Lompat ke konten
HidroLablaboratorium hidraulika interaktif
/

Energi dan momentum

Energi dan momentum mencapai nilai terkecilnya pada kedalaman yang sama, dan karena itu sering dianggap saling menggantikan. Melewati loncatan air, keduanya berpisah: yang satu kekal, yang lain tidak.

simulasiKurva energi spesifik dan kurva fungsi momentum — satu sumbu kedalaman
satuanSI (m, m³/s)
q1,470 m²/s
Fr₁2,267
ΔE0,1692 m
M0,6906 m³/m
lembarOC-08rev A

verifikasi

6 dari 6 pemeriksaan lolos

Nilai acuan berasal dari luar aplikasi ini. Kolom hitungan dievaluasi saat halaman digambar, jadi tabel ini ikut berubah bila modelnya berubah.

Yang diperiksaJenisAcuanNilai acuanHitunganSelisih
Energi spesifik minimum sama dengan satu setengah kali kedalaman kritisNilai terbitanHasil tertutup untuk penampang persegi, Chow (1959) Bab 30,905899m0,905899mnol
Fungsi momentum minimum sama dengan satu setengah kali kuadrat kedalaman kritisNilai terbitanHasil tertutup untuk penampang persegi, Chow (1959) Bab 30,547102m³/m0,547102m³/m< 0,0001%
Kehilangan energi sama dengan rumus tertutup BelangerNilai terbitanRumus (y₂ − y₁)³ / (4 y₁ y₂), Chow (1959) Bab 150,169207m0,169207m< 0,0001%
Kedua kedalaman punya fungsi momentum yang sama persisSifat matematisSyarat berdirinya loncatan air0,690608m³/m0,690608m³/mnol
Mencari pasangan lewat fungsi momentum sama dengan lewat BelangerKonsistensi silangDua jalur perhitungan yang sama sekali berbeda0,960491m0,960491m< 0,0001%
Energi tidak pernah bertambah melewati loncatanPerilakuHukum kedua termodinamika, diterapkan pada loncatan air11nol

Seluruh pemeriksaan ini juga tersedia sebagai berkas uji yang dapat dijalankan sendiri dengan perintah npm test.

dasar perhitungan

E = y +q²2 g y²M =y²2+q²g y
M(y₁) = M(y₂)ΔE =(y₂ − y₁)³4 y₁ y₂

Dua kurva ini menjawab dua pertanyaan yang sering tertukar. Energi spesifik menjawab berapa tinggi tekan yang tersedia, dan momentum menjawab berapa gaya yang bekerja. Keduanya minimum pada kedalaman yang sama, yaitu kedalaman kritis, dan itu bukan kebetulan melainkan akibat keduanya turun dari kondisi yang sama. Perbedaannya muncul justru pada loncatan air. Melewati loncatan, momentum kekal karena gaya luar yang bekerja pada badan air memang dapat diabaikan, sedangkan energi tidak kekal karena sebagian berubah menjadi pusaran dan panas. Itulah sebabnya kedalaman konjugat harus dicari lewat fungsi momentum, bukan lewat energi. Mencarinya lewat energi akan memberi jawaban yang tampak masuk akal tetapi salah, karena mengandaikan tidak ada yang hilang. Perhatikan pada gambar: satu garis tegak pada panel momentum menyentuh kurva dua kali, sedangkan kedua kedalaman yang sama itu jatuh pada dua nilai energi yang berbeda. Jarak mendatar di antaranya adalah energi yang teredam, dan itulah yang dimanfaatkan kolam olak untuk melindungi dasar saluran di hilirnya.

rujukan

  1. 01Chow, V.T. (1959). Open-Channel Hydraulics. McGraw-Hill. Bab 3 untuk energi spesifik dan Bab 15 untuk loncatan air.
  2. 02Henderson, F.M. (1966). Open Channel Flow. Macmillan. Bab 2 dan Bab 3.
  3. 03Belanger, J.B. (1841). Notes sur l'Hydraulique. Ecole Royale des Ponts et Chaussees.
  4. 04Sturm, T.W. (2010). Open Channel Hydraulics, edisi ke-2. McGraw-Hill. Bab 2.