BAB I PENDAHULUAN I.1

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Gaya Gravitasi merupakan gaya yang terjadi antara dua massa yang saling berinteraksi berupa gaya tarik-menarik sehingga kedua benda mengalami percepatan yang arahnya saling berlawanan. Dalam fisika modern, gaya gravitasi ini digambarkan sebagai teori Relativitas umum yang ditemukan oleh Einstein. Namun, gaya gravitasi ini diperjelas menggunakan hukum gravitasi Newton. Salah satu metode dalam bidang geofisika memanfaatkan variasi medan gravitasi dibawah permukaan bumi. Metode tersebut adalah metode gaya berat atau gravity. Metode Gravity ini memanfaatkan variasi perbedaan rapat massa antar batuan yang berada dipermukaan bumi, yang kemudian karena adanya perbedaan itulah maka akan dapat diketahui keadaan bawah permukaan bumi. Pengukuran dalam metode ini dilakukan di beberapa titik observasi yang sudah ditentukan jaraknya yang kemudian akan diketahui variasi rapat massa tiap titik observasi. Setelah didapatkan nilai variasi rapat massanya, maka dapat dipetakan dan dilakukan interpretasi struktur/keadaan bawah permukaannya. informasi yang akan dicari dalam survei gravity ini ialah efek dari sumber yang tidak diketahui terhadap perubahan dari nilai variasi rapat massa di bawah permukaan bumi. I.2. Maksud dan Tujuan Maksud dari acara praktikum Pengolahan Data G Obs adalah untuk mengetahui dan memahami konsep dasar dan cara melakukan perhitungan G Obs dengan data yang sudah diketahui. Selain itu, memahami dan mengetahui cara pembuatan grafik G Obs. Tujuan dari acara praktikum Pengolahan Data G Obs yaitu agar mampu menghitung nilai G Obs dan membuat grafik G Obs, grafik elevasi, dan grafik hubungan G Obs dengan Elevasi, serta mampu membuat peta G Obs, Peta Elevasi dan peta hubungan antara G bs dan Elevasi. 1

2 BAB II DASAR TEORI II.1 Metode Gravity Metoda gravitasi adalah suatu metoda eksplorasi yang mengukuran medan gravitasi pada kelompok-kelompok titik pada lokasi yang berbeda dalam suatu area tertentu. Tujuan dari eksplorasi ini adalah untuk mengasosiasikan variasi dari perbedaan distribusi rapat massa dan juga jenis batuan. Tujuan utama dari studi mendetil data gravitasi adalah untuk memberikan suatu pemahaman yang lebih baik mengenai lapisan bawah geologi. Metoda gravitasi ini secara relatif lebih murah, tidak mencemari dan tidak merusak (uji tidak merusak) dan termasuk dalam metoda jarak jauh yang sudah pula digunakan untuk mengamati permukaan bulan. Metoda ini tergolong pasif, dalam arti tidak perlu ada energi yang dimasukkan ke dalam tanah untuk mendapatkan data sebagaimana umumnya pengukuran. Pengukuran metoda gravity dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu: penentuan titik ikat dan pengukuran titik-titik gaya berat. Sebelum survei dilakukan perlu menentukan terlebih dahulu base station, biasanya dipilih pada lokasi yang cukup stabil, mudah dikenal dan dijangkau. Base station jumlahnya bisa lebih dari satu tergantung dari keadaan lapangan. Masing-masing base station sebaiknya dijelaskan secara cermat dan terperinci meliputi posisi, nama tempat, skala dan petunjuk arah. Base station yang baru akan diturunkan dari nilai gaya berat yang mengacu dan terikat pada Titik Tinggi Geodesi (TTG) yang terletak di daerah penelitian. TTG tersebut pada dasarnya telah terikat dengan jaringan Gaya berat Internasional atau International Gravity Standardization Net. Pada pekerjaan lapangan, peralatan yang akan dipakai dikalibrasi lebih dulu. Hal ini dilakukan supaya dihindari kesalahan alat. Secara teoritis kalibrasi dapat dilakukan dengan tilting, sementara sistem geometri yang presisi dilibatkan. Tetapi cara ini bukan cara yang biasa. Secara umum kalibrasi dilakukan dengn mengukur harga suatu tempat yang telah diketahui harga percepatan gravitasinya sehingga diperoleh harga skalanya (mgal/skala). 2

3 Setelah kalibrasi alat dilakukan kemudian ditentukan lintasan pengukuran dan stasiun yang harga percepatan gravitasinya diketahui (diikatkan dengan titik yang telah diketahui percepatan gravitasinya). Selanjutnya ditentukan loop lintasan pengukuran dan titik ikat tiap loop pengukuran. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam menentukan titik pengamatan adalah: Letak titik pengkuran harus jelas dan mudah dikenal misal pada titik triangulasi, penunjuk kilometer, persimpangan jalan dsb. Lokasi titik harus dapat dibaca di peta Titik pengamatan harus bersifat tetap (permanen), mudah dijangkau, bebas dari ganguan seperti getaran mesin dsb. Setelah data diperoleh kemudian dilakukan koreksi-koreksi terhadapnya untuk mendapatkan hasil yang sebenarnya. II.2 Hukum Dasar Gravity Teori yang mendasari Metode Gravitasi pada Geofisika adalah hukum gravitasi Newton dan teori medan gravitasi. Hukum gravitasi Newton menyatakan bahwa gaya antara dua buah partikel bermasa m 1 dan m 2 berbanding langsung dengan hasil kali kedua masa tersebut dibagi dengan kuadrat jaraknya, seperti pada persamaan berikut: m1m2 F G rˆ 2 (II.1) r dimana Error: Reference source not found: gaya interaksi antara dua masa r : jarak antara mi dan m2 Error: Reference source not found: vektor satuan yang arahnya dari m 1Error: Reference source not found ke m 2 Error: Reference source not found G : konstanta gravitasi umum (6,6732 x N source not found) m kg 2 Error: Reference Dari persamaan di atas dapat diketahui bahwa besarnya medan gaya berat oleh m 1 di m 2 sebesar : m1 E r G rˆ 2 (II.2) r Percepatan Gravitasi Percepatan pada massa kedua (m 2 ) yang disebabkan oleh massa pertama (m 1 ) dapat kita temukan dengan membagi m 2 oleh F pada persamaan 3

4 F m 2 Gm 2 r 2 rˆ (II.3) E rror: Referen ce source not found II.3 Faktor yang Mempengaruhi Gravity Pada kenyataannya bumi tidak bulat sempurna, tetapi berbentuk elipsoid dan berotasi dengan kecepatan sudut tetap terhadap sumbu tetap. Karena bentuk dan rotasi bumi tersebut maka percepatan gaya berat di kutub lebih besar daripada percepatan di khatulistiwa. Karena bentuk bumi bukan merupakan bola pejal yang sempurna, dengan relif yang tidak rata, berotasi serta ber revolusi dalam sistem matahari, tidak homogen. Dengan demikian variasi gayaberat di setiap titik permukaan bumi akan dipengaruhi oleh 5 faktor, yaitu : 1. Posisi garis lintang Bentuk bumi tidaklah bulat sempurna, tetapi lebih mendekati bentuk spheroid bumi, agak pepat dikutubnya. Akibatnya terdapat variasi radius bumi selain itu, perbedaan percepatan sentrifugal di kitub dan di equator. Percepatan sentrifugal maksimum di equator dan nol di kutub. Sehingga nilai g di kutub lebih besar dibandingkan dengan g di equator. 2. Kedudukan matahari dan bulan terhadap bumi 4

5 Harganya berubah setiap waktu secara priodik tergantung dari kedudukan benda-benda langit tersebut. Besarnya ± 0.3 mgal dengan priode ± 12 jam. Bumi mengalami tarikan maupun dorongan dari posisi normalnya. 3. Elevasi Perbedaan ketinggian menyebabkann perbedaan nilai gravitasi. Permukaan bumi yang lebih tinggi (pegunungan/perbukitan) memiliki nilai gravitasi yang lebih rendah dibandingkan permukaan bumi yang lebih rendah (lembah). 4. Keadaan topografi di sekitar titik pengukuran Adanya efek massa di sekitar titik observasi mempengaruhi nilai gravitasi pada titik pengamatan. Adanya bukit dan lembah di sekitar titik amat akan mengurangi besarnya gaya berat yang sebenarnya. 5. Variasi rapat massa batuan di bawah permukaan (anomaly/target) Dengan adanya suatu massa yang berbeda densitas dibawah permukaan bumi menyebabkan terjadi perbedaan nilai gravitasi pada permukaan. Nilainya bergantung gaya tarik antar massa yang menandakan perubahan nilai gravitasi. II.4 Tahapan-tahapan Pengolahan Data Gravity Pengolahan data dalam metode gravitasi G obs meliputi tahapan-tahapan : Konversi hasil pembacaan gravitymeter ke nilai milligal Pembacaan ke mgal = Value in mgal + [Skala Pembacaan-Counter Reading] x Factor for Interval (II.4) Konversi Feed Back Faktor for interval x 1/m(1064,7) x Nilai Feed back (II.5) Koreksi tinggi alat 0,3086 x Tinggi alat (II.6) Koreksi pasang surut Pasut in mgal = Pasut x 10-3 Menghitung nilai G G = Konversi Skala Pembacaan + Konversi Feed back (II.7) + Koreksi Tinggi Alat Koreksi Pasut (II.8) Koreksi Drift tsi tawl KDs 1 Grerataakh Grerataawal t t (II.9) akh G terkoreksi drift awl G terkoreksi drift = Grerata Koreksi drift (II.10) 5

6 G G obs G = G terkoreksi drift G terkoreksi base awal G obs = G + G absolut (II.11) (II.12) II.5. Looping Looping merupakan pengukuran yang dimulai dari base dan di akhiri di base lagi. Pengukuran looping ini hanya menggunakan satu alat yang menjadi base. Dimana sekaligus pengukuran looping ini mencatat nilai variasi harian dan intensitas medan magnet total. 6

7 III.1. Diagram Alir Pengolahan Data BAB III METODOLOGI PENELITIAN mulai Data Pengolahan data excel konversi koreksi Skala pembacaan Feedback TinggiAlat Pasut Perhitungan G Koreksi Drift Perhitungan GTD, ΔG, dan G Obs Microsoft Excel Grafik (Elevasi, Gobs, Hubungan Gobs dan Elevasi) Surfer 10 Peta ( Elevasi, G obs, hubungan Gobs dengan Elevasi) Analisa Kesimpulan selesa i Gambar III.1. Diagram Alir Pengolahan Data III.2. Penjelasan Diagram Alir Pengolahan Data 7

8 Pada diagram alir pengolahan data, dijelaskan bahwa untuk mendapatkan data Gobs, ada beberapa langkah yang harus dilakukan. Langkah-langkah yang harus dilakukan yaitu: Data-data yang diperlukan untuk menghitung Gobs yaitu waktu pengukuran, skala pembacaan dialat, nilai feedback, tinggi alat, data elevasi, dan pasut (pasang surut). Pengolahan data Gobs dilakukan menggunakan software Microsoft Excel Dari data waktu pengukuran yang sudah ada, diperoleh t rata-rata. Kemudian data skala pembacaan dialat dikonversi ke satuan mgal menggunakan rumus yang sudah dijelaskan pada bab II. Begitupula nilai feedback, dikonversi menjadi satuan mgal. Sedangkan data tinggi alat dan pasang surut dikoreksi agar data tersebut lebih akurat. Nilai G dihitung dengan cara menambahkan data konversi skala pembacaan dan konversi feedback, dan kemudian dikuurangkan dengan koreksi tinggi alat dan koreksi pasang surut. Nilai G didapat, maka dapat dihitung G rerata, koreksi drift, G terkoreksi drift, dan nilai G. Koreksi drfit dilakukan karena terdapat kemungkinan alat gravitymeter mengalami kelelahan karena sudah dipakai berkali-kali. Sehingga harus dikoreksi agar data yangdiapat lebih akurat. Nilai Gobs didapat dengan menambahkan nilai G dan G absolut. Setelah mendapatkan nilai Gobs, maka dapat dibuat grafik Gobs vs posisi, grafik elevasi vs posisi dan grafik hubungan antara Gobs dan elevasi. Selain membuat grafik, dibuat juga peta elevasi, GObs dan Peta hubungan antara Elevasi dengan G Obs. Dari grafik dan peta yang telah dibuat, dapat dianalisa dan ditarik kesimpulan. 8

9 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1. Tabel Pengolahan Data Tabel IV.1 Tabel Pengolahan Data Lintasan 4 9

10 IV.2. Pembahasan Grafik IV.2.1 Pembahasan Grafik Elevasi Lintasan 4 Gambar IV.1 Grafik Elevasi Peta elevasi merupakan peta yang menggambarkan keadaan topografi daerah penelitian sesuai dengan nilai elevasi yang diketahui. Pada grafik elevasi vs posisi diatas, diketahui titik terendah pada koordinat x:461600; y: dengan elevasi 159 m. Sedangkan titik tertinggi berada pada koordinat x: ; y: dengan elevasi 274 m. Dari grafik dapat dilihat terdapat peningkatan dari titik ke titik dikarenakan faktor topografi. Titik 1 hingga titik 4 menunjukkan perbedaan elevasi yang tidak signifikan. Sedangkan pada titik 5 hingga titik 8, terlihat perbedaan elevasi yang cukup besar. 10

11 IV.2.2. Pembahasan Grafik G observasi vs Posisi Gambar IV.2 Grafik Gobs Dari grafik Gobs diatas, dapat diketahui bahwa nilai Gobs dari titik 1 hingga titik 8 mengalami penurunan. Titik observasi dengan nilai Gobs tertinggi berada pada titik 1 dengan koordinat x:461600; y: dengan nilai Gobs sebesar mgal. Sedangkan nilai Gobs terendah berada pada titik 8 dengan koordinat x: ; y: dan nilai Gobs sebesar mgal. Dari titik 1 hingga titik 5 terlihat perubahan nilai Gobs yang tidak signifikan dibanding dengan perubahan nilai Gobs pada titik 5 hingga titik 8 yang terlihat cukup besar. Grafik Gobs ini berbanding terbalik dengan grafik elevasi. Hal ini dikarenakan nilai Gobs akan dipengaruhi oleh pengaruh pasang surut, garis lintang, elevasi, anomaly gravity dan juga keadaan topografi. 11

12 IV.2.3 Pembahasan Grafik Gobs vs Elevasi Grafik G Obs Vs Elevasi Lintasan 4 Gambar IV.3 Gravik Gobs vs Elevasi Dari grafik Gobs vs Elevasi diatas, dapat kita ketahui hubungan antara Gobs dengan Elevasi. Semakin tinggi titik observasi, maka nilai Gobs akan semakin kecil. Begitu juga sebaliknya, semakin rendah titik observasi, semakin besar nilai G obs. Hal ini dapat kita analisa pada hukum II Newton dimana nilai gravitasi berbanding terbalik dengan nilai jarak titik observasi ke pusat bumi. Selain itu, terdapat faktor lain yang mempengaruhi nilai Gobs seperti keadaan topografi disekitar titik pengukuran dan juga keakuratan alat dalam membaca data. 12

13 IV.3 Pembahasan Peta IV.3.1 Peta Elevasi PETA ELEVASI N m Ket: Lintasan 4 Gambar IV.4 Peta Elevasi Peta Elevasi diatas merupakan peta yang menunjukkan topografi daerah penelitian sesuai dengan nilai elevasi titik yang diketahui. Lintasan 4 ditunjukkan oleh lingkaran yang berwarna merah. Terdapat gradasi warna yang menunjukkan perbedaan nilai elevasi, dimana elevasi tertinggi pada lintasan 4 sebesar 274 m, dan elevasi terendah sebesar 159 m. Pada peta tersebut, elevasi lintasan 4 tertinggi ditunjukkan dengan warna merah dengan rentang elevasi antara 260 m hingga 270 m, dan yang terendah ditunjukkan dengan warna biru. Dengan rentang elevasi dari 140 m hingga 170 m. 13

14 IV.3.2 Peta G Obs PETA G OBS N Ket: Lintasan 4 Gambar IV.5 Peta G Obs Peta G Obs diatas menggambarkan nilai G Observasi pada daerah penelitian. Lintasan 4 yang ditandai dengan lingkaran merah, memiliki nilai G observasi tertinggi sebesar mgal dan nilai G Observasi terendah sebesar mgal. Sama seperti pada peta Elevasi, pada peta G Obs terdapat gradasi warna yang menunjukkan perbedaan nilai Gobs pada masing-masing titik penelitian. Peta G Obs dengan peta Elevasi berbanding terbalik karena nilai elevasi berbanding terbalik dengan nilai G Obs seperti yang sudah diterangkan sebelumnya. 14

15 IV.3.3 Hubungan Peta G Obs vs Elevasi Peta Elevasi dan Peta G Obs N m mgal Ket: a. b. Lintasan 4 Gambar IV.6 Gambar peta hubungan G Obs dengan Elevasi. a) peta Elevasi, b) Peta G Obs Peta hubungan antara G Obs dan Elevasi diatas menunjukkan bahwa G Obs berbanding terbalik dengan ketinggian. Dari peta diatas dapat dilihat dari gradasi warna yang berbeda. Pada lintasan 4, titik penelitian yang berada di ketinggian yang paling tinggi yaitu 274 m, memiliki nilai G Obs yang paling rendah. Sebaliknya, pada titik penelitian terendah dengan ketinggian 156 m, nilai G Obs pada titik tersebut memiliki nilai G Obs tertinggi. Hal ini dapat disimpulkan bahwa semakin jauh titik penelitian dari pusat bumi, maka nilai G Obs akan semakin kecil. BAB V 15

16 PENUTUP V.1 Kesimpulan Dari data yang telah diolah dan dibuat grafik serta peta, dapat disimpulkan bahwa: Grafik elevasi dengan grafik G Obs menunjukkan kesebandingan terbalik. Yang berarti bahwa semakin tinggi titik penelitian, maka nilai G Obs semakin kecil. Dan sebaliknya, semakin rendah titik penelitian, semakin tinggi nilai G Obs. Peta elevasi menggambarkan keadaan topografi sesuai dengan nilai elevasi yang diketahui. Dimana warna merah menunjukkan ketinggian yang tinggi, dan warna biru menunjukkan ketinggian yang rendah. Pada lintasan 4, titik tertinggi berada pada elevasi 274 m, dan terendah pada elevasi 159 m. Peta G obs menggambarkan keadan topografi dengan memperhatikan nilai G Obs. Pada lintasan 4, nilai Gobs tertinggi sebesar mgal yang ditunjukan dengan warna merah, dan nilai G Obs terendah sebesar mgal yang ditunjukkan dengan warna biru. Dapat ditarik kesimpulan bahwa, semakin tinggi elevasi, maka nilai G Obs semakin rendah. Nilai G Obs dipengaruhi oleh keadaan topografi sekitar daerah penelitian, elevasi, anomaly gravity, dan tingkat keakuratan alat. V.2 Saran Pada acara Pengolahan Data G Obs sebaiknya dilakukan dengan ketelitian yang tinggi. Karena banyak dilakukan perhitungan yang cukup rumit. Selain itu, data yang didapat agar diperiksa kembali sebelum dilakukan perhitungan. Hal ini bertujuan untuk mengurangi kesalahan pada saat melakukan perhitungan. 16