Panduan Bab 3 Tugas Akhir

3.      BAGIAN UTAMA

Bagian utama tugas akhir terdiri dari tiga jenis sajian, yaitu bab pendahuluan, bab inti, dan bab penutup.

3.1   Bab 1   Pendahuluan

Bagian ini merupakan isi keseluruhan pokok informasi tentang latar belakang masalah, pembatasan masalah, tujuan pembahasan, , metode, dan sistematika penulisan tugas akhir. Ketentuan bagian-bagian tersebut meliputi hal-hal berikut.

a.       Latar belakang masalah/bahasan berisi  alasan yang mendorong mengapa judul tugas akhir tersebut penting  untuk dibuat.

b.      Ruang lingkup berisi pembatasan masalah/bahasan, khususnya yang ada hubungannya dengan pembuatan tugas akhir. Hal ini diperlukan untuk mencegah terjadinya pembahasan yang di luar isi tugas akhir.

c.       Tujuan berisi uraian tujuan (materi) penulisan tugas akhir.

d.      Metode berisi tentang prosedur kerja yang digunakan  untuk membahas topik tugas akhir.

e.       Sistematika penulisan berisi tentang penjelasan singkat tiap-tiap bab dan bukan ulangan dari daftar isi.

3.1.1        Latar Belakang Masalah

Latar belakang menginformasikan idetifikasi masalah yang akan dikaji. Bagian-bagian yang perlu dikemukakan dalam bagian ini adalah

a.       menjelaskan topik yang sama atu relevan dengan topik yang akan dibahas;

b.      menjelaskan topik yang akan dikaji;

c.       menjelaskan perbedaannya sehingga penulis tertarik untuk mengkaji lebih lanjut;

d.      menjelaskan kelebihan-kelebihan topik yang akan dikaji.

3.1.2        Pembatasan Masalah

Setelah menentukan ruang lingkup, pembatasan masalah perlu dirumuskan dengan tepat sesuai dengan topik yang dikaji. Pembatasan disajikan dalam bentuk kalimat tanya atau kalimat informatif (berita).

3.1.3        Tujuan

Bagian ini mencantumkan garis besar tujuan pembahasan yang akan dilakukan dalam tugas akhir, yaitu gambaran hasil yang akan dicapai, seperti ingin menmbuat rencana pelaksanaan pembangunan gedung  berlantai lima yang aman atau ingin mengendalikan proyek  dengan baik. Untuk lebih jelasnya berikut dikemukakan penyajian tujuan penulisan tugas akhir yang tidak tepat, seperti dalam Gambar 11.

2.1  Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan Tugas Akhir ini didasarkan kenyataan bahwa sebagian besar alumni Politeknik Negeri Semarang Jurusan Teknik Sipil yang bekerja pada kontraktor, yaitu menjadi pelaksana di lapangan. Jadi, tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah

a.  Sebagai salah satu syarat akhir dari Jurusan Teknk Sipil Politeknik   Negeri Semarang ;

b.  Mahasiswa dapat mengembangkan ilmu pengetahuan yang telah didapat selama perkuliahan pada Jurusan Teknik Sipil, Polines;

c.  Mahasiswa dapat meningkatkan wawasan dalam pemecahan  masalah;

d. Agar mahasiswa dapat membuat suatu perencanaan pelaksanaan proyek yang  baik dengan menerapkan suatu sistem manajemen.

Sedangkan tujuan Rencana Anggaran Pelaksanaan (RAP) adalah agar mahasiswa mampu mengendalikan biaya proyek, dengan cara merencanakan bahan. Alat, dan tenaga yang seefisien mungkin dengan memperhatikan kekuatan bangunan tesebut, dan dapat mengetahui biaya riil yang dibutuhkan

Gambar 11. Contoh Penyajian Tujuan Penulisan yang tidak Tepat

Dalam rincian tujuan penulisan tertulis  Sebagai salah satu syarat akhir dari Jurusan Teknk Sipil Politeknik   Negeri Semarang dan  Mahasiswa dapat mengembangkan ilmu pengetahuan yang telah didapat selama perkuliahan pada Jurusan Teknik Sipil, Polines. Ketiga rincian tujuan tersebut tidak berkaitan dengan batasan masalah yang direncanakan, dirancang, atau diteliti dalam tugas akhir Polines bidang teknik sipil. Oleh karena itu, rincian tugas akhir seperti itu tidak tepat diungkapkan dalam subbab tujuan penulisan, tetapi dapat diungkapkan dalam kata pengantar tugas akhir.  

Secara substansi rincian tujuan penulisan tugas akhir, sebenarnya rincian data Agar mahasiswa dapat membuat suatu perencanaan pelaksanaan proyek yang baik dengan menerapkan suatu sistem manajemen dan  Sedangkan tujuan Rencana Anggaran Pelaksanaan (RAP) adalah agar mahasiswa mampu mengendalikan biaya proyek, dengan cara merencanakan bahan, alat, dan tenaga yang seefisien mungkin dengan memperhatikan kekuatan bangunan tesebut, dan dapat mengetahui biaya riil yang dibutuhkan, sudah menunjukkan tujuan yang jelas, namun penyajiaanya tidak disusun dengan kalimat yang efektif, yaitu dengan mengulang  subjek penulis, yaitu mahasiswa dapat . Untuk menghasilkan tujuan penulisan yang jelas dan berkaitan dengan batasan masalah yang ditetapkan perlu disusun dengan kalimat yang efektif. Tujuan penulisan (Gambar11)  dapat diperbaiki menjadi tujuan penulisan yang tepat (Gambar 12).

2.1  Tujuan Penulisan

Untuk mewujudkan pelaksanaan proyek diperlukan perencanaan yang baik, karena itu penekanan tujuan penulisan tugas akhir ini adalah

a.             menjelaskan kebutuhan bahan dan peralatan yang digunalan ...;

b.            mendeskripsi harga satuan pekerjaan ...; 

c.             membuat rencana pelaksanaan proyek sesuai dengan sistem  manajemen;

d.            membuat Rencana Anggaran Pelaksanaan (RAP), yaitu merencanakan kebutuhan bahan. alat, dan tenaga yang seefisien dengan memperhatikan kekuatan bangunan dan biaya riil yang dibutuhkan sehingga dapat  mengendalikan biaya proyek.

Gambar 12.  Contoh penyajian tujuan penulisan yang Tepat

Adakalanya, dalam tugas akhir Polines terdapat penyajian tujuan penulisan yang diklasifikasikan dalam tujuan akademis (umum) dan  tujuan teknis (khusus) (Gambar 12). Kalau dilihat dari substansinya tujuan akademis hanya mengungkapkan maksud sehingga penyajiaan tujuan akademis cukup diungkapkan dalam kata pengantar. Jadi, tujuan akademis tidak perlu disajikan pada tujuan penulisan sehingga  dalam tujuan tersebut hanya disajikan tujuan penulisan yang berkaitan dengan masalah yang dirumuskan. Misalnya,

1.3  Tujuan Penulisan        

Tujuan Akademis

a.    menerapkan Program Studi Khonversi Energi, Politeknik Negeri Semarang.

b.    Dapat mengembangkan ilmu yang di peroleh selama studi pada program studi tersebut

c.    Untuk mengaplikasikan segala ilmu dan pengalaman yang telah didapat selama kuliah.

Tujuan'Teknis

a. Membuat suatu rancangan dan merealisasikannya dalam bentuk modul sebagai aplikasi sistem pengontrolan lampu penerangan dengan menggunakan^. mikroprosesor AT89C5 1.

b. Membuat modul aplikasi yang dapat digunakan untuk meningkatkan pengetahuan dan ketrampilan mahasiswa dalam praktikum rangkaian interface di laboratorium mekatronika. Hal ini adalah sebagai kontribusi hasil penelitian untuk mengembangkan laboratorium mekatronika di Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi'Energi.

                           Gambar 13 Contoh penyajian Tujuan yang tidak Tepat.

            Tujuan tersebut dapat diubah menjadi tujuan jelas dan efektif sesuai dengan arah yang  dibahas dalam tugas akhir, serperti berikut.

1.3  Tujuan Penulisan        

Sesuai dengan perumusan masalah yang ditetapkan tersebut, tujuan penulisan tugas akhir ini bertujuan

a.  membuat modul sebagai aplikasi sistem pengontrolan lampu penerangan dengan menggunakan^. mikroprosesor AT89C5 1;

b. membuat modul aplikasi yang dapat digunakan untuk meningkatkan pengetahuan dan keterampilan mahasiswa dalam praktikum rangkaian interface di laboratorium mekatronika.

Berdasarkan paparan  yang diungkapkan di atas dapat disimpulkan bahwa tujuan penulisan pada bab pendahuluan tugas akhir hanya menyajikan tujuan atau arah yang berkaitan dengan batasan masalah, atau rumusan masalah yang ditetapkan dalam tugas akhir bukan maksud penulisan. Dalam penyajian tujuan hendaknya juga menggunakan kata-kata kongkret, seperti menjelaskan, menyebutkan, menerapkan, merancang, membuat, menghitung, mendesain, atau mendeskripsi. Kata-kata abstrak, seperti memahami, mengenal, mengerti, atau  mengetahui, tidak digunakan dalam penyajian rincian tujuan tugas akhir.

3.1.4  Penyajian Metode

Dalam pendahuluan tugas akhir Polines sering terdapat metode rencana pelaksanaan, perancangan, atau penelitian. Metode tersebut dapat disajikan dengan menjelaskan prosedur kerja dalam rancang bangun, seperti teknik pengumpulan data,  prosedur perancangan atau rencana pelaksanaan, atau prosedur pengujian. Namun, dalam kenyataan penulisan tugas akhir hanya diungkapkan teknik pengumpulan tanpa menjelaskan bagaimana langkah-langkah yang dilakukan untuk  merancang dan membangun suatu alat, sistem, atau modul. Bahkan, adapula penyajian metode yang tumpang tindih antara teknik pengumpulan data dengan  langkah-langkah yang akan dilakukan dalam rancang bangun. Contoh penyajian metode yang kurang tepat terlihat pada Gambar 14 . Gambar 14  menunjukkan metode yang digunakan dalam  rancang bangun  suatu alat tumpang tindih sehingga tidak sistematis. Bahkan, dalam data berikut hanya diungkapkan teknik pengumpulan data tanpa memerikan gambaran  langkah- kerja yang akan dilakukan dalam  rancang bangun  mesin perontok padi.

1.4  Metode Pengumpulan Data

Metode yang digunakan dalam penulisan Rancang bangun Mesin Perontok Kombinasi untuk Komoditas Padi dan Jagung Otomatis adalah sebagai berikut:

a.       Studi Lapangan

Teknik pengumpulan data dilakukan dengan cara melakukan observasi baik  cermat mengenai kendala yang dihadapi dan sistem kontrol yang digunakan.

b.      Studi Pustaka

Teknik pengumpulan data dengan cara membaca dan mempelajari buku-buku yang berhubngan dengan topik serta katalog yang digunakan untuk mendapatkan daftar spesifikasi teknis komponen yang digunakan dalam pembuatan tugas akhir.

c.   Wawanacara dan Bimbingan

Teknik pengumpulan data dilakukan dengan cara melakukan tanya jawab dan diskusi secara langsung kepada dosen pembimbing atau pihak-pihak yang mengetahui hal yang diperlukan dalam pembuatan tugas akhir.

Gambar 14 Contoh penyajian metode yang tidak Llengkap

Dalam penyajian metode (gambar 14) dapat diurutkan sehingga sistematis. Selain itu, dalam hal ini perlu disajikan pula  penjelasan perakitan dan pengujian di laboratorium sehingga jelas langkah-langkah yang dikerjakan dalam rancang bangun dengan metode-metode rancang bangun, misalnya mengungkapkan teknik  pengumpulan data,  rencana perancangan, atau rencana pengujian dalam  rancang bangun. 

Berdasarkan hal tersebut penyajian metode (Gambar 14) perlu disajikan dengan mempertimbangkan urutan,Misalnya,

1.4     Metode

Metode yang digunakan dalam penyusunan tugas  adalah sebagai berikut.

1.4.1   Teknik Pengumpulan Data

Perancangan alat ini menggunakan beberapa teknik pengumpuan data berikut.

a.      Studi Pustaka

         Studi literatur dimaksudkan untuk memperoleh dan mempelajari data-data sebagai acuan dan pendalaman dasar teori dalam proses perancangan, pembuatan, dan pengujian sistem.

b.            Teknik Observasi

         Teknik ini dilakukan untuk mendapatkan informasi tentang perangkat­ yang digunakan dan lokasi sebagai pembuatan tugas akhir.

c.             Teknik Wawancara

         Teknik pengumpulan data ini dilakukan dengan cara tanya jawab dan diskusi secara langsung kepada dosen pembimbing atau pihak-pihak yang mengetahui hal yang diperlukan dalam pembuatan tugas akhir.

1.4.2  Prosedur Rancang Bangun 

Dalam prosedur rancang bangun ini perlu dikemukakan hal-hal yang berkaitan dengan langkah-langkah kerja pembuatan alat, seperti rencana perancangan dan rencana pengujian serta teknik analisis yang akan digunakan. atau   langkah kerja perancangan, langkah pengujian, dan teknik analisis data berdasarkan hasil pengujian alat tersebut.

Penyajian metode yang lengkap, yaitu menyebutkan teknik pengumpulan data,  prosedur perancangamn, dan posedur pengujian, terdapat dalam Gambar 15.

1.4    Metode

1.4.1 Teknik Pengumpulan Data

Teknik ini digunakan untuk mendapatkan data primer dan data sekunder. Data primer diperoleh dari hasil pengukuran benda kerja, sedangkan untuk mendapatkan data sekunder diperoleh dengan cara pengumpulan data referensi.

1.4.2 Prosedur Perancangan

Metode ini digunakan untuk merancang sistem komunikasi data menggunakan pemancar dan penerima menggunakan TRF 2,4 G, meliputi hal-hal berikut.

a.   Penggunaan Software

      Software yang digunakan untuk meng-compile program bahasa assembler adalah ASA1.51 dan untuk memasukkan program ke dalam menggunakan software ISP.HEX.

b.   Perancanhgan Rangkaian

      Rangkaian yang digunakan dalam tugas akhir ini lebih diutamakan ke rangkaian TRF 2,4 G dan rangkaian yang terhubung dengan mikrokontroler AT89C51.

c.   Radio Pemancar dan Penerima

      Radio transceiver digunakan untuk mengirimkan data pemancar (transmitter) ke penerima (receiver). Radio pemancar dan penerima yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah jenis TRF 2,4 G buatan Laipac Tectnology Inc.

d.  Jenis Modulasi yang dipakai

      Modulasi yang akan digunakan adalah modulasi Gaussian Frekuensi Shift Keying (GFSK). Modulasi ini banyak diaplikasikan pada frekuensi tinggi dengan jarak jangkau rendah, seperti bluetooth pada handphone.

e.  Antena

      Untuk melakukan komunikasi data yang digunakan pemancar dan penerima TRF 2,4 G adalah jenis antena mikrostrip 3/8 k.

1.4.3 Prosedur  Pengujian

Berikut dikemukakan prosedur pengujian benda kerja tugas  akhir.

a.   Pengujian pemancar dan penerima 2,4 GHz

      Pengujian ini bertujuan untuk membuktikan bahwa kedua radio pemancar dan penerima dalam kondisi baik sehingga dapat digunakan sebagai perangkat pengirim dan penerima. Untuk melakukan komunikasi data digunakan data numerik (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9). Selain itu, pengujian ini bertujuan untuk menjelaskan spektrum frekuensi dan jarak jangkau dan  spektrum frekuensi modulasi GFSK dan jarak jangkau antara pemancar dan penerima dalam orde meter.

         .Gambar 15. Contoh Penyajian Metode yang Lengkap

3.1.5        Sistematika Penulisan

Dalam tugas akhir mahasiswa Polines selalu mencantumkan sistematika penulisan. Sistematika penulisan hanya menyajikan informasi yang akan dijelaskan  dalam tugas akhir. Penyajian yang sederhana dilakukan dengan  cara menyajikan gambaran umum singkat dari tiap bab masing-masing, yang ditulis dalam bentuk rincian atau kalimat-kalimat yang berkesinambungan.

Dalam tugas akhir sering ditemukan penyajian sistematika penulisan yang hampir sama dengan daftar isi sehingga hanya bersifat pengulangan. Bedanya, dalam daftar isi digunakan penyajian dengan rincian dengan angka desimal, sedangkan dalam sistematika penulisan penyebutan antarrincian digunakan tanda baca koma. Selain itu, perincian  gambaran bab tidak mempertimbangkan kaidah penulisan kalimat sehingga hanya disajikan isi pokok tiap bab tanpa melihat kesinambungan kalimat (Gambar16).

1.5 Sistematika Penulisan

Untuk lebih mudah memahami tugas akhir ini, maka dibuat sistematika penulisan yang terbagi dalam beberapa bab, kemudian dirinci dalam beberapa subbab, antara lain:

BAB 1 PENDAHULUAN

Menjelaskan keseluruhan pokok informasi tentang latar belakang masalah, tujuan pembuatan tugas akhir, ruang lingkup, metodologi, dan sistematika penyusunan proyek akhir ini.

BAB 2  LANDASAN TEORI

Menjelaskan tentang sejarah Polines , mekanisme perkuliahan, dan penjadwalan kuliah.

BAB 3 PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SISTEM

Memberikan uraian perancangan sistem, implementasi sistem, dan penjelasan mengennai pemodelan sistem yangakan digunakan dalam perancangan sistem baru.

BAB IV PETUNJUK PENGOPERASIAN DAN PENGUJIAN SISTEM

Memberikan uraian penggunaan dan langkah-langkah penjadwalan kuliah.

BAB V PENUTUP

Merupakan kesimpulan dan saran-saran dalam penulisan tugas akhir.

           

Gambar  16. Contoh Penyajian Sistematika Penulisan yang Salah.

Dari penyajian sistematika penulisan tersebut  dapat dilihat bahwa kesalahan penyajian sistematika penulisan terletak pada bagian berikut, yaitu::

a.       penulisan bab dan judul bab ditulis dengan huruf kapital;

b.      penulisan rincian bab tidak bersubjek;

c.       penulisan bab digunakan angka Romawi padahal dalam daftar isi ditulis dengan angka Arab;

d.      pola penyajian tidak menunjukkan kalimat yang lengkap;

Kesalahan itu menunjukan penyajian sistematika penulisan tidak lazim dalam penulisan karya ilmiah. Sistematika (Gambar15) dapat disusun lebih sistematis dan sesuai dengan kaidah penulisan.

1.5 Sistematika Laporan

Dalam tugas akhir ini dibagi ke dalam enam bab. Setiap bab menyajikan informasi unsur-unsur yang akan dibahas dalam tugas akhir. Dalam sistematika penulisan ini penulis perlu menyajikan gambaran umum tiap bab agar lebih mudah dipahami.

a.         Bab Pendahuluan menjelaskan keseluruhan informasi yang berkaitan dengan topik pembahasan dalam tugas akhir.

b.         Bab  Landasan Teoritis

Bab ini menjelaskan kerangka teori yang dipakai sebagai acuan dalam  pembahasan perancangan dan implementasi sistem penjadwalan kuliah di Polines.

c.   Bab Perancangan dan Implementasi Sistem

Bab ini menjelaskan perancangan dan implementasi sistem (model) yang akan digunakan dalam pembuatan databse penjadwalan kuliah Polines.

d.   Bab Petunjuk Pengoperasian dan Pengujian Sistem

Bab ini menyajikan uraian penggunaan dan langkah-langkah yang dilakukan dalam sistem penjadwalan kuliah di Polines.

e.  Bab  Penutup

Bab ini menyajikan penafsiran hasil pembahasan yang telah dilakukan pada bab-bab sebel;umnya. Sebagai tindak lanjut pada bab ini akan dikemukakan saran-saran guna pengembangan sistem lebih lanjut.

3.2         Bab 2  Landasan Teoretis

Bab ini mengupas secara mendasar, luas, dan sistematis tentang teori yang digunakan dan dikembangkan untuk mendukung dan memecahkan masalah yang ada pada bab-bab berikutnya. Setiap teori yang dikutip dari buku, jurnal, majalah, koran atau internet, menyebutkan sumber, misalnya Djuharie (2001:5) .... , ... (Djuharie, 2001:5).

Teori-teori yang diungkapkan dalam tugas akhir berupa kumpulan kutipan yang dihubungkan dengan kalimat-kalimat penulis (tugas akhir) sehingga membentuk wacana yang baik, yaitu berupa paragraf-paragraf yang berkesinambungan dan sistematis. Teori yang diacu sebagai dasar pembahasan diwujudkan dengan kutipan langsung atau tidak langsung. Kutipan-kutipan yang dikemukakan bab landasan teori itu mempertimbangkan kaidah penulisan yang lazim digunakan dalam penulisan karya ilmiah.

Landasan teori dapat dibuat beberapa subbab sesuai dengan kebutuhan teori yang digunakan sebagai acuan dalam pembahasan topik.

                         

3.3.       Bab Inti  (Bab-bab isi yang lain)

Bab ini  dibagi ke dalam beberapa  bab bergantung kebutuhan  pembahasan atau penyelesaian terhadap topik yang dirancang, dibahas,  atau diteliti. Sebagai gambaran bab inti, berikut diberikan ilustrasi tentang penyajian bab initi.

Tugas akhir mahasiswa Polines sudah menunjukkan penyajian urutan bab inti yang sistematis. Jumlah bab ini bergantung pada kebutuhan pembahasan. Misalnya,  dalam tugas akhir yang berjudul Rancang Bangun Mesin Perontoh Kombinasi untuk Komoditas Padi dan Jagung Oomatis (Abdalah dkk., 2007). Dalam tugas akhir itu disajikan bab inti yang terdiri dari beberapa bab, subbab, atau anak subbab, seperti:

a.       bab pemodelan alat terbagi ke dalam sembilan  subbab;

b.      bab perakitan alat terbagi ke dalam tiga subbab;

c.       bab pengoperasian alat terbagi ke dalam lima subbab;

d.      bab penutup terbagi ke dalam subbab simpulan dan saran.

 

3.4         Bab Penutup

Bab ini terdiri dari simpulan dan saran. Simpulan dan saran diuraikan dalam bab-bab yang terpisah. Simpulan berisi pernyataan padat dan tepat dari hasil bahasan dan analisis data yang dihasilkan pada bab-bab isi. Simpulan menyajikan pernyataan padat dan tepat dari hasil pembahasan dan analisis data yang dihasilkan pada bab-bab isi.

Dalam penyusunan tugas akhir, perlu dituliskan beberapa saran berikut.

a.       Simpulan tidak menyajikan definisi atau pengertian suatu istilah sehingga  definisi atau pengertian dituangkan dalam bab inti.

b.      Simpulan berupa pernyataan-pernyataan dari hasil pembahasan  dan analisis data yang dihasilkan pada bab inti.

c.       Simpulan ditulis dalam bentuk wacana, yaitu berupa kalimat-kalimat yang terangkai dalam paragraf-paragraf yang saling berkesinambungan.

Saran diperlukan untuk memberi masukan atau pengembangan ilmu pengetahuan sesuai dengan wawasan penulis. Saran  hendaknya lebih operasional  dan sesuai dengan simpulan atau bahasan sebelumnya. Jika dianggap perlu, saran harus memuat misi yang  mengarah pada penyempurnaan metode dan cara mengatasi permasalahan. Saran yang disampaikan disesuaikan dengan masalah, pembahasan, dan simpulan yang ada serta dapat memberikan penyempurnaan terhadap permasalahan yang dibahas. 

Kinematika Zat Cair

ALIRAN INVISID DAN VISKOS

Aliran invisid adalah aliran dimana kekentalan zat cair, µ, dianggap nol(zat cair ideal). Sebenarnya zat cair dengan kekentalan nol tidak ada di alam, tetapi dengan anggapan tersebut akan sangat menyederhanakan permasalahan yang sangatkompleks dalam hidraulika. Karena zat cair tidak mempunyai kekentalan maka tidak terjadi tegangan geser antara partikel zat cair dan antara zat cair dan bidang batas.Pada kondisi tertentu, anggapan µ=0 dapat diterima untuk zat cair dengan kekentalan kecil seperti air. Aliran Invisid suatu fluida diasumsikan mempunyai viskositas nol. Jika viskositas nol maka kondiuktivitas thermal fluida tersebut juga nol dan tidak akan terjadi perpindahan kalor kecuali dengan cara radiasi. Dalam prakteknya, fluida inviscid tidak ada, karena pada setiap fluida timbul tegangan geser apabila padanya dikenakan juga suatu laju perpindahan regangan.

Aliran viskos adalah aliran di mana kekentalan diperhitungkan (zat cair riil). Keadaan ini menyebabkan timbulnya tegangan geser antara patikel zat cair yang bergerak dengan kecepatan berbeda. Apabila zat cair riil mengalir melalui bidang batas yang diam, zat cair yang berhubungan langsung dengan bidang batas tersebutakan mempunyai kecepatan nol (diam). Kecepatan zat cair akan bertambah sesuaidengan jarak dari bidang tersebut. Apabila medan aliran sangat dalam/lebar, di luar suatu jarak tertentu dari bidang batas, aliran tidak lagi dipengaruhi oleh hambatan bidang batas. Pada daerah tersebut kecepatan aliran hampir seragam. Bagian aliranyang berada dekat dengan bidang batas, di mana terjadi perubahan kecepatan yang besar dikenal dengan lapis batas (boundary layer ). Di daerah lapis batas ini tegangangeser terbentuk di antara lapis-lapis zat cair yang bergerak denga kecepatan berbedakarena adanya kekentalan zat cair dan turbulensi yang menyebabkan partikel zat cair  bergerak dari lapis yang satu ke lapis lainnya. Di luar lapis batas tersebut pengaruhtegangan geser yang terjadi karena adanya bidang batas dapat diabaikan dan zat cair dapat dianggap sebagai zat cair ideal.

Gambar Aliran Viskos dan Inviscid

ALIRAN KOMPRESIBEL DAN TAK KOMPRESIBEL

Semua fluida (termasuk zat cair) adalah kompresibel sehingga rapat massanya berubah dengan perubahan tekanan. Pada aliran mantap dengan perbuhan rapat massa kecil, sering dilakukan penyederhanaan dengan menganggap bahwa zat cair adalah tak kompresibel dan rapat massa adalah konstan. Oleh karena zat cair mempunyai kemampatan yang sangat kecil, maka dalam analisis mantap sering dilakukan anggapan zat cair tak kompresibel. Tetapi pada aliran tak mantap sering dilakukan melalui pipa di mana bisa terjadi perubahan tekanan yang sangat besar, maka kompresibilitas zat cair harus diperhitungkan.

Bila kerapatan massa fluida berubah terhadap perubahan tekanan fluida maka dikatakan aliran bersifat kompresibel. Sedang bila praktis tak berubah terhadap perubahan tekanan yang ada dalam sistem, maka aliran itu dikatakan bersifat tak kompresibel. Zat cair umumnya dapat dianggap mengalir secara tak kompresibel sedang gas secara umum dipandang mengalir secara kompresibel.Walaupu kasus-kasus tertentu mungkin aliran gas dapat pula dipandang sebagai tak kompresibel, yaitu bila perubahan kerapatan massa dalam sistem yang ditinjau praktis dapat diabaikan.

 ALIRAN LAMINER DAN TURBULEN

Aliran fluida mengikuti bentuknya, sewaktu mengalir aliran fluida membentuk suatu jenis / bentuk. Jenis dan bentuk dari pergerakan fluida adalah :

1.     Aliran Laminar

Aliran laminar adalah aliran fluida yang membentuk menyerupai garis lurus. Aliran laminer terjadi apabila partikel-partikel zat cair bergerak teratur dengan membentuk garis lintasan kontinyu dan tidak saling berpotongan. Aliran laminer terjadi apabila kecepatan aliran rendah, ukuran saluran sangat kecil dan zat cair mempunyai kekentalan besar.

2.     Aliran Turbulen

Aliran Turbulen adalah aliran fluida yang tidak membentuk suatu garis lurus. Aliran ini terbentuk ketika menemui hambatan. Aliran dimana pergerakan dari partikel – partikel fluida sangat tidak menentu karena mengalami percampuran serta putaran partikel antar lapisan, yang mengakibatkan saling tukar momentum dari satu bagian fluida kebagian fluida yang lain dalam skala yang besar. Dalam keadaan aliran turbulen maka turbulensi yang terjadi membangkitkan tegangan geser yang merata diseluruh fluida sehingga menghasilkan kerugian – kerugian aliran. Pada aliran turbulen , partikel-partikel zat cair bergerak tidak teratur dan garis lintasannya saling berpotongan. Aliran turbulen terjadi apabila kecepatan aliran besar, saluran besar dan zat cair mempunyai kekentalan kecil. Aliran di sungai, saluran irigasi/drainasi, dan di laut adalah contor dari aliran turbulen.

Aliran yang angka Reynold (Re)-nya besar pada umumnya bersifat turbulen.

Dimana:      ρ : kerapatan fluida

V : Kecepatan

l : panjang karakteristik

μ : viskositas

        (a) Aliran Laminar                (b) Aliran Turbulen

          Gambar Aliran Laminar           Gambar Aliran Turbulen

Dalam bidang keteknikan definisi dari kedua jenis aliran fluida tersebut dapat dilihat pada jet dua dimensi, kincir angin, aliran dalam pipa, dan aliran dalam dua plat sejajar atau aliran tiga dimensi yang lain mempunyai perubahan bilangan Reynolds yang tidak stabil. Aliran yang laminar memiliki bilangan Reynolds yang kecil dan relatif stabil, tetapi pada aliran turbulen bilangan Reynoldnya besar dan relatif berubah pada setiap titiknya. Untuk menjelaskan fenomena aliran turbulen kita dapat melakukan simulasi sehingga dapat dljelaskan karakterisrik aliran turbulen tersebut.

Definisi Turbulen

Untuk menentukan suatu penentuan apakah suatu aliran dikatakan laminar atau turbulen seperti dijelaskan diatas kita dapat menggunakan pendekatan Bilangan Reynolds pada aliran tersebut. Bilangan Reynolds adalah ukuran yang dimiliki aliran mengenai gaya inersia yang diberikan dan gaya viskos yang dimiliki fluida. Apabila dalam lapisan batas aliran tidak terjadi perubahan terhadap waktu dan aliran steady, maka dapat dikatakan aliran tersebut laminar, sebaliknya jika alirannya random dan berubah terus terhadap waktu secara radikal, maka aliran tersebut adalah aliran turbulen atau lebih gampangnya setelah dihitung suatu aliran dikatakan turbulen apabila Bilangan Reynoldnya > 2300. Kecepatan, tekanan dan berbagai sifat lainnya akan berubah menjadi acak dalam aliran turbulen, seperti dapat dilihat pada grafik dibawah ini :

Grafik Aliran vs Tekanan Grafik Variasi Kecepatan pada aliran turbulen

Karakteristik aliran turbulen dapat dilakukan komputasi, dengan persamaan menggunakan kecepatan rata-rata U dan fluktuasi dari u’(t) sehingga persamaan kecepatan aliran menjadi :

Secara umum, karakteristik dari aliran turbulen ini dinotasikan sebagai kecepatan rata-rata (U,V,W,P dan lainnya) dan kecepatan yang berfluktuasi (y’,v’,w’,p’ dan lainnya).

Transisi dari Aliran Laminar ke Turbulen

Penyebab suatu aliran laminar berubah menjadi aliran turbulen adalah ketika stabilitas pada aliran laminar mengalami sedikit gangguan (gaya) yang diberikan sehingga aliran tersebut menjadi tidak stabil. Untuk menjelaskan fenomena tersebut terdapat teori hydrodynamic instability yang digunakan untuk menganalisis aliran transisi ini. Suatu aliran dengan kecepatan tertentu, didalamnya terdapat titik perubahan dapat terlihat pada Gambar 2(a). Aliran ini tidak stabil karana gangguan yang diberikan dan jika dihitung Reynolds angkanya cukup besar. Ketidakstabilan ini dapat diidentifikasi pertama tentang aliran yang invicid oleh sebab itu tipe aliran seperti ini disebut aliran inviscid instability.tipe aliran seperti ini terjadi pada aliran jet, baling-baling, dan lapisan batas antara dua plat sejajar dengan gradien temperatur yang berlawanan. Aliran dengan kecepatan yang laminar tanpa adanya point of inflexion disebut viscous instability. Pendekatan tentang aliran tipe ini dapat didekati dengan beberapa aliran seperti aliran disepanjang dinding yang solid seperti pipa, dan lapisan batas tanpa adanya gradien tekanan balik.

ALIRAN MANTAP DAN TAK MANTAP

Aliran mantap (steady flow) terjadi jika variabel dari aliran (seperti kecepatanV, tekanan p, rapat massa r, tampang aliranA, debit Q, dsb) disembarang titik pada zat cair tidak berubah dengan waktu.

Aliran tak mantap (unsteady flow) terjadi jika variabel aliran pada setiap titik berubah dengan waktu. Contoh aliran tak mantap adalah perubahan debit di dalam pipa atausaluran, aliran banjir di sungai, aliran di estuari (muara sungai) yang dipengaruhi pasang surut. Analisis dari aliran ini adalah sangat kompleks, biasanya penyelesainnya dilakukan secara numerik dengan menggunakan komputer.

ALIRAN SERAGAM DAN TAK SERAGAM

Aliran disebut seragam (uniform flow) apabila tidak ada perubahan besar dan arah dari kecepatan dari satu titik ke titik yang lain di sepanjang aliran. Demikian juga dengan variabel-variabel lainnya seperti tekanan, rapat massa, kedalaman, debit, dsb. Aliran di saluran panjang dengan debit dan penampang tetap adalah contoh dari aliran seragam. Aliran  seragam  merupakan aliran yang  tidak berubah berubah menurut menurut tempat tempat.  Konsep Konsep aliran seragam dan aliran kritis sangat diperlukan dalam peninjauan aliran berubah dengan cepat atau berubah lambat  laun. Perhitungan kedalaman kritis dan kedalaman normal sangat  penting  untuk  menentukan perubahan  permukaan  aliran akibat gangguan  pada aliran.

Aliran tak seragam (non uniform flow) terjadi jika semua variabel aliran berubah dengan jarak. Contoh dari aliran tak seragam adalah aliran di sungai atau di saluran di daerah dekat terjunan atau bendung.

ALIRAN 1D, 2D, 3D

Dalam aliran satu dimensi (1-D), kecepatan di setiap titik pada tampang lintang mempunyai besar dan arah yang sama. Sebenarnya jenis aliran semacam ini sangat jarang terjadi. Tetapi dalam analisa hidraulika, aliran tiga dimensi dapat disederhanakan menjadi satu dimensi berdasarkan beberapa anggapan, misalnya mengabaikan perubahan kecepatan vertikal dan melintang terhadap kecepatan pada arah memanjang. Keadaan pada tampang lintang adalah nilai rerata dari kecepatan, rapat massa, dan sifat-sifat lainnya. Aliran satu dimensi jika parameter aliran (seperti kecepatan, tekanan, kedalaman, dll) pada suatu saat tertentu dalam waktu hanya bervariasi dalam arah aliran dan tidak di seluruh penampang. Flow mungkin goyah, dalam hal ini parameter berbeda dalam waktu tetapi masih belum di seluruh penampang. Contoh aliran satu dimensi adalah aliran dalam pipa .

Dalam aliran dua dimensi (2-D), semua partikel dianggap mengalir dalam bidang sepanjang aliran, sehingga tidak ada aliran tegak lurus pada bidang tersebut. Untuk aliran di saluran yang sangat lebar, misalnya di pantai, maka anggapan aliran dua dimensi mendatar adalah lebih sesuai. Aliran dua dimensi jika dapat diasumsikan bahwa parameter aliran bervariasi dalam arah aliran dan dalam satu arah di sudut kanan ke arah ini. Arus dalam aliran dua dimensi melengkung garis pada pesawat dan adalah sama pada semua pesawat paralel. Contohnya adalah aliran atas musuh bendung arus yang khas.

Aliran kritis merupakan kondisi aliran yang dipakai sebagai pegangandalam menentukan dimesi bangunan ukur debit. Pada kondisi tersebut, yang disebutsebagai keadaan aliran modular bilamana suatu kondisi debutnya maksimum danenergi spesifiknya adalam minimum.Fenomena aliran modular pada pintu yang diletakkan di atas ambang untuk satu energi spesifik yang konstan (E0) dapat diidentifikasi melalui 3 (tiga) kondisiseperti berikut :Gambar 9. Hubungan antara debit dan tinggi air pada kondisi energi spesifik konstanAliran subkritis dan aliran superkritis dapat diketahui melalui nilai bilangan Froude (F) . Bilangan Froude tersebut membedakan jenis aliran menjaditiga jenis yakni: Aliran kritis, Subkritis dan superkritis (Queensland Department of  Natural Resources and Mines, 2004). Ketiga jenis aliran dapat dijelaskan sebagai berikut:

15

g.

aliran rotasional dan tak rotasional

Aliran rotasional terjadi apabila setiap partikel zat cair mempunyaikecepatan sudut terhadap pusat massanya. Partikel zat cair akan berotasi apabiladistribusi kecepatan tidak merata. Pada aliran tak rotasional, distribusi kecepatan didekat dinding batas merata sehingga partikel zat cair tersebut tidak berotasi terhadap pusat massanya.

8.Aliran Kritis, Subkritis dan Superkritis

Aliran kritis merupakan kondisi aliran yang dipakai sebagai pegangandalam menentukan dimesi bangunan ukur debit. Pada kondisi tersebut, yang disebutsebagai keadaan aliran modular bilamana suatu kondisi debutnya maksimum danenergi spesifiknya adalam minimum.Fenomena aliran modular pada pintu yang diletakkan di atas ambang untuk satu energi spesifik yang konstan (E0) dapat diidentifikasi melalui 3 (tiga) kondisiseperti berikut :Gambar 9. Hubungan antara debit dan tinggi air pada kondisi energi spesifik konstanAliran subkritis dan aliran superkritis dapat diketahui melalui nilai bilangan Froude (F) . Bilangan Froude tersebut membedakan jenis aliran menjaditiga jenis yakni: Aliran kritis, Subkritis dan superkritis (Queensland Department of  Natural Resources and Mines, 2004). Ketiga jenis aliran dapat dijelaskan sebagai berikut:

15

Aliran tiga dimensi (3D) komponen kecepatan ditinjau pada koordinat ruang X,Y,Z yaitu u,v,w. 

ALIRAN KRITIS, SUBKRITIS, DAN SUPERKRITIS

Aliran kritis merupakan kondisi aliran yang dipakai sebagai pegangandalam menentukan dimesi bangunan ukur debit. Pada kondisi tersebut, yang disebutsebagai keadaan aliran modular bilamana suatu kondisi debutnya maksimum danenergi spesifiknya adalam minimum.

Fenomena aliran modular pada pintu yang diletakkan di atas ambang untuk satu energi spesifik yang konstan (E0) dapat diidentifikasi melalui 3 (tiga) kondisiseperti berikut :

Gambar Hubungan antara debit dan tinggi air pada kondisi energi spesifik konstan

Aliran subkritis dan aliran superkritis dapat diketahui melalui nilai bilangan Froude (F) . Bilangan Froude tersebut membedakan jenis aliran menjaditiga jenis yakni: Aliran kritis, Subkritis dan superkritis (Queensland Department of  Natural Resources and Mines, 2004). Ketiga jenis aliran dapat dijelaskan sebagai berikut:

a) Aliran kritis, jika bilangan Froude sama dengan 1 (Fr = 1) dan gangguan permukaan (cth: riak yang terjadi jika sebuah batu di lempar ke dalam sungai)tidak akan bergerak/menyebar melawan arah arus.

b) Aliran subkritis, jika bilangan Froude lebih kecil dari 1 (Fr<1). Untuk aliransubkritis, kedalaman biasanya lebih besar dan kecepatan aliran rendah (semua riak yang timbul dapat bergerak melawan arus). Kecepatan air < kecepatangelombang hulu aliran dipengaruhi pengendali hilir.

c) Aliran superkritis, Jika bilangan Froude lebih besar dari 1 (Fr>1). Untuk aliransuperkritis kedalaman relatife lebih kecil dan kecepatan relative tinggi (segala riak yang ditimbulkan dari suatu gangguan adalah mengikuti arah arus. Kecepatan air > kecepatan gelombanghulu aliran tidak dipengaruhi pengendali hilir.

Gambar Gelombang Kritis, Subkritis, dan Superkritis

Contoh penerapan aliran kritis, subkritis dan superkritis yaitu Aliran Melalui Pintu Sorong / Gerak. Kondisi aliran melalui pintu sorong (Sluice gate) akan tampak jelas apakah dalam kondisi aliran bebas atau tenggelam, tergantung dari kedalaman air di hilir pintu yang secara bergantian ditentukan oleh kondisi aliran dihilir pintu tersebut. Kondisi aliran bebas ( free flow) dicapai bila aliran di hulu pintu adalah sub kritis, sedangkan aliran di hilir pintu adalah super kirtis.