PERCOBAAN GRAVITY CURRENT UNTUK MENGUJI KONSEP HIDRODINAMIKA DAN HUKUM KEKEKALAN MASSA PADA FLUIDA INKOMPRESIBEL EXPERIMENTS ON GRAVITY CURRENT TO EXAMINE CONCEPTS OF HYDRODYNAMICS AND MASS CONSERVATION FOR INCOMPRESSIBLE FLUIDS

T. Prastowo, T. N. Ain

Abstract


Konsep hidrodinamika membicarakan sistem fisis berupa fluida yang mengalir. Fenomena alam yang berkaitan dengan konsep hidrodinamika adalah penetrasi air laut ke daratan dan limbah aliran sungai ke pantai pada arah yang berlawanan di estuari (tempat pertemuan antara air laut dan air sungai). Fenomena ini dapat dipelajari melalui percobaan gravity current di laboratorium sebagai sistem dua fluida dengan beda kerapatan. Tujuan penelitian adalah membuktikan perbedaan kerapatan sebagai gaya penggerak internal sistem tersebut dan keberlakuan kekekalan massa pada fluida inkompresibel (tidak mampu mampat). Serangkaian percobaan dilakukan dengan variasi perbedaan kerapatan dan ketinggian permukaan air dalam tangki. Hasil-hasil percobaan menunjukkan bahwa perbedaan kerapatan merupakan penyebab gerak sistem. Kecepatan tak-berdimensi gravity currrent dalam percobaan ditemukan sebesar 0,45 0,02 menunjukkan pengaruh friksi adalah kecil sepanjang perambatan gravity currrent dalam tangki. Perubahan volume terukur relatif terhadap volume awal hanya 0,4% menunjukkan volume dan massa sistem adalah kekal sesuai dengan teori fisika untuk fluida inkompresibel.

The concept of hydrodynamics involves moving fluids. Relevant natural phenomena are seawater intruding to the land and a river discharge flowing to the ocean in the opposite direction in estuaries. These can be examined using laboratory experiments on gravity current as a system of two fluids of different densities. The aims of this research are to prove that the density difference is internal driving force for the current and that mass is conserved for incompressible fluids. A number of runs were performed by varying the density difference and the surface height in the reservoirs. The results show that the density difference is a source for the horizontal motion of the current. The non-dimensional current speed is 0,45 0,02 implying that friction is small along the propagation of the current. In all runs, a small fraction of only 0,4% is accounted for the change in water volume indicating that volume and mass are conserved for incompressible fluids.


Keywords


gravity current; internal driving force; incompressible fluids

Full Text:

PDF

References


Abdullah, M. (2009). Kreatif dan inovatif dalam pengajaran sains. Jurnal Pengajaran Fisika Sekolah Menengah, 1(2), 27-28.

Budianto, W. E., Sucahyo, I., Prastowo, T. & Rahmawati, E. (2013). Perambatan gravity current dalam skala laboratorium sebagai pemodelan lahar dingin dan intrusi air laut. Jurnal Sains dan Matematika, 1(2), 64-68.

Conceri, S., Giorgi, S., Camara, C. & Giacosa, N. (2006). Didactic strategies using simulations for physics teaching. Current Developments in Technology-Assisted Education, 3, 2042-2046.

Cushman-Roisin, B & Beckers, J. M. (2009). Introduction to Geophysical Dynamics: physical and numerical aspects. Hanover, NH: Academic Press.

Dreyfus, A. (1990). Applying the cognitive conflict strategy for conceptual change: some implications, difficulties and problems. Science Education, 74(5), 555-569.

Gill, A. E. (1982). Atmosphere-Ocean Dynamics. Hanover, NH: Academic Press.

Kang, H., Scharmann, L. C., Kang, S., & Noh, T. (2010). Cognitive conflict and situational interest as factors influencing conceptual change. International Journal of Environmental & Science Education, 5(4), 383-405.

Muslim & Suhandi, A. (2012). Pengembangan perangkat pembelajaran fisika sekolah untuk meningkatkan pemahaman konsep dan kemampuan berargumentasi calon guru fisika. Jurnal Pendidikan Fisika Indonesia, 8(2), 174-183.

Prastowo, T. (2008). Mixing in buoyancy-driven exchange flows (Unpublished Doctoral Dissertation). Research School of Earth Sciences (RSES), Australian National University (ANU), Canberra.

Prastowo, T. (2009). On the nature of gravity currents. Jurnal Matematika dan Sains, 14(3), 76-80.

Prastowo, T. (Eds.). (2010). Propagating gravity current in a uniform channel as a laboratory model for salt intrusion. Proceedings of The Second International Seminar on Applied Technology, Science and Arts (APTECS). Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya.

Simpson J. E. (1997). Gravity currents in the environment and the laboratory (2nd ed.). Cambridge: Cambridge University Press.

Sutrisno, W. (2009). Penumbuhan sikap-sikap positif melalui pembelajaran fisika. Jurnal Pengajaran Fisika Sekolah Menengah, 1(1), 14-17.

Wardani, A. K., Sucahyo, I., Prastowo, T. & Anggaryani, M. (2013). Tinjauan ulang materi ajar gerak lurus beraturan melalui percobaan gravity current dalam skala laboratorium. Jurnal Pendidikan Fisika Indonesia, 9 (2), 113-122.




DOI: https://doi.org/10.15294/jpfi.v11i1.4006

Refbacks

  • There are currently no refbacks.




Creative Commons License
Jurnal Pendidikan Fisika Indonesia is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International Licensep-ISSN 1693-1246 e-ISSN 2355-3812