LAPORAN PRATIKUM FISIKA DASAR METODE PENGAMATAN LAGRANGE
KELOMPOK: 4
NAMA
: I Gede Dwian Julihartadi
NIM
: 1613521049
DOSEN
: I Wayan Gede Astawa Karang, S.Si.,M.Si.,Ph.D I Gede Hendrawan, S.Si.,M.Si.,Ph.D
ASISTEN DOSEN
: I Putu Irpan Aditanaya
PROGRAM STUDI MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN FAKULTAS KELAUTAN DAN PERIKANAN UNIVERSITAS UDAYANA 2016
I.
Tujuan
Adapun tujuan dalam praktikum Lagrange, yaitu sebagai berikut: 1. Untuk mengetahui pengukuran arus laut dengan menggunakan metode Lagrange. 2. Untuk mengetahui kecepatan rata-rata arus laut di Pantai Melasti. II.
Dasar Teori
2.1 Arus Arus merupakan gerakan horizontal atau vertikal dari suatu massa air sehingga massa air tersebut mencapai kestabilan. Gerakan tersebut merupakan resultan
dari
beberapa
gaya
yang
bekerja
dan
beberapa
faktor
yang
mempengaruhinya. Terdapat dua gaya yang berperan dalam arus yaitu: gaya primer dan gaya sekunder. Gaya primer berperan dalam menggerakkan arus dan menentukan kecepatannya. Gaya primer ini terdiri dari gravitasi, gesekan angin (wind stress), gaya dorong ke atas dan ke bawah (bouyancy), serta tekanan atmosfir. Gaya sekunder mempengaruhi arah gerakan dan kondisi aliran arus. Gaya sekunder meliputi gaya Coriolis dan gesekan lapisan air laut itu sendiri (Pond and Pickard, 1983) Menyebutkan fungsi arus dalam perairan diantaranya ialah: untuk keperluan perencanaan analisis dampak lingkungan di suatu perairan yang membutuhkan data tentang pola arus;untuk perencanaan struktur pantai atau pelabuhan agar proses pengerjaannya efisien dan efektif serta menghasilkan daya tahan yang tinggi;untuk studi rute pelayaran; untuk keperluan wisata laut; serta menjelaskan proses sedimentasi, erosi pantai, sebaran organisme dan pola penyebaran limbah pencemar (Herunadi, 1998 dalam Oli 2003). Berdasarkan gaya-gaya pembangkit arus Gross (1990) dan Brown et al (1989) membagi arus menjadi beberapa jenis, yaitu: a. Arus Ekman, yaitu arus yang disebabkan oleh gesekan angin b. Arus Pasang Surut, yaitu arus yang disebabkan oleh adanya gaya pembangkit pasut
c. Arus Thermohaline, yaitu arus yang disebabkan karena adanya perbedaan densitas air laut d. Arus Geostrofik, yaitu arus yang disebabkan karena adanya gradien tekanan mendatar dan gaya Coriolis e. Wind Driven Current, yaitu arus yang dibangkitkan oleh angin, seperti sirkulasi sebagian besar samudera di lapisan atas, gelombang permukaan dan up-weling f. Arus Inersia, yaitu suatu gerakan air dimana terjadi gesekan yang sangat kecil (diasumsikan nol) dan gaya yang masih bekerja hanya gaya Coriolis sehingga menyerupai kurva. Arus inersia yang terjadi di sekitar garis lintang akan membentuk lingkaran (circular). Arah rotasi pada lingkaran inersia adalah searah jarum jam dibelahan bumi utara dan berlawanan arah jarum ja di belahan bumi selatan (Pond dan Pickard, 1983) 2.2 Lagrange Metode Lagrange adalah suatu cara mengukur arus laut dengan cara melepas benda apung atau drifter ke
laut, kemudian diukur jarak dan vektor
perpindahannya. Metode ini ditemukan oleh Joseph Lagrange (1736-1811), seorang matematikawan Prancis. (Johnson D Pattiaratchi 2004) Kelebihan dari metode lagrange adalah instrument yang digunakan seperti bola duga dapat sendiri dan harganya lebih ekonomis jika dibandingkan dengan isntrument yang modern. Turunan instrument modern Lagrange adalah The Swallow dimana merupakan pelampung jenis apung netral, yang berarti bahwa massa mengembang ini disesuaikan sebelum meluncur sehingga akan tenggelam ke area dengan besar densitas yang dapat ditentukan. Kerapatan air laut sebenernya adalah fungsi tekanan primarilya. Karena kompresibilitas air laut menyebabkan densitas menjadi lebih besar dari pada suhu atau salinitas. The Swallow mengambang mengirimkan pulsa suara pada interval tertentu, yang diikuti dengan mendengarkan hydrophone dari kapal yang mengejar float (pelampung) dan sekaligus menentukan posisinya sendiri. (Sudarto, et al, 2013)
Metode ini dilakukan dengan cara terjun langsung ke lapangan dan mengambil data jarak, lokasi, dan waktu pengukuran. Pada hal ini float tracking dibuat dengan menggunakan bola atau benda yang dapat mengapung lain dan diberi bendera di bagian atas tiang, agar arus di permukaan diketahui pergerakannya. Pada bagian bawah float tracking juga dibuat seperti kincir dimana arus di kolom air dapat membawa float tracking untuk bergerak. Metode ini digunakan untuk mencari vektor atau arah arus bergerak yang berada di bawah permukaan. (Johnson D Pattiaratchi, 2004) Dalam proses pengambilan data jarak, arah, dan waktu, setidaknya dibutuhkan GPS dan alat penunjuk waktu atau stop watch untuk menandai stasiun setiap interval waktu. Melalui waktu dan jarak, maka akan diketahui kecepatan arus pada suatu perairan.Arah arus sendiri dapat diketahui melalu plotting stasiun dari GPS. (Pond and Pickard, 1983) III.
Alat dan Bahan
3.1 Alat Adapun alat yang digunakan untuk menghitung arus laut adalah sebagai berikut: No.
Alat
Kegunaan
1.
Drifter buoy
Untuk mengukur kecepatan arus
2.
Stopwatch
Untuk menghitung waktu
3.
Pemberat
Sebagai pemberat pada alat lagrange
4.
Alat tulis
Untuk menulis hasil pengamatan
5.
Tali
Untuk mengukur jarak
6.
Triplek
Untuk bahan uji coba
7.
Gergaji
Untuk memotong suatu benda
IV.
Cara Kerja
4.1 Cara Kerja Pembuatan Alat Adapun cara kerja untuk membuat alat dalam praktikum ini adalah sebagai berikut: 1. Diukur triplek dengan ukuran 60 x 45 dan dipotong menggunakan gergaji. 2. Dipotong bagian tengah triplek lalu dikaitkan membentuk baling – baling. 3. Direkatkan di kayu menggunakan paku. 4. Dibagian atas diikatkan tali yang diberikan botol bekas sebagai pelampung. 5. Dibagian bawah diikatkan tali juga yang diberikan botol bekas ukuran besar dengan diisi pasir dan air sebagai pemberat. 4.2 Cara Kerja Perhitungan Arus Laut Adapun cara kerja untuk menghitung arus laut dalam praktikum ini adalah sebagai berikut: 1. Drifter dirangkai sesuai dengan ketentuan yang diberikan. 2. Drifter dibawa turun ke laut. 3. Dilepas drifter sampai dengan jarak 10 m sambil dihitung waktunya menggunakan stopwatch. 4. Dicatat waktu yang tertera di stopwatch. 5. Diulang 3 kali pengulangan sebanyak 10 kali dengan selang waktu 30 menit. V.
Data Pengamatan
Adapun data hasil percobaan metode lagrange adalah sebagai berikut : 5.1 Data hasil percobaan dengan menggunakan metode lagrange. Percobaan I Lokasi
: Pantai Melasti
Hari/tanggal
: Rabu, 14-12-2016
Pukul
: 17.58 WITA
Keadaaan air laut
: Pasang
Cuaca
: Hujan deras
Percobaan
Panjang tali (m)
Waktu (s)
1
10
75
2
10
31
3
10
51
4
10
72
5
10
61
6
10
109
7
10
52
8
10
100
9
10
85
10
10
70
Percobaan II Lokasi
: Pantai Melasti
Hari/tanggal
: Kamis, 15-12-2016
Pukul
: 15.49 WITA
Keadaaan air laut
: Surut
Cuaca
: Panas
Percobaan
Panjang tali (m)
Waktu (s)
1
10
68
2
10
63
3
10
107
4
10
62
5
10
74
6
10
101
7
10
105
8
10
93
9
10
74
10
10
60
Percobaan III
VI.
Lokasi
: Pantai Melasti
Hari/tanggal
: Kamis, 15-12-2016
Pukul
: 17.04 WITA
Keadaaan air laut
: Surut
Cuaca
: Panas
Percobaan
Panjang tali (m)
Waktu (s)
1
10
112
2
10
75
3
10
63
4
10
96
5
10
108
6
10
64
7
10
81
8
10
77
9
10
111
10
10
63
Analisa Data
6.1 Perhitungan Adapun rumus pada praktikum ini yaitu sebagai berikut :
=
Keterangan : v = kecepatan (m/s) t = waktu (s) s = jarak (m)
Percobaan I pada tanggal 14 Desember pukul 17,58 WITA Percobaan
Panjang tali (m)
Waktu (s)
Kecepatan (v)
1
10 m
75
0,133
2
10 m
31
0,322
3
10 m
51
0,192
4
10 m
72
0,138
5
10 m
61
0,163
6
10 m
109
0,091
7
10 m
52
0,192
8
10 m
100
0,1
9
10 m
85
0,117
10
10 m
70
0,142
Rata-rata
0,240
Percobaan II pada tanggal 15 Desember pukul 15.49 WITA Percobaan
Panjang tali (m)
Waktu (s)
Kecepatan (v)
1
10 m
68
0,147
2
10 m
63
0,158
3
10 m
107
0,093
4
10 m
62
0,161
5
10 m
74
0,135
6
10 m
101
0,099
7
10 m
105
0,095
8
10 m
93
0,107
9
10 m
74
0,135
10
10 m
60
0,166
Rata-rata
0,129
Percobaan III pada tanggal 15 Desember pukul 17,04 WITA Percobaan
Panjang tali (m)
Waktu (s)
Kecepatan (v)
1
10 m
112
0,089
2
10 m
75
0,133
3
10 m
63
0,158
4
10 m
96
0,104
5
10 m
108
0,092
6
10 m
64
0,156
7
10 m
81
0,123
8
10 m
77
0,129
9
10 m
111
0,090
10
10 m
63
0,158
Rata-rata
0,123
6.2 Ralat Nisbi Adapun ralat nisbi pada percobaan lagrange ini, yaitu dengan rumus sebagai berikut: Keterangan:
∆ = ∑ − � (
)²
∆ =
(
)
X i = jumlah kecepatan
�
= rata – rata kecepatan
Percobaan I pada tanggal 14 Desember pukul 17,58 WITA n = 10
� � = 0,240
(
)
= (0,133 – 0,240) + (0,322 – 0,240) + (0,192 – 0,240) + (0,138 – 240) + (0,163 – 0,240) + (0,091 – 0,240) + (0,192 – 0,240) + (0,001– 0,240) + (0,117 – 0,240) +
(0,142- 0,240)
= -0,107 +0,082 - 0,048 - 0,102 – 0,163 - 0,077 - 0,149- 0,239 - 0,123 -0,098 = -0,164
Δ Δ X=
( 0,164) (10)
=
0,026 10
=
0,0026
2
= 0,050
Maka:
= 0,240 ± 0,050
Presentase :
100 %
0,0,050 × 100% 0,240
= 100 %
0,208 %
= 99,792 % Percobaan II pada tanggal 15 Desember pukul 15.49 WITA n = 10
� � = 0,129
(
)
= (0,147 – 0,129) + (0,158 – 0,129) + (0,093 – 0,129) + (0,161 – 0,129) + (0,133 – 0,129) + (0,99 – 0,129) + (0,095 – 0,129) + (0,107 – 0,129) + (0,135 – 0,129) +
(0,166-
0,129) = -0,018 - 0,029 + 0,036 - 0,032 - 0,006 + 0,033 - 0,034 + 0,022 – 0,006 – 0,037 = -0,003
2 Δ ⁶ ⁶ Δ X=
( 0.003) (10)
=
9 10¯ 10
=
0,9 10¯
= 0,00948
Maka:
= 0,129 ± 0,00948
Presentase :
100 %
0.070 × 100% 0,079
= 100 %
0,0734 %
= 99,9269 % Percobaan III pada tanggal 15 Desember pukul 17,04 WITA n = 10
� � = 0,123
(
)
= (0,089 – 0,123) + (0,133 – 0,123) + (0,158 – 0,123) + (0,104 – 0,123) + (0,092 – 0,123) + (0,156 – 0,123) + (0,123 – 0,123) + (0,129 – 0,123) + (0,090 – 0,123) +
(0,0158-
0,123) = -0,034 + 0,001- 0,035 - 0,019 -0,031 + 0,031 + 0 + 0,006 0,033 + 0,035 = -0,304
Δ Δ
2
X=
(0.304) (10)
=
0,0924 10
=
0,00924
= 0,961
Maka:
= 0,123 ± 0,961
Presentase :
100 %
= 100 %
0,961 × 100% 0,123
0,7813 %
= 99,2187 % VII.
Pembahasan
Dalam praktikum ini digunakan metode lagrange, dan alat yang digunakan adalah drifter buoy. Metode lagrange atau lagrangian adalah suatu cara mengukur aliran massa
air dengan melepas benda apung atau drifter ke laut, dan kemudian mengikuti gerakan aliran massa air laut tersebut. Pertamanya alat drifter buoy dimasukkan ke dalam air dan setelah itu dilepas sampai tali berjarak 10 meter, dan kemudian kita akan mengetahui waktu yang digunakan untuk drifter buoy mencapai jarak tali 10 meter. Setelah mendapat waktu yang diperlukan, kita dapat menghitung kecepatan dari arus tersebut dengan menggunakan rumus kecepatan:
=
Praktikum metode pengamatan lagrange ini dilakukan untuk mengukur kecepatan arus. Praktikum ini dilakukan 2 hari yakni pada hari Rabu, 14 Desember 2016 pukul 17.58 WITA dan Kamis, 15 Desember 2016 pukul 15.49 WITA dan 17.04 WITA di Pantai Melasti. Dimana alat lagrange ini di lemparkan ke pantai yang memiliki arus yang kemudian alat ini akan tenggelam hingga terbawa arus sejauh 10 meter jika sudah tarik kembali lagrange ini. Adapun kecapatan rata-rata yang di dapat dalam praktikum metode lagrange di Pantai Melasti adalah pada percobaan 1 pukul 17:58 WITA pada hari rabu 14 Desember 2016 dengan keadaan air laut pasang dan cuaca hujan deras diperoleh kecepatan rata-rata arus sebesar 0,240 m/s dan didapat ralat nisbi sama dengan 0,050 dengan persentase kebenaran sama dengan 99,792 %. Pada percobaan 2 pukul 15:49 WITA pada hari kamis 15 Desember 2016 dengan keadaan air laut surut dan cuaca panas diperoleh kecepatan rata-rata arus sebesar 0,129 m/s dan didapat ralat nisbi sama dengan 0,00948 dengan persentase kebenaran sama dengan 99,9269 %. Pada percobaan 3 pukul
17:04 WITA pada hari kamis 15 Desember 2016 dengan keadaan air laut surut dan cuaca panas diperoleh kecepatan rata-rata arus sebesar 0,123 m/s dan didapat ralat nisbi 0,961 dengan persentase sama dengan 99,2187 %.
VIII.
Kesimpulan
1. Dalam mengukur kecepatan arus ada beberapa metode yang dapat dilakukan, salah satunya metode Lagrange dengan menggunakan alat yang bernama Drifter buoy. Metode Lagrange adalah suatu cara mengukur aliran massa air
dengan melepas Drifter buoy ke laut, kemudian mengikuti gerakan aliran massa air laut. 2. Pada praktikum kali ini dilakukan percobaan di Pantai Melasti dengan dua hari yg berbeda percobaan pertama pada sore hari rabu tanggal 14 desember 2016, percobaan kedua dan ketiga pada sore hari kamis tanggal 15 desember 2016, tiap percobaan dilakukan 10 kali pengulangan, dengan menggunakan tali sepanjang 10 meter. Didapatkan kecepatan rata-rata arus di Pantai Melasti sebagai berikut: Pada percobaan 1 dengan keadaan air laut pasang dan cuaca hujan deras diperoleh kecepatan rata-rata arus sebesar 0,240 m/s. Pada percobaan 2 dengan keadaan air laut surut dan cuaca panas diperoleh kecepatan rata-rata arus sebesar 0,129 m/s. Pada percobaan 3 dengan keadaan air laut cerah dan cuaca cerah diperoleh kecepatan rata-rata arus sebesar 0,123 m/s.
DAFTAR PUSTAKA
Brown et al, 1989. Data Analysis Methods is Physical Oceanography.UK :Elsevier Science Publisher. Gross MG.1990. Oceanography. Sixth edition. New York: Macmillan Publishing Company. Johnson D, Pattiaratchi C. 2004. Application, Modelling and Validation of Surfzone Drifters. Coastal Engineering Journal. Oli A. 2003. Kajian faktor fisik yang mempengaruhi distribusi ichthyoplankton (awal daur hidup ikan) Pond, S dan G.L Pickard. 1983. Introductory dynamical Oceanography. Second edition. Pergamon Press. New York Sudarto, et al, 2013. Kondisi Arus Permukaan Di Perairan Pantai: Pengamatan Dengan Metode Lagrangian. Jurnal Ilmu dan Teknologi Perikanan Tangkap. 1 (3) : 98-102.
LAMPIRAN
