BAB 3. Metodologi Penelitian. 3.1 Rencana Penelitian Waktu dan Tempat Penelitian

Transkripsi

1 BAB 3 Metodologi Penelitian Rencana Penelitian Waktu dan Tempat Penelitian Tempat penelitian dilakukan di dua tempat yaitu di Laboratorium Hidraulika, Program Studi Teknik Kelautan, Institut Teknologi Bandung dengan menggunakan saluran gelombang (wave flume). Waktu penelitian dilaksanakan selama kurang lebih 4 (empat) bulan Pelaksana dan organisasi Penelitian tugas akhir studi perangkat konversi energi gelombang ini merupakan lanjutan dari penelitian perangkat konversi energi gelombang yang telah dilakukan sebelumnya dan dilakukan oleh dua orang mahasiswa dan dibantu oleh dua orang teknisi Rencana Kerja Rencana kerja dibuat sebagai pedoman dalam pelaksanaan penelitian di laboratorium, sehingga kegiatan yang dilakukan sesuai dengan yang diharapkan. Untuk lebih jelasnya rencana kerja yang dilakukan untuk penelitiantugas akhir studi perangkat konversi energi gelombang ini dapat dilihat pada Tabel 3.1 Dasar Teori 3-1

2 Tabel 3.1 Jadwal Pelaksanaan Penelitian no keterangan 1 pengukuran titik berat alat 2 pengukuran frekuensi pribadi alat 4 pengolahan data 3 pengambilan data kecepatan sudut 4 pengolahan data 5pembuatan laporan agustus I agustus II agustus III agustus IV september I september II september III september IV oktober I oktober II Metodologi Penelitian Metoda yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan menggunakan model fisik di laboratorium. Metode ini digunakan karena prototip dari benda yang diujikan belum tersedia di dunia nyata dan juga karena perlu dilihat bagaimana respons dari benda uji tersebut akibat perlakuan hidrodinamika Saluran Gelombang Saluran gelombang yang ada di laboratorium ini dibangun dengan menggunakan struktur baja, di sepanjang saluran digunakan dinding kaca yang memungkinkan pengamatan di seluruh tempat. Pada salah satu ujung saluran terdapat pembangkit gelombang tipe piston sedangkan pada ujung yang lainnya dibangun struktur pantai yang berfungsi sebagai peredam gelombang, wave flume dapat dilihat pada Gambar 3.1. Saluran Gelombang ini mempunyai dimensi sebagai berikut: Panjang 40 m Lebar 1.2 m Tinggi 1.5 m Metoda Penelitian 3-2

3 Gambar 3.1 Saluran Gelombang (Wave Flume) Laboratorium Teknik Kelautan-ITB Saluran gelombang yang digunakan terdiri dari: Mesin motor listrik pembangkit gelombang dengan paddle Pantai buatan pada akhir saluran gelombang yang berfungsi untuk meredam energi gelombang. Wave damper pada awal saluran gelombang untuk mengurangi beban gelombang balik dari belakang. Alat pencatat/perekam gelombang tipe resistant wave gauge. Prinsip kerja dari alat ukur atau perekam gelombang (wave gauge) ini adalah dengan mengirimkan sinyal ke permukaan air dan menerima kembali pantulan sinyal dari permukaan air tersebut. Interval waktu antara pengiriman sinyal dan penerimaan sinyal di konversikan menjadi jarak vertikal dari posisi alat ke permukaan air. Tersedia 4 buah alat perekam gelombang di sertai dengan perangkat lunak yang masing-masing di sambungkan dengan 1 buah komputer. Untuk penelitian ini, jumlah wave gauge yang digunakan sebanyak 3 buah. Wave gauge dapat dilihat pada Gambar 3.2. Metoda Penelitian 3-3

4 Gambar 3.2 Alat perekam gelombang (wave gauge) yang digunakan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat sketsa layout saluran gelombang (wave flume) pada Gambar 3.3 dan Gambar 3.4. Gambar 3.3 Layout saluran gelombang (wave flume) tampak samping. Metoda Penelitian 3-4

5 Gambar 3.4 Layout saluran gelombang (wave flume) tampak atas Evaluasi Kapasitas Saluran Gelombang Untuk mencari tahu gelombang yang akan digunakan dalam penelitian, kemampuan dan kapasitas dari wave flume yang digunakan harus kita ketahui. Oleh karena itu pada penelitian ini dilakukan beberapa pengujian berdasarkan beberapa kedalaman air, nilai rpm dan posisi paddle yang berbeda-beda. Kedalaman air yang digunakan di saluran gelombang untuk penentuan kapasitas alat wave generator adalah 60, 80, dan 100 cm. Posisi paddle yang digunakan adalah paddle 1, 3, 5, 7, dan 9. Untuk kecepatan paddle yang digunakan adalah 2, 4, 6, 8, 10, dan 12 rpm. Contoh penamaan data evaluasi kapasitas saluran gelombang : A060p1rpm2 A percobaan kemampuan alat 060 kedalaman (60, 80, 100 cm) p1 posisi paddle (1, 3, 5, 7, 9) rpm2 rpm (2, 4, 6, 8, 10, 12) Kalibrasi Resistant Wave Gauge Kalibrasi alat wave maker dilakukan untuk menentukan konversi satuan volt (V) pada probe wave gauge menjadi centimeter (cm) untuk menghasilkan data tinggi gelombang. Metoda Penelitian 3-5

6 Langkah pengambilan data kalibrasi 1. Nyalakan probe, kemudian set posisi probe pada posisi 0, ambil data pengukuran selama 5 menit 2. Turunkan probe sejauh 10 cm, hal ini dilakukan dengan setting fix pada alat kendali probe, kemudian ambil data pengukuran selama 5 menit 3. Probe diturunkan lagi sejauh 10 cm, hingga posisi probe sekarang berada pada titik -20, kemudian ambil data pengukuran selama 5 menit dengan selang pengambilan data selama 0,05 (1/20) detik Langkah pengolahan data Data percobaan yang digunakan adalah data pada probe 1,2 dan 3.data probe 4,5, dan 6 tidak digunakan karena probe tidak terpasang. Satuan data adalah volt. Contoh format data yang dihasilkan dari pengambilan data dapat dilihat pada Gambar 3.5 Metoda Penelitian 3-6

7 Probe 1 Probe 3 Probe 5 Probe 2 Probe 4 Probe 6 Tidak digunakan Gambar 3.5 Contoh format data yang dihasilkan dari pengambilan data Data dari ketiga probe tersebut kemudian dirata-rakan, hal ini dilakukan untuk setiap posisi probe seperti dapat dilihat pada Tabel 3.2. Metoda Penelitian 3-7

8 Tabel 3.2 Nilai tegangan rata-rata untuk tiap probe terhadap kedalaman Posisi (cm) Probe 1 (volt) Probe 2 (volt) Probe 3 (volt) Kemudian plot grafik posisi paddle (cm) terhadap data probe (volt) yang telah dirata-ratakan, lalu tambahkan persamaan garis, untuk grafik ini yang digunakan adalah persamaan garis linear. Grafik nilai kedalaman terhadap tegangan untuk kalibrasi alat dapat dilihat pada Gambar Kalibrasi Alat Posisi Probe (cm) probe 1 probe 2 probe Data bacaan Resistant Wave Gauge (volt) Gambar 3.6 Grafik kalibrasi alat Persamaan yang diperoleh kemudian digunakan untuk mengolah data probe (volt) menjadi ketinggian gelombang, H (cm) seperti terlihat pada Tabel 3.3. Metoda Penelitian 3-8

9 Tabel 3.3 Persamaan posisi (cm) terhadap tegangan (volt) untuk tiap-tiap probe Probe 1 Probe 2 Probe 3 y = x y = x y = x Kemampuan Alat Wavemaker Pengambilan data untuk menentukan kemampuan alat wavemaker dilakukan untuk mengetahui tinggi gelombang berikut periodenya yang mampu dihasilkan oleh pembangkit gelombang. Setelah mengetahui kemampuan alat wave maker, kemudian dapat ditentukan mode percobaan untuk pengujian perangkat konversi gelombang. Langkah pengambilan data 1. Pengambilan data dilakukan pada kedalaman 60, 80, dan 100 cm 2. Untuk satu kedalaman, pengambilan data dilakukan dengan variasi 4 buah paddle, yaitu paddle 1, 3, 5, dan 7 dan kode untuk paddle adalah p. Untuk tiap paddle dilakukan pengambilan data pada rpm 2, 4, 6, 8, 10, dan 12 kode untuk rpm yang digunakan adalah rpm 3. Contoh kode percobaan : A060p1rpm2 A percobaan kemampuan alat 060 kedalaman (60, 80, 100 cm) p1 posisi paddle (1, 3, 5, 7, 9) rpm2 rpm (2, 4, 6, 8, 10, 12) Langkah pengolahan data 1. Data yang digunakan adalah data pada probe 1, 2, dan 3, karena probe 4,5 dan 6 tidak dipasang. Contoh format data yang dihasilkan dari pengambilan data dapat dilihat pada Gambar 3.7. Metoda Penelitian 3-9

10 Probe 1 Probe 3 Probe 5 Probe 2 Probe 4 Probe 6 Tidak digunakan Gambar 3.7 Contoh format data yang dihasilkan dari pengambilan data. 2. Data dari tiap2 mode kemudian dirubah menjadi data tinggi gelombang, H (cm) dengan menggunakan persamaan yang telah diperoleh dari kalibrasi alat sebelumnya. 3. Data tinggi gelombang ini kemudian dijadikan data tinggi gelombang zero-mean. 4. Setelah dilakukan proses zero-mean, data pada probe 2 kemudian diolah dengan zero up-crossing untuk menghasilkan Hs dan Ts. Data yang digunakan adalah data probe 2 karena data probe 1 digunakan untuk melihat gelombang pantul dan data probe 3 dipengaruhi oleh adanya alat di depan probe. Metoda Penelitian 3-10

11 5. Proses zero up-crossing dilakukan dengan bantuan program MATLAB 6.5 dengan format input program dapat dilihat pada Tabel 3.4 Tabel 3.4 Format input program zero up-crossing t η Dengan kolom 1 adalah interval pengambilan data (0.05 detik) dan kolom kedua adalah data elevasi muka air (cm) 6. Plot grafik Hs terhadap Ts untuk masing2 kedalaman, sehingga dihasilkan 3 buah grafik, masing-masing untuk kedalaman 60, 80, dan 100 cm. Grafik kemampuan alat untuk kedalaman pengukuran yang berbeda-beda dapat dilihat pada Gambar 3.8. Metoda Penelitian 3-11

12 Kemampuan Alat, Kedalaman 60 cm 35 Hs (cm) paddle 1 paddle 3 paddle 5 paddle 7 paddle 9 Log. (paddle 1) Log. (paddle 3) Log. (paddle 5) Log. (paddle 7) Log. (paddle 9) Ts (s) Gambar 3.8 (a) Grafik kemampuan alat untuk kedalaman 60 cm Kemampuan Alat, Kedalaman 80 cm 45 Hs (cm) paddle 1 paddle 3 paddle 5 paddle 7 paddle 9 Log. (paddle 1) Log. (paddle 3) Log. (paddle 5) Log. (paddle 7) Log. (paddle 9) Ts (s) Gambar 3.8 (b) Grafik kemampuan alat untuk kedalaman 80 cm Metoda Penelitian 3-12

13 Kemampuan Alat, Kedalaman 100 cm 40 Hs (cm) paddle 1 paddle 3 paddle 5 paddle 7 paddle 9 Log. (paddle 1) Log. (paddle 3) Log. (paddle 5) Log. (paddle 7) Log. (paddle 9) Ts (s) Gambar 3.8 (c) Grafik kemampuan alat untuk kedalaman 100 cm Analisa data kemampuan alat Data kemampuan alat untuk tiap kedalaman percobaan disajikan pada Tabel 3.5. Dari tabel tersebut dapat terlihat bahwa : Pada kedalaman 100 cm, nilai Hs untuk paddle 9 lebih kecil daripada nilai Hs untuk paddle 7, hal ini diperkirakan karena gelombang yang dihasilkan telah pecah. Adapun untuk paddle 9 pada rpm 12 tidak terdapat data Hs dan Ts dimana pengambilan data tidak dilakukan karena dikhawatirkan dapat merusak alat pembangkit gelombang. Metoda Penelitian 3-13

14 Tabel 3.5 Data kemampuan alat untuk tiap kedalaman Kedalaman Paddle rpm Hs Ts Metoda Penelitian 3-14

15 Tabel 3.5 (lanjutan) Data kemampuan alat untuk tiap kedalaman Kedalaman Paddle rpm Hs Ts Metoda Penelitian 3-15

16 Tabel 3.5 (lanjutan) Data kemampuan alat untuk tiap kedalaman Kedalaman Paddle rpm Hs Ts N/A N/A Metoda Penelitian 3-16

17 3.2.3 Benda Uji Benda uji yang diujicobakan pada percobaan ini merupakan alat penerima gelombang yang menggunakan prinsip dinamo untuk menghasilkan listrik. Untuk percobaan ini, model yang digunakan berbentuk persegi panjang dengan ukuran panjang = 48 cm tinggi = 40 cm dan lebar = 8.2 cm. Model ini memiliki 3 buah lubang pada kedua sisinya, dimana lubang ini digunakan untuk memasang alat pada wavemaker dan berfungsi sebagai sumbu putar alat ketika berosilasi dikarenakan gaya gelombang. Pada bagian atas model terdapat batang besi sepanjang 13 cm yang digunakan untuk meletakkan pemberat, dan dibagian bawah model juga terdapat batang besi sepanjang 35 cm yang digunakan untuk memasang pemberat seberat kurang lebih 8 kg. Bentuk benda uji untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.8. Metoda Penelitian 3-17

18 (a) (b) (c) (d) (e) Gambar 3.9 Benda uji (a) tampak depan (b) tampak samping (c) tampak atas (d) tampak isometrik (d) perbandingan dengan manusia. Metoda Penelitian 3-18

19 Dimensi dan Berat Benda Uji Seperti telah dijelaskan sebelumnya benda uji berbentuk persegi panjang dengan panjang = 48 cm tinggi = 40 cm dan lebar = 8.2 cm. Jarak lubang pertama dari atas model 20 cm, dan jarang antar lubang 10 cm. Lubang putar pada model kemudian diberi kode H (hole) dan penomoran lubang dilakukan dari atas ke bawah. Dimensi model untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Lampiran A. Pada bagian atas model akan dipasang beban dengan jumlah pemasangan divariasikan mulai dari 2,3,4, dan 5 buah, yang akan diberi kode A (atas). Pada bagian bawah model dipasang beban seberat kurang lebih 8 kg yang akan diberi kode B (bawah) dengan jarak pemasangan beban bawah bervariasi mulai dari 5, 10, 15, 20, dan 25 cm dari bagian bawah wave collector. Tabel 3.6 di bawah ini menunjukkan kode percobaan yang digunakan beserta kombinasinya. Dari tabel ini kemudian bisa diketahui bahwa jumlah kombinasi yang digunakan pada benda uji sebanyak 60 buah. Tabel 3.6 Kode percobaan dan kombinasi yang digunakan pada benda uji. H, lubang putar B, jarak pemberat bawah (cm) A, jumlah beban atas Berat benda uji ditimbang tanpa merubah kombinasi lubang putar (H) dan jarak pemberat bawah (B) tetapi pada kondisi kosong (tanpa beban), dengan pemberat bawah, dan dengan merubah kombinasi berat beban atas. Berat benda uji pada berbagi kondisi tersebut disajikan dalam Tabel 3.7 dan proses penimbangan benda uji dapat dilihat pada Gambar Metoda Penelitian 3-19

20 Gambar 3.10 Proses penimbangan Benda uji Tabel 3.7 Berat benda uji pada berbagai kondisi Berat benda uji (kg) kosong = 4.34 B = A1 = 13.1 A2 = A3 = 15 A4 = A5 = Keserupaan Benda Uji Nilai skala yang digunakan pada percobaan ini diperoleh dengan membandingkan ukuran prototip terhadap model, dimana prototip dirancang untuk memiliki tinggi 2 m sedangkan model memiliki tinggi 48 cm sehingga diperoleh nilai skala tinggi N t : N t = p t tm 200 = = Metoda Penelitian 3-20

21 Model bukan merupakan model terdistorsi sehingga nilai skala tinggi sama dengan nilai skala panjang dan lebar, yaitu : N t = N p = N l = 4.17 Panjang, lebar, dan tebal prototip dan model dapat dilihat pada Tabel 3.8 di bawah ini. Tabel 3.8 Perbandingan ukuran prototip dan model benda uji. Ukuran (cm) Prototip Model Tinggi Panjang Lebar Adapun untuk mengetahui nilai skala perioda, N T kita gunakan persamaan 2.24 yaitu : N T = N L maka N T = = 2.04 Kemudian nilai skala berat diperoleh dengan menggunakan cara berikut : W = m.g = ρ.g.v = ρ.g.p.l.t N w = ρ. g p ρ. g m p m. p. l. t. p p m. l p m. t p m = N ρ.n g.n L.N H.N V N ρ, N g = 1 N L =N H =N V = 3 N L = = Sehingga diperoleh tabel perbandingan berat model dan prototip sebagai berikut : Metoda Penelitian 3-21

22 Tabel 3.9 Perbandingan berat model dan prototip Berat (kg) Model Prototip kosong B A A A A A Titik Berat Benda Uji Untuk mengetahui titik berat dari perangkat konversi energi gelombang, dilakukan pengambilan data titik berat dengan metoda sebagai berikut : 1. Model digantung dengan menggunakan kawat pada kedua ujung model pada sebatang besi. 2. Kemudian model yang telah digantung pada sebatang besi tersebut diletakkan pada sebuah tumpuan, dalam hal ini tumpuan juga terbuat dari besi. 3. Model kemudian digeser sampai seimbang, setelah seimbang, dihitung jarak dari titik ujung model dikaitkan terhadap titik tumpu yang merupakan posisi titik berat model. 4. Perhitungan titik berat dilakukan sebanyak 20 kali, karena digunakan 5 buah kombinasi jarak beban bawah dan 4 buah kombinasi berat beban atas. Contoh mode percobaan adalah sebagai berikut : HX B5 A2 Titik putar yang digunakan; tidak berpengaruh dalam pengukuran titik berat Jarak pemberat bawah = 5 cm Jumlah pemberat atas = 2 buah Ilustrasi pengambilan data titik berat model dapat dilihat pada Gambar 3.11, dan nilai titik berat untuk tiap-tiap mode percobaan bisa dilihat pada Tabel 3.10 sedangkan proses pengambilan data titik berat dapat dilihat pada Gambar Metoda Penelitian 3-22

23 x Gambar 3.11 Metoda pengukuran titik berat Metoda Penelitian 3-23

24 Tabel 3.10 Nilai titik berat Mode Jarak titik berat, x (cm) HXB5A HXB5A3 49 HXB5A4 47 HXB5A5 46 HXB10A HXB10A HXB10A4 49 HXB10A5 47 HXB15A HXB15A3 53 HXB15A HXB15A HXB20A HXB20A HXB20A HXB20A HXB25A HXB25A HXB25A HXB25A Metoda Penelitian 3-24

25 Gambar 3.12 Proses pengukuran titik berat Perioda Natural Benda Uji Perioda natural atau disebut juga perioda sendiri perlu diketahui untuk memperkirakan resonansi pada model. Dalam percobaan ini, dilakukan 2 metoda untuk mengetahui perioda natural model. Yang pertama dengan melakukan pengukuran di lab, sedangkan yang kedua perioda natural dihitung dengan menggunakan metoda analitis. Langkah Pengambilan Data Pengukuran di lab dilakukan dengan merekam respon benda uji setelah diberi simpangan awal, langkah pengukuran yang dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Benda uji dipasang pada wavemaker kosong (tidak diisi air) dan konfigurasi benda uji disesuaikan dengan mode percobaan yang akan dilakukan. 2. Kamera digital dipasang pada tripod untuk merekam pergerakan Benda uji. Pemasangan kamera dan tripod harus tegak lurus terhadap benda uji. 3. Clipper untuk mengetahui mode percobaan yang sedang dilaksanakan dipersiapkan. Contoh clipper yang digunakan dalam percobaan dapat dilihat pada Gambar Metoda Penelitian 3-25

26 Gambar 3.13 Contoh clipper yang digunakan dalam percobaan perioda natural. 4. Benda uji kemudian diberi simpangan awal, lalu dilepas. 5. Pergerakan harmonik model kemudian direkam. Alat bantu yang digunakan adalah kamera digital Panasonic DMC-FZ50 dengan kemampuan pengambilan gambar 30 fps. Contoh sekuens percobaan perioda natural dapat dilihat pada Gambar Setelah perekaman untuk satu mode percobaan selesai dilakukan, benda uji kemudian dipersiapkan kembali seperti pada langkah 1. Langkah Pengolahan Data Dari total 60 kombinasi mode benda uji, sebanyak 11 mode percobaan tidak digunakan karena benda uji tidak seimbang pada ke-11 mode tersebut. Langkah pengolahan data untuk 49 data rekaman percobaan lainnya kemudian diolah dengan cara sebagai berikut : 1. File rekaman percobaan dalam format *.MOV diolah dengan menggunakan software ffmpeg.rev Software ffmpeg.rev10464 berguna untuk mengurai file rekaman (dalam percobaan ini format file *.MOV) menjadi gambar tiap frame (dalam percobaan ini format gambar yang digunakan adalah *.jpg). Langkah run software ffmpeg.rev10464 yaitu dengan mengetik cmd pada run Windows XP(start menu>run>cmd), yang akan menampilkan window command. Metoda Penelitian 3-26

27 Gambar 3.14 Sekuens percobaan perioda natural Pada window command ini kemudian kita masukkan path menuju folder dimana software ffmpeg.rev10464 terdapat. Kemudian masukkan perintah ffmpeg i <nama file>.mov %04d.jpg lalu tekan enter. Software ffmpeg.rev10464 kemudian akan secara otomatis mengurai file *.MOV menjadi *.jpg. Ilustrasi software ffmpeg.rev10464 dan penjelasan perintah yang digunakan dapat dilihat pada Gambar Metoda Penelitian 3-27

28 path folder input format file format file output software yang nama file jumlah digunakan digit file output Gambar 3.15 Tampilan software ffmpeg.rev10464 dan penjelasan perintah yang digunakan File gambar per-frame kemudian diamati untuk mengetahui frame pada simpangan maksimum sebanyak n perioda. Frame awal dan frame akhir kemudian dicatat, sehingga dihasilkan perioda natural, Tn melalui rumus Tn = dimana : Tn frame frame akhir frame awal akhir frame awal 30 n = perioda natural (detik) = nomor frame simpangan maksimum akhir pengamatan = nomor frame simpangan maksimum awal pengamatan 30 = kemampuan pengambilan gambar kamera (30 frame per second) n = jumlah perioda pengamatan (3.1) Setelah dilakukan pengolahan terhadap data rekaman, kemudian dihasilkan perioda natural, Tn (detik) yang disajikan pada Tabel 3.11, mode percobaan yang tidak seimbang tidak memiliki frekuensi natural. Metoda Penelitian 3-28

29 Tabel 3.11 Perioda natural model mode Tn (detik) mode Tn (detik) mode Tn (detik) H1B5A H2B5A H3B5A2 - H1B5A H2B5A H3B5A3 - H1B5A H2B5A H3B5A4 - H1B5A H2B5A H3B5A5 - H1B10A H2B10A H3B10A H1B10A H2B10A H3B10A3 - H1B10A H2B10A H3B10A4 - H1B10A H2B10A H3B10A5 - H1B15A H2B15A H3B15A H1B15A H2B15A H3B15A3 - H1B15A H2B15A H3B15A4 - H1B15A H2B15A H3B15A5 - H1B20A H2B20A H3B20A H1B20A H2B20A H3B20A H1B20A H2B20A H3B20A H1B20A H2B20A H3B20A5 - H1B25A H2B25A H3B25A H1B25A H2B25A H3B25A H1B25A H2B25A H3B25A H1B25A H2B25A H3B25A5 - Perioda natural model secara analitis diperoleh dengan menggunakan rumus Tn = 2π I mgd Dimana Tn = perioda natural (detik) I = momen inersia m = massa g = percepatan gravitasi d = selisih jarak titik berat terhadap titik putar (3.2) Metoda Penelitian 3-29

30 hasil perhitungan perioda natural secara analitis dapat dilihat pada Tabel Tabel 3.12 Nilai perioda natural berdasarkan metoda analitis Mode Tn (analitis), Tn (analitis), Tn (analitis), Mode Mode detik detik detik H1B5A H2B5A H3B5A H1B5A H2B5A H3B5A H1B5A H2B5A H3B5A H1B5A H2B5A H3B5A H1B10A H2B10A H3B10A H1B10A H2B10A H3B10A H1B10A H2B10A H3B10A H1B10A H2B10A H3B10A H1B15A H2B15A H3B15A H1B15A H2B15A H3B15A3 - H1B15A H2B15A H3B15A H1B15A H2B15A H3B15A H1B20A H2B20A H3B20A H1B20A H2B20A H3B20A H1B20A H2B20A H3B20A H1B20A H2B20A H3B20A H1B25A H2B25A H3B25A H1B25A H2B25A H3B25A H1B25A H2B25A H3B25A H1B25A H2B25A H3B25A Adapun perbandingan perioda natural hasil pengukuran di lab dengan perioda natural metoda analitis dapat dilihat pada Tabel Metoda Penelitian 3-30

31 Tabel 3.13 Perbandingan perioda natural hasil pengukuran dan metoda analitis Mode Tn (ukur), detik Tn (analitis), detik Mode Tn (ukur), detik Tn (analitis), detik Mode Tn (ukur), detik Tn (analitis), detik H1B5A H2B5A H3B5A H1B5A H2B5A H3B5A H1B5A H2B5A H3B5A H1B5A H2B5A H3B5A H1B10A H2B10A H3B10A H1B10A H2B10A H3B10A H1B10A H2B10A H3B10A H1B10A H2B10A H3B10A H1B15A H2B15A H3B15A H1B15A H2B15A H3B15A3 - #DIV/0! H1B15A H2B15A H3B15A H1B15A H2B15A H3B15A H1B20A H2B20A H3B20A H1B20A H2B20A H3B20A H1B20A H2B20A H3B20A H1B20A H2B20A H3B20A H1B25A H2B25A H3B25A H1B25A H2B25A H3B25A H1B25A H2B25A H3B25A H1B25A H2B25A H3B25A Kecepatan Sudut Benda Uji Kecepatan sudut benda uji perlu diketahui untuk mengetahui daya input yang dapat dihasilkan oleh benda uji. Pengambilan data kecepatan sudut benda uji terbagi kedalam 3 tahap, yaitu : 1. Tahap pra pelaksanaan percobaan Metoda Penelitian 3-31

32 Pada tahap ini dilakukan pemilihan untuk menyesuaikan mode benda uji dan kemampuan wavemaker. 2. Tahap pelaksanaan percobaan Tahap pelaksanaan percobaan merupakan tahap pengambilan data di laboratorium dari mode benda uji yang telah dipilih sebelumnya. 3. Tahap pengolahan data percobaan Tahap ini merupakan tahap pengolahan data percobaan yang telah diambil di laboratorium. Pra Pelaksanaan Percobaan Tahap pra pelaksanaan percobaan merupakan tahap pemilihan mode percobaan yang akan dilaksanakan. Pemilihan mode percobaan dilakukan dengan memilih beberapa nilai perioda natural benda uji terlebih dahulu. Mode percobaan yang dipilih untuk pelaksanaan percobaan beserta nilai perioda naturalnya dapat dilihat pada Tabel Tabel 3.14 Mode percobaan untuk pelaksanaan percobaan kecepatan sudut. Benda uji Tn (detik) H1B10A H2B10A H2B5A H3B15A H3B20A H3B20A H3B25A Setelah diperoleh mode percobaan yang akan digunakan, kemudian dilakukan pemilihan terhadap data kemampuan wavemaker. Dalam hal ini, dipilih perioda wavemaker yang berdekatan dengan perioda natural benda uji untuk melihat proses resonansi. Percobaan akan dilakukan pada 2 kedalaman air yaitu 100 dan 80 cm dan mode wavemaker yang dipilih beserta periodanya dapat dilihat pada Tabel 3.15 Metoda Penelitian 3-32

33 Tabel 3.15 Mode wavemaker yang digunakan dan periodanya (a) kedalaman 100 cm (b) kedalaman 80 cm (a) Wavemaker T (detik) A100p1rpm A100p5rpm A100p7rpm A100p9rpm A100p9rpm (b) Wavemaker T (detik) A080p1rpm A080p5rpm A080p9rpm A080p1rpm A080p3rpm A080p9rpm A080p7rpm A080p3rpm Setelah mode benda uji dan mode wavemaker ditentukan dihasilkan tabel perbandingan perioda wavemaker dan perioda natural benda uji. Dari tabel ini dapat diketahui bahwa jumlah total percobaan yang dilakukan sebanyak total 91 percobaan, yaitu 35 percobaan untuk kedalaman 100 cm dan 56 percobaan untuk kedalaman 80 cm. Kombinasi mode wavemaker dan mode benda uji dapat dilihat pada Tabel Penjelasan mengenai kode percobaan untuk wavemaker dan benda uji dapat dilihat pada Lampiran B. Metoda Penelitian 3-33

34 Tabel 3.16 Kombinasi mode wavemaker dan mode benda uji (a) kedalaman 100 cm (b) kedalaman 80 cm. (a) Wavemaker T (detik) Benda uji Tn(detik) A100p1rpm H1B10A H2B10A H2B5A H3B15A H3B20A H3B20A H3B25A A100p5rpm H1B10A H2B10A H2B5A H3B15A H3B20A H3B20A H3B25A A100p7rpm H1B10A H2B10A H2B5A H3B15A H3B20A H3B20A H3B25A A100p9rpm H1B10A H2B10A H2B5A H3B15A H3B20A H3B20A H3B25A Metoda Penelitian 3-34

35 Tabel 3.16 (lanjutan) Kombinasi mode wavemaker dan mode benda uji (a) kedalaman 100 cm (b) kedalaman 80 cm. (a) Wavemaker T (detik) Benda uji Tn (detik) A100p9rpm H1B10A H2B10A H2B5A H3B15A H3B20A H3B20A H3B25A (b) Wavemaker T Tn T Tn Benda uji Wavemaker Benda uji (detik) (detik) (detik) (detik) A080p1rpm H1B10A A080p3rpm H1B10A H2B10A H2B10A H2B5A H2B5A H3B15A H3B15A H3B20A H3B20A H3B20A H3B20A H3B25A H3B25A A080p5rpm H1B10A A080p9rpm H1B10A H2B10A H2B10A H2B5A H2B5A H3B15A H3B15A H3B20A H3B20A H3B20A H3B20A H3B25A H3B25A Metoda Penelitian 3-35

36 Tabel 3.16 (lanjutan) Kombinasi mode wavemaker dan mode benda uji (a) kedalaman 100 cm (b) kedalaman 80 cm. Wavemaker T Tn T Tn Benda uji Wavemaker Benda uji (detik) (detik) (detik) (detik) A080p9rpm H1B10A A080p7rpm H1B10A H2B10A H2B10A H2B5A H2B5A H3B15A H3B15A H3B20A H3B20A H3B20A H3B20A H3B25A H3B25A A080p1rpm H1B10A A080p3rpm H1B10A H2B10A H2B10A H2B5A H2B5A H3B15A H3B15A H3B20A H3B20A H3B20A H3B20A H3B25A H3B25A Tabel 3.16 kemudian dikembangkan lebih lanjut untuk memperoleh lembar kontrol percobaan. Lembar kontrol percobaan disusun untuk memudahkan pelaksanaan percobaan dan efisiensi percobaan. Pertimbangan dalam penyusunan lembar kontrol percobaan dilakukan berdasarkan kemudahan pemasangan atau perubahan konfigurasi benda uji dan wavemaker. Lembar kontrol percobaan kecepatan sudut dapat dilihat pada Lampiran C. Pelaksanaan Percobaan Pelaksanaan percobaan merupakan proses perekaman respon benda uji akibat gaya gelombang yang dihasilkan oleh wavemaker. Metoda ini digunakan karena pototip benda yang diujikan belum tersedia di dunia nyata dan juga karena perlu dilihat bagaimana respons dari struktur tersebut akibat perlakuan hidrodinamika. Pada penelitian ini karena bentuk asli dari perangkat yang akan didesain belum ada maka pembuatan model fisik dikerjakan dengan Metoda Penelitian 3-36

37 asumsi bahwa keserupaan fisik, keserupaan dinamik, dan keserupaan kinematik telah dipenuhi. Dalam proses pelaksanaan percobaan terdapat beberapa perubahan pada konfigurasi wavemaker, diantaranya karena keterbatasan wavemaker dan juga terdapat beberapa percobaan tambahan untuk mengetahui respon benda uji pada rpm yang berbeda. Sekuens salah satu percobaan kecepatan sudut benda uji dapat dilihat pada Gambar Gambar 3.16 Sekuens percobaan kecepatan sudut Metoda Penelitian 3-37

38 Adapun langkah percobaan yang dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Tangki diisi air dengan kedalaman 100 cm 2. Model dipasang pada tempatnya dan disesuaikan dengan mode percobaan yang akan dilaksanakan. 3. Kamera digital dipasang di tripod untuk merekam respon model akibat gelombang. Pemasangan kamera digital perlu diperhatikan agar tegak lurus model. 4. Clipper dipersiapkan untuk mengetahui mode percobaan yang akan dilakukan. Perbedaan clipper pada percobaan kecepatan sudut dengan percobaan perioda natural adalah pada clipper percobaan kecepatan sudut tercantum mode wavemaker yang digunakan. Contoh clipper yang digunakan pada percobaan ini dapat dilihat pada Gambar Gambar 3.17 Contoh clipper pada percobaan kecepatan sudut. 5. Wavemaker di set pada mode percobaan yang dilaksanakan. 6. Komputer dipersiapkan untuk merekan tinggi muka air 7. Perekaman gambar dilakukan bersamaan dengan pencatatan data pada komputer, keduanya berlangsung sekitar detik dan selesai pada waktu yang bersamaan. 8. Setelah perekaman selesai, benda uji kemudian dipasang pada mode percobaan selanjutnya apabila tidak ada perubahan pada rpm wavemaker dan percobaan dilakukan seperti pada langkah 2 s/d Apabila perekaman untuk satu posisi paddle telah selesai, selanjutnya posisi paddle diubah untuk menyesuaikan dengan mode wavemaker pada percobaan berikutnya. Percobaan kembali dilakukan seperi pada langkah 2 s/d 8. Metoda Penelitian 3-38

39 10. Setelah seluruh percobaan untuk kedalaman 100 cm selesai, air diturunkan sebanyak 20 cm, sehingga kedalaman air menjadi 80 cm. Percobaan dilakukan sesuai dengan langkah percobaan 2 s/d 9. Percobaan dilakukan sampai seluruh mode percobaan selesai dilakukan. Pengolahan Data Percobaan Pengolahan data percobaan dilakukan dengan menggunakan software ffmpeg.rev10464 seperti halnya percobaan perioda natural. Tetapi sebelum dilakukan pengolahan data percobaan dengan menggunakan software ffmpeg.rev10464 terlebih dahulu dilakukan pemilihan terhadap data hasil pecobaan. Hal ini dikarenakan tidak semua mode percobaan menghasilkan data rekaman yang dapat diamati. Dikarenakan adanya beberapa perubahan, terjadi pertambahan data rekaman percobaan menjadi 137 percobaan. Dari 137 percobaan pada kedua kedalaman air dihasilkan 34 data percobaan yang dapat diamati yaitu sebanyak 25 percobaan pada kedalaman 100 cm dan 9 percobaan pada kedalaman 80 cm. Data ini kemudian diolah dengan menggunakan software ffmpeg.rev Data percobaan tersebut dapat dilihat pada Tabel 3.17 dan Tabel Metoda Penelitian 3-39

40 Tabel 3.17 Data rekaman percobaan kecepatan sudut yang diolah untuk kedalaman 100 cm. Wavemaker Benda uji Nomor Kedalaman Lubang Jarak beban Jumlah beban pecobaan Paddle Rpm air (cm) putar bawah (cm) atas (buah) Metoda Penelitian 3-40

41 Tabel 3.18 Data rekaman percobaan kecepatan sudut yang diolah untuk kedalaman 80 cm Wavemaker Benda uji Nomor Kedalaman Lubang Jarak beban Jumlah beban percobaan Paddle Rpm air (cm) putar bawah (cm) atas (buah) H2 B10 A H1 B10 A H2 B10 A H1 B10 A H1 B10 A H3 B20 A H1 B10 A H1 B10 A H1 B10 A Sumber-sumber Kesalahan Penghitungan Beberapa sumber kesalahan penghitungan dalam percobaan antara lain : Keterbatasan alat, dan pemilihan dari titik maksimum dan titik minimum dari gambar sekuensial. Human error, seperti kesalahan paralaks pada saat peletakan alat rekam di laboratorium sehingga memungkinkan terjadinya kemiringan posisi alat rekam terhadap objek rekaman. Metoda Penelitian 3-41