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

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