1 1 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Gelombang air laut

1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Gelombang air laut adalah pergerakan naik dan turunnya air dengan arah
tegak lurus permukaan air laut yang membentuk kurva atau grafik sinusodial.
Terjadinya gelombang air laut dapat disebabkan oleh adanya angin, gempa di dasar
laut, pergerakan kapal, dan gaya tarik menarik antara bumi, bulan, dan matahari.
Angin di atas lautan mentransfer energinya ke dalam perairan, menyebabkan alun
atau bukit – bukit yang kita sebut sebagai gelombang air laut.
Gelombang air laut memberikan manfaat antara lain untuk menjaga
kestabilan suhu dan iklim dunia. Melalui permukaan ombak, gelombang air laut juga
memungkinan terjadinya pertukaran gas antara air laut dan udara sehingga
memungkinkan mahkluk hidup dalam air untuk bernafas. Gelombang air laut juga
dapat membatu pembentukan pantai.
Namun perlu diperhatikan bahwa selain memberikan manfaat, gelombang
permukaan air laut juga dapat memberikan dampak negatif. Gelombang tsunami
adalah salah satu contoh gelombang permukaan air laut yang dapat meluluhlantahkan
daerah di sekitar pantai. Demikian juga halnya dengan gelombang pasang. Kedua
gelombang tersebut dapat merusak pantai karena amplitudo gelombang yang
mencapai pantai sangat besar.
Oleh karena itu, rerdasarkan sifatnya, gelombang dikelompokan menjadi
gelombang pembangun atau gelombang pembentuk pantai, dan gelombang perusak
pantai. Gelombang air laut dikatakan sebagai pembangun atau pembentuk pantai jika
1
2
mempunyai ketinggian (amplitudo) kecil dan kecepatan rambatnya rendah.
Sedangkan gelombang perusak pantai mempunyai ketinggian (amplitudo) dan
kecepatan yang tinggi.
Pada dasarnya, suatu gelombang yang melewati dasar dengan kedalaman
berbeda akan terpecah menjadi dua bagian yaitu gelombang transmisi dan
gelombang refleksi. Banyak para ahli yang memanfaatkan fakta alam tersebut untuk
berupaya mengurangi dampak kerusakan pantai dan sekitarnya, yaitu dengan cara
membuat pemecah gelombang. Pemecah gelombang ini bertujuan untuk mereduksi
amplitudo gelombang datang sehingga amplitudo gelombang yang menabrak pantai
menjadi sekecil mungkin.
Terumbu karang buatan telah berhasil ditanamkan di Surfers Paradise,
Australia’s Gold Coast untuk mengurangi erosi akibat gelombang air (L.A. Jackson
CP Eng, 2003). Pemecah gelombang juga dapat berupa sejumlah balok yang kuat
dan kokoh dengan ukuran tertentu serta jarak antar balok disesuaikan dengan
kebutuhan. Ukuran balok yang optimum dapat mereduksi amplitudo gelombang
datang secara maksimal (Pudjaprasetya & Chendra, Submerged Parallel Bars as a
Wave Reflector, 2009). Kajian numerik mengenai balok terendam pun sudah diteliti
(Pudjaprasetya & Khatizah, Longshore Submerged Wave Breaker for a Reflecting
Beach, 2012).
Resonansi Bragg memberikan pengaruh yang signifikan terhadap besarnya
amplitudo gelombang datang yang direduksi. Resonansi Bragg terjadi ketika suatu
gelombang merambat melalui dasar sinusoidal yang impermeable dan memiliki
bilangan gelombang sebesar dua kali bilangan gelombang yang datang (Mei, 2004).
Pengaruh resonansi Bragg dan arus pada perambatan gelombang di atas dasar berpori
juga telah dikaji (C.L. Ting, M.C. Lin, C.L. Kuo, 2000). L. H. Wiryanto pada tahun
3
2010 juga telah mengkaji perambatan gelombang unsteady melalui dasar yang
permeable.
Fenomena Resonansi Bragg tidak mampu mereduksi amplitudo gelombang
datang ketika pantai yang berada setelah dasar sinusoidal berupa hard-wall. Hal ini
justru akan memperbesar amplitudo yang menuju pantai sehingga dapat merusak
pantai. Keadaan ini bisa dihindari ketika pantai memiliki kemampuan untuk
menyerap sebagian gelombang (Noviantri & Pudjaprasetya, 2010). Berdasarkan latar
belakang tersebut, penulis tertarik untuk mengkaji lebih dalam mengenai pengaruh
dasar laut tak rata trehadap perambatan gelombang permukaan. Bukan hanya
mengulas mengenai dasar laut yang berbentuk sinusoidal, tetapi juga mengulas
mengenai bentuk dasar lainnya secara lebih umum.
Pemodelan matematika untuk perambatan gelombang melalui dasar tak rata
diperoleh melalui persamaan Laplace beserta syarat awal dan batasnya. Masalah nilai
awal dan batas ini kemudian didekati melalui metode pertubasi dan transformasi
Fourier. Kemudian diselesaikan dengan teorema residu. Pada akhirnya, pemodelan
matematika ini memberikan suatu koefisien transmisi dan refleksi. Koefisien ini
memberikan gambaran seberapa besar dasar tak rata tersebut mampu mereduksi
amplitudo gelombang.
Simulasi dari pemodelan matematika ini disajikan secara numerik dengan
menggunakan Phyton. Hasil numerik tersebut menunjukkan kesesuaian dengan
penelitian-penelitian sebelumnya yaitu resonansi Bragg terjadi ketika bilangan dasar
sinusoidal sebesar dua kali bilangan gelombang datang.
4
1.2
Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang terurai di atas, formulasi masalahnya adalah
sebagai berikut:
1.
Bagaimana
model
matematika
untuk
perambatan
gelombang
permukaan yang melalui dasar laut yang tak rata?
2.
Bagaimana pengaruh dasar tak rata terhadap gelombang di permukaan
air?
1.3
Ruang Lingkup
Agar pelaksaanaan tugas akhir ini tidak meluas dan menyimpang dari
pembahasan maka perlu diberikan suatu pembatasan masalah. Pembatasan masalah
pada skripsi ini adalah sebagai berikut:
1.
Permasalahan ini ditinjau dalam masalah dua dimensi (2-D).
2.
Simulasi model gelombang bergerak dari kiri ke kanan.
3.
Gelombang air dianggap sebagai gelombang air dangkal dan bersifat
monochromatic.
4.
Dasar laut bersifat impermeable, sehingga tidak ada air yang masuk
ke dalam dasar.
5.
Penelitian meninjau kondisi setimbang (tidak bergantung pada
waktu).
1.4
Tujuan dan Manfaat
Menurut ruang lingkup, maka tujuan dari tugas akhir ini, antara lain:
1.
Membuat model perambatan gelombang akibat permukaan dasar laut
yang tak rata,
2.
Mengetahui hubungan dasar tak rata dengan amplitudo gelombang
melalui koefisien transmisi dan refleksi, dan
5
3.
Membuat software untuk meninjau pengaruh dasar tak rata terhadap
perambatan gelombang permukaan.
Melalui penelitian ini, kita dapat mengetahui permodelan dan karakteristik
dari gelombang permukaan yang melewati dasar tak rata. Penelitian ini diharapkan
dapat menjadi inspirasi untuk penelitian selanjutnya yang akan membahas pengaruh
bentuk dasar laut lain terhadap amplitudo gelombang datang. Penelitian ini juga bisa
dikembangkan secara numerik sehingga kita bisa melihat perbandingan antara hasil
analitis dan numerik, serta metode mana yang lebih mendekati keadaan sebenarnya.
Selain itu, hasil yang diperoleh dari penelitian ini dapat dijadikan suatu dasar
perhitungan untuk mendesain suatu pemecah gelombang.
1.5
Metode Analisis
Analisis dalam penelitian ini dibagi menjadi beberapa bagian:
1.
Analisis tentang dasar tak rata yang ditinjau.
2.
Analisis tentang pengaruh dasar tak rata terhadap gelombang air laut.
3.
Analisis perbandingan bentuk dasar tak rata terhadap gelombang air
laut.
1.6
Sistematika Penulisan
Dalam penulisan materik skripsi ini, maka penulisan dibagi menjadi beberapa
bagian sebagai berikut ini:
BAB 1: PENDAHULUAN
Pada bab ini dijelaskan mengenai latar belakang masalah, perumusan masalah, ruang
lingkup, tujuan dan manfaat, serta sistematika penulisan.
BAB 2: LANDASAN TEORI
Pada bab ini dijelaskan mengenai teori – teori yang digunakan dalam penelitian ini.
6
BAB 3: METODOLOGI PENELITIAN
Pada bab ini dijelaskan mengenai cara dalam menganalisis data untuk mendapatkan
hasil akhir penelitian.
BAB 4: HASIL DAN BAHASAN
Pada bab ini dijelaskan mengenai hasil dari penelitian dan perbandingannya.
BAB 5: SIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini dijelaskan tentang hasil penelitian yang telah dilakukan serta saran
untuk penelitian – penelitian berikutnya.