Upload
arieska-hermastiadi
View
143
Download
11
Embed Size (px)
DESCRIPTION
pelabuhan
Citation preview
Kuliah Pelabuhan
ANGIN, PASANG SURUT DAN GELOMBANG ……….(Lanjutan)
GELOMBANG Penting karena :
1. Gelombang akan menimbulkan gaya- gaya yang bekerja pada bangunan di pantai.
2. Gelombang berpengaruh pada ketenangan di pelabuhan.
Pembangkit Gelombang1. Angin gelombang angin2. Gaya tarik bulan dan matahari pasang
surut3. Gempa di laut atau letusan gunung berapi
tsunami4. Kapal yang bergerak5. Dsb.
Yang paling penting dalam perencanaan pelabuhan adalah gelombang angin dan pasang surut.
Teori-teori Gelombang
1. Airy2. Stokes3. Gerstner4. Mich5. Cnoidal6. Soliter7. Korteweg, de Vries dan Boussinesq8. Stream Function9. Fenton
Dalam mata kuliah Pelabuhan Laut ini hanya akan dipelajari secara singkat teori gelombang Airy
Teori Gelombang Airy Disebut juga
Teori gelombang linierTeori gelombang amplitudo kecilTeori gelombang sinusoidal
Dikemukakan pertama kali oleh Airy pada tahun 1845.
Teori ini paling sederhana tetapi sudah dapat dipakai sebagai dasar dalam merencanakan pelabuhan.
Sketsa Gelombang
Definisi Gelombang
Notasid : jarak antara muka air rerata dan dasar
laut(x,t) : fluktuasi muka air terhadap muka air rerataa : amplitudo gelombangH : tinggi gelombangL : panjang gelombangT : periode gelombangC : kecepatan rambat gelombangk : angka gelombang: frekuensi gelombang
Rumus-rumus
H = 2a
TLC
Lk
2
T
2
Cepat rambat gelombang
Angka gelombang
Frekuensi gelombang
TCL
Profil Muka AirFluktuasi muka air adalah periodik terhadap
x dan t, dan merupakan gelombang sinusoidal dan progresif yang menjalar dalam arah sumbu x positif.
)cos(2
),( tkxH
tx
Animasi Gerak Gelombang
Cepat Rambat dan Panjang Gelombang
Jika kedalaman air dan periode gelombang diketahui, maka dengan cara coba-banding (iterasi) akan didapat panjang gelombang L.
kdgT
L
dgTC tanh
2
2tanh
2
kdgT
L
dgTL tanh
2
2tanh
2
22
Klasifikasi Gelombang Menurut Kedalaman Relatif Berdasarkan kedalaman relatif, yaitu
perbandingan antara kedalaman air d dan panjang gelombang L, (d/L), gelombang dapat diklasifikasikan menjadi 3 macam :
1. Gelombang di air dangkal jika d/L ≤ 1/202. Gelombang di air transisi jika 1/20 < d/L < ½3. Gelombang di air dalam jika d/L ≥ 1/2
Klasifikasi ini dilakukan untuk menyederhanakan rumus-rumus gelombang.
Gelombang di Laut Dalam Apabila nilai kedalaman relatif d/L adalah lebih
besar dari 0,5; nilai tanh (2d/L) = 1,0 sehingga persamaan cepat rambat dan panjang gelombang menjadi (untuk g = 9,81 m/d2) :
Indeks o menunjukkan bahwa nilai-nilai tersebut adalah untuk kondisi di laut dalam.
TgT
Co 56,12
22
56,12
TgT
Lo
Gelombang di Laut Dangkal Apabila kedalaman relatif kurang dari
1/20, nilai tanh (2d/L) = (2d/L) sehingga persamaan menjadi :
Di laut dangkal, cepat rambat dan panjang gelombang hanya tergantung pada kedalaman.
gdC TgdL
Tekanan Gelombang Tekanan yang disebabkan oleh gelombang
merupakan gabungan dari tekanan hidrostatis dan dinamis yang disebabkan oleh gelombang.
Dengan : : rapat massa airz : kedalaman air
)cos(cosh
)(cosh
2tkx
kd
zdkgHgzp
Energi Gelombang Energi total gelombang adalah jumlah dari energi
kinetik dan energi potensial gelombang. Energi kinetik gelombang :
Energi potensial gelombang :
Energi total gelombang :
16
2 LgHEk
16
2 LgHE p
8
2 LgHEt
DEFORMASI GELOMBANG Deformasi gelombang (perubahan bentuk
gelombang) terjadi pada waktu gelombang bergerak menuju pantai.
Deformasi terjadi oleh karena ada peristiwa :
1. Refraksi2. Difraksi3. Refleksi4. Gelombang pecah (breaking wave)
Refraksi Refraksi adalah pembelokan arah
gelombang karena pengaruh perubahan kedalaman air laut. Garis puncak gelombang akan berusaha sejajar garis kontur dasar laut. Sedangkan ortogonal/garis arah gelombang akan berusaha tegak lurus garis kontur dasar laut.
Difraksi Difraksi terjadi apabila tinggi gelombang di
suatu titik pada garis puncak gelombang lebih besar daripada titik di dekatnya yang menyebabkan perpindahan energi sepanjang puncak gelombang ke arah tinggi gelombang yang lebih kecil.
Difraksi biasa terjadi ketika suatu deretan gelombang terhalang oleh suatu rintangan seperti pemecah gelombang atau pulau.
Refleksi Refleksi adalah pemantulan gelombang
akibat gelombang mengenai/membentur suatu bangunan
Refleksi gelombang di sekitar pelabuhan akan menyebabkan ketidaktenangan perairan pelabuhan.
Gelombang Pecah Jika gelombang menjalar dari tempat yang
dalam menuju ke tempat yang makin lama makin dangkal maka pada suatu lokasi tertentu gelombang tersebut akan pecah.
Gelombang pecah dipengaruhi kemiringannya yaitu perbandingan antara tinggi dan panjang gelombang.
Rumus Gelombang Pecah Di laut dalam kemiringan gelombang maksimum
di mana gelombang mulai tidak stabil diberikan oleh bentuk berikut :
Di laut dangkal gelombang akan pecah jika:
142,07
1
0
0 L
H
78,0b
b
d
H28,1
b
b
H
dAtau
Rumus di atas hanya merupakan satu dari banyak rumus untuk memperkirakan gelombang pecah.
Refraksi
Arah gelombang berusaha tegak lurus garis kontur menyebabkan gelombang yang sampai di garis pantai juga relatif tegak lurus garis pantai.
Hukum Snellius menjadi dasar teori refraksi gelombang
Refraksi
Garis arah gelombang (ortogonal) menyesuaikan diri menjadi berarah cenderung tegak lurus garis kontur kedalaman.
Refraksi
Refraksi di daerah tanjung dan teluk. Di sekitar tanjung gelombang cukup intensif sebaliknya di teluk gelombang cenderung menyebar sehingga perairan teluk menjadi lebih tenang.
Difraksi
(Puncak gelombang)
(Arah gelombang)
Gelombang yang melewati sebuah pemecah gelombang. Bagian belakang pemecah gelombang timbul gelombang. (Pemecah
gelombang)
Difraksi
Difraksi yang melewati sebuah celah di antara dua penghalang.
Difraksi
Analogi Difraksi Cahaya
Refleksi
Refleksi
Refleksi
Gelombang Pecah
Spilling Plunging
CollapsingSurging
Tipe gelombang pecah
Plunging !!
Contoh-contoh Hitungan Ilustrasi1. Berapa cepat rambat gelombang jika
panjangnya 60 m dan periodenya 6 detik?
2. Di suatu laut dengan kedalaman 40 meter terjadi gelombang dengan periode 8 detik. Hitunglah panjang dan cepat rambat gelombang tersebut !
m/d 106
60 TLC
kdgT
L
dgTL tanh
2
2tanh
2
22
Dipakai cara coba-banding/iterasi
Dicoba L1 = 100 m
621,98100
402tanh
2
881,9 2
L
Dicoba L2 = 99 m
685,9899
402tanh
2
881,9 2
L
L2 ≠ L1
L3 ≠ L2
Dicoba terus hingga Ln+1 = Ln
Jawab : Panjang gel. L = 98,70 m
Cepat rambat gel. C = L/T = 98,7/8 = 12,3 m/d
3. Jika diketahui periode gelombang adalah 12 detik, maka berapakah cepat rambat dan panjang gelombang di laut dalam?
4. Jika diketahui periode gelombang adalah 10 detik, kedalaman laut adalah 2 m dan gelombang pada lokasi itu ternyata tergolong gelombang di laut dangkal maka berapakah cepat rambat dan panjang gelombang di tempat itu?
m/d 72,181256,156,12
TgT
Co
m 64,2241256,156,12
222
TgT
Lo
m/d 43,4281,9 gdC
m 3,4410281,9 TgdL
5. Berapakah energi kinetik, energi potensial dan energi total gelombang jika diketahui tinggi gelombang 2,5 m dan panjang gelombang 120 m?
joule 47088016
1205,281,91024 2
kE
joule 47088016
1205,281,91024 2
pE
joule 9417608
1205,281,91024 2
tE
6. Jika di suatu laut dangkal dengan kedalaman 4m terjadi gelombang setinggi 3,5 m, selidiki apakah gelombang sudah pecah!
0,78 875,00,4
5,3
b
b
d
H GELOMBANG PECAH !