laporan metlab

8/10/2019 laporan metlab

1/70

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Metode Eksperimen Laboratorium merupakan salah satu mata kuliah wajib yang

diselenggarakan dalam Program Studi Teknik Kelautan Institut Teknologi Bandung.Mata

kuliah ini bertujuan memberi pemahaman kepada mahasiswa mengenai pemodelan dan

penskalaan struktur (dalam hal ini struktur pelindung pantai) serta uji fisik yang terkait dalam

bidang teknik kelautan, seperti pengujian model fisik gelombang. Untuk mencapai tujuan

perkuliahan tersebut diatas, maka diperlukan percobaan langsung yang diselenggarakan di

laboratorium sehingga diharapkan mahasiswa dapat lebih memahami apa yang diajarkan

dalam mata kuliah ini. Khusus untuk percobaan dalam modul ini, mahasiswa diharapkan

dapat memahami perubahan karakteristik gelombang ketika menumbuk struktur pelindung

pantai.

1.2Tujuan Praktikum

Tujuan dari praktikum ini adalah memberikan pemahaman kepada mahasiswa tentang teori

gelombang linier dan arti fisik perubahan karakteristik gelombang ketika menumbuk struktur

pemecah gelombang.Mahasiswa diharapkan dapat melakukan pengukuran dan

pengolahanterhadap data parameter-parameter utama gelombang air,yang didapat dari

pengamatan visual pada wave flume/wave tankdengan metode perhitungan manual, dan

membandingkannya dengan data yang deperoleh dengan metode komputerisasi.

1.3Ruang Lingkup Percobaan

Kegiatan-kegiatan yang dilakukan dalam percobaan ini antara lain melakukan pengmatanvisual dan pengukuran terhadap beberapa gelombang air yaitu kedalaman air (h), tinggi

gelombang yang dihasilkan pembangkit gelombang (H), perioda gelombang (T), serta

panjang gelombang (L).

Selain pengamatan visual, dilakukan pula pengambilan data menggunakan wave recorder

yang tersambung dengan computer.


2/70

2

1.4Dasar Teori

Gelombang adalah gerakan bolak-balik dalam satu periode gelombang (waktu yang diperoleh

dan banyak getaran).Panjang gelombang adalah sebuah jarak antara satuan berulang dari

sebuah polagelombang. Dalam sebuah gelombangsinus, panjang gelombang adalah jarak

antara puncak: sedangkan tinggi gelombang adalah jarak antara puncak dan lembah. Periode

gelombang adalah waktu yang diperlukan gelombang untuk mencapai titik awalnya.

Transmisi Gelombang

Gelombang yang menjalar menuju pantai dan melewati suatu struktur terendam, seperti

submerged breakwater,akan sedikit dipantulkan dan sebagian besar ditransmisikan melewati

struktur tersebut.

Gambar 2.1.1 Gelombang Transmisi

Struktursubmerged breakwater adalah struktur pemecah gelombang yang elevasi

puncaknya berada di bawah permukaan air. Gelombang yang melewatisubmerged

breakwater akan bertransformasi, mengalami perubahan bentuk, baik panjang gelombang

(L), maupun tinggi gelombangnya (H), akibat gangguan dari struktur tersebut. Besar

gelombang yang ditransmisikan perlu diketahui untuk keperluan profesi Teknik Kelautan.

Koefisien transmisinya kemudian dapat dihitung menggunakan rumus :
http://id.wikipedia.org/wiki/Gelombanghttp://id.wikipedia.org/wiki/Sinushttp://id.wikipedia.org/wiki/Sinushttp://id.wikipedia.org/wiki/Gelombang


3/70

3

Dimana

Run-up dan Run-down Gelombang

Pada saat gelombang menghantam lereng suatu struktur, gelombang tersebut akan mendaki

permukaan lereng tersebut.

Gambar 2.1.2Run-upgelombang pada suatu lereng struktur

Besarnya run-up / run-downgelombang tergantung pada bentuk dan kekasaran permukaan

lereng, kedalaman perairan di dasar lereng, kemiringan dasar laut di depan lereng,

karakteristik gelombang dan permeabilitas bangunan. Oleh karena banyaknya variabel yang

berpengaruh, maka besarnya run-up sangat sulit ditentukan secara analitis.Maka besarnya

run-upditentukan secara empiris di laboratorium dengan persamaan berikut ini.

Dimana


4/70

4

BAB II

PROFIL GELOMBANG

2.1Tujuan Percobaan

Pengetahuan dasar mengenai sifat-sifat fluida dan aliran fluida serta hukum-hukum yang

berlaku dalam mekanika gelombang air merupakan hal yang sangat penting dalam ilmu

Teknik Kelautan.

Pada percobaan ini akan diamati dan dihitung parameter-parameter penting yang

menggambarkan gelombang air, yaitu panjang gelombang (L), tinggi gelombang (H), perioda

gelombang (T), dan kedalaman perairan (h). Parameter lainnya seperti kecepatan gelombang

(u), percepatan gelombang (du/dt) dapat dihitung dari besaran-besaran ini.

Tujuan dari praktikum ini dalah untuk memberikan gambaran yang jelas pada praktikan

mengenai teori gelombang linier.Praktikan diharapkan dapat membandingkan teori dengan

keadaan actual yang terjadi pada praktikum ini.

2.2Alat Percobaan

2.2.1 Wave Flume 2D

Wave Flume 2D merupakan suatu kolam seperti aquarium yang memiliki dimensi

40m x 1,5m x 1,2m. Ujung pangkal dari kolam ini dilengkapi alat pembentuk

gelombang, lalu ujung satunya terdapat suatu pantai yang bertujuan untuk

meredam gaya gelombang. Sisi dari kolam ini menggunakan kaca transparan yang

bertujuan untuk memudahkan pengamatan visual.Kedalaman maksimum untuk

kolam ini adalah 70cm.


5/70

5

2.2.2 Wave Generator

Pada kolam Wave Flume 2D dilengkapi alat untuk membangkitkan

gelombang.Alat pembangkit gelombang yang dapat bekerja saat ini merupakan

alat pembangkit gelombang dengan prinsip mekanik, menghasilkan gelombang

regular. Dapat menghasilkan gelombang dengan ketinggian maksimum 0,32m dan

perioda 1,2 detik ~ 1,4 detik. Variabel pengatur untuk menghasilakn profil

gelombang dari wave generator adalah paddle, rpm, dan kedalaman. Paddle

adalah panjang lengan dari tuas lengan wave generator, rpm adalah kecepatan

putar yang dapat diatur pada panel.

2.2.3 Wave Recorder

Instrumen ini digunakan untuk mengetahui profil gelombang (tinggi dan perioda)

yang dihasilkan oleh Wave Generator, menggunakan instrumen ini akan lebih

akurat daripada pengamatan secara visual. Prinsip kerja dari instrumen ini adalah,

sensor yang tercelup ke dalam air akan menghantarkan aliran listrik, perbedaan

aliran listrik yang terjadi dapat menunjukkan perubahan muka air. Data perbedaan

voltase dikirimkan menuju sebuah computer, dengan begitu data dapat diolah

lebih lanjut.


6/70


7/70

7

2.3.3 Pengamatan Visual

A. Tinggi Gelombang

Catat tinggi gelombang ekstrim yang terjadi pada saat lembah dan puncak

menggunakan suatu alat ukur panjang.

Selisih antara kedua nilai tersebut merupakan tinggi gelombang.

Ambil minimal 10 buah tinggi gelombang

B. Periode Gelombang

Tandai satu lokasi pada kolam 2D.

Ukur dengan stopwatch waktu yang diperlukan antara puncak-puncak

gelombang untuk melewati lokasi tersebut.

Ambil minimal 10 buah perioda gelombang.

C.

Panjang Gelombang

Dibutuhkan 2 buah alat ukur

Alat ukur pertama ditempatkan pada posisi tertentu.

Seorang praktikan bertugas menggerakkan alat pengukur gelombang

kedua.

Seorang praktikan lainnya mengamati muka gelombang pada alat pertama

berada pada fasa gelombang yang sama.

Alat ukur kedua dihentikan bila muka gelombang telah berada pada fasa

yang sama.

Panjang gelombang dihitung dari jarak alat ukur pertama dan kedua.

2.4Pengolahan Data

2.4.1 Percobaan 1 ( Kalibrasi Alat )

Dengan menggunakan Wave Recorder, diperoleh data hasil olahan komputer

(voltage) sebagai berikut :*sampel data


8/70

8

Ka +0.5

Sample

Number Date/Time Channel0 Channel1 Channel2 Channel3 Channel4 Channel5 Events

1 19:59.9 -10 -10 -10 -10 -10 -0.4823 DAQ Start

2 20:00.0 -10 -10 -10 -10 -10 -0.4729

3 20:00.1 -10 -10 -10 -10 -10 -0.4796

4 20:00.2 -10 -10 -10 -10 -10 -0.4741

5 20:00.3 -10 -10 -10 -10 -10 -0.4787

6 20:00.4 -10 -10 -10 -10 -10 -0.4738

7 20:00.5 -10 -10 -10 -10 -10 -0.4823

8 20:00.6 -10 -10 -10 -10 -10 -0.4729

9 20:00.7 -10 -10 -10 -10 -10 -0.4768

10 20:00.8 -10 -10 -10 -10 -10 -0.472

Ka 0

Sample

Number Date/Time Channel 0 Channel 1 Channel2

Channel

3

Channel

4

Channel

5 Events

1 17:51.0 -10 -10 -10 -10 -10 0.0233 DAQ Start

2 17:51.1 -10 -10 -10 -10 -10 0.0316

3 17:51.2 -10 -10 -10 -10 -10 0.0249

4 17:51.3 -10 -10 -10 -10 -10 0.0328

5 17:51.4 -10 -10 -10 -10 -10 0.0237

6 17:51.5 -10 -10 -10 -10 -10 0.0322

7 17:51.6 -10 -10 -10 -10 -10 0.0267

8 17:51.7 -10 -10 -10 -10 -10 0.0322

9 17:51.8 -10 -10 -10 -10 -10 0.0255

10 17:51.9 -10 -10 -10 -10 -10 0.0304

Ka -0.5

Sample

Number Date/Time

Channel

0

Channel

1 Channel2

Channel

3

Channel

4

Channel

5 Events

1 21:10.5 -10 -10 -10 -10 -10 0.5296 DAQ Start

2 21:10.6 -10 -10 -10 -10 -10 0.5397


9/70

9

3 21:10.7 -10 -10 -10 -10 -10 0.5324

4 21:10.8 -10 -10 -10 -10 -10 0.5418

5 21:10.9 -10 -10 -10 -10 -10 0.5312

6 21:11.0 -10 -10 -10 -10 -10 0.5431

7 21:11.1 -10 -10 -10 -10 -10 0.5324

8 21:11.2 -10 -10 -10 -10 -10 0.5473

9 21:11.3 -10 -10 -10 -10 -10 0.5281

10 21:11.4 -10 -10 -10 -10 -10 0.5458

Dari ke-tiga elevasi yang dicobakan, diperoleh nilau rata-rata dari tiap elevasi yaitu :

Ka +0.5 : -0.478416

Ka 0 : 0.028695

Ka -0.5 : 0.533286

Diperoleh grafik voltase sebagai berikut :

Dari grafik diatas, diperoleh suatu persamaan linier , yang akan digunakan untuk

menghitung elevasi muka air pada percobaan selanjutnya.

Persamaan liniernya :

y = -0.5059x + 1.0396

R = 1

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

Ka-0.5 Ka+0 Ka+0.5


10/70

10

2.4.2 Percobaan 2

Percobaan 2A (pengamatan langsung)

Kecepatan wave generator : 13.5 Rpm

Paddle : 5

Kedalaman Air : 77.7cm

Data yang didapatkan dari percobaan :

No. H (cm) T (detik) L (m)

1 18.5 1.5 3.02

2 21 1.63 3.04

3 23.5 1.37 3.01

4 24 1.57 3.02

5 25 1.48 3.04

6 23.5 1.49 2.98

7 25.5 1.42 2.98

8 23.5 1.44 2.99

9 21.5 1.35 3.02

10 25 1.38 3

11 18.5 1.44 2.75

12 15.5 1.4 2.75

13 16 1.56 2.75

14 16 1.49 2.75

15 17 1.54 2.75

16 18 1.57 2.75

17 17 1.37 2.74

18 16 1.42 2.73

19 17 1.54 2.74

20 17 1.4 2.73

Diperoleh nilai rata-ratadari perhitungan secara visual, yaitu :

H : 19.5 cm

T : 1.468 detik

L : 2.877 m


11/70

11

Dengan menggunakan persamaan dispersi diperoleh L :

Ldisp : 3.09 m

Percobaan 2A (Data Digital)

Wave Recorder merekam data gelombang dalam bentuk voltage.

Sample

Number Date/Time

Channel

0

Channel

1

Channel

2

Channel

3

Channel

4 Channel5 Events

1 35:18.5 -10 -10 -10 -10 -10 -0.103 DAQ Start

2 35:18.6 -10 -10 -10 -10 -10 0.3008

3 35:18.7 -10 -10 -10 -10 -10 0.6105

4 35:18.8 -10 -10 -10 -10 -10 0.8086

5 35:18.9 -10 -10 -10 -10 -10 0.6389

6 35:19.0 -10 -10 -10 -10 -10 0.2684

7 35:19.1 -10 -10 -10 -10 -10 -0.215

8 35:19.2 -10 -10 -10 -10 -10 -0.6169

9 35:19.3 -10 -10 -10 -10 -10 -0.8522

10 35:19.4 -10 -10 -10 -10 -10 -1.0335

*sampel data

Time V 1

1 -0.103

2 0.3008

3 0.6105

4 0.8086

5 0.6389

6 0.2684

7 -0.215

8 -0.6169

9 -0.8522

10 -1.0335


12/70

12

Kemudian nilai voltase yang direkam dengan wave recorder, disubtitusikan ke dalam

persamaan hasil kalibrasi pada percobaan satu yaitu :

Dari pensubstitusian ke dalam persamaan di atas, diperoleh data elevasi muka air, sebagai

berikut :

Time Y13.5

1 -1.01809

2 2.973208

3 6.034386

4 7.992472

5 6.315101

6 2.652955

7 -2.12513

8 -6.09765

9 -8.42343

10 -10.2155

*Sample data

Diperoleh nilai rata-rata y =-2.16713

Selanjutnya dilakukan normalisasi data elevasi muka air, sehingga data elevasi muka air

terbaru adalah :

*sample data

Time y 1

1 0.05881

2 0.263093

3 0.41977

4 0.519989

5 0.434137

6 0.246701

7 0.002149

8 -0.20117

9 -0.32021

10 -0.41193


13/70

13

Metode Zero Up Crossing

Dengan menggunakan metode zero up crossing, akan diperoleh elevasi muka air baru.

Metode ini menggunakan bantuan software matlab.

Persamaan yang dimasukan ke dalam software matlab :

%ngebaca data time series dlm format .xls

baca=xlsread('Book1.xlsx','Sheet1','O3:O3276');

[a b]=size(baca);

etabaru=baca(:,1);

%zero up crossing

dt=180/a;

k=1;

forh=1:a-1;

if(etabaru(h+1)>=etabaru(h) & etabaru(h+1)*etabaru(h)


14/70

14

Dengan melakukan zero upcrossingdiperoleh elevasi muka air yang baru :

Time Y13.5 eta new

0.1 -1.01809 1.149041

0.2 2.973208 5.140334

0.3 6.034386 8.201513

0.4 7.992472 10.1596

0.5 6.315101 8.482228

0.6 2.652955 4.820082

0.7 -2.12513 0.041995

0.8 -6.09765 -3.93052

0.9 -8.42343 -6.2563

1 -10.2155 -8.04833

Kemudian elevasi muka air yang baru diplotkan dengan waktu, sehingga membentuk

grafik e.m.a

Metode Fast Fourier Transform

Sebelumnya telah diperoleh data e.m.a hasil normalisasi. Data elevasi muka air

normalisasi tersebut diolah menggunakan software matlab, dan akan menghasilkan

nilai A gelombang dan B(imaginer)

Persamaan yang di gunakan untuk perhitungan Matlab adalah :

clearall;

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

0 5 10 15 20 25 30 35e.m.a

(m)

Waktu (s)

Grafik e.m.a (Rpm13.5)


15/70

15

baca=xlsread('Pengolahan Data Praktikum 1 Metlab.xlsx','Hasil','J6:J305');

[a b]=size(baca);

eta=baca(:,1);

f=(fft(baca))

Diperoleh data sebagai berikut :

NO an bn

1 0.276991 -0.16855

2 0.211031 -0.12381

3 0.309496 -0.00476

4 0.356721 -0.09456

5 0.293344 0.012235

6 0.287496 -0.01661

7 0.34945 -0.0406

8 0.324063 0.01922

9 0.378137 0.012917

10 0.385024 0.001047

Perkaman data dilakukan selama 30 detik, sehingga nilai delta frequensi nya adalah 1/30

Hz. Kemudian dicari nilai Amplitudo dengan menggunakan:

Selanjutnya dilakukan perhitungan spektrum dengan persamaan :

Diperoleh :

No A B imaginer f C S

1 0 0 0.033333 0 0

2 0.4101 0.2615 0.066667 0.486379 3.548464

3 0.3085 0.1988 0.1 0.367006 2.020405

4 0.4629 0.0363 0.133333 0.464321 3.233912


16/70

16

5 0.5213 0.1861 0.166667 0.553522 4.595804

6 0.4395 0.0278 0.2 0.440378 2.908996

7 0.4247 0.0788 0.233333 0.431949 2.798693

8 0.5097 0.1368 0.266667 0.527739 4.177625

9 0.4841 0.0527 0.3 0.48696 3.55695210 0.5608 0.0873 0.333333 0.567554 4.831769

Kemudian dilakukan plot grafik atara frequensi dan spektrum.

Percobaan 2B

Kecepatan wave generator : 9 Rpm

Paddle : 5

Kedalaman Air : 77.7cm

Data yang didapatkan dari percobaan :

No. H (cm) T (detik) L (m)

1 12.87975 2.31 4.63

2 14.49 2.21 4.54

3 15.85542 2.33 4.56

4 15.77143 2.22 4.57

5 16.66667 2.27 4.6

6 16.45 2.24 4.63

7 16.93929 2.23 4.64

8 15.77857 2.19 4.62

9 14.33333 2.23 4.67

-200

0

200

400

600

800

1000

1200

0 2 4 6 8 10 12

Spektrum percobaan 2A(rpm13.5)


17/70


18/70


19/70

19

Diperoleh nilai rata-rata y = 1.144748

Selanjutnya dilakukan normalisasi data elevasi muka air, sehingga data elevasi muka air

terbaru adalah :

NO Y9

1 -1.63685

2 -0.43293

3 0.559453

4 1.738654

5 2.031231

6 2.49876

7 2.635163

8 1.470789

9 -0.3756

10 -1.61213

*sample data

Metode Zero Up Crossing

Dengan menggunakan metode zero up crossing, akan diperoleh elevasi muka air baru.

Metode ini menggunakan bantuan software matlab.

Persamaan yang dimasukan ke dalam software matlab :

%ngebaca data time series dlm format .xls

baca=xlsread('Book1.xlsx','Sheet2','O3:O3276');

[a b]=size(baca);

etabaru=baca(:,1);

%zero up crossing

dt=180/a;

k=1;

forh=1:a-1;

if(etabaru(h+1)>=etabaru(h) & etabaru(h+1)*etabaru(h)


20/70

20

end

fori=1:k-2;

puncakup(i)=max(etabaru(indexup(i):indexup(i+1)));

lembahup(i)=min(etabaru(indexup(i):indexup(i+1)));

HUP(i)=puncakup(i)-lembahup(i);

TUP(i)=(zeroup(i+1)-zeroup(i))*dt;

end

%menulis file data hasil zero up crossing

HPT=transpose(HUP);

TPT=transpose(TUP);

zuc=[HPT,TPT];

xlswrite('Book1.xlsx',zuc,'Sheet3','A3')

Dengan melakukan zero upcrossingdiperoleh elevasi muka air yang baru :

No time Y9 ema baru

1 0.1 -1.63685 0.417544

2 0.2 -0.43293 1.621456

3 0.3 0.559453 2.613843

4 0.4 1.738654 3.793044

5 0.5 2.031231 4.08562

6 0.6 2.49876 4.553149

7 0.7 2.635163 4.689553

8 0.8 1.470789 3.525178

9 0.9 -0.3756 1.678785

10 1 -1.61213 0.442255

Kemudian elevasi muka air yang baru diplotkan dengan waktu, sehingga membentuk

grafik e.m.a


21/70

21

Metode Fast Fourier Transform

Data elevasi muka air yang sudah diihitung dan dinormalisasi diolah dengan matlab,

dengan persamaan yang di input:

clearall;

baca=xlsread('Pengolahan Data Praktikum 1 Metlab.xlsx','Hasil','I6:I305');

[a b]=size(baca);

eta=baca(:,1);

f=(fft(baca))

Sama halnya dengan percobaan 2A, akan diperoleh nilai A, B, C dan Spektrum sebagai

berikut :

NO A B f C S

1 -6.1632 0 0.033333 6.1632 569.7755

2 0.0649 0.0461 0.066667 0.079607 0.095058

3 0.0721 0.0447 0.1 0.084832 0.107948

4 -0.0219 0.0436 0.133333 0.048791 0.035709

5 0.0469 0.0031 0.166667 0.047002 0.033138

6 0.0182 0.0723 0.2 0.074556 0.083378

7 0.0484 0.1367 0.233333 0.145015 0.315442

8 0.125 0.1373 0.266667 0.185678 0.517144

9 0.0688 0.1279 0.3 0.14523 0.316378

10 0.1057 0.1689 0.333333 0.199248 0.595496

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0 5 10 15 20 25 30 35e.m.a

Waktu (s)

Grafik e.m.a (rpm 9)


22/70


23/70

23

Dari hasil pengolahan data pengamatan, visual dan digital, terlihat data hasil penggolahan

tinggi gelombang dan perioda gelombang yang didapat tidak jauh berbeda.Perbedaan pada

pengolahan data visual dan zero-upcrossing disebabkan oleh tingkat ketelitian pengamatan

visual.Namun, hasil dari FFT yang memiliki perbedaan cukup jauh dibandingkan yang

lainnya.Metode Fast Fourier Transform kami rasa lebih cocok digunakan untuk menganalisis

gelombang dengan data yang acak. Metode ini memerlukan pembuatan spektrum yang

menggambarkan data yang acak, sedangkan data yang dilakuakn di lab adalah data reguler

dengan periode yang cenderung sama.

Menurut kami, metoda yang paling cocok adalah pengamatan visual, karena kita dapat

mengetahui dan melihat secara langsung peristiwa yang terjadi walaupun akan dibutuhkan

ketelitian yang lebih saat pengamatan serta keterbatasan pengamnbilan data dan human error.

Namun jika terjadi kesalahan, akan langsung diketahui di tempat pengamatan, dan jika

terdapat anomali akan gterlihat langsung.

2.6Simpulan

Dari hasil pengolahan dan analisis data dapat kami simpulkan bahwa nilai tinggi, panjang,

dan perioda gelombang yang didapat dari hasil pengamatan dan digital tidak berbeda jauh.

Metoda yang paling cocok yang digunakan adalah pengamatan visual karena hasil yang

dibutuhkan dapat langsung kita amati sehingga jika terjadi keanehan dapat langsung dicari

titik salahnya.


24/70

24

BAB III

KARAKTERISTIK GELOMBANG TERHADAP STRUKTUR

3.1 Tujuan Percobaan

Tujuan yang ingin dicapai dari percobaan ini adalah memberikan pemahaman kepada

mahasiswa tentang arti fisik perubahan karakteristik gelombang ketika menumbuk struktur

pemecah gelombang.

3.2Alat Percobaan

Adapun alat yang diperlukan dalam percobaan ini antara lain:

3.2.1

Saluran Gelombang/Tangki Gelombang (Wave Flume)

Saluran gelombang ini berupa sebuah saluran (Flume Tank) sepanjang 40 meter

dengan lebar 1.2 meter dan kedalaman air maksimum 1 meter. Saluran dibangun

dengan struktur baja, sepanjang saluran digunakan dinding kaca yang memungkinkan

pengamatan di semua tempat. Pada salah satu ujung saluran terdapat pembangkit

gelombang tipe piston sedangkan pada ujung lainnya dibangun struktur pantai

(beach) yang berfungsi sebagai peredam gelombang.Kedalaman air maksimum untuk

kolam ini adalah 70 cm.

3.2.2Pembangkit Gelombang (Wave Generator)

Wave generator yang saat ini digunakan di laboratorium Teknik Kelautan ITB

merupakan wave generator dengan konstruksi yang bersifat datachable (dapat

dibongkar pasang). Prinsip operasi yang digunakan pada wave generator ini adalah

prinsip jajaran genjang sederhana dimana gelombang yang dibangkitkan merupakan

gelombang reguler. Wave generator ini digerakkan oleh motor listrik dengan

kekuatan 0,75 HP yang tenaganya disalurkan melalui gear boxdengan rasio gigi 1 :

10.Pembangkit gelombang ini dapat menghasilkan gelombang dengan ketinggian

maksimum 0.32 meter dan perioda 1.214.4 detik.

3.2.3Perekam Gelombang (Wave Recorder)

Peralatan ukur yang tersedia pada laboratorium ini adalah alat pengukur gelombang.

Prinsip kerja dari alat ukur/perekam gelombang ini adalah dengan mengirimkan


25/70

25

sinyal ke permukaan air dan menerima kembali pantulan sinyal ke permukaan air

tersebut. Interval waktu antara pengiriman sinyal dan pengiriman sinyal

dikonfersikan menjadi jarak vertikal dari posisi alat ke permukaan air. Tersedia 4

(empat) buah alat perekam gelombang disertai dengan perangkat lunak yang masing-

masing disambungkan dengan 1 (satu) unit komputer.

3.2.4Current Meter (P-EMS)

Current Meter merupakan alat untuk mengukur arus suatu fluida.Arus yang terukur

dalam satuan m/s dan dalam arah x dan y. Faktor koreksi dari alat ini adalah 0.58823.

3.2.5Alat Ukur

Sebagai crosscheck data gelombang yang telah didapat dari wave recorder,

diperlukan pengamatan visual secara langsung. Untuk itu diperlukan alat ukur satuan

panjang dan waktu yang dapat berupa mistar/meteran danstopwatch.

3.2.6Pemecah Gelombang (Breakwater)

Dalam percobaan ini, pemecah gelombang yang digunakan adalah pemecah

gelombang tipe rubblemound dengan armorbuatan.

3.2.7Pantai Buatan

3.3Prosedur Percobaan

3.3.1

Kalibrasi Wave Recordera) Memastikan nozzle dari transducer berada pada posisi 0

b) Mengambil data muka air tenang pada saat posisi 0 selama 20 detik

c) Menurunkan dan menaikkan posisi dari wave recorder sebesar 5cm lalu

mengambil data voltase muka air tersebut selama 20 detik

d) Mendapatkan 3 buah data muka air dalam satuan volt dengan simpangan

sebesar 5cm. Dari ketiga data ini bisa didapatkan nilai datum dari muka air

dan nilai koefisien alat dari instrumen (KProbe)

3.3.2

Pengukuran

a) Mencatat tinggi muka air tenang

b) Mengubah posisi paddle sesuai dengan yang diinginkan (disini digunakan

paddle 5 dan paddle 7) lalu memastikan paddle terkunci dengan baik


26/70

26

c) Mengubah rpm sesuai dengan yang diinginkan (disini digunakan rpm 9 dan

rpm 13,5)

d) Menjalankan wave generator menggunakan panel inverter

e) Mengukur muka air selama 1 menit lalu mematikan panel inverter

f) Mengulangi langkah 1 untuk mendapatkan data yang diinginkan

3.3.3 Pengamatan Visual

A. Transmisi Gelombang

Gelombang yang menjalar menuju pantai melewati struktur breakwater, maka

gelombang tersebut akan sedikit dipantulkan dan sebagian besar

ditransmisikan melewati struktur tersebut.

a) Mengambil data H, T, dan L dengan prosedur yang sama seperti BAB II,

profil gelombang, dengan 2 titik acuan yaitu sebelum breakwater dan

setelah breakwater untuk beberapa paddle dan rpm yang berbeda-beda

b) Menghitung koefisien transmisi (KT) dengan rumus:

KT Dengan : Ht adalah tinggi gelombang transmisi (setelah breakwater)

Hi adalah tinggi gelombang datang (sebelum breakwater)

B.

Run Up Gelombang

Saat gelombang bekerja pada suatu struktur bangunan pelindung pantai seperti

breakwater, gelombang tersebut akan naik (run up) pada permukaan bangunan

tersebut.

a) Memasang 1 buah meteran atau penggaris sejajar dengan kemiringan

struktur yang akan diujikan

b) Mencatat nilai pada meteran atau penggaris yang bersesuaian dengan

elevasi muka air tenang

c) Mencatat nilai pada meteran atau penggaris pada saat lidah air gelombang

tinggi

d) Run up diperoleh dari selisih lidah muka air tertinggi terhadap puncak

tinggi gelombang sebelum mengenai struktur

e) Mengulangi percobaan beberapa kali untuk memperoleh rata-rata yang

lebih akurat


27/70

27

f) Mengulangi percobaan dengan paddle dan rpm yang berbeda-beda

g) Membandingkan hasil run up pengamatan visual dengan rumus yang ada

yaitu: dimana

Dengan : = Surf Similirity = kemiringan strukturH = tinggi gelombang

L = panjang gelombang

Ru = run-up

C. Transformasi Gelombang

a) Mencatat profil gelombang di H1 (sebelum breakwater) menggunakan

pengamatan visual dan wave recorder, lalu membandingkan hasilnya

b) Mencatat gelombang H2 (setelah breakwater) menggunakan pengamatan

visual

3.4Pengolahan Data

3.4.1 Transmisi Gelombang

a. Sebelum Breakwater

PADDLE 5 RPM 9

HH T

LL

Bawah atas awal Akhir

33 40 7 2.23

9

12.6 3.6

33 40 7 2.19 12.6 3.6

33 40 7 2.18 12.66 3.66

33.5 41 7.5 2.16 12.7 3.7

34 42 8 2.28 12.8 3.8

34 41 7 2.06 12.56 3.56

33 39 6 2.17 12.58 3.58

33.5 41 7.5 2.18 12.62 3.62

34 41 7 2.14 12.7 3.7

33.7 41 7.3 2.2 12.7 3.7

Rata-rata 7.13 2.179 3.652

Pers. Dispersi 4.901


28/70

28

PADDLE 5 RPM 13.5

HH T

LL

Bawah atas awal akhir

4 24 20 1.59

11

13.4 2.4

4 23 19 1.49 13.7 2.7

4 23.5 19.5 1.36 13.2 2.2

3 23 20 1.47 13.5 2.5

3 23 20 1.46 13.6 2.6

3 22 19 1.39 13.6 2.6

3 22.5 19.5 1.4 13.8 2.8

4 21.5 17.5 1.5 13.7 2.7

4 21 17 1.64 13.6 2.6

3 21 18 1.36 13.4 2.4

Rata-rata 18.95 1.466 2.55

Pers. Dispersi 2.92

PADDLE 7 RPM 9

H H T L L

bawah atas awal akhir

10 19 9 2.26 7 12.1 5.1

9 18 9 2.06 12 5

9 18.5 9.5 2.15 12.1 5.1

8.5 18.5 10 2.1 12.1 5.1

8 18.7 10.7 2.15 12.5 5.5

8 19 11 2.09 12.1 5.1

8 19 11 2.1 12.1 5.1

7.5 18.7 11.2 2.33 11.8 4.8

8 19 11 2.13 11.8 4.8

8 19 11 2.09 11.8 4.8Rata-rata 10.34 2.146 5.04


PADDLE 7 RPM 13.5

HH T

LL

bawah atas awal akhir

3 26.5 23.5 2.1

9

11.7 2.7

3 27 24 1.6 11.73 2.73

2 27.5 25.5 1.4 11.74 2.74

2 27 25 1.5 11.74 2.743 27 24 1.6 11.75 2.75

3 27.3 24.3 1.7 11.85 2.85

3 27.5 24.5 1.38 11.78 2.78

3 28 25 1.42 11.8 2.8

3 28 25 1.56 11.82 2.82

2 27.5 25.5 1.32 11.83 2.83

Rata-rata 24.63 1.558 2.774



29/70

29

b. Setelah Breakwater

PADDLE 5 RPM 9

H T L

2.9 2.1

4.6885

2.9 2.1

3 2.23 2

3 2.2

2.9 2.1

3 2

2.9 2.2

2.9 2.1

3 2

Rata-rata 2.95 2.1

PADDLE 7 RPM 9H T L

3.4 2

4.7155

3.4 2.2

3.5 2.1

3.5 2.1

3.5 2.2

3.4 2

3.4 2.2

3.4 2.1

3.5 2.13.4 2.1

Rata-rata 3.44 2.11

c. Menghitung Koefisien Transmisi

PADDLE 5 RPM 9

KT = 0.413745 KT = 0.126649

PADDLE 7 RPM 9

KT = 0.332689 KT = 0.135201

PADDLE 5 RPM 13.5

H T L

2.3 1.5

2.8153

2.4 1.4

2.4 1.42.5 1.5

2.3 1.4

2.6 1.4

2.5 1.4

2.3 1.3

2.4 1.5

2.3 1.5

Rata-rata 2.4 1.43

PADDLE 7 RPM 13.5

H T L

3.2 1.5

2.786

3.3 1.4

3.3 1.4

3.3 1.5

3.4 1.3

3.2 1.4

3.3 1.6

3.3 1.3

3.4 1.43.6 1.4

Rata-rata 3.33 1.42

PADDLE 5 RPM 13.5

PADDLE 7 RPM 13.5


30/70

30

Ru Rd Ru Rd Ru Rd

Vertikal Vertikal Vertikal Vertikal Vertikal Vertikal Vertikal Vertikal

1 8.233333 8.60 11.0 10.00 9.50 10.00 13.40 8.60

2 8.528889 8.70 11.3 9.80 9.70 9.20 13.80 8.90

3 8.697778 8.40 11.4 9.70 10.10 9.50 14.50 9.20

4 8.951111 8.70 11.8 9.80 10.00 10.10 15.00 9.50

5 9.288889 8.80 12.2 9.00 10.40 9.80 15.40 9.70

6 9.711111 8.60 12.7 8.50 10.50 10.20 15.70 9.80

7 9.922222 8.80 13.1 9.50 11.00 9.80 16.00 10.20

8 10.13333 8.80 12.5 8.80 11.20 9.50 16.30 10.50

9 10.51333 8.90 13.1 8.70 12.60 9.70 16.60 10.50

10 10.80889 8.80 13.8 9.00 11.90 9.80 16.70 10.20

11 11.18889 8.90 14.1 8.00 17.00 10.40

12 11.4 14.4 9.80

Tinggi Vertikal di ukur dari muka air tenang.

No

Lengan 5; Kecepatan 9,0 Lengan 5; Kecepatan 13,5 Lengan 7; Kecepatan 9,0 Lengan 7, Kecepatan 13,5

Ru Rd

Rata - Rata 9.8 8.727273 12.6 9.22 10.69 9.76 15.49 9.77

3.4.2 Run Up Gelombang

a.. Berdasarkan Pengamatan

d.

e.

f.

g.

h.

i.

j.

b

.

b. Menggunakan Rumus

H L Tan a Surf Similarity Ru

PADDLE 5 RPM 9 7.13 3.7

0.5

0.332792532 2.372810755

PADDLE 5 RPM 13.5 18.95 11.5 0.36145238 6.849522607

PADDLE 7 RPM 9 10.34 5.0 0.324644427 3.356823373

PADDLE 7 RPM 13.5 24.63 2.8 0.156053666 3.843601792

Ru pengamatan diperoleh dari selisih antara selisih lidah muka air tertinggi terhadap puncak

tinggi gelombang sebelum mengenai struktur (disini diasumsukan H puncak =H). Lalu

dibandingkan antara Ru yang didapat dari rumus dan Ru dari pengamatan visual

Tabel Ru

Ru Rumus Ru Pengamatan

PADDLE 5 RPM 9 2.372810755 6.216481481

PADDLE 5 RPM 13.5 6.849522607 3.145925926

PADDLE 7 RPM 9 3.356823373 5.52

PADDLE 7 RPM 13.5 3.843601792 3.175909091

3.4.3 Kalibrasi

Dari hasil kalibrasi, didapatkan 2 persamaan seperti pada tabel seperti dibawah

ini.

Ru pengamatan

6.216481481

3.145925926

5.52

3.175909091


31/70

31

3.4.4 Data Perhitungan EMA

Berikut adalah sampel data yang didapat dari pengukuran wave recorder.Tabel

Data merupakan tabel data yang diambil langsung dari hasil perhitungan wave

recorderdi laboratorium. Tabel Hasil merupakan tabel Elevasi Muka Air, didapat

nilai tersebut dengan cara memasukkan nilai-nilai yang ada di Tabel Data ke

dalam persamaan y=-5x+10. Sedangkan Tabel Normalisasi (Zero Up Crossing)

adalah tabel dimana hasil dari Tabel Hasil dibuat menjadiZero Mean.

Channel 0 Channel 5

K 5 -0.094099 0.987881667

K 0 -0.094000333 0.019833667

K -5 -0.093608 -1.005417333

y = 0.0005x - 0.0946 y = -5x + 10Persamaan


32/70

32

C0 C5 C0 C5 C0 C5 C0 C5

0.1 0.08184 3.917653 0.07273 -2.28453 0.861792 -4.57392 3.0339 3.8618

0.2 -0.19016 3.646153 0.59773 -5.39753 0.951792 -4.33442 3.0109 1.7563

0.3 -0.52266 3.217153 1.29223 -7.52603 1.005292 -3.60492 2.7529 -0.7967

29.8 1.53284 -0.05585 -1.59327 -7.87253 -0.45921 4.203078 0.0904 4.7013

29.9 1.61234 -0.19785 -0.79977 -4.97903 -0.68221 3.499578 -0.4711 -0.7022

30 1.24434 -0.16585 -0.58777 -1.63903 -0.90371 2.295578 -1.9376 -5.0527

Time

NORMALISASI

Percobaan 1 Percobaan 2 Percobaan 3 Percobaan 4P5, RPM 9 P5, RPM 13.5 P7, RPM 9 P7, RPM 13.5

C0 C5 C0 C5 C0 C5 C0 C5

0.1 10.0925 14.3955 9.5475 8.2215 10.6735 4.9685 12.3325 14.139

0.2 9.8205 14.124 10.0725 5.1085 10.7635 5.208 12.3095 12.0335

0.3 9.488 13.695 10.767 2.98 10.817 5.9375 12.0515 9.4805

29.8 11.5435 10.422 7.8815 2.6335 9.3525 13.7455 9.389 14.9785

29.9 11.623 10.28 8.675 5.527 9.1295 13.042 8.8275 9.575

30 11.255 10.312 8.887 8.867 8.908 11.838 7.361 5.2245

Time

P5, RPM 9 P5, RPM 13.5 P7, RPM 9 P7, RPM 13.5

HASIL

Digunakan y = -5x +10

Percobaan 1 Percobaan 2 Percobaan 3 Percobaan 4

C0 C5 C0 C5 C0 C5 C0 C5

0.1 -0.0185 -0.8791 0.0905 0.3557 -0.1347 1.0063 -0.4665 -0.8278

0.2 0.0359 -0.8248 -0.0145 0.9783 -0.1527 0.9584 -0.4619 -0.4067

0.3 0.1024 -0.739 -0.1534 1.404 -0.1634 0.8125 -0.4103 0.1039

29.8 -0.3087 -0.0844 0.4237 1.4733 0.1295 -0.7491 0.1222 -0.9957

29.9 -0.3246 -0.056 0.265 0.8946 0.1741 -0.6084 0.2345 0.085

30 -0.251 -0.0624 0.2226 0.2266 0.2184 -0.3676 0.5278 0.9551

Time

DATA

Percobaan 1 Percobaan 2 Percobaan 3 Percobaan 4



33/70

33

Dibawah ini adalah grafik yang terbentuk jika Tabel Hasil di plot kan ke dalam bentuk grafik.


34/70

34

3.4.5 Tabel Zero Up Crossing

a. Paddle 5, RPM 9

b. Paddle 5, RPM 13.5

H up T up H down T down3.549 2.009475 3.027 2.202896

2.9555 2.193952 3.3705 2.096338

3.546 2.202022 3.7275 2.199874

2.574 2.10447 2.9815 2.006736

3.601 2.198557 2.78 2.199416

3.4625 2.194272 3.5495 2.195529

2.7345 2.101575 3.1755 2.104435

2.9495 2.201122 3.0075 2.198177

3.0685 2.198539 2.768 2.194361

3.4425 2.105073 3.4315 2.2001933.2775 2.292378 3 2.106571

2.9725 2.103952 3.2335 2.100973

3.1645 2.202533 3.1355 2.201155

3.176731 2.162148 3.168269 2.154358

AVERAGE

C0

H up T up H down T down6.827 2.204488 7.2755 2.199947

6.815 2.099262 7.0345 2.195985

7.2495 2.297118 6.618 2.200576

6.546 2.004687 7.512 2.107919

7.051 2.198037 6.4315 2.191005

6.7265 2.201238 7.039 2.199688

7.7305 2.199907 6.8485 2.103763

8.1025 2.200726 8.1895 2.200282

8.202 2.293812 8.1165 2.19739

8.0585 2.106237 8.019 2.1080898.3225 2.200387 8.4125 2.198776

8.278 2.199311 8.2535 2.198886

8.1195 2.196769

7.492417 2.183767 7.528423 2.176852

AVERAGE

C5

H up T up H down T down

3.63 1.792013 3.7565 1.798721

3.682 1.601186 3.4885 1.69741

2. 295 1. 306724 2. 8 1. 40877

2.7695 1.493393 2.638 1.39273

2.8215 1.402656 2.202 1.502311

3.0285 1.405104 3.215 1.403629

3.685 1.69091 3.5095 1.492399

2.425 1.400471 3.003 1.405632

2.9145 1.504685 2.5165 1.497733

3.278 1.501289 3.087 1.498903

3.052 1.30128 2.895 1.4030582.9465 1.595895 3.122 1.496739

2.817 1.505558 2.913 1.501188

2.765 1.496074 2.817 1.500306

2.9635 1.497272 2.817 1.405714

2.408 1.401331 2.463 1.496506

2.974 1.402566 2.774 1.403313

3.1085 1.495682 3.113 1.493687

2.98 1.500629

2.97575 1.48856 2.953158 1.489441

AVERAGE

C0

H up T up H down T down

15.314 1.400543 15.605 1.397747

14.746 1.499047 16.466 1.407272

17.272 1.497415 16.573 1.49834

18.3095 1.40224 18.189 1.503356

17.9185 1.502981 17.273 1.399861

17.3375 1.400025 18.2895 1.591439

18.7455 1.501818 18.337 1.406459

17.1435 1.495277 16.3605 1.493406

17.2045 1.40501 18.425 1.500272

18.889 1.495961 18.7215 1.408443

18.3705 1.501363 17.888 1.49516717.5035 1.497098 17.853 1.404698

16.826 1.406003 16.8565 1.496685

16.7055 1.495551 17.241 1.496343

18.1075 1.496351 17.8085 1.407129

18.634 1.404676 18.5685 1.498937

18.0315 1.500024 17.891 1.49565

17.743 1.496433 18.4925 1.496522

19.086 1.407979 19.333 1.407711

17.57303 1.463463 17.69324 1.463444

AVERAGE

C5


35/70


36/70


37/70

37

C0 A B Cn Frekuensi Spektrum m0 Hm0

0.07273 7.13E-13 0 7.13E-13 0.033333 7.63E-24 348.7209 74.69629

0.59773 10.44251 35.85858 37.34814 0.066667 20923.26 407.814 80.77762

1.29223 -1.15726 15.33079 15.37441 0.1 3545.585 108.8188 41.7265

. . . . . . . .

. . . . . . . .

-1.59327 3.321568 13.70657 14.1033 9.933333 2983.544 108.8188 41.7265

-0.79977 -1.15726 15.33079 15.37441 9.966667 3545.585 407.814 80.77762

-0.58777 10.44251 35.85858 37.34814 10 20923.26 348.7209 74.69629


-2.28453 2.48E-12 0 2.48E-12 0.033333 9.22E-23 259.327 64.41454

-5.39753 -30.2471 11.06435 32.20727 0.066667 15559.62 559.9823 94.65578

-7.52603 -34.4048 4.350807 34.67883 0.1 18039.32 628.2752 100.2617. . . . . . . .

. . . . . . . .

-7.87253 -36.1798 1.224179 36.20055 9.933333 19657.2 628.2752 100.2617

-4.97903 -34.4048 4.350807 34.67883 9.966667 18039.32 559.9823 94.65578

-1.63903 -30.2471 11.06435 32.20727 10 15559.62 259.327 64.41454

b. Paddle 5, RPM 13.5


38/70

38


0.861792 2.55E-12 0 2.55E-12 0.033333 9.76E-23 28.47908 21.34632

0.951792 7.251462 7.831514 10.67316 0.066667 1708.745 71.99189 33.93921

1.005292 12.46568 4.319496 13.19285 0.1 2610.769 99.97551 39.9951. . . . . . . .

. . . . . . . .

-0.45921 -1.19778 14.98052 15.02833 9.933333 3387.762 99.97551 39.9951

-0.68221 12.46568 4.319496 13.19285 9.966667 2610.769 71.99189 33.93921

-0.90371 7.251462 7.831514 10.67316 10 1708.745 28.47908 21.34632


-4.57392 -1.4E-12 0 1.37E-12 0.033333 2.82E-23 122.2081 44.21911

-4.33442 22.0757 1.223086 22.10955 0.066667 7332.486 265.5627 65.18438

-3.60492 23.92088 1.099962 23.94616 0.1 8601.278 204.9948 57.27056

. . . . . . . .

. . . . . . . .

4.203078 15.67518 0.921726 15.70225 9.933333 3698.411 204.9948 57.27056

3.499578 23.92088 1.099962 23.94616 9.966667 8601.278 265.5627 65.18438

2.295578 22.0757 1.223086 22.10955 10 7332.486 122.2081 44.21911

c. Paddle 7, RPM 9


39/70

39


3.0339 -6.5E-13 0 6.54E-13 0.033333 6.41E-24 735.6624 108.4924

3.0109 8.630384 53.55526 54.2462 0.066667 44139.75 825.4607 114.9233

2.7529 4.434568 18.42628 18.9524 0.1 5387.899 113.2581 42.56912

. . . . . . . .

. . . . . . . .

0.0904 6.176627 7.462465 9.687059 9.933333 1407.587 113.2581 42.56912

-0.4711 4.434568 18.42628 18.9524 9.966667 5387.899 825.4607 114.9233

-1.9376 8.630384 53.55526 54.2462 10 44139.75 735.6624 108.4924


3.8618 -6.8E-13 0 6.77E-13 0.033333 6.87E-24 395.3072 79.52934

1.7563 -19.5105 34.64925 39.76467 0.066667 23718.43 836.6669 115.7008-0.7967 -6.42255 41.52336 42.01713 0.1 26481.58 533.553 92.39507

. . . . . . . .

. . . . . . . .

4.7013 5.884084 18.27979 19.20347 9.933333 5531.598 533.553 92.39507

-0.7022 -6.42255 41.52336 42.01713 9.966667 26481.58 836.6669 115.7008

-5.0527 -19.5105 34.64925 39.76467 10 23718.43 395.3072 79.52934

d. Paddle 7, RPM 13.5


40/70

40

3.5 Analisis Data

Berdasarkan pengamatan, dapat terlihat bahwa nilai H dipengaruhi oleh kedua factor,

yaitu besar-kecilnya Paddle dan besar kecilnya kecepatan putar (rpm). Semakin Besar

nilai paddle semakin besar pula nilai H yang tercatat. Begitu pula dengan Kecepatan

putar (rpm), semakin tinggi rpm, semakin tinggi pula H yang tercatat.

Nilai Perioda (T) hanya di pengaruhi oleh besar-kecilnya kecepatan putar (rpm). Semakin

besar kecepatan putar (rpm), maka akan semakin kecil nilai perioda (berbanding

terbalik). Hal ini sesuai dengan persamaan yang menyatakan bahwa semakinbesar kecepatan maka semakin kecil periode-nya. Sedangkan besar-kecilnya nilai paddle

tidak mempengaruhi nilai perioda.

Panjang gelombang (L) serupa dengan nilai Perioda (T), hanya nilai kecepatan putar

(rpm) yang mempengaruhi besar atau kecilnya panjang gelombang.Semakin besar

kecepatan putar, maka semakin kecil nilai panjang gelombang yang tercatat.Sedangkan

jika dibandingkan antara L pengamatan dengan L perhitungan, ada perbedaan yang cukup

besar, selisih diantaranya berkisar 4-25 %.Hal ini dapat terjadi karena adanya kesalahan

pengamatan saat melakukan pengukuran dan adanya kelalaian pengukur terhadap titik nol

(datum) pada saat pengukuran.

Dari pengolahan data telah didapat Kt (koefisien transmisi) yang sebelumnya dihitung

menggunakan rumus, hasil akhirnya adalah

PADDLE 5 RPM 9

KT = 0.413745 KT = 0.126649

PADDLE 7 RPM 9

KT = 0.332689 KT = 0.135201

PADDLE 5 RPM 13.5

PADDLE 7 RPM 13.5


41/70

41

Dari hasil ini dapat kita lihat adanya keterkaitan antar nilai Kt dengan perubahan paddle

dan rpm. Paddle tidak berpengaruh pada besar kecilnya nilai Kt, sedangkan perubahan

rpm berpengaruh terhadap nilai Kt, dibuktikan dari hasil, untuk paddle yang sama nilai

Kt cenderung menurun jika rpm semakin besar, begitu juga sebaliknya jika rpm semakin

kecil, maka nilai Kt semakin besar. Selain itu, dari percobaan pada modul ini juga

didapatkan nilai run-up yang dipeoroleh dari perhitungan maupun dari pengamatan

visual, dengan hasil akhir adalah

Tabel Ru

Ru Rumus Ru Pengamatan

PADDLE 5 RPM 9 2.372810755 6.216481481

PADDLE 5 RPM 13.5 6.849522607 3.145925926

PADDLE 7 RPM 9 3.356823373 5.52

PADDLE 7 RPM 13.5 3.843601792 3.175909091

Jika dibandingkan pada hasil yang kami peroleh, kami tidak dapat menyimpulkan apapun

mengenai run-up yang didapat dari perhitungan rumus atau yang didapat dari hasil

pengamatan visual maupun keterkaitannya dengan perubahan paddle dan rpm. Dari hasil

pengolahan data kami, pada paddle yang sama run-up dari rumus semakin besar nilainya

seiring dengan kenaikan rpm, tapi pada pengamatan visual nilainya semakin menurun.

Pada rpm yang sama dengan paddle semakin besar makan run-up dengan perhitungan

rumus semakin besar, namun untuk rpm yang lebih besar dengan paddle yang berbeda

nilainya semakin mengecil. Berbeda dengan run-up yang didapat melalui

pengamatanyang nilainya semakin kecil untuk paddle yang berbeda dan nilai rpm yang

lebih kecil, sedangakn run-up akan semakin besar untuk paddle yang berbeda dengan

nilai rpm yang lebih besar.

Perbedaan ini terjadi karena pada saat melakukan pengamatan kelompok kami lupa

mencatat nilai air tenangnya sehingga dalam perhitungan kami asumsikan nilai Hrun-upmerupakan setengah dari nilai Hnya.Hasil lain yang dapat diperoleh adalah perbandingan

antara tinggi gelombang sebelum struktur dan tinggi gelombang setelah struktur, hasilnya

adalah sebagai berikut


42/70

42

Hsebelum Hsesudah

Paddle 5 rpm 9 7.13 2.95

Paddle 5 rpm 13.5 18.95 2.4

Paddle 7 rpm 9 10.34 3.44

Paddle 7 rpm 13.5 24.63 3.33

Tinggi gelombang sebelum struktur jauh lebih besar dibanding tinggi gelombang setelah

struktur.Hal ini terjadi karena struktur yang diletakkan didekat pantai berfungsi untuk

memecah gelombang yang datang sehingga energi gelombang saat mencapai pantai dapat

diperkecil, oleh karena itu gelombang yang datang ke pantai tingginya jauh lebih kecil.

3.6 Simpulan

Dari pengolahan data diatas, kita dapat menarik beberapa kesimpulan, antara lain:

Nilai H dipengaruhi besar-kecilnya Paddle dan besar kecilnya kecepatan putar (rpm).

Semakin Besar nilai paddle semakin besar pula nilai H yang tercatat. Begitu pula

dengan Kecepatan putar (rpm), semakin tinggi rpm, semakin tinggi pula H yang

tercatat.

Nilai Perioda (T) hanya di pengaruhi oleh besar-kecilnya kecepatan putar (rpm).

Semakin besar kecepatan putar (rpm), maka akan semakin kecil nilai perioda

(berbanding terbalik). Panjang gelombang (L) hanya dipengaruhi nilai kecepatan putar (rpm). Semakin

besar kecepatan putar, maka semakin kecil nilai panjang gelombang yang tercatat.

Paddle tidak berpengaruh pada besar kecilnya nilai Kt, sedangkan perubahan rpm

berpengaruh terhadap nilai Kt, untuk paddle yang sama nilai Kt cenderung menurun

jika rpm semakin besar, begitu juga sebaliknya jika rpm semakin kecil, maka nilai Kt

semakin besar.

Tinggi gelombang sebelum struktur jauh lebih besar dibanding tinggi gelombang

setelah struktur.


43/70

43

BAB IV

KARAKTERISTIK GELOMBANGTERHADAP STRUKTUR

BREAKWATER SUBMERGE

4.1Tujuan Percobaan

Tujuan yang ingin dicapai dari percobaan ini adalah memberikan pemahaman kepada

mahasiswa tentang arti fisik perubahan karakteristik gelombang ketika menumbuk

struktur pemecah gelombang yang tenggelam (sub merge breakwater) dan mengetahui

apakah struktur tersebut layak atau tidak untuk dibangun.

4.2Alat Percobaan

Adapun alat yang diperlukan dalam percobaan ini antara lain:

4.2.1 Saluran Gelombang/Tangki Gelombang (Wave Flume)

Saluran gelombang ini berupa sebuah saluran (Flume Tank) sepanjang 40 meter

dengan lebar 1.2 meter dan kedalaman air maksimum 1 meter. Saluran dibangun

dengan struktur baja, sepanjang saluran digunakan dinding kaca yang memungkinkan

pengamatan di semua tempat. Pada salah satu ujung saluran terdapat pembangkit

gelombang tipe piston sedangkan pada ujung lainnya dibangun struktur pantai

(beach) yang berfungsi sebagai peredam gelombang.Kedalaman air maksimum untuk

kolam ini adalah 70 cm.

4.2.2 Pembangkit Gelombang (Wave Generator)

Wave generator yang saat ini digunakan di laboratorium Teknik Kelautan ITB

merupakan wave generator dengan konstruksi yang bersifat datachable (dapat

dibongkar pasang). Prinsip operasi yang digunakan pada wave generator ini adalah

prinsip jajaran genjang sederhana dimana gelombang yang dibangkitkan merupakan

gelombang reguler. Wave generator ini digerakkan oleh motor listrik dengan

kekuatan 0,75 HP yang tenaganya disalurkan melalui gear boxdengan rasio gigi 1 :

10.Pembangkit gelombang ini dapat menghasilkan gelombang dengan ketinggian

maksimum 0.32 meter dan perioda 1.214.4 detik.


44/70

44

4.2.3 Perekam Gelombang (Wave Recorder)

Peralatan ukur yang tersedia pada laboratorium ini adalah alat pengukur gelombang.

Prinsip kerja dari alat ukur/perekam gelombang ini adalah dengan mengirimkan

sinyal ke permukaan air dan menerima kembali pantulan sinyal ke permukaan air

tersebut. Interval waktu antara pengiriman sinyal dan pengiriman sinyal

dikonfersikan menjadi jarak vertikal dari posisi alat ke permukaan air. Tersedia 4

(empat) buah alat perekam gelombang disertai dengan perangkat lunak yang masing-

masing disambungkan dengan 1 (satu) unit komputer.

4.2.4 Current Meter (P-EMS)

Current Meter merupakan alat untuk mengukur arus suatu fluida.Arus yang terukur

dalam satuan m/s dan dalam arah x dan y. Faktor koreksi dari alat ini adalah 0.58823.

4.2.5 Alat Ukur

Sebagai crosscheck data gelombang yang telah didapat dari wave recorder,

diperlukan pengamatan visual secara langsung. Untuk itu diperlukan alat ukur satuan

panjang dan waktu yang dapat berupa mistar/meteran danstopwatch.

4.2.6 Pemecah Gelombang (Breakwater)

Dalam percobaan ini, pemecah gelombang yang digunakan adalah pemecah

gelombang tipe rubblemound dengan armorbuatan.

4.2.7 Pantai Buatan

4.3Prosedur Percobaan

4.3.1 Kalibrasi Wave Recorder

a) Memastikan nozzle dari transducer berada pada posisi 0

b) Mengambil data muka air tenang pada saat posisi 0 selama 20 detik

c) Menurunkan dan menaikkan posisi dari wave recorder sebesar 5cm lalu

mengambil data voltase muka air tersebut selama 20 detik

d) Mendapatkan 3 buah data muka air dalam satuan volt dengan simpangan

sebesar 5cm. Dari ketiga data ini bisa didapatkan nilai datum dari muka air

dan nilai koefisien alat dari instrumen (KProbe)


45/70


46/70

46

Panjang gelombang dispersi : 4.7 m

Koefisien transmisi (KT) : 0.6145

b. Percobaan dengan paddle 7 rpm 13.5

Tinggi gelombang inisial rata-rata : 18.81 cm

Perioda gelombang inisal rata-rata : 1.457 detik

Tinggi gelombang transmisi rata-rata : 7.47 cm

Perioda gelombang transmisi rata-rata : 1.486 detik

Panjang gelombang : 2.69 m



c. Percobaan dengan paddle 5 rpm 9








d. Percobaan dengan paddle 5 rpm 13.5









47/70

47

4.4.2 Pengamatan wave recorder

Hasil kalibrasi K+5

Hasil kalibrasi K0

Hasil kalibrasi K-5

Hasil kalibrasi rata-rata dan persamaan garis

Channel 0 Channel 5

K 5 -0.137381 -1.033621333

K 0 -0.140274667 -0.036900667

K -5 -0.140212 0.885221


48/70

48

Hasil normalisasi

4.4.3 Pengolahan data dengan zero up crossing

Data elevasi dan waktu hasil dari pengolahan data kalibrasi dipakai untuk mengolah

data elevasi muka air zero up crossing. Setelah data diolah, diperoleh grafik elevasi

zero up crossing sebagai berikut.

y = 0.0005x - 0.0946

-10

-5

0

5

10

-0.137381 -0.140274667 -0.140212

Persamaan Channel 0

y = -5x + 10

-6

-4

-2

0

2

4

6

-1.033621333 -0.036900667 0.885221

Persamaan Channel 5

C0 C5 C0 C5 C0 C5 C0 C5

0.1 -4.51597 -2.41047 -6.38047 0.403528 -1.52047 0.599028 3.316528 -7.71897

0.2 -4.59547 -3.33197 -3.75897 -2.10647 -2.08697 -0.68897 2.007028 -5.94597

0.3 -4.33297 -3.51797 -0.93797 -3.88597 -2.52947 -1.76947 0.275528 -2.43947

0.4 -3.75747 -2.99647 1.358528 -5.10347 -3.28747 -2.33097 -1.01547 1.294528

0.5 -2.94147 -1.86547 2.848028 -5.42247 -3.56697 -2.42097 -1.24897 3.841528

0.6 -2.22097 -0.68897 3.655028 -4.33597 -3.48297 -2.31897 -0.66147 5.669528

0.7 -0.69647 0.222028 3.800028 -2.12647 -3.07247 -1.93397 0.130528 6.986028

0.8 1.065528 0.838528 3.618528 0.829028 -2.32197 -1.38047 0.129028 7.489528

0.9 2.527528 1.210528 2.886028 3.432528 -1.01397 -0.71797 -1.25997 7.271528

1 3.434028 1.639528 1.322028 5.521528 -0.17047 -0.08197 -4.20147 6.357528

Time

NORMALISASI

Percobaan 1


Percobaan 2 Percobaan 3 Percobaan 4


49/70

49

Paddle 5 rpm 9

Tinggi gelombang inisial rata-rata (C5) : 7. 82 cm

Perioda gelombang inisial rata-rata : 2.17 detik

Tinggi gelombang transmisi rata-rata (C0) : 7. 88 cm


Paddle 5 rpm 13.5

Tinggi gelombang inisial rata-rata (C5) : 13. 1 cm

Perioda gelombang inisial rata-rata : 1.47 detik

Tinggi gelombang transmisi rata-rata (C0) : 12.03 cm


-6

-4

-2

0

2

4

6

0 5 10 15 20 25 30 35e.m.a

(cm)

waktu (detik)

EMA ZUC C5

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 5 10 15 20 25 30 35e.m.a

(cm)

waktu (detik)

EMA ZUC C0

-10

-5

0

5

10

0 5 10 15 20 25 30 35e.m.a

(cm

)

waktu (detik)

EMA ZUC C5


50/70


51/70

51


4.4.4 Pengolahan dengan Fast Fourier Transform

Selain menggunakan zero up crossing, data hasil pengamatan wave recorder dapat

dilolah menggunakan Fast Fourier Transform (FFT). Data waktu dan elevasi

ditransformasikan menjadi spektrum.Pengolahan data ini menggunakan software

Matlab.

Dari spektrum tersebut, dicari nilai m0, yaitu momen ke-0 untuk memperoleh nilai

Hm0 atau tinggi gelombang. Berikut ini adalah hasil perhitungan menggunakan FFT

dari semua data dengan paddle dan rpm berbeda.

Algoritma yang digunakan pada program Matlab sebagai berikut:

clearall;

baca=xlsread('Nama_file.xlsx','nama_sheet','letak_data_elevasinormalisasi');

[a b]=size(baca);

eta=baca(:,1);

-15

-10

-5

0

5

10

0 5 10 15 20 25 30 35

e.m.a

(cm)

waktu (detik)

EMA ZUC C5

-10

-5

0

5

10

0 5 10 15 20 25 30 35e.m

.a(cm)

waktu (detik)

EMA ZUC C0


52/70

52

f=(fft(baca))

Kemudian akan dihasilkan nilai A gelombang dan B-imaginer sebagai berikut:

Paddle 5 rpm 9

Channel 0

Channel 5


53/70

53

Paddle 5 rpm 13.5

Channel 0

Channel 5


54/70

54

Paddle 7 rpm 9

Channel 0

Channel 5


55/70

55

Paddle 7 rpm 13.5

Channel 0

Channel 5

Perekaman data dilakukan selama 30 detik, sehingga nilai delta frequensi nya adalah

1/30 Hz.

Kemudian dicari nilai Amplitudo dengan menggunakan:

Selanjutnya dilakukan perhitungan spektrum dengan persamaan :


56/70

56

Paddle 5 rpm 9

Channel 0

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0 2 4 6 8 10 12

S(f

)

Frekuensi (Hz)

Spektrum

Paddle 5, rpm 9 (transmisi)


57/70

57

Channel 5

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 2 4 6 8 10 12

S(f)

Frekuensi (Hz)

Spektrum

Paddle 5, rpm 9 (inisial)


58/70

58

Paddle 5 rpm 13.5

Channel 0

-5

0

5

10

15

20

25

30

0 2 4 6 8 10 12

S(f)

Frekuensi

Spektrum

Paddle 5, rpm 13.5 (transmisi)


59/70

59

Channel 5

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

0 2 4 6 8 10 12

S(f)

Frekuensi

Spektrum

Paddle 5, rpm 13.5 (inisial)


60/70

60

Paddle 7 rpm 9

Channel 0

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 2 4 6 8 10 12

S(

f)

Frekuensi

Spektrum

Paddle 7, rpm 9 (transmisi)


61/70


62/70


63/70

63

Channel 5

Selanjutnya, setelah mendapatkan spektrum dicari nilai Hm0dan Tm01yakni:

Dimana: () ; k : orde spektrum ke-k= 0,1,2,....

-10

0

10

20

30

40

50

0 2 4 6 8 10 12

S(f)

Frekuensi (Hz)

Spektrum

paddle 7, rpm 13.5 (inisial)


64/70

64

4.5Analisis Data

4.5.1 Perbandingan Nilai Profil Gelombang secara Visual dan Perhitungan Rumus

Hasil akhir pengolahan data yang sudah dilakukan. Diperoleh nilai H dan T sebagai berikut:

a.

Paddle 5, rpm 9

b.

Paddle 5, rpm 13.5

c.

Paddle 7, rpm 9

d.

Paddle 7, rpm 13.5

Berdasarkan hasil pengolahan data seperti ditunjukkan pada tabel-tabel di atas, dapat

dilihat bahwa perbandingan nilai tinggi gelombang (H) dan perioda gelombang (T) yang

didapat dari hasil pengamatan langsung dengan hasil perhitungan dari alat digital


65/70


66/70

66

Nilai Kt yang semakin kecil, menunjukkan bahwa energy gelombang yang sampai di

pantai sudah ditransmisikan dengan baik sehingga nilai energy yang direpresentasikan

dengan nilai tinggi gelombang di pantai juga kecil.Sebaliknya, nilai Kt yang cukup besar

(lebih dari 50%) menunjukkan bahwa energy gelombang yang sampai ke pantai tidak

ditransmisikan sempurna, sehingga tinggi gelombang di pantai masih cukup tinggi.

4.5.3 Perbandingan perbedaan rpm dan paddle

Sama seperti percobaan pada modul 2, pada percobaan 3 dilakukan pengamatan dengan

paddle dan rpm yang berbeda. Dengan adanya perbedaan tersebut kan didapat hasil yang

berbeda juga. Berikut ini perbandingannya.

a. Paddle sama, rpm berbeda.

Sebagai contoh, data pada Paddle 7 dengan rpm 9 dan 13.5.Pada percobaan

menggunakan rpm 9, diperoleh hasil sebagai berikut.




Sedangkan pada percobaan dengan rpm 13.5 diperoleh hasil sebagai berikut.




Dapat dilhat bahwa perbedaan rpm atau kecepatan putar wavemaker akan

mempengaruhi besarnya perioda gelombang, perioda gelombang, dan panjang

gelombang secara signifikan. Hal ini berarti bahwa makin besar kecepatan putar

wave maker, makin besar juga tinggi gelombang, namun perioda akan semakin kecil

dan mempengaruhi panjang gelombang yang juga makin pendek.

b.

Paddle beda, rpm sama

Sebagai contoh, data pada Paddle 5 rpm 13.5 dan data Paddle 7 rpm 13.5.kedua

percobaan menghasilkan data sebagai berikut.




67/70


68/70

68

Lagi pula breakwater submerge dapat membahayakan karena tidak dapat terlihat dari

permukaan.


69/70

69

BAB V

PENUTUP

5.1

Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat kami ambil dari semua percobaan dalam mata kuliah ini adalah

profil gelombang (H, T, dan L) yang didapat nilainya sangat bergantung terhadap

perubahan paddle, perubahan rpm, dan ada atau tidaknya struktur yang menghalangi,

serta bentuk struktur yang menghalangi missal struktur yang tampak di permukaan air

atau struktur submerged.

5.2

SaranSaran yang dapat kami berikan agar saat melakukan percobaan dengan baik dan

mendapatkan hasil pengamatan yang akurat, antara lain:

e. Kurangnya persiapan saat akan memulai praktikum, sebaiknya alat-alat yang akan

digunakan dipersiapkan terlebih dahulu.

f. Modul dipersiapkan lebih matang, karena pada saat praktikum ada percobaan tanpa

modul.

g. Untuk dapat melakukan praktikum dengan baik, seharusnya praktikum dimulai tepat

waktu.


70/70

DAFTAR PUSTAKA

Ajiwibowo, Harman. 2012. Catatan Kuliah KL 3203 Metode Eksperimen Laboratorium.

Bandung: Penerbit ITB.

Dean, Robert G., dan Dalrymple, Robert A., (1991), Water Wave Mechanics For Engineers

And Scientists, Wolrd Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., Singapore

Goda, Y, (2000), Random Seas and Design of Maritime Structures, World Scientific

Publishing, Singapore

Modul Praktikum Metode Eksperimen Laboratorium

laporan metlab

Documents