JPF | Volume 8 | Nomor 1 | 94 p - ISSN: 2302-8939 e - ISSN: 2527-4015

## Jurnal Pendidikan Fisika

## Universitas Muhammadiyah Makassar

## Analysis of the Effect of Cross-sectional Area on Water Flow Velocity by Using Venturimeter Tubes
Ana Dhiqfaini Sultan 1) , Rizky 2) , Hidayat 3) ,  Sri Mulyani 4) , Wahdah Anugrah Yusuf 5)
Jurusan Pendidikan Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Muhammadiyah Makassar 1),2),3)4),5) Jln. Sultan Alauddin No. 259 Makassar, Makassar 90221 E-mail: anadhiqfaini@unismuh.ac.id
(Diterima: 04 Januari 2020; Direvisi: 15 Januari 2020; Diterbitkan: 30 Januari 2020)
Abstract – This simple experiment with title  the analysis of the effect of cross-sectional area on air flow velocity  using  a  venturimeter  tube  with  aim  to  know  the  relation  between  section  wide,  speed  of  water flow and  water level  in  capillary pipes and to  know basic principle of Bernoulli  and the application in simple set. The activity  was  reading  water level  of capillary pipes the caused by changes of  water  flow that  started  from  heavy,  medium,  and low.  Then  analyzed  the  data  that  got  for  every  changes  of  water flow that started from count the different water level in capillary pipes on big pipes and small pipes after that  looking  for  speed  of  fluid flow  on  both  pipes.  Based  on  analyze  data  as  a  result  relation  between section  wide, speed of  water flow and  water level  in  capillary pipes that  was as bigger of section  wide then the speed of water flow was getting smaller and the level water in capillary pipes was getting taller. This is appropriate with Bernoulli principle that states an increase in the speed of a fluid on a pipe with decrease in pressure and in reverse.
Keywords: Venturimeter  Tube,  Cross-Sectional  Area, Speed  Of  Water  Flow,  Water  Level,  Principle  Of Bernoulli

## Analisis Pengaruh Luas Penampang pada Kecepatan Aliran Air dengan Menggunakan Tabung Venturimeter
Abstrak  – Eksperimen  sederhana  ini  berjudul  analisis  pengaruh  luas  penampang  terhadap  kecepatan aliran  air  dengan  menggunakan  Tabung  Venturimeter  yang  bertujuan  untuk  mengetahui  hubungan antara  luas  penampang,  Kecepatan  aliran  air  dan  ketinggian  air  pada  pipa  kapiler  serta  untuk mengetahui  prinsip  dasar  hukum  Bernoulli  dan  penerapannya  dalam  rangkaian  sederhana.  Kegiatan yang dilakukan adalah membaca ketinggian air pipa kapiler yang disebabkan dari perubahan laju aliran air  dimulai  dari  deras,  sedang  dan  rendah.  Kemudian  menganalisis  data  yang  diperoleh  untuk  setiap perubahan laju aliran air yang dimulai dari menghitung perbedaan ketinggian air pipa kapiler pada pipa besar dan pipa kecil setelah itu mencari kecepatan aliran fluida pada kedua pipa. Berdasarkan analisis data  diperoleh  hubungan  antara  luas  penampang,  kecepatan  aliran  air  dan  ketinggian  air  pada  pipa kapiler  yakni  semakin  besar  luas  penampang  pipa  maka  kecepatan  aliran  air  pada  pipa  semakin  kecil dan  ketinggian  air  pada  pipa  kapiler  semakin  tinggi.  Hal  ini  sesuai  dengan  bunyi  asas  Bernoulli  yang menyatakan bahwa semakin besar kecepatan fluida dalam suatu pipa maka tekanannya makin kecil dan sebaliknya makin kecil kecepatan fluida dalam suatu pipa maka semakin besar tekanannya.
Kata  kunci: Tabung  Venturimeter,  Luas  Penampang,  Kecepatan  aliran  air,  Ketinggian  air,  hukum Bernoulli
JPF | Volume 8 | Nomor 1 | 95 p - ISSN: 2302-8939 e - ISSN: 2527-4015

## I. PENDAHULUAN
Zat  di  alam  pada  umumnya  dapat diklasifikasikan  kedalam  benda  padat  dan fluida.  Dalam  kehidupan  fluida  sering  di artikan  sebagai  zat  cair,  sedangkan  dalam fisika  fluida  berarti  zat  yang  dapat  mengalir. Hal tersebut menandakan bahwa bukan hanya zat  cair  yang  masuk  dalam  kategori  fluida, gas  juga  dapat  dikatakan  sebagai  fluida. Molekul-molekul  didalam  fluida  memiliki ruang  yang  lebih  besar  untuk  bergerak  yang menyebabkan  fluida  akan  mengikuti  bentuk dari wadahnya
Materi  fluida  sangat  penting  bagi kehidupan,  salah  satunya  dapat  digunakan untuk  mengukur  laju  aliran  bahan  kimia melalui  pipa.  Laju  aliran  dapat  dihitung dengan  melihat  ketinggian  pada  pipa  atau perbedaan  tekanan  pada  pipa  sesuai  dengan ukurannya.  Pipa  dengan  diameter  yang  besar mempunyai  tekanan  yang  lebih  besar dibandingkan pipa yang mempunyai diameter kecil.  Prinsip  ini  sesuai  dengan  bunyi  asas Bernoulli  yang  membahas  tentang  kecepatan aliran fluida dan tekanan.
Penerapan  asas  Bernoulli  dibuktikan dengan menggunakan alat tabung venturimeter, baik yang menggunakan manometer maupun tanpa manometer.
Tabung venturimeter digunakan untuk mengetahui kelajuan fluida pada pipa dengan diameter  yang  berbeda  yang  dapat  dihitung dengan  melihat  ketinggian  air  pada  pipa kapiler.
Tujuan  Eksperimen  sederhana  ini  yaitu untuk  lebih mengetahui tentang materi fluida terutama  dalam  menghitung  kecepatan  aliran fluida  pada  pipa,  maka  dilakukan  percobaan dengan  tujuan  Untuk  mengetahui  hubungan antara  luas  penampang,  kecepatan  aliran  air dan  ketingian  air  pada  pipa  kapiler  serta untuk  mengetahui  prinsip  dasar  hukum Bernoulli dan penerapannya dalam rangkaian sederhana.

## II. LANDASAN TEORI
Salah satu hukum dasar dalam menyelesaikan  persoalan  fluida  bergerak adalah  hukum  Bernoulli.  Hukum  Bernoulli sebenarnya  adalah  hukum  tentang  energi mekanik yang  diterapkan  pada  fluida bergerak. Dimana hukum bernoulli membicarakan  hubungan  antara  tekanan, kelajuan  aliran  air,  dan  ketinggian  fluida tersebut  untuk  massa  jenis  yang  tetap. Hukum  ini  menyatakan  bahwa  jumlah tekanan  energi  kinetis  persatuan  volume  dan energi potensial persatuan volume mempunyai  nilai  yang  sama  disetiap  titik sepanjang  aliran.  Pada  pipa  yang  mengalir dari tempat yang tinggi ketempat yang rendah maka  besarnya  persamaan  fluida  yang mengalir  dari  pipa  yang  lebih  tinggi  kepipa yang lebih rendah adalah sebagai berikut:
1)
Dimana:
Tekanan pada pipa I (Tinggi)
Tekanan pada pipa II (Rendah) Massa jenis Fluida
JPF | Volume 8 | Nomor 1 | 96 p - ISSN: 2302-8939 e - ISSN: 2527-4015

## Kecepatan Fluida pada pipa I
Kecepatan Fluida pada pipa II Ketinggian pipa I Ketinggian pipa II
Tabung  Venturi  ( Venturi  Tube ) pada dasarnya  adalah  sebuah  pipa  dengan  bagian tengah  yang  menyempit  (Leher  Pipa).  Udara yang  mengalir  didalam  pipa  ini  akan mengalir lebih cepat  ketika melewati bagian leher  tersebut,  sehingga  tekanan  udara dibagian leher menjadi lebih rendah.
Venturimeter adalah alat yang digunakan  untuk  mengukur  laju  aliran  fluida dalam  pipa  tertutup.  Contohnya  mengukur laju  aliran  minyak    pada  pipa  pipa  penyalur minyak  dari  tempat  pengilangan  ke  kapal tangker  di  pelabuhan.  Karena  minyak  yang mengalir dalam pipa tidak dapat dilihat, maka diperlukan  teknik  khusus  untuk  mengukur laju alirannya tersebut. Teknik yang dilakukan  adalah  memasang  pipa  yang penampangnya  berbeda  dengan  penampang pipa  utama  kemudian  mengukur  tekanan fluida  pada  pipa  utama  dan  pipa  yang dipasang.  Kita  terapkan  hukum  Bernoulli pada dua lokasi di pipa utama dan pipa yang dipasang,  Karena  pipa  posisinya  mendatar, maka kita dapat mengambil
sehingga:
....(2)
Berikut  ini  gambar  skema  pengukuran aliran  fluida  dengan  menggunakan  tabung venturimeter tanpa manometer
Gambar 1. Skema pengukuran  aliran fluida dengan venturimeter Selanjutnya kita gunakan persamaan
kontinuitas
atau
….(3)
Subtitusi persamaan (3) ke persamaan (2)

## √
Keterangan :
Kecepatan Fluida Pertama (m/s) Gaya gravitasi bumi (m/s 2 ) h = ketinggian fluida dalam pipa (cm) A 1 = Luas penampang pipa besar (cm 2 ) A 2 = Luas penampang pipa kecil (cm 2 )
Tampak dari persamaan diatas
menunjukkan  bahwa  laju  aliran  fluida  dalam pipa dapat ditentukan hanya dengan mengukur  beda  tekanan  di  dua  tempat  yang memiliki penampang yang berbeda.

## III. METODE PENELITIAN
Eksperimen yang dilakukan yaitu eksperimen  sederhana  dengan  menggunakan tabung  venturimeter  untuk  pengambilan  data ketinggian  air  pada  pipa  yang  kemudian digunakan pada perhitungan  kecepatan aliran air pipa.
JPF | Volume 8 | Nomor 1 | 97 p - ISSN: 2302-8939 e - ISSN: 2527-4015
1. Alat dan bahan
Alat  dan  bahan  yang  digunakan  yaitu pipa  kapiler,  pipa  besar,  pipa  kecil,  wadah air,  keran  air,  penyambung  pipa,  air  dan pewarna
2. Prosedur Kerja
Prosedur kerja pada eksperimen sederhana  ini  dimulai  dengan  merangkai  alat sesuai dengan gambar berikut:
Gambar  2. Rangkaian  percobaan  Tabung venturimeter
Kemudian  dilakukan  pengambilan  data sebanyak  tiga  kali  dengan  laju  aliran  air berturut-turut yaitu deras, sedang dan lambat. Pada proses pengambilan data yang dilakukan,  pembacaan  skala  ketinggian  air
pada  pipa  kapiler  baik  pada  pipa  besar maupun pada pipa kecil dilakukan ketika laju aliran air telah konstan.

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Setelah melakukan ekperimen sederhana dengan  menggunakan  tabung  venturimeter diperoleh data  ketinggian air pada pipa besar dan pipa kecil seperti pada tabel berikut. Tabel 1. hasil pengukuran ketinggian air pada tabung venturimeter Laju aliran Air Ketinggian Air, h (cm) h 1 h 2 h 1- h 2 Deras 5,40 1,30 4,10 Sedang 8,00 5,30 2,70 Rendah 4,20 2,00 2,20
Nilai  ketinggian  air  pada  pipa  kapiler sesuai  dengan  tabel  1  kemudian  dianalisis untuk  menghitung  nilai  kecepatan  aliran  air pada  pipa besar  dan  pipa  kecil.  Adapun  nilai kecepatan  aliran  air  yang  diperoleh  dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel 2. hasil analisis data kecepatan aliran air pada pipa besar dan kecil Laju aliran air (m) (m) (m/s) KR (%) (m/s)  KR (%) Deras 0,0540 0,0310 0,0410 0,9055 11 1,274 0.2 Sedang 0,0800 0,0530 0,0270 0,7348 14 1,034 0.3 Lambat 0,0420 0,0200 0,0220 0,6633 15 0,9334 0.2
Berdasarkan  tabel  2  dapat  dilihat  bahwa ketinggian  air  pada  pipa  besar  ( lebih tinggi  dibandingkan  dengan  ketinggian  air pada  pipa  kecil  ( ,  sedangkan  nilai kecepatan aliran air yang diperoleh pada pipa besar  lebih  kecil  jika  dibandingkan  dengan kecepatan aliran air pada pipa kecil. sehingga dapat  disimpulkan  bahwa  semakin  besar
kecepatan aliran air maka ketinggian air pada pipa  semakin  rendah.  Hal  ini  sesuai  dengan bunyi  hukum  Bernoulli  yang  menyatakan bahwa semakin besar kecepatan fluida dalam suatu pipa maka tekanannya makin kecil dan sebaliknya  makin  kecil  kecepatan  fluida dalam  suatu  pipa  maka  semakin  besar tekanannya.
JPF | Volume 8 | Nomor 1 | 98 p - ISSN: 2302-8939 e - ISSN: 2527-4015
Dari hasil perhitungan selisih ketinggian air  pada  pipa  besar  dan  pipa  kecil,  dapat diketahui bahwa semakin deras laju aliran air pada  pipa  maka  selisih  ketinggian  air  pada kedua  pipa  juga  semakin  besar.  Hubungan antara  selisih  ketinggian  air  dengan  laju aliran  air  dapat  dilihat  pada  persamaan tabung venturimeter, dimana kecepatan aliran air berbanding lurus dengan selisih ketinggian  air  dan  semakin  besar  laju  aliran air  maka  kecepatan  aliran  air  juga  semakin besar.  Sehingga  dapat  diketahui  bahwa  laju aliran  air  berbanding  lurus  dengan  selisih ketinggian air.
Adapun  ketidakpastian  relatif  kecepatan aliran air yang diperoleh pada pipa besar ( berturut-turut  sebesar  11%,  14%  dan  15%. Sedangkan  ketidakpastian  relatif  kecepatan aliran air yang diperoleh pada pipa kecil ( berturut-turut  sebesar  0.2%,  0.3%  dan  0.2%. sehingga  dapat  di  simpulkan  percobaan  yang dilakukan sudah cukup teliti.
Adanya  perbedaan  nilai  yang  diperoleh pada  eksperimen  ini  terjadi  karena  adanya kesalahan paralaks ketika membaca ketinggian  air  pada  pipa  terutama  pada  pipa besar  ketinggian  air  cenderung  lebih  cepat berubah  ketika  laju  aliran  air  di  ubah sehingga  laju  air  lebih  lambat  konstan dibandingkan dengan pipa kecil.

## V. PENUTUP
Kesimpulan yang diperoleh dari Eksperimen sederhana ini sebagai berikut:
1. Semakin  besar  luas  penampang  pipa maka  kecepatan  aliran  air  pada  pipa semakin  kecil  dan  ketinggian  air  pada pipa kapiler semakin tinggi.
2. Hukum  Bernoulli  menyatakan  bahwa semakin  besar  kecepatan  fluida  dalam suatu pipa maka tekanannya makin kecil dan  sebaliknya  makin  kecil  kecepatan fluida  dalam  suatu  pipa  maka  semakin besar tekanannya.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Dengan  berakhirnya  jurnal  ini,  penulis ingin  berterima  kasih  untuk  semua  yang terlibat  dalam  pelaksanaan  praktikum  hingga pembuatan jurnal. Penulis menyadari sepenuhnya,  dalam  penyusunan  jurnal  ini tidak  lepas  dari  tantangan  dan  hambatan. Namun berkat usaha dan motivasi dari pihak- pihak  langsung  maupun  tidak  langsung  yang memperlancar jalannya penyusunan sehingga jurnal  ini  dapat  penulis  susun  seperti sekarang.  Olehnya  itu,  secara  mendalam penulis  ucapkan  banyak  terima  kasih  atas bantuan dan motivasi yang diberikan sehingga  penulis  dapat  menyelesaikan  jurnal ini.
JPF | Volume 8 | Nomor 1 | 99 p - ISSN: 2302-8939 e - ISSN: 2527-4015

## PUSTAKA
[1] Abdullah,  Mikrajuddin. Fisika  Dasar 1 . Institusi Teknologi Bandung. 2016.
[2] Bangsal,  R.K. Fluid  Mechanics  And Hydraulic Machines . R.K Gupta. 2007.
[3] Bangsal, R.K. Fluid Mechanics . Laxmi Publications (P) LTD. 2007.
[4] Maruf,  M.,  &  Hustim,  R.  (2018). Pembelajaran  Fisika  Berbasis Cone  of Experience  Edgar  Dale pada  Materi Elastisitas  dan  Fluida  Statis. Jurnal Pendidikan Fisika, 6(1), 1-12.
[5] Giancoli,  Douglas  C. Fisika  Edisi Ketujuh  Jilid  1  Prinsip  dan  Aplikasi . Erlangga. 2014.
[6] Halliday,  David  dkk. Fisika  Dasar Edisi 7 JIlid 1 . Erlangga. 2010
[7] Jewett,  Serway. Fisika  Untuk  Sains dan Teknik . Salemba Teknika. 2014
[8] Munson,  Bruce  R.,  Dkk. Mekanika
Fluida  Edisi  Keepat  Jilid  1 .  Erlangga. 2003
[9] Salim,  Astuti  &  Suryani  Taib. Fisika Dasar 1 . CV Budu Utama. 2018.
[10] Syam,  M.,  Arsyad,  M.,  &  Maruf,  M. (2015).  Peranan  Penggunaan  KIT  IPA sebagai  Alat  Pembelajaran  dalam
Upaya  Meningkatkan  Keterampilan
Peserta Didik Kelas VIII4 SMP Negeri 1 Belawa Kab. Wajo, Jurnal Pendidikan Fisika , 3(3), 241-262.
[11] Tipler, Paul A. Fisika Untuk Sains dan Teknik . Erlangga. 1998
[12] Wiley,  John  &  Sons .  Handbook  of Food  Process  Design  Volume  1 . Wiley. 2012
[13] Young,  Hugh  D  dan  Roger  A. Freedman. Fisika  Universitas  Edisi Kesepuluh Jilid 1 . Erlangga. 2002.