.016

2.0162

2.0164

2.0166

2.0168

2.017

2.0172

0 2 4 6 8 10 12

TeganganHotWire(V)

Waktu (s)


Grafik 6


13/32

Bila keenam data tersebut digabung maka akan terlihat perbandingan, dimana semakin

tinggi kecepatan udara yang dialirkan tegangan dari hotwire semakin kecil.

Grafik 7. Grafik yang menggambarkan hubungan tegangan hot wire dengan waktuuntuk tiap kecepatan aliran udara.

2

2.02

2.04

2.06

2.08

2.1

2.12

0 2 4 6 8 10 12

T

eganganHotWire(V)

Waktu (s)

Grafik Tegangan vs Waktu

0 m/s

70 m/s

110 m/s

150 m/s

190 m/s

230 m/s


14/32

V.2 Grafik yang menggambarkan Tegangan hotwire dengan Kecepatan aliran angindan persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan.

Hubungan antara tegangan hotwire dengan kecepatan angin dapat ditentukan

dengan dua cara, yaitu meggunakan rataan tegangan tiap kecepatan aliran angin yang

dihubungkan dengan kecepatan aliran angin atau melihat hubungan tegangan hotwire

dengan kecepatan angin per satuan detik. Persamaan dapat dibuat dengan hubungan y =

f(x) dimana y adalah kecepatan angin yang merupakan fungsifdari tegangan (x)

Cara 1

Tabel 7. Rataan tegangan yang diukur pada kecepatan angin tertentu

No. Tegangan

(Volt)

Kec angin (m/s)

1 2.112 0

2 2.0505 70

3 2.0318 110

4 2.0244 150

5 2.0194 1906 2.0169 230

No. x y xi2

yi2

xi . yi

1 2.112 0 4.460544 0 0

2 2.0505 70 4.20455 4900 143.535

3 2.0318 110 4.128211 12100 223.4984 2.0244 150 4.098195 22500 303.66

5 2.0194 190 4.077976 36100 383.686

6 2.0169 230 4.067886 52900 463.887

12.255 750 25.03736 128500 1518.266

Tabel 8. Nilai least square hubungan kecepatan aliran angin dengan tegangan


15/32

Grafik 8. Hubungan kecepatan aliran angin dengan tegangan

Dengan menggunakan least square, persamaan pada grafik tersebut dimana y = bx + a

dapat dihitung dengan:

b =xiyi xiyixi 2(xi)2 a = xi 2yixi(xiyi )xi2(xi)2

b=

6

1518.266

(12.255

750)

625.03736 12.255 a=

25.03736

750

(12.255

1518.266)

625.03736 12.255 b = -2085.6 a = 4384.8

Maka persamaan garisnya adalah y = -2085,6x + 4384,8

y = -2085.6x + 4384.8

-50

0

50

100

150

200

250

2 2.05 2.1 2.15Kecepatanaliranangun(m/s)

Tegangan (Volt)

Grafik hubungan kecepatan aliran

angin dengan tegangan

Grafik hubungan

kecepatan aliran angin

dengan tegangan

Linear (Grafik

hubungan kecepatan

aliran angin dengan

tegangan)


16/32

Cara 2

Pada detik pertama

Tabel 9. Nilai least square hubungan kecepatan aliran angin dan tegangan

No. x y xi2

yi2

xi . yi

1 2.112 0 4.460544 0 0

2 2.051 70 4.206601 4900 143.57

3 2.031 110 4.124961 12100 223.41

4 2.026 150 4.104676 22500 303.9

5 2.02 190 4.0804 36100 383.8

6 2.017 230 4.068289 52900 463.91

12.257 750 25.04547 128500 1518.59





b =61518.59 (12.257 750)

625.04547 12.257 a = 25.04547 750(12.257 1518.59)625.04547 12.257

b = -2094.3 a = 4403.3


y = -2094.3x + 4403.3

-200

0

200

400

2 2.05 2.1 2.15Kecepatanaliranangun

(m/s)

Tegangan (Volt)

Grafik hubungan kecepatan aliran

angin dengan tegangan

Grafik hubungan

kecepatan aliran

angin dengan

tegangan


17/32

Pada detik kedua


No. x y xi2

yi2

xi . yi

1 2.112 0 4.460544 0 0

2 2.05 70 4.2025 4900 143.5

3 2.032 110 4.129024 12100 223.52

4 2.025 150 4.100625 22500 303.75

5 2.02 190 4.0804 36100 383.8

6 2.017 230 4.068289 52900 463.91

12.256 750 25.04138 128500 1518.48


Dengan menggunakan least square, persamaan pada grafik tersebut dimana y =

bx + a dapat dihitung dengan:


b = 61518.48 (12.256 750)625.04138 12.256 a =25.04138 750(12.256 1518.48)625.04138 12.256

b = -2093.1 a = 4400.5


y = -2093.1x + 4400.5

-100

0

100

200

300

2 2.05 2.1 2.15

atanaliranangin(m/s)

Tegangan (Volt)

Grafik hubungan kecepatan aliranangin dengan tegangan

Grafik hubungan

kecepatan aliran

angin dengan

tegangan


18/32

Pada detik ketiga


No. x y xi2

yi2

xi . yi1 2.112 0 4.460544 0 0

2 2.05 70 4.2025 4900 143.5

3 2.031 110 4.124961 12100 223.41

4 2.024 150 4.096576 22500 303.6

5 2.02 190 4.0804 36100 383.8

6 2.017 230 4.068289 52900 463.91

12.254 750 25.03327 128500 1518.22





b =61518.22 (12.254 750)

625.03327 12.254 a = 25.03327 750(12.254 1518.22)625.03327 12.254

b = -2076 a = 4364.9

Maka persamaan garisnya adalah y = -2076x + 4364,9

y = -2076x + 4364.9

-100

0

100

200

300

2 2.05 2.1 2.15

cepatanaliranangin(m/s)

Tegangan (Volt)


Grafik hubungan

kecepatan aliran

angin dengan

tegangan


19/32

Pada detik keempat


No. x y xi2

yi2

xi . yi1 2.112 0 4.460544 0 0

2 2.049 70 4.198401 4900 143.43

3 2.032 110 4.129024 12100 223.52

4 2.025 150 4.100625 22500 303.75

5 2.019 190 4.076361 36100 383.61

6 2.017 230 4.068289 52900 463.91

12.254 750 25.033244 128500 1518.22





b =61518.22 (12.254 750)

625.033244 12.254 a = 25.033244 750(12.254 1518.22)625.033244 12.254

b = -2084.3 a = 4381.9


y = -2084.3x + 4381.9

-100

0

100

200

300

2 2.05 2.1 2.15

ce

patanaliranangin(m/s)

Tegangan (Volt)

Grafik hubungan kecepatanaliran angin dengan tegangan

Grafik hubungan

kecepatan aliran

angin dengan

tegangan


20/32

Pada detik kelima


No. x y xi2

yi2

xi . yi

1 2.112 0 4.460544 0 0

2 2.049 70 4.198401 4900 143.43

3 2.032 110 4.129024 12100 223.52

4 2.024 150 4.096576 22500 303.6

5 2.02 190 4.0804 36100 383.8

6 2.016 230 4.064256 52900 463.68

12.253 750 25.029201 128500 1518.03




b =xiyi xiyi

xi 2

(

xi)2

a =xi 2yixi(xiyi )

xi2

(

xi)2

b =61518.03 (12.253 750)

625.029201 12.253 a = 25.029201 750(12.253 1518.03)625.029201 12.253

b = -2081 a = 4374.8

Maka persamaan garisnya adalah y = -2081x + 4374,8

y = -2081x + 4374.8

-100

0

100

200

300

2 2.05 2.1 2.15

ecepatanaliranangin(m/s)

Tegangan (Volt)


Grafik hubungan

kecepatan aliran

angin dengan

tegangan


21/32

Pada detik keenam


No. x y xi2

yi2

xi . yi1 2.112 0 4.460544 0 0

2 2.05 70 4.2025 4900 143.5

3 2.03 110 4.1209 12100 223.3

4 2.024 150 4.096576 22500 303.6

5 2.019 190 4.076361 36100 383.61

6 2.017 230 4.068289 52900 463.91

12.252 750 25.02517 128500 1517.92




b =xiyi xiyi

xi 2

(

xi)2

a =xi 2yixi(xiyi )

xi2

(

xi)2

b =61517.92 (12.252 750)

625.02517 12.252 a = 25.02517 750(12.252 1517.92)625.02517 12.252

b = -2061.9 a = 4335.5


y = -2061.9x + 4335.5

-100

0

100

200

300

2 2.05 2.1 2.15

Kecepatanaliranangin(m/s)

Tegangan (Volt)


Grafik hubungan

kecepatan aliran

angin dengan

tegangan


22/32

Pada detik ketujuh


No. x y xi2

yi2

xi . yi1 2.112 0 4.460544 0 0

2 2.05 70 4.2025 4900 143.5

3 2.033 110 4.133089 12100 223.63

4 2.024 150 4.096576 22500 303.6

5 2.019 190 4.076361 36100 383.61

6 2.017 230 4.068289 52900 463.91

12.255 750 25.037359 128500 1518.25





b =61518.25 (12.255 750)

625.037359 12.255 a = 25.037359 750(12.255 1518.25)625.037359 12.255

b = -2089.2 a = 4392.3


y = -2089.2x + 4392.3

-50

0

50

100

150

200

250

2 2.05 2.1 2.15

Ke


Tegangan (Volt)


Grafik hubungan

kecepatan aliran

angin dengan

tegangan


23/32

Pada detik kedelapan


No. x y xi2

yi2

xi . yi1 2.112 0 4.460544 0 0

2 2.052 70 4.210704 4900 143.64

3 2.032 110 4.129024 12100 223.52

4 2.024 150 4.096576 22500 303.6

5 2.019 190 4.076361 36100 383.61

6 2.017 230 4.068289 52900 463.91

12.256 750 25.041498 128500 1518.28





b =61518.28 (12.256 750)

625.041498 12.256 a = 25.041498 750(12.256 1518.25)625.041498 12.256

b = -2086.6 a = 4387.2


y = -2086.6x + 4387.2

-100

0

100

200

300

2 2.05 2.1 2.15


Tegangan (Volt)


Grafik hubungan

kecepatan aliran

angin dengan

tegangan


24/32

Pada detik kesembilan


No. x y xi2

yi2

xi . yi1 2.112 0 4.460544 0 0

2 2.052 70 4.210704 4900 143.64

3 2.033 110 4.133089 12100 223.63

4 2.024 150 4.096576 22500 303.6

5 2.019 190 4.076361 36100 383.61

6 2.017 230 4.068289 52900 463.91

12.257 750 25.045563 128500 1518.39




b =xiyi xiyi

xi 2

(

xi)2

a =xi 2yixi(xiyi )

xi2

(

xi)2

b =61518.39 (12.257 750)

625.045563 12.257 a = 25.045563 750(12.257 1518.39)625.045563 12.257

b = -2095.4 a = 4405.6


y = -2095.4x + 4405.6

-100

0

100

200

300

2 2.05 2.1 2.15

ece

patanaliranangin(m/s)

Tegangan (Volt)


Grafik hubungan

kecepatan aliran

angin dengan

tegangan


25/32

Pada detik kesepuluh


No. x y xi2

yi2

xi . yi1 2.112 0 4.460544 0 0

2 2.052 70 4.210704 4900 143.64

3 2.032 110 4.129024 12100 223.52

4 2.024 150 4.096576 22500 303.6

5 2.019 190 4.076361 36100 383.61

6 2.017 230 4.068289 52900 463.91

12.256 750 25.041498 128500 1518.28





b =61518.28 (12.256 750)

625.041498 12.256 a = 25.041498 750(12.256 1518.28)625.041498 12.256

b = -2086.6 a = 4387.2


y = -2086.6x + 4387.2

-100

0

100

200

300

2 2.05 2.1 2.15

c

epatanaliranangin(m/s)

Tegangan (Volt)


Grafik hubungan

kecepatan aliran

angin dengan

tegangan


26/32

Pada cara kedua, model matematis persamaan garis untuk setiap detiknya memiliki model

persamaan yang hampir sama, begitu pula untuk cara pertama dan kedua memiliki model

matematis persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan yang hampir sama.

Dapat disimpulkan bahwa persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan

adalah:

y = -2085,6x + 4384,8

Berdasarkan percobaan dan data yang didapat, apakah kita dapat menggunakan

kawat hotwire sebagai pengukur kecepatan angin?

Pada percobaan ini, terdapat beberapa data yang yang diperoleh, yakni salah

satunya adalah tegangan. Seperti yang telah kita ketahui bahwa pada kawat hotwire,

setiap ujung probe akan dihubungkan dengan tegangan. Energi listrik yang dialirkan akan

didisipasi 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. Pada grafik yang menyatakan hubungan kecepatan aliran

angin dan tegangan, dapat dilihat bahwa penurunan nilai tegangan seiring dengan

penambahan kecepatan aliran angin atau besarnya nilai tegangan berbanding terbalik

dengan besarnya kecepatan aliran angin.

Melalui persamaan kecepatan aliran angin sebagai fungsi dari tegangan yang

diperoleh dari perhitungan sebelumnya, dengan memasukkan nilai tegangan yang

dipakai, kita dapat mengukur kecepatan aliran angin (pada kawat hotwire).Persamaan

tersebut tidak dapat dijadikan referensi untuk setiap tegangan yang diberikan karena

resistensi kawat kemungkinan besar dapat berbeda. Kawat hotwire dapat digunakan

sebagai pengukur kecepatan angin dengan cara mengetahui tegangan yang dihasilkan.


27/32

VI. ANALISIS

VI.1 Analisis Percobaan dan Hasil

Percobaan mengenai disipasi kalor hotwire merupakan percobaan denganremote laboratory yang dilakukan secara online, dimana praktikan dapat

melakukan percobaan tanpa perlu melakukannya secara langsung. Percobaan ini

didiukung dengan fasilitas webcam untuk mendukung jalannya percobaan

(terutama untuk melihat video yang ditersedia). Praktikan dapat memberikan

aliran angin pada hotwire dengan menggunakan kecepatan yang telah ditentukan

yaitu 0 m/s, 70 m/s, 110 m/s, 150 m/s, 190 m/s, dan 230 m/s (masing-masing 10

detik). Percobaan dilakukan hingga praktikan merasa mendapatkan data yang

bagus dan data yang ada dapat diunduh beserta dengan grafiknya. Besarnya

tegangan dan arus listrik yang diperoleh dapat dilihat pada table pengamatan yang

diletakkan pada bagian lampiran. Berdasarkan data-data (tegangan dan kecepatan

angin) yang kita peroleh, dapat diinterpretasikan dalam bentuk grafik. Grafik

mengenai hubungan kecepatan angin dan tegangan dapat menjelaskan bahwa

hubungan keduanya berbanding terbalik, dimana penurunan nilai tegangan

berlangsung bersamaan dengan kenaikan kecepatan angin yang akan memberikan

resistensi energy listrik yang semakin besar sehingga daya listrik dan energy kalor

yang dihasilkan juga semakin kecil.

Hasil dari percobaan membuktikan penambahan kecepatan angin seiring

dengan penurunan tegangan. Melalui data-data yang diperoleh yaitu nilai

tegangan dan besarnya kecepatan angin, kita dapat mengetahui hubungan

keduanya dengan menggunakan persamaan linier atau persamaan polinomial.

Pada pengolahan data, praktikan menggunakan persamaan linier. Berdasarkan

perhitungan, untuk menentukkan persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari

tegangan dengan menggunakan dua cara yang berbeda, maka praktikan

memperoleh persamaan yang hampir sama dari kedua cara tersebut, yakni berkisar

y = -2085,6x + 4384,8. Namun persamaan ini tidak relevan untuk seluruh


28/32

kecepatan angin yang dihembuskan karena semakin besar perubahan kecepatan

angin, semakin besar pula perubahan nilai resistensinya.

VI.2 Analisis Grafik

A. Grafik Hubungan Tegangan dan Waktu

Dalam grafik ini menjelaskan hubungan antara tegangan dan waktu. Variabel x

didefinisikan sebagai fungsi dari waktu dan variable y sebagai fungsi dari tegangan.

Pada grafik ini terlihat hubungan antara kecepatan angin, tegangan, dan lama angin

bertiup. Semakin lama angin bertiup, semakin banyak energi listrik yang terdisipasi

sehingga energi kalor semakin banyak namun energi listrik semakin sedikit. Semakin

kecilnya energi listrik berpengaruh pada besarnya tegangan, dimana nilai tegangan

akan semakin kecil. Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa semakin lama angin

bertiup terjadilah penurunan tegangan.

B. Grafik Hubungan Kecepatan Angin dan Tegangan

Grafik ini menjelaskan hubungan antara kecepatan aliran angin dan tegangan.

Dalam mencari persamaan kecepatan sebagai fungsi dari tegangan, praktikan

mengartikannya dalam model matematis y = f(x) atau persamaan liniernya adalah y =

bx + a, dimana y adalah kecepatan aliran angin dan x adalah tegangan. Untuk

menggambar grafik, praktikan menggunakan dua cara. Cara pertama adalah mencari

rataan tegangan pada tiap kecepatan aliran angin. Dengan cara ini diperoleh satu

grafik.

Cara kedua, praktikan melihat hubungan tegangan hotwire dengan masing-masing

kecepatan angin per satuan detik. Dengan ini praktikan memperoleh 10 grafik (diukur

tiap detik) yang memiliki persamaan kecepatan sebagai fungsi dari tegangan dengan

kisaran yang hampir mendekati satu sama lain. Model persamaan matematis yang

digambarkan oleh kedua cara tersebut memiliki model yang hampir mendekati satu

sama lain. Melalui kedua grafik ini praktikan dapat menyimpulkan adanya hubungan

yang berbanding terbalik antara tegangan dan kecepatan aliran angin. Hal ini dapat


29/32

dilihat pada grafik 8 18, dimana nilai b bernilai negatif menandakan bahwa nilai y

akan semakin kecil seiring penambahan nilai x atau dengan kata lain, yaitu terjadi

penurunan kecepatan aliran angin seiring dengan penambahan nilai tegangannya.

C. Analisis Kesalahan

Dalam praktikum hotwire ini, ketika alat diberikan angin dengan kecepatan

konstan, idealnya nilai tegangan yang didapat seharusnya menampilkan nilai yang

sama tetapi dalam percobaan ini hasil yang didapat mengalami sedikit interval yang

berkisar sekitar 0,001. Hal ini mungkin disebabkan karena beberapa hal yaitu kondisi

ruangan dimana ruangan tidak tertutup rapat (vakum) sehingga masih ada aliran udara

yang tidak diinginkan dan hal itu tentu saja dapat mempengaruhi hasil pengukuran

tegangan karena kecepatan angin memiliki kemungkinan untuk bertambah sedikit dan

tidak tepat dengan kecepatan angin yang seharusnya digunakan. Selain itu nilai

resistansi dari kawat yang digunakan juga memiliki daya hambat yang membuat alat

tidak dapat mengukur besar tegangan yang mengalir.

Selain kesalahan di atas, kita juga dapat menghitung kesalahan relatif dari hasil

perhitungan pada pengolahan data sebelumnya guna mengetahui tingkat kebeneran

percobaan kali ini. Berikut adalah proses penghitungannya:

= 16 2 25.03736 128500(12.255)

2 27501518.26612.255 + 61518.26626128500 7502

= 0.017268922 0.0173

= 0.0173 66128500 (750)2 = 0.0000928

Sehingga untuk kesalahan relatif didapat dengan rumus

= = 0.00009280.000479478 100% = 19.35%


30/32

dimana Kr adalah kesalahan relatif pada percobaan ini yang didapat dengan perbandingan

kesesalahan pehitungan gradien garis linear yang merupakan hubungan antara tegangan

dengan kecepatan angin.

VII. Kesimpulan

1. Besarnya energi listrik yang terdisipasi sebanding dengan tegangan , arus listrik yangmengalir di probe tersebut dan lamanya waktu arus listrik mengalir.

2. Semakin cepat udara yang mengalir maka perubahan nilai resistansi juga semakinbesar dan arus listrik yang mengalir juga berubah.

3. Penurunan tegangan berlangsung seiring dengan penambahan kecepatan aliran udara.4. Persamaan linier kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan adalah y = -2085,6x +

4384,8.

5. Hotwire dapat digunakan sebagai pengukur kecepatan aliran udara.VIII. Referensi

Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ,2000.

Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition, JohnWiley & Sons, Inc., NJ, 2005.


31/32

LAMPIRAN

Data Pengamatan

No. Waktu (s) Kec angin (m/s) Tegangan (V) Kuat arus (A)

1 1 0 2.112 53.9

2 2 0 2.112 53.9

3 3 0 2.112 53.9

4 4 0 2.112 53.9

5 5 0 2.112 53.9

6 6 0 2.112 53.9

7 7 0 2.112 53.9

8 8 0 2.112 53.9

9 9 0 2.112 53.9

10 10 0 2.112 54

11 1 70 2.051 54.4

12 2 70 2.05 54.6

13 3 70 2.05 54.9

14 4 70 2.049 55.3

15 5 70 2.049 55.9

16 6 70 2.05 56.3

17 7 70 2.05 56.918 8 70 2.052 57.3

19 9 70 2.052 58

20 10 70 2.052 58.4

21 1 110 2.031 59.9

22 2 110 2.032 58.9

23 3 110 2.031 58.8

24 4 110 2.032 58.8

25 5 110 2.032 58.726 6 110 2.03 58.7

27 7 110 2.033 58.6

28 8 110 2.032 58.6

29 9 110 2.033 58.5

30 10 110 2.032 58.6


32/32

31 1 150 2.026 59

32 2 150 2.025 57.7

33 3 150 2.024 57.3

34 4 150 2.025 56.9

35 5 150 2.024 56.5

36 6 150 2.024 56.2

37 7 150 2.024 56

38 8 150 2.024 55.7

39 9 150 2.024 55.6

40 10 150 2.024 55.4

41 1 190 2.02 59.6

42 2 190 2.02 58.6

43 3 190 2.02 58.5

44 4 190 2.019 58.5

45 5 190 2.02 58.5

46 6 190 2.019 58.6

47 7 190 2.019 58.6

48 8 190 2.019 58.6

49 9 190 2.019 58.7

50 10 190 2.019 58.7

51 1 230 2.017 56.9

52 2 230 2.017 56.1

53 3 230 2.017 55.6

54 4 230 2.017 55.2

55 5 230 2.016 55

56 6 230 2.017 54.8

57 7 230 2.017 54.7

58 8 230 2.017 54.7

59 9 230 2.017 54.760 10 230 2.017 54.7

KR01-Horison Ningsih Tamzil

Documents