3. PRINSIP ENERGI DAN MOMENTUM DALAM ALIRAN SALURAN TERBUKA

dokumen-dokumen yang mirip
Tujuan Pembelajaran Umum Setelah membaca modul mahasiswa memahami kegunaan Energi Spesifik.

MODEL ANALISIS ALIRAN PADA SALURAN TERBUKA DENGAN BENTUK PENAMPANG TRAPESIUM PENDAHULUAN

Energy spesifik : tinggi tenaga pada sembarang tampang diukur dari dasar saluran. αu 2 /2g. d cosθ

(1) Angka Froude (F R ) = 1 (2.37)

Hidrolika Saluran. Kuliah 6

Hidraulika Terapan. Energi di saluran terbuka

BAB II PENDEKATAN PEMECAHAN MASALAH. curah hujan ini sangat penting untuk perencanaan seperti debit banjir rencana.

Mekanika Fluida II. Karakteristik Saluran dan Hukum Dasar Hidrolika

ALIRAN BERUBAH BERATURAN

Rumus Bernoulli untuk aliran dalam tanah : h = z + hw

Aliran berubah lambat laun. surut di muara saluran atau. air atau pasang surut air laut. berpengaruh sampai ke hulu dan atau ke hilir.

(2) Dimana : = berat jenis ( N/m 3 ) g = percepatan gravitasi (m/dt 2 ) Rapat relatif (s) adalah perbandingan antara rapat massa suatu zat ( ) dan

PRINSIP DASAR HIDROLIKA

KAJIAN PENGARUH HUBUNGAN ANTAR PARAMETER HIDROLIS TERHADAP SIFAT ALIRAN MELEWATI PELIMPAH BULAT DAN SETENGAH LINGKARAN PADA SALURAN TERBUKA

I Putu Gustave Suryantara Pariartha

Perencanaan Bangunan Air. 1. Umum

Strong Jump. Fr = > 9,0

PENGARUH ARAH SAYAP PELIMPAH SAMPING DAN KEDALAMAN ALIRAN TERHADAP KOEFISIEN DEBIT

Bab III HIDROLIKA. Sub Kompetensi. Memberikan pengetahuan tentang hubungan analisis hidrolika dalam perencanaan drainase

Klasifikasi Aliran Fluida (Fluids Flow Classification)

PENDAHULUAN. Laporan Praktikum Mekanika Fluida dan Hidrolika 1

MODUL V PINTU SORONG DAN AIR LONCAT

Aliran Seragam Pada Saluran Terbuka Teori & Penyelesaian Soal-Soal

Aliran Pada Saluran Terbuka. Dr. Ir. Bambang Yulistiyanto T SipiI UGM. KIasifikas Aliran

Kondisi ini terjadi jika gaya penggerak dan gaya geser tidak seimbang, hasilnya bahwa kedalaman aliran berubah beraturan sepanjang saluran

3.10 ALIRAN MELALUI PINTU SORONG DAN AIR LONCAT

Prinsip ketetapan energi dan ketetapan t momentum merupakan dasar penurunan persamaan aliran saluran. momentum. Dengan persamaan energi

bangunan- Gangguan tersebut dapat merupakan dan kedalaman normal.

Persamaan Chezy. Pada aliran turbulen gaya gesek sebanding dengan kuadrat kecepatan. Persamaan Chezy, dengan C dikenal sebagai C Chezy

DAFTAR ISI. SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR... i. SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR...ii. ABSTRAK...iii. PRAKATA... iv. DAFTAR ISI...

Mekanika Fluida II. Aliran Berubah Lambat

Setelah membaca modul mahasiswa memahami pembagian kecepatan di arah vertical dan horizontal.

Tata cara perhitungan tinggi muka air sungai dengan cara pias berdasarkan rumus Manning

HIDROLIKA DAN JENIS ALIRAN DALAM SALURAN. Heri Suprapto

Tata cara pengukuran debit pada saluran terbuka secara tidak langsung dengan metode kemiringan luas

ANALISIS TINGGI DAN PANJANG LONCAT AIR PADA BANGUNAN UKUR BERBENTUK SETENGAH LINGKARAN

PEMODELAN & PERENCANAAN DRAINASE

HIDROLIKA DAN JENIS ALIRAN DALAM SALURAN

I. PENDAHULUAN. Hujan merupakan komponen masukan yang paling penting dalam proses

PEMBERIAN SILL (Z) PADA AWAL SALURAN TRANSISI PELIMPAH SAMPING STUDI KASUS PADA PELIMPAH BENDUNGAN BAYANG-BAYANG KABUPATEN BULUKUMBA

beberapa parameter yang berdasarkan pada perubahan kedalaman aliran dengan

BED LOAD. 17-May-14. Transpor Sedimen

LONCAT AIR (HYDRAULICS JUMP) Terjadi apabila suatu aliran superkritis berubah menjadi aliran subkritis, akan terjadi pembuangan energi.

Sub Kompetensi. Bab III HIDROLIKA. Analisis Hidraulika. Saluran. Aliran Permukaan Bebas. Aliran Permukaan Tertekan

BUKU AJAR HIDRAULIKA

dimana: Fr = bilangan Froude U = kecepatan aliran (m/dtk) g = percepatan gravitasi (m/dtk 2 ) h = kedalaman aliran (m) Nilai U diperoleh dengan rumus:

Gita Yunianti Dwi Astuti, Feril Hariati Jurusan Teknik Sipil, Universitas Ibn Khaldun Bogor

9. Dari gambar berikut, turunkan suatu rumus yang dikenal dengan rumus Darcy.

BAB VIII PERENCANAAN BANGUNAN PELIMPAH (SPILLWAY)

UJIAN PERTAMA KALKULUS/KALKULUS I SEMESTER PENDEK 2004 SABTU, 17 JULI (2 JAM)

BAB III LANDASAN TEORI

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

UJIAN TENGAH SEMESTER NILAI 30%

DAMPAK PENYEMPITAN PENAMPANG SUNGAI TERHADAP KONDISI ALIRAN (Studi Kasus Pada Sungai Krueng Pase)

BAB VI PERENCANAAN CHECK DAM

PROPOSAL. Strategi Pemanfaatan (Canal) Pampang Sebagai Transportasi air (Water Way) dan wisata Di Kota Makassar Sul-Sel OLEH : ALIMIN GECONG

MEKANIKA TANAH (CIV -205)

Pengaturan Pintu Irigasi Mrican Kanan Dalam Pengoperasian kebutuhan Air Irigasi

Tujuan Pembelajaran Umum Setelah membaca modul mahasiswa memahami penggunaan atau penerapan persamaan momentum untuk aliran saluran terbuka.

UJI MODEL FISIK HIDRAULIK TERJUNAN TEGAK DENGAN KISI PEREDAM (LONGITUDINAL RACKS) UNTUK PENGENDALIAN LONCATAN HIDRAULIK

BAB II KAJIAN PUSTAKA. bangunan sungai seperti abutment jembatan, pilar jembatan, crib sungai,

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

MODUL PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

PENDAHULUAN. Abstrak. Abstract

BAB VI ANALISIS HIROLIKA DAN PERENCANAAN KONSTRUKSI

BAB 1 HIDROLIKA Pendahuluan

STUDI PENGEMBANGAN JARINGAN PIPA INDUK AIR BERSIH PDAM WILAYAH SOREANG DENGAN PROGRAM EPANET

BAB VII PERENCANAAN JARINGAN UTAMA

ABSTRAK. Kata kunci: saluran, aliran, saluran terbuka, permukaan, atmosfir, parameter, variasi, penampang. vii

BAB III KOLAM PENENANG / HEAD TANK

ANALISIS GERUSAN DI HILIR BENDUNG TIPE USBR-IV (UJI MODEL DI LABORATORIUM)

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang

BAB I ALIRAN MELEWATI AMBANG ( AMBANG LEBAR DAN AMBANG TAJAM )

MENURUNKAN ENERGI AIR DARI SPILLWAY

HIDROLIKA SALURAN TERTUTUP -CULVERT- SEBRIAN MIRDEKLIS BESELLY PUTRA TEKNIK PENGAIRAN

Tugas Akhir. untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil. diajukan oleh. diajukan oleh :

BAB III METODE PENELITIAN. fakultas teknik Universitas Diponegoro Semarang. Penelitian yang dilakukan

1. Review prinsip-prinsip aliran terbuka dan tertutup 1. Persamaan energi bernouli 2. Momentum 3. Persamaan kontinuitas 4. Prinsip aliran tertutup

PENGARUH VARIASI PANJANG JARI-JARI (R) TERHADAP KOEFISIEN DEBIT (Cd) DENGAN UJI MODEL FISIK PADA PELIMPAH TIPE BUSUR

KAJIAN HIDROLIK PADA BENDUNG SUMUR WATU, DAERAH IRIGASI SUMUR WATU INDRAMAYU

BAB V ANALISIS HIDROLIKA DAN PERHITUNGANNYA

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang 1.2.Batasan Permasalahan

BAB III LANDASAN TEORI

BAB III LANDASAN TEORI

PERUBAHAN KEDALAMAN MUKA AIR PADA SALURAN TERBUKA AKIBAT PENYEMPITAN DENGAN VARIASI KEMIRINGAN SALURAN DAN BUKAAN PINTU RADIAL LAPORAN TUGAS AKHIR

Bab IV Analisis dan Diskusi

Tegangan Dalam Balok

TRANSPOR SEDIMEN SUSPENSI (SUSPENDED LOAD TRANSPORT)

Hidraulika Terapan. Bunga Rampai Permasalahan di Lapangan

TINJAUAN ENERGI SPESIFIK AKIBAT PENYEMPITAN PADA SALURAN TERBUKA

STUDI MENGENAI PENGARUH VARIASI JUMLAH GIGI GERGAJI TERHADAP KOEFISIEN DEBIT (Cd) DENGAN UJI MODEL FISIK PADA PELIMPAH TIPE GERGAJI

KEHILANGAN HEAD ALIRAN AKIBAT PERUBAHAN PENAMPANG PIPA PVC DIAMETER 12,7 MM (0,5 INCHI) DAN 19,05 MM (0,75 INCHI).

STUDI PERENCANAAN PELIMPAH EMBUNG KRUENG RAYA KELURAHAN KRUENG RAYA KECAMATAN MESJID RAYA KABUPATEN ACEH BESAR

PENGARUH BENTUK MERCU BENDUNG TERHADAP TINGGI LONCAT AIR KOLAM OLAK MODEL USBR IV (SIMULASI LABORATORIUM)

Mekanika Fluida II. Hidrolika saluran terbuka & Fluida terkompresi

ANALISA HIDROLIKA TERAPAN UNTUK PERENCANAAN DRAINASE PERKOTAAN

PERENCANAAN BANGUNAN PELIMPAH SAMPING (SIDE CHANNEL SPILLWAY) BENDUNGAN BUDONG-BUDONG KABUPATEN MAMUJU TENGAH PROVINSI SULAWESI BARAT

PENELITIAN EKSPERIMENTAL KARAKTERISTIK LONCATAN HIDROLIK PADA PINTU AIR

FLUIDA BERGERAK. Di dalam geraknya pada dasarnya dibedakan dalam 2 macam, yaitu : Aliran laminar / stasioner / streamline.

Transkripsi:

. PRINSIP ENERGI DAN MOMENTUM DALAM ALIRAN SALURAN TERBUKA ENERGI DALAM ALIRAN SALURAN TERBUKA Gambar.1. Aliran Dalam Saluran Terbuka Garis energi : garis yang menyatakan ketinggian dari jumlah tinggi aliran. Kemiringan garis energi gradien energi (energy gradien) sf Kemiringan muka air sw Kemiringan dasar saluran so Untuk aliran seragam (uniform flow), sf sw so (dasar saluran sejajar muka air dan sejajar kemiringan garis energi). Jumlah tinggi energi pada penampang 1 di hulu akan sama dengan jumlah tinggi energi pada penampang di hilir, hal ini dinyatakan dengan : v1 v z 1 + y1 + α1 z + y + α + hf g g Jika α 1 α 1 dan hf0 maka persamaan di atas menjadi : v1 v z 1 + y1 + z + y + kons tan (1) g g Persamaan di atas dikenal sebagai persamaan Bernoulli.

ENERGI SPESIFIK Gambar.. Kurva Energi Spesifik Dalam Saluran Terbuka Untuk saluran dengan kemiringan dasar keil dan α1 ( koefisien energi 1), Energi Spesifik adalah jumlah kedalaman air ditambah tinggi keepatan, atau : v E y + atau E y + () g ga Kurva energi spesifik untuk harga E tertentu mempunyai kemungkinan kedalaman yaitu y 1 dan y. Jika persamaan () diturunkan terhadap y (didiferensialkan) dengan konstan, maka: de dy de dy de dy da da 1 mengingat bahwa da A. dy atau T ga dy dy maka : de v 1. T atau 1. T Mengingat bahwa ga dy ga v 1 gd A D maka: T KRITERIA ALIRAN KRITIS de Pada kondisi aliran kritis, energi spesifik adalah minimum atau 0 dy persamaan di atas menjadi : sehingga de dy v 1 gd 0 v v atau 1 atau D gd g atau v g D

(Ini berarti pada kondisi aliran kritis, tinggi keepatan sama dengan dri kedalaman hidrauliknya.) bisa juga persamaan di atas menjadi : de dy. T ga 1 1. T atau ga 0. T 1 () g. A v. T v atau 1 atau 1 g. A g. D v Bilangan Froude F dinyatakan sebagai F pada kondisi kritis, nilai F1. gd Kriteria aliran kritis adalah sebagai berikut : - Aliran sejajar atau berubah lambat laun. - Kemiringan saluran adalah keil. - Koefisien energi dianggap sama dengan 1. Kedalaman Kritis Untuk Penampang Saluran Segi empat :. T Pada kondisi kritis berlaku persamaan 1 g. A. B Atau 1, jika q (debit per satuan lebar) g.( B. ) B y y. maka: 1 g.( B. ) y q. atau 1 g. y atau B q g. y sehingga : q (4) g y Pada kondisi kritis, EE dan yy sehingga : E y v + g

y ( q / y ) + g y + q gy diketahui sebelumnya bahwa : Av ( B. y ). v y v. B q q y. v atau v y y + y + q gy q gy 1 q y + ingat bahwa : y g 1 y + y y y + y y + 1.5 y y y q g. y atau q g y Kedalaman Kritis Untuk Penampang Saluran Segi empat : Pada kondisi kritis berlaku persamaan. T 1 g. A Sebelumnya didata dulu unsure-unsur geometris dari penampang trapezium seperti : A By + my T B + my sehingga :.( B + my) g.( By + my ) 1 (5)

dalam hal ini y adalah kedalaman kritis (y ), sehingga untuk mendapatkan nilai y dilakukan dengan ara oba-oba (trial and error). Contoh Soal : y 1 m0.5 B m Suatu saluran berpenampang trapezium spt gambar, debit yang mengalir 6 m/dt. Pertanyaan : a. Berapakah kedalaman kritisnya (y)? b. Berapakah penampang kritisnya (A)?. Berapakah keepatan kritisnya (v)? d. Jika kedalaman aliran yang terjadi (y) sama dengan 1.10 m, bagaimana kondisi alirannya? e. Gambarkan kurva energi spesifiknya dan berapakah energi spesifik minimumnya. Jawab : ABy+my y+0.5y PB+yw(1+m ) +yw(1+0.5) TB+my +(0.5)y +y a.. T Aliran berada dalam kondisi kritis jika : 1, sehingga: g. A 6 (+Y) 9.81(Y+0.5Y ) 1 (+Y) 9.81 (Y+0.5Y ) 6 y yang diari dalam soal ini adalah ykritis (+Y) (y). Diselesaikan dengan ara oba-oba 0.7 (Y+0.5Y ) menggunakan tabel perhitungan. Table perhitungan untuk menari y (+y) (y+0.5y y ) (A) (B) A/B Keterangan 1 (+1) {(1)+0.5(1) } 15.65 /15.650.705 0.7 (+)4 {()+0.5() } 16 4/160.019 0.7 0.9 (+0.9).9 {(0.9)+0.5(0.9) } 10.7.9/10.70.71 0.7 0.7 Ada diantara ini 0.8 (+0.8).8 {(0.8)+0.5(0.8) } 7.078.8/7.0780.96 0.7 Harga y yang diari berada diantara 0.9 dan 0.8, untuk itu diari dengan interpolasi linier seperti berikut: 0.96 0.8 0.7 y 0.71 0.9

0.7-0.71 y - 0.9 0.96-0.71 0.8-0.9 0.00 y - 0.9 Y Y -1.5-0.00 1.5 0.898 m + 0.9 b. A y + 0.5 y (0.898) + 0.5 (0.898).0 m. V /A 6 /.0.7 m/dt d. Jika y 1.10 m, maka : y > y (0.898) kondisi aliran sub kritis. V Bisa juga diek dgn bilangan Froude : F (gd) Untuk y 1.10 m, A (1.1)+ 0.5(1.1).905 m T + (0.5) (1.10).10 m D A/T.805/.10 0.905 m V /A 6/.805.14 m/dt v < v kritis aliran sub kritis. F V (gd).14 (9.81 (0.905) 0.718 Karena F < 1, maka aliran tergolong sub kritis. e. V Energi spesifik E y g + y + A y + 0.5 y ga y y A Hubungan A y ~ Energi Spesifik /(ga ) E y + /(ga ) 0. 0.4 0.18 10.40 10.60 0.4 0.88 0.77.7.77 1.6 0.6 1.8 1.90 0.96 1.56 1.4 0.8 1.9.69 0.49 1.9 1. 1.0.5 6.5 0.94 1.94 1. 1.1 9.7 0.188 1.88 0.8 1.4.78 14.9 0.18 1.58 0.6 0.4 0. 0 0 0. 0.4 0.6 0.8 1 1. 1.4 1.6 1.8..4.6.8 Energi Spesifik

y0.8 E min1.86 Gejala Lokal (Loal Phenomenon) Perubahan dari kondisi aliran sub kritis ke aliran super kritis atau dari super kritis ke sub kritis pada jarak yang pendek dikenal sebagai gejala loal (loal phenomenon). Gejala loal yang sering dijumpai adalah : - Penurunan Hidraulik (hydrauli drop) berupa lonatan bebas (free overfall) - Lonatan Hydrauli (Hydrauli jump) Penurunan Hidraulik (hydrauli drop) Contoh Penurunan hidraulik salah satunya adalah Lonatan bebas (free overfall) seperti diungkapkan pada gambar berikut :

Gambar.. Lonatan Bebas ditafsirkan dari lengkung energi spesifik Sumber : Hidrolika Saluran Terbuka Beberapa hal mengenai lonatan bebas (free overfall): - Terjadi akibat dasar saluran tiba-tiba terputus (terjadi terjunan). - Aliran berubah dari kondisi sub kritis menjadi super kritis dalam jarak pendek. - Pada saluran dengan kemiringan keil, kedalaman kritisnya adalah 1.4 kali kedalaman di tepi ( y 1. 4yo ). - Letak kedalaman kritis berada y hingga 4 y dari tepi terjunan. Lonatan hidraulik (Hydrauli jump) Beberapa hal mengenai lonatan hidraulik (Hydrauli jump): - Aliran berubah dari kondisi super kritis menjadi sub kritis dalam jarak pendek. - Kedalaman aliran sebelum lonatan dinamakan sebagai kedalaman awal (initial depth) y 1. - Kedalaman aliran sesudah lonatan dinamakan sebagai kedalaman turunan (sequent depth) y. - Kedalaman awal (initial depth) dan kedalaman turunan (sequent depth tidak sama dengan kedalaman selang-seling (alternate depth).

Gambar.4. Penafsiran lonatan hidrolik dari lengkung energi dan gaya spesifik Sumber : Hidrolika Saluran Terbuka Contoh soal : Tampak atas m.4 m 15 m 0.0 Pot. memanjang 0.05 E1.5 Y? Saluran dengan penampang segi empat, lebar menyempit dari m ke.4 m sepanjang 15 m. Debit yang mengalir.8 m/dt, kedalaman aliran di hulu 1.5 m, gesekan di daerah penyempitan diabaikan dan tanpa terjadi penurunan hidraulik. Pertanyaan : a. Berapa energi spesifik total yang terjadi? b. Berapa kedalaman air di daerah penyempitan?. Bagaimana kondisi aliran? Jawab : y + ga

a. Energi spesifik total E 1.5 +.8. (9.81)(1.5 x ) 1.5 m (Energi spesifik ini dianggap konstan sepanjang tempat penyempitan karena kehilangan energi diabaikan. Sehingga garis energi berupa garis lurus). b. Kedalaman selang seling (alternate depth) dihitung dengan persamaan : E y + 1.5 y + ga.8 (9.81)(B.y) untuk lebar B m, maka akan didapat nilai y : y 1 0.184 m kedalaman selang-seling y 1.50 m kedalaman aliran untuk lebar B.4 m, maka akan didapat nilai y :. Bilangan Froude di hulu F Bilangan Froude di hilir F y 1 0.4 m kedalaman selang-seling y 1.485 m kedalaman aliran ( kedlm. di penyempitan).8/(x1.5) (9.81 (1.5) 0.16 F < 1, kondisi aliran sub kritis..8/(.4x1.485) (9.81 (1.485) 0.1 F < 1, kondisi aliran sub kritis Jika direnanakan muka air hilir terjadi penurunan hidraulik lambat laun pada daerah penyempitan, maka : d. Berapa kedalaman kritisnya? e. Berapa keepatan kritisnya? f. Berapa lebar penampang kritisnya Tampak (B)? atas m B?.4 m 15 m

Jawab : d. Pada kondisi aliran kritis energi spesifik E dan kedalaman kritis adalah y, E y + (v /g) y + {(q/y ) /g} y + q /(gy ) y + (1/y ) (q /g) y + (1/y ). y y + (1/y ) A v B (y v ) /B y v C q y v v q/y y 1.5 y C E/1.5 1.5/1.5 1.01 m e. Pada kondisi aliran kritis, F 1 F v/ (gy ) 1 maka v (gy ) keepatan kritis v (9.81x 1.01).15 m/dt f. Lebar penampang kritis B : B / (y v ).8 / ( 1.01 x.15) 0.89 m Keepatan di hilir v /A.8 /(.4 x 0.4 ) 5. 04 m/dt. Kondisi aliran di hilir F v / (g y ) 5.04/ (9.81 x 0.4). > 1, Karena F >1, maka kondisi aliran subkritis. MOMENTUM DALAM ALIRAN SALURAN TERBUKA

α Gambar.5. Penerapan Dalil Momentum Pada saluran Terbuka Sumber : Hidrolika Saluran Terbuka Perubahan momentum per satuan waktu pada aliran diantara penampang (1) dan penampang () adalah : (Persamaan Momentum) w/g (β v β 1 v 1 ) P1 - P + Wsinα -Ff P1 dan P resultan tekanan yang bekerja di sepanjang bidang kontak antara air dan saluran. W berat air yang terdapat di antara penampang (1) dan (). Ff jumlah gaya luar dari gesekan dan tahanan yang bekerja di sepanjang bidang kontak antara air dan dasar saluran. w berat satuan air. β koefisien momentum debit aliran v keapatan aliran rata-rata P1 ½ w b y 1 P1 ½ w b y Ff wh f bỹ ½(v 1 +v )bỹ W wbỹl sinα (z 1 -z )/L Dengan memasukkan besaran di atas, persamaan momentum bias ditulis sebagai : z 1 + y 1 + β 1 (v 1 /g) z + y + β (v /g) +hf