Pengukuran Tekanan - Manometer

Manometer Tiub-U Kebezaan

Pengenalan dan Binaan

- Merupakan satu peralatan yang digunakan untuk mengkur perbezaan tekanan diantara dua titik dalam paip atau pada dua paip yang berlainan
- Manometer tiub-u kebezaan mengandungi tiub-u
- Bendalir berat dengan hujung yang bertemu di dua titik yang berlainan.

Jika garisan rujukan ialah CD ( iaitu paras yang sama) maka, tekanan pada C (PC) adalah sama nilai dengan tekanan pada D ( PD)

PRINSIP OPERASI

• Berdasarkan teori tekanan dan kedalaman ( PRESSURE AND DEPTH ), gambarajah menunjukkan tekanan tinggi di A akan menolak bendalir berat dalam tiub-u manometer untuk bergerak kebawah
• Pergerakkan bendalir berat di lengan kiri ke bawah akan mengakibatkan kenaikan bendalir berat di lengan kanan.
•  Kenaikan bendalir pada sebelah kanan tiub akan memberikan bacaan turus tekanan, dengan menggunakan persamaan kita dapat mencari nilai perbezaan tekanan diantara dua paip tersebut.

Tekanan pada lengan kiri sehingga garis rujukan 

 Pc = Tekanan PA pada A + Tekanan akibat kedalaman turus air , h











Tekanan pada lengan kanan sehingga garis rujukan 

 PD = Tekanan PB pada B + Tekanan daripada ketinggian turus air , h2 + Tekanan daripada ketinggian turus raksa h1

Disebabkan C dan D pada paras yang sama didalam bendalir yang tidak bergerak (fluid static) 

Manometer Tiub-U terbalik

Pengenalan & Binaan

Manometer tiub-u terbalik digunakan untuk mengukur perbezaan tekanan yang kecil, dimana ketepatan diutamakan dalam pengukuran.

•    Ianya mengandungi tiub-u,

•    Bendalir berat (heavy liquid) – cth :-merkuri

•    Dan bendalir ringan (light liquid) – cth:- air

Prinsip Operasi

•  Anggapkan tekanan pada titik A lebih besar daripada tekanan di titik B, tekanan yang besar di titik  A akan menghasilkan daya yang menolak bendalir ringan di tiub-u terbalik untuk bergerak keatas.
• Pergerakkan bendalir keatas didalam lengan kiri ini akan menyebabkan bendalir ringan di lengan kanan mengalami kejatuhan mendadak.
• Dalam kes ini ambil kira  C-D sebagai garisan rujukan (datum line).

Pengukuran Tekanan

Di antara alatan yang digunakan bagi mengukur tekanan ialah :

 - Manometer

- Piezometer ( Tiub Tekanan )

- Barometer 

- Tolok Bourdon

1. Manometer 

Manometer digunakan untuk mengukur tekanan atau perbezaan tekanan diantara tekanan tinggi dengan tekanan rendah. 

Manometer terdiri daripada beberapa jenis iaitu:-

a ) Manometer Tiub-U Mudah

b ) Manometer Tiub-U Kebezaan 

c ) Manometer Tiub-U Terbalik 



1,1  MANOMETER TIUB-U MUDAH

Binaan Manometer

• Manometer mudah terdiri daripada tiub yang lengkuk berbentuk U.
• Satu hujung bersambung dengan tolok dan satu bahagian lagi terbuka, seperti dalam rajah diatas.
• Bendalir yang digunakan ialah merkuri yang mempunyai ketumpatan bandingan 13.6 kerana ia lebih sesuai untuk mengukur tekanan yang tinggi.

Fungsi Manometer 

• Pertimbangkan manometer tiub-u mudah yang disambung dengan sesuatu bendalir dan paip berada dalam tekanan yang tinggi.
• Tekanan paip yang tinggi ini akan menolak merkuri pada sebelah kiri tiub untuk turun kebawah. Pergerakan kebawah merkuri ini akan menyebabkan kenaikan merkuri pada sebelah kanan tiub.
•  Kenaikan merkuri pada sebelah kanan tiub akan memberikan bacaan turus tekanan, dengan menggunakan persamaan kita dapat mencari nilai tekanan didalam paip.

Bahagian pertemuan antara bendalir itu dengan merkuri dinamakan datum. Katakan B-C ialah garis datum dalam gambarajah manometer diatas.

Dimana , 

         

h1 = Tinggi bendalir P pada sebelah kiri tiub, dalam cm.

h2 =  Tinggi merkuri pada sebelah kanan tiub, dalam cm. 

PA = Tekanan dalam paip 

Tekanan sebelah kiri dan kanan tiub pada garisan datum adalah sama

Tekanan PB  pada titik B = Tekanan PC  pada titik C

Bahagian kiri tiub-U

PB = Tekanan PA pada A + Tekanan akibat kedalaman turus air h1

 

Bahagian kanan tiub-U

Pc= Tekanan PD pada D . Tekanan akibat kedalaman turus raksa h2

Tetapi ,

PD = Tekanan Atmosfera

       = Tekanan Tolok Sifar

       = Sifar

Maka , 

 


Disebabkan , 

tekanan PB pada titik B = Tekanan PC pada titik C

PB = PC

Manometer Tiub-U dengan tekanan negatif dalam paip

• Tekanan negative paip akan diserap oleh bendalir P, dimana bendalir P akan menarik merkuri kedalam tiub sebelah kiri
• Pergerakan merkuri dalam tiub sebelah kiri akan menyebabkan merkuri sebelah kanan tiub akan menurun.
• Keadaan ini akan menghasilkan nilai tekanan tolok iaitu bersamaan tekanan atmosfera setempat.

Hukum Pascal dan Jek Hidraulik

•  Sistem hidraulik menggunakan bendalir tidak mampat seperti minyak dan air untuk memindahkan daya dari sesuatu tempat ke tempat lain di antara bendalir tersebut. Contohnya pada jek kereta hidraulik dan penggunaan break tayar kapal terbang.

• Hukum Pascal menyatakan bahawa apabila terdapat kenaikan tekanan pada mana-mana titik dalam bendalir yang terhad (bekas tertutup), maka terdapat kenaikan yang sama nilai pada semua titik yang berlainan dalam bekas tersebut.

• Sebagai contoh, dalam gambarajah dibawah P3 adalah bacaan nilai tertinggi dalam  tiga tekanan tersebut, kerana ia merupakan paras tertinggi bendalir dalam bekas ini.

Penggunaan Hukum Pascal Pada Bendalir di dalam Bekas Tertutup ( CONTAINER) 

Hukum Pascal 

•        Hukum pascal menyatakan tekanan pada satu titik adalah sama di semua arah di dalam bendalir yang berkeadaan diam.

P1 =P2 = P3 =P4 =P =Px =Py =Pz

Jek Hidraulik 

•  Hydraulic Jack  : Jek hidraulik digunakan untuk mengangkat beban yang berat 

                                 dengan  menggunakan daya yang kecil. 

Gambarajah di bawah menunjukkan sistem jek hidraulik. 

Daya F dikenakan pada omboh yang kecil, bendalir seperti air dan minyak akan 

memindahkan daya tersebut ke omboh yang besar untuk mengangkat beban, W.

Daya, F bertindak pada luas, a menghasilkan tekanan P1, di mana ia akan memindahkan pada semua arah dalam bendalir

Jika dua omboh pada aras yang sama tekanan, P2  pada omboh yang besar adalah sama dengan tekanan, P1 pada omboh yang kecil.

Disebabkan tekanan bersamaan daya per unit luas, maka :

BENDALIR STATIK

Tekanan dan kedalaman bendalir

-  Jika cecair terkandung di dalam sesebuah bekas, maka kedalaman sesuatu objek boleh dicari. Semakin dalam kedalaman cecair semakin tinggi tekanan yang berlaku. Keadaan ini berlaku disebabkan oleh berat cecair itu sendiri.

Tekanan, P pada satu objek yang tenggelam dalam bendalir ialah :

dimana,

»      (rho) ketumpatan bendalir,
»      g pecutan graviti
»      h ketinggian dari permukaan bendalir , (turus tekanan).

HUBUNGAN DI ANTARA TEKANAN DENGAN KEDALAMAN ( PRESSURE AND DEPTH)

Bendalir  akan menolak tekanan pada semua arah dan bahagian bawah bekas.

dimana , tekanan P ialah :