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.
verifikasi
6 dari 6 pemeriksaan lolosNilai acuan berasal dari luar aplikasi ini. Kolom hitungan dievaluasi saat halaman digambar, jadi tabel ini ikut berubah bila modelnya berubah.
| Yang diperiksa | Jenis | Acuan | Nilai acuan | Hitungan | Selisih |
|---|---|---|---|---|---|
| Energi spesifik minimum sama dengan satu setengah kali kedalaman kritis | Nilai terbitan | Hasil tertutup untuk penampang persegi, Chow (1959) Bab 3 | 0,905899m | 0,905899m | nol |
| Fungsi momentum minimum sama dengan satu setengah kali kuadrat kedalaman kritis | Nilai terbitan | Hasil tertutup untuk penampang persegi, Chow (1959) Bab 3 | 0,547102m³/m | 0,547102m³/m | < 0,0001% |
| Kehilangan energi sama dengan rumus tertutup Belanger | Nilai terbitan | Rumus (y₂ − y₁)³ / (4 y₁ y₂), Chow (1959) Bab 15 | 0,169207m | 0,169207m | < 0,0001% |
| Kedua kedalaman punya fungsi momentum yang sama persis | Sifat matematis | Syarat berdirinya loncatan air | 0,690608m³/m | 0,690608m³/m | nol |
| Mencari pasangan lewat fungsi momentum sama dengan lewat Belanger | Konsistensi silang | Dua jalur perhitungan yang sama sekali berbeda | 0,960491m | 0,960491m | < 0,0001% |
| Energi tidak pernah bertambah melewati loncatan | Perilaku | Hukum kedua termodinamika, diterapkan pada loncatan air | 1 | 1 | nol |
Seluruh pemeriksaan ini juga tersedia sebagai berkas uji yang dapat dijalankan sendiri dengan perintah npm test.
dasar perhitungan
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
- 01Chow, V.T. (1959). Open-Channel Hydraulics. McGraw-Hill. Bab 3 untuk energi spesifik dan Bab 15 untuk loncatan air.
- 02Henderson, F.M. (1966). Open Channel Flow. Macmillan. Bab 2 dan Bab 3.
- 03Belanger, J.B. (1841). Notes sur l'Hydraulique. Ecole Royale des Ponts et Chaussees.
- 04Sturm, T.W. (2010). Open Channel Hydraulics, edisi ke-2. McGraw-Hill. Bab 2.