Bab 4
METODOLOGI PENELITIAN
Uji Model Fisik Pemecah Gelombang Tipe Tiang Pancang Bertirai4.1 Kalibrasi
Data yang di dapat dari probe berupa satuan voltase. Data yang di dapat harus diolah terlebih dahulu menjadi elevasi muka air dengan menggunakan data kalibrasi awal. Hal pertama yang harus dilakukan adalah memposisikan probe ke posisi netral (0 cm) dan atur data dari perangkat lunak ke kondisi nol, lalu ambil contoh data selama 1 menit (Tabel 4.1).
Tabel 4. 1 Data kalibrasi 0 cm
t (s) Probe 1 (v) Probe 2 (v) Probe 3 (v) Probe 4 (v) Probe 5(v) 0.055 0.0683594 0.0585938 0.0439453 0.0341797 0.0439453 0.11 0.0683594 0.0585938 0.0439453 0.0341797 0.0390625 0.165 0.0732422 0.0537109 0.0439453 0.0341797 0.0390625 0.22 0.0683594 0.0537109 0.0439453 0.0341797 0.0390625 0.275 0.0683594 0.0537109 0.0439453 0.0341797 0.0390625 0.33 0.0683594 0.0537109 0.0439453 0.0341797 0.0390625 0.385 0.0683594 0.0537109 0.0439453 0.0341797 0.0390625 0.44 0.0732422 0.0585938 0.0439453 0.0341797 0.0390625 0.495 0.0683594 0.0537109 0.0439453 0.0341797 0.0439453 0.55 0.0683594 0.0537109 0.0439453 0.0341797 0.0390625 0.605 0.0683594 0.0537109 0.0439453 0.0341797 0.0390625 0.66 0.0683594 0.0537109 0.0439453 0.0341797 0.0390625 0.715 0.0683594 0.0537109 0.0439453 0.0341797 0.0390625 0.77 0.0683594 0.0537109 0.0439453 0.0341797 0.0390625 0.825 0.0683594 0.0537109 0.0439453 0.0341797 0.0439453 0.88 0.0683594 0.0537109 0.0488281 0.0341797 0.0390625 0.935 0.0732422 0.0537109 0.0439453 0.0341797 0.0439453 0.99 0.0683594 0.0537109 0.0488281 0.0341797 0.0439453 1.045 0.0683594 0.0537109 0.0439453 0.0341797 0.0390625 1.1 0.0683594 0.0537109 0.0439453 0.0390625 0.0390625 1.155 0.0732422 0.0537109 0.0439453 0.0341797 0.0439453 1.21 0.0683594 0.0537109 0.0439453 0.0341797 0.0390625 1.265 0.0732422 0.0585938 0.0488281 0.0341797 0.0390625 1.32 0.0683594 0.0537109 0.0439453 0.0341797 0.0390625 1.375 0.0683594 0.0537109 0.0439453 0.0341797 0.0390625 1.43 0.0732422 0.0537109 0.0439453 0.0341797 0.0439453 1.485 0.0683594 0.0537109 0.0439453 0.0341797 0.0390625 1.54 0.0683594 0.0537109 0.0439453 0.0341797 0.0439453 Ambil rata-rata pada tiap probe pada 0 cm. (Tabel 4.2)
Tabel 4. 2 Rata-rata nilai pada probe dari data kalibrasi 0cm
Probe 1 (v) Probe 2 (v) Probe 3 (v) Probe 4 (v) Probe 5(v) 0.071335865 0.049685817 0.047392299 0.032300252 0.041097896
Tabel 4. 3 Data Kalibrasi 10 cm
t (s) Probe 1 (v) Probe 2 (v) Probe 3 (v) Probe 4 (v) Probe 5(v) 0.055 -2.84668 3.51074 -3.66699 -4.30176 4.52148 0.11 -2.84668 3.51074 -3.67188 -4.30176 4.5166 0.165 -2.84668 3.51074 -3.67188 -4.30664 4.5166 0.22 -2.84668 3.51074 -3.66699 -4.30176 4.52148 0.275 -2.84668 3.51074 -3.66699 -4.30176 4.52148 0.33 -2.84668 3.51074 -3.66699 -4.30176 4.52148 0.385 -2.8418 3.51074 -3.66699 -4.30176 4.52148 0.44 -2.84668 3.51074 -3.67188 -4.30176 4.52148 0.495 -2.84668 3.51074 -3.67188 -4.30176 4.5166 0.55 -2.84668 3.51074 -3.67188 -4.30176 4.52148 0.605 -2.8418 3.51074 -3.66699 -4.30664 4.52148 0.66 -2.84668 3.51074 -3.66699 -4.30176 4.52148 0.715 -2.84668 3.51074 -3.67188 -4.30176 4.52148 0.77 -2.84668 3.51074 -3.67188 -4.30176 4.52148 0.825 -2.8418 3.51074 -3.66699 -4.30176 4.52148 0.88 -2.84668 3.51074 -3.66699 -4.30176 4.52148 0.935 -2.84668 3.51074 -3.66699 -4.30176 4.52148 0.99 -2.84668 3.51074 -3.66699 -4.30176 4.52148 1.045 -2.84668 3.50586 -3.66699 -4.30176 4.52148 1.1 -2.84668 3.50586 -3.66699 -4.30176 4.52148 1.155 -2.84668 3.51074 -3.66699 -4.30664 4.52148 1.21 -2.84668 3.51074 -3.66699 -4.30176 4.52148 1.265 -2.84668 3.51074 -3.66699 -4.30176 4.52148 1.32 -2.84668 3.51074 -3.66699 -4.30176 4.52148 1.375 -2.84668 3.51074 -3.66699 -4.30176 4.52148 1.43 -2.8418 3.51074 -3.66699 -4.30176 4.52148 1.485 -2.84668 3.51074 -3.66699 -4.30176 4.52148 1.54 -2.84668 3.50586 -3.66699 -4.30176 4.52148 Ambil rata-rata pada tiap probe pada 10 cm. (Tabel 4.4)
Tabel 4. 4 Rata-rata nilai pada probe dari data kalibrasi 10cm
Probe 1 (v) Probe 2 (v) Probe 3 (v) Probe 4 (v) Probe 5(v) -1.855400373 2.333829076 -2.408817813 -2.832643988 3.00162201
Buat plot grafik dari tiap-tiap probe lalu munculkan persamaan garisnya dengan trend line. (Gambar 4.1).
Gambar 4. 1 Trend line untuk probe 1.
Ubah data voltase ke data elevasi muka air dengan menggunakan persamaan garis, dengan y = voltase dan x = elevasi muka air. (Tabel 4.5, Gambar 4.2)
Semakin banyak data kalibrasi, semakin akurat elevasi muka airnya.
Perhitungan manual persamaan garis:
Y = mX + C Dimana :
Y = elevasi muka air η (cm) X = voltase (v)
m = gradien = (y2-y1)/(x1-x2) c = konstanta
Data : x1 = 0 x2 = 10 y1 = 0.0713 y2 = -1.8554 Perhitungan : Y =mX +c x1 = 0, y1 = mx1 + c y1 = m(0) + c y1 = 0 + c y1 = c c = 0.0713 m = (y2-y1)/(x1-x2) = (-1.8554 – 0.0713)/(10-0) = -0.19267 Maka : Y = -0.19267X+0.0713
Tabel 4. 5 Contoh Elevasi Muka Air t (s) η1 (cm) η2 (cm) η3 (cm) η4 (cm) η5 (cm) 0.055 0.01526 -2.0989 -0.38356 0.760373 0.092061 0.11 -0.01008 -2.07752 -0.50284 0.726286 0.108552 0.165 -0.03542 -1.94925 -0.58237 0.658115 0.125042 0.22 0.040599 -1.73546 -0.62213 0.624028 0.075571 0.275 0.141955 -1.54306 -0.7613 0.658115 0.009609 0.33 0.141955 -1.39341 -0.62213 0.641072 0.009609 0.385 0.192633 -1.32927 -0.60225 0.641072 -0.02337 0.44 0.192633 -1.32927 -0.54261 0.658115 -0.02337 0.495 0.116616 -1.39341 -0.52272 0.675159 0.0261 0.55 0.065938 -1.58581 -0.62213 0.692202 0.059081 0.605 0.040599 -1.71408 -0.60225 0.675159 0.075571 0.66 -0.06076 -1.88511 -0.58237 0.641072 0.141533 0.715 -0.13677 -1.94925 -0.64201 0.675159 0.191004 0.77 -0.11143 -1.992 -0.68178 0.624028 0.174513 0.825 -0.06076 -1.92787 -0.58237 0.641072 0.141533 0.88 0.01526 -1.84236 -0.60225 0.624028 0.092061 0.935 0.116616 -1.77822 -0.52272 0.641072 0.0261 0.99 0.192633 -1.69271 -0.4432 0.692202 -0.02337 1.045 0.217971 -1.67133 -0.38356 0.692202 -0.03986 1.1 0.217971 -1.69271 -0.38356 0.726286 -0.03986 1.155 0.141955 -1.69271 -0.64201 0.74333 0.009609 1.21 0.116616 -1.71408 -0.78118 0.709243 0.0261 1.265 0.091277 -1.67133 -0.82094 0.675159 0.04259 1.32 0.01526 -1.54306 -0.8607 0.641072 0.092061 1.375 0.01526 -1.45754 -0.84082 0.624028 0.092061 1.43 0.040599 -1.5003 -0.72154 0.606988 0.075571 1.485 -0.01008 -1.58581 -0.54261 0.641072 0.108552 1.54 -0.03542 -1.75684 -0.46308 0.606988 0.125042 1.595 -0.01008 -1.90649 -0.40344 0.624028 0.108552 1.65 -0.06076 -2.05614 -0.4432 0.692202 0.141533 1.705 -0.06076 -2.12027 -0.58237 0.709243 0.141533 1.76 0.01526 -2.12027 -0.66189 0.709243 0.092061 1.815 0.141955 -2.03476 -0.80106 0.726286 0.009609 1.87 0.167294 -1.88511 -0.70166 0.709243 -0.00688 1.925 0.217971 -1.71408 -0.60225 0.692202 -0.03986 1.98 0.217971 -1.60719 -0.50284 0.692202 -0.03986 2.035 0.141955 -1.56444 -0.34379 0.675159 0.009609
Gambar 4. 2 Elevasi muka air pada probe 1
4.2 Zero Up Crossing
Sebelum mencari tinggi dan perioda gelombng, rata-ratakan data elevasi muka air, η = rata-rata elevasi. Tiap data elevasi dikurangi dengan η. η – η = η zero mean. (Tabel 4.6, Gambar 4.3)
Tabel 4. 6 Zero Mean elevasi muka air. t (s) η1m (cm) η2m (cm) η3m (cm) η4m (cm) η5m (cm) 0.055 -0.05068 -0.35535 0.20848 0.08890 0.03298 0.11 -0.07602 -0.33397 0.08920 0.05481 0.04947 0.165 -0.10136 -0.20570 0.00967 -0.01336 0.06596 0.22 -0.02534 0.00809 -0.03009 -0.04745 0.01649 0.275 0.07602 0.20050 -0.16926 -0.01336 -0.04947 0.33 0.07602 0.35014 -0.03009 -0.03040 -0.04947 0.385 0.12669 0.41428 -0.01021 -0.03040 -0.08245 0.44 0.12669 0.41428 0.04943 -0.01336 -0.08245 0.495 0.05068 0.35014 0.06932 0.00369 -0.03298 0.55 0.00000 0.15774 -0.03009 0.02073 0.00000 0.605 -0.02534 0.02947 -0.01021 0.00369 0.01649 0.66 -0.12669 -0.14156 0.00967 -0.03040 0.08245 0.715 -0.20271 -0.20570 -0.04997 0.00369 0.13192 0.77 -0.17737 -0.24845 -0.08974 -0.04745 0.11543 0.825 -0.12669 -0.18432 0.00967 -0.03040 0.08245 0.88 -0.05068 -0.09880 -0.01021 -0.04745 0.03298 0.935 0.05068 -0.03467 0.06932 -0.03040 -0.03298 0.99 0.12669 0.05085 0.14884 0.02073 -0.08245 1.045 0.15203 0.07222 0.20848 0.02073 -0.09894 1.1 0.15203 0.05085 0.20848 0.05481 -0.09894 1.155 0.07602 0.05085 -0.04997 0.07186 -0.04947 1.21 0.05068 0.02947 -0.18914 0.03777 -0.03298 1.265 0.02534 0.07222 -0.22890 0.00369 -0.01649 1.32 -0.05068 0.20050 -0.26866 -0.03040 0.03298 1.375 -0.05068 0.28601 -0.24878 -0.04745 0.03298 1.43 -0.02534 0.24325 -0.12949 -0.06449 0.01649 1.485 -0.07602 0.15774 0.04943 -0.03040 0.04947 1.54 -0.10136 -0.01329 0.12896 -0.06449 0.06596 1.595 -0.07602 -0.16294 0.18860 -0.04745 0.04947 1.65 -0.12669 -0.31259 0.14884 0.02073 0.08245 1.705 -0.12669 -0.37672 0.00967 0.03777 0.08245 1.76 -0.05068 -0.37672 -0.06985 0.03777 0.03298 1.815 0.07602 -0.29121 -0.20902 0.05481 -0.04947 1.87 0.10136 -0.14156 -0.10962 0.03777 -0.06596 1.925 0.15203 0.02947 -0.01021 0.02073 -0.09894 1.98 0.15203 0.13636 0.08920 0.02073 -0.09894
Gambar 4. 3 Zero mean elevasi muka air pada probe 1.
Terdapat 2 gelombang pada Gambar 4.3 (Gambar 4.4).
Gambar 4. 4 Gelombang pada zero mean evasi muka air pada probe 1.
Pada metode Zero Upcrossing, satu gelombang dinyatakan mulai dari η = 0 ke atas.
Pada Gambar 4.5, satu gelombang dapat dilihat mulai dari tanda “X” ke tanda “X” berikutnya. Tinggi gelombang (H) dapat ditentukan dari η max – η min pada satu gelombang dan periode gelombang (T) dapat dilihat dari tanda “X” ke tanda “X” selanjutnya (Gambar 4.5).
Gambar 4. 5 Elevasi muka air pada probe 1, satu gelombang (antara tanda “X”) Dari Gambar 4.5, H dan T dapat dihitung.
H = 0.14 – (-0.21) = 0.35 cm T = 0.9 – 0.25 = 0.65 s
Untuk nilai H dan T yang lain yang terdapat di Gambar 4.4 dapat dilihat pada Tabel 4.7.
Tabel 4. 7 H and T pada Probe 1
no T (s) H (cm)
1 0.65 0.35
2 0.64 0.3
Dari Tabel 4.7, di dapat :
T
4.3 Koefisien Transmisi
Saat gelombang dengan tinggi gelombangnya adalah gelombang insiden (Hi), melewati penghalang (pemecah gelombang), maka sebagian dari energy gelombang akan hilang, dan beberapa energinya akan terrefleksi dan tertransmisi. Efektivitas dari sebuah pemecah gelombang dapat diukur dengan mengukur koefisien refleksi.
Rumus koefisien transmisi:
i t T H H K =
Berikut adalah parameter koefisien transmisi:
Hi = tinggi gelombang insisden (sebelum bangunan pemecah gelombang)
Ht = tinggi gelombang transmisi (setelah bangunan pemecah gelombang)
4.4 Skala
Untuk membuat suatu model yang hasilnya memuaskan diperlukan perbandinghan yang sesuai dengan prototipnya. Persamaannya harus pas baik sumbu x, y maupun z-nya (tidak terdistorsi).
Berikut adalah penskalaan dan persamaan model dari bilangan Froude: (Fr)M = (Fr)P
= Berikut adalah parameter bilangan Froude:
Fr = bilangan Froude M = model P = prototip v = kecepatan aliran g = gravitasi L = panjang
Skala untuk Pemecah Gelombang Tipe Tiang Pancang Bertirai.
Untuk model Permecah Gelombang Tipe Tiang Pancang Bertirai, model yang digunkan untuk tiang pancang yang mendekati penskalaan 1:12 adalah menggunkan pipa PVC dengan besar 1.5” dan 2”. Dengan menggunakan pipa PVC 2” (5.08 cm) skala yang digunkan adalah 1:10. Dengan menggunakan skala itu maka kedalaman yang akan dimodelkan dari 9m menjadi 90cm hal ini tidak dapat dilakukan karena wave generator hanya efektif ssmpai ketinggian 80cm. Olehkarenanya pipa PVC yang digunkan adalah pipa PVC yang besarnya 1.5”(3.81 cm), jadi skala yang digunakan untuk pemodelan ini adalah 1:13.
• Skala panjang = 1:13
• Skala waktu = 1: = 1:3,6 • Skala berat = 1:133 = 1:2197
4.5 Model
Pada percobaan yang dilakukan, yang akan di modelkan adalah: 1. Kondisi Perairan
Kondisi perairan dimodelkan dengan beberapa kombinasi seperti ditampilkan pada Tabel 4.8.
Tabel 4. 8 Skala Kondisi Perairan
Item Prototip Model
Kedalaman 6 m 9m 50 cm 70 cm Tinggi Gelombang 1.5m 2.0m 2.6m 11.5 cm 15.4 cm 20 cm Periode Gelombang 7 s 14 s 4 s 1.9 s 3.9 s 1 s
• Kedalaman perairan
13
=
=
m p dd
d
N
cm -50 meter 50 . 0 meter ) 6 ( 13 1 13 1 = − = − × = ⋅ = p m d d • Tinggi gelombang13
=
=
m p HH
H
N
cm 11.5 meter 115 . 0 meter 5 . 1 13 1 ) ( 13 1 ) (Hs m = ⋅ Hs p= × = = • Perioda gelombang6
.
3
=
=
m p HH
H
N
1 1 ( ) ( ) 7.0 s 1.9 s 3.6 3.6 s m s p H = ⋅ H = × =2. Dimensi Pemecah Gelombang Tipe Tiang Pancang Bertirai
Dimensi dari model Pemecah Gelombang Tipe Tiang Pancang Bertirai ditampailkan pada Gambar 4.6, Gambar 4.7, Gambar 4.8 dan Gambar 4.9.
Gambar 4. 8 Tampak samping model Pemecah Gelombang Tipe Tiang Pancang.
Gambar 4. 10 Foto tampak depan model Pemecah Gelombang Tipe Tiang Pancang.
Gambar 4. 12 Foto tampak samping model Pemecah Gelombang Tipe Tiang Pancang.
Tabel 4. 9 Ketinggian tirai pada model tiap kedalaman perairan. h = 70 cm Model h = 50 cm Model S1 0 cm S1 0 cm S2 5 cm S2 5 cm S3 10 cm S3 15 cm S4 15 cm S4 20 cm S5 25 cm
Untuk mengganti draft dari model Pemecah Gelombang Tipe Tiang Pancang Bertirai, dapat memutar pedal pada modelnya (Gambar 4.14).
(a) (b)
Gambar 4. 14 Mengganti draft model ; (a) sebelum pedal diputar, (b) setelah pedal diputar
pedal
