LAPORAN PRAKTIKUM DAN FISIKA DASAR

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR
Disipasi Kalor Hot Wire

Nama Praktikan
: LelyTri Putriana
NPM
: 1406532923
Fakultas/Program Studi : Teknik / Teknik Metalurgi dan Material
Kelompok Praktikum
: 3B
Kode Praktikum
: KR – 01
Minggu Praktikum
:1
Koordinator Asisten : Karina Nur Fitriana Fis NR

LABORATORIUM FISIKA DASAR
UNIT PELAKSANA PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN DASAR
UNIVERSITAS INDONESIA
2015


I.

Tujuan

Menggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara.

II.

Alat
1.
2.
3.
4.
5.
6.

III.

kawat pijar (hotwire)
Fan

Voltmeter dan Ampmeter
Adjustable power supply
Camcorder
Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

Teori

Single normal probe adalah suatu tipe hotwire yang paling banyak
digunakan sebagai sensor untuk memberikan informasi kecepatan aliran
dalam arah axial 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 Δ 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

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.

E2= A+
BUn
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 melalui daya yang diberikan ke fan yaitu 70 , 110 , 150
dan 190 dari daya maksimal 230 m/s.

IV.

Cara Kerja

Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di

bagian bawah halaman ini.
1. Mengaktifkan Web cam dengan mengklik icon video pada
halaman web r-Lab
2. Memberikan aliran udara dengan kecepatan 0 m/s , dengan
mengklik pilihan drop down pada icon “atur kecepatan aliran”.
3. Menghidupkan motor pengerak kipas dengan mengklik radio
button pada icon “menghidupkan power supply kipas”
4. Mengukur Tegangan dan Arus listrik di kawat hot wire dengan
cara mengklik icon “ukur”.
5. Mengulangi langkah 2 hingga 4 untuk kecepatan 70 , 110 , 150 ,
190 dan 230 m/s

V.

Data Pengamatan

Kecepatan Angin 0 m/s
Waktu
1
2

3
4
5
6
7
8
9
10

Kec
Angin
0
0
0
0
0
0
0
0
0

0

Kecepatan Angin 70 m/s

V -HW

I -HW

2.112
2.112
2.112
2.112
2.112
2.112
2.112
2.112
2.112
2.112

54.3

54.2
54.2
54.2
54.1
54.0
54.0
54.0
54.0
54.0

Waktu
1
2
3
4
5
6
7
8
9

10

Kec
Angin
70
70
70
70
70
70
70
70
70
70

V -HW

I –HW

2.066

2.066
2.068
2.066
2.067
2.067
2.069
2.065
2.067
2.066

55.3
55.4
55.2
55.1
55.0
54.9
54.8
54.8
54.6
54.5


V -HW

I –HW

2.051
2.051
2.051
2.051
2.050
2.051
2.050
2.050
2.050
2.050

54.6
54.7
54.9
55.0
55.1
55.1
55.2
55.3
55.4
55.4

V - HW

I –HW

2.043
2.044
2.043
2.043
2.044
2.043
2.043
2.044
2.043
2.043

55.0
55.0
55.0
55.0
55.0
55.1
55.1
55.2
55.2
55.3

Kecepatan Angin 110 m/s
Waktu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Kec
Angin
110
110
110
110
110
110
110
110
110
110

Kecepatan Angin 150 m/s
Waktu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Kec
Angin
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150

Kecepatan Angin 190 m/s
Waktu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Kec
Angin
190
190
190
190
190
190
190
190
190
190

V -HW

I –HW

2.039
2.039
2.039
2.039
2.039
2.038
2.038
2.038
2.038
2.038

54.7
54.7
54.8
54.8
54.8
54.9
55.0
55.0
55.1
55.0

V -HW

I –HW

2.036
2.036
2.037
2.037
2.037
2.037
2.037
2.037
2.037
2.037

54.7
54.7
54.7
54.7
54.7
54.7
54.8
54.8
54.8
54.8

Kecepatan Angin 230 m/s
Waktu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

VI.

Kec
Angin
230
230
230
230
230
230
230
230
230
230

Pengolahan Data

Grafik Tegangan Hotwire (V-HW) terhadap Waktu masing-masing
Kecepatan Udara

Grafik yang didapat saat peroobaan R-Lab

Dari grafik diatas dapat diketahui besar nilai tegangan rata – rata
dan hubungan tegangan dan kecepatan udara pada hotwire
Kecepatan Angin (m/
s)

Rata – Rata V-HW (V)
2.112

0
2.067

70
2.051

110
2.043

150
2.039

190
2.037

230

Grafik Hubungan antara keoepatan dengan rata – rata VHW

Dari grafik hubungan tegangan dengan kecepatan diatas, dapat kita anggap
bahwa tegangan sebagai variable bebas. Sehingga kita dapat menentukan
besarnya kecepatan angin.
no.
1

Xi
0

yi
2.112

Xi^2
0

2

70

2.067

4900

3

110

2.051

4

150

2.043

5

190

2.039

6

230

2.037

1210
0
2250
0
3610
0
5290
0

Yi^2
4.460.5
44
4.272.4
89
4.206.6
01
4.173.8
49
4.157.5
21
4.149.3
69

XiYi
0
14469
0
22561
0
30645
0
38741
0
46851
0



750 12.34
9

1285
00

25.420.
373

15326
70

Keterangan :
X : Keoepatan Angin
Y : Tegangan Rata – Rata V-HW
m = n ( Xi ) (Yi ) – (Xi)(Yi)
9196020 – 9261750 = -65730

= 6(1532670) – (750)( 12.349) =

n ( Xi2) – (Xi)2
771000 – 562500
208500

6 (128500) – (750)2

= -0,3152518
b = ( Xi2) (Yi) – (Xi)(XiYi)
=

=

(128500)( 12.349) - (750)( 1532670

n ( Xi2) – (Xi)2
1586846500 – 1149502500
771000 – 562500

6 (128500) – (750) 2
=

437344000 =

2097,57314

208500

Jadi persamaan dari fungsi kecepatan angin adalah Y = mx + b

Y = - 0,3152518X +
2097,57314

Y = Tegangan listrik
X =Kecepatan Angin
Jika nilai X disubstitusikan dengan nilai tegangan hasil percobaan, maka
akan didapat nilai Y yang merupakan kecepatan angin yang mendekati nilai
yang sama dengan kecepatan yang ada dalam percobaan dan begitu pun
sebaliknya. Dengan persamaan diatas , dapat disimpulkan bahwa kawat
hotwire dapat digunakan untuk mengukur kecepatan angin. Serta dapat
disimpulkan bahwa tingginya tegangan yang dihasilkan dipengaruhi oleh
semakin kecilnya kecepatan angin yang mengalir, begitu pun sebaliknya.
Semakin besar kecepatan angin yang mengalir, maka semakin rendah
tegangan yang tercatat.

VII.

Analisa Peroobaan
1. Analisa Percobaan dan hasil
Dalam percobaan ini, praktikan membuktikan bahwa sebuah kawat
hotwire dapat digunakan sebagai pegukur kecepatan angin. Pada
percobaan ini, praktikan menggunakan R—Lab sebagai tempat untuk
melakukan praktikum dengan menggunkan PC untuk mengakses RLab. Mula – mula saat kipas yang ada dalam R-Lab belum dihidupkan
kecepatan aliran udara 0 m/s , maka akan didapatkan hasil tegangan
dan arus yang konstan. Setelah itu praktikan akan menginput nilai
kecepatan angin dan dan akan menghasilkan nilai tegangan. Nilai
kecepatan angin yang dimasukkan yaitu 0 m/s, 70 m/s, 110 m/s, 150
m/s, 190 m/s dan 230 m/s. Semakin besar nilai kecepatan angin maka
semakin kecil nilai tegangannya. Perubahan ini terjadi karena gejala –
gejala fisis yang bekerja pada hotwire.Angin mengalir pada probe dan
menuju pada kawat pijar dengan kecepatan (v ) dan gaya (F) saat
kipas angin dihidupkan. Adanya aliran angin pada kawat pijar
menyebabkan terjadinya perubahan nilai resistansi kawat, dimana
sifatnya berbanding lurus dengan kecepatan angin yang mengalir pada
probe.
2. Analisis Grafik
Grafik tegangan terhadap waktu disetiap kecepatan angin berbeda –
beda. Saat kecepatan angin 0 m/s saat itu grafik yang ditunjukkan
berupa garis lurus datar. Saat itu dianggap dalam suasana hampa
udara. Saat kecepatan angin 70 m/s grafik tegangan mulai berubah.
Nilai pada tegangan lebih kecil dibandingkan dengan tegangan yang
ada saat kecepatan angin 0 m/s. Begitupun saat kecepatan angin 110
m/s, 150 m/s, 190 m/s dan 230 m/s/ nilai tegangan pada grafik
semakin kecil. Hal ini karena semakin besar kecepatan angin maka
akan memberikan resistansi energi listrik yang semakin besar,
sehingga daya listrik yang dihasilkan semakin kecil sehingga
menyebabkan energi kalor yang semakin kecil pula.

V

= I

R
Analisis data
Dari data yang telah diperoleh, praktikan mencari fungsi tegangan
hotwire dengan menggunakan metode least square. X sebagai
kecepatan angin dan Y sebagai tegangan yang dihasilkan oleh hotwire.
Dari metode tersebutdihasilkan m dan b sehingga didapatkan fungsi
dari tegangan hotwire.

Dari persamaan yang telah didapatkan, kecepatan aliran udara dan
tegangan yang dihasilkan hotwire dapat dikatakan berhubungan.
Sehingga dengan kawat yang dapat diketahui tegangannya, bisa
didapatkan kecepatan angin begitu pula sebaliknya, jika diketahui
kecepatan angin maka dapat diketahui berapa tegangan yang akan
dihasilkan oleh kecepatan angin tersebut.

VIII.

Kesimpulan
 Semakin besar kecepatan angin maka semakin kecil nilai
tegangan yang dihasilkan, sehingga hubungan antara tegangan
dengan kecepatan angin berbanding terbalik.
 Kawat hotwire dapat digunakan sebagai sensor atau alat
pengukur kecepatan angin

IX.

Referensi
Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition,
Prentice Hall, NJ, 2000.
Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition,
Extended Edition, John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.