FENOMENA PUSARAN AIR PADA KAJIAN KONVEKSI RAYLEIGH BENARD SEBAGAI REPRESENTASI PEMBELAJARAN TERJADINYA ANGIN PUTING BELIUNG

M Hidayatur Rohman

Abstract


Telah dilakukan penelitian dengan suatu perangkat pengamatan fenomena konveksi Rayleigh Benard. Perangkat pengamatan terbuat dari kotak kaca yang dibatasi oleh dua plat, yaitu plat bawah dan plat atas. Plat bawah lebih panas dari plat atas yang berfungsi untuk memanaskan lapisan horisontal fluida dari bawah. Media yang digunakan untuk mengamati dinamika fluida adalah air yang dicampur dengan serbuk gergaji kayu jati sebagai representasi dari partikel air dengan massa jenis reratanya ρrerata=0,99 g/cm3. Variasi ketebalan air (d) yang digunakan 5 cm dan 6 cm dengan variasi perbedaan suhu (  T) rata-rata kenaikan 5oC. Penelitian ini bertujuan untuk mengamati fenomena pusaran air. Pengambilan data dilakukan dengan handycam dan dijalankan dengan shoftware windows movie maker yang meiliki ketelitian waktu sampai 0,01 sekon. Hasil pengamatan diperoleh bahwa peningkatan perbedaan suhu (  T) antara dua plat berakibat pada peningkatan kecepatan gerak partikel air dalam konveksi yang digambarkan dengan sebuah diagram percabangan. Fenomena pusaran air teramati pada saat T30°C, d=5 cm dan T20°C, d=6 cm, dengan nilai R107. Selanjutnya fenomena ini digunakan sebagai representasi pembelajaran terjadinya angin puting beliung sebagai suatu peristiwa akibat perbedaan suhu dan tekanan dari suatu fluida.

Keywords


konveksi Rayleigh Benard; laminer dan turbulen; diagram bifurkasi; pusaran air; angin puting beliung

Full Text:

PDF

References


Ahlers, G., Bodenschatz, E. & He, X. (2017). Ultimate state transition of turbulent Rayleigh Benard convection. Physical Review Fluids, 2(054603):1-6.

Ahlers, G. (2006). Experiments with Rayleigh-Benard convection. In book: dynamics of spatiotemporal cellular structures. Springer Tracts in Modern Physics, 207:67-94.

Aurnou, J.M. & Olson, P.L. (2001). Experiments on Rayleigh Benard convection, magnetoconvection and rotating magnetoconvection in liquid gallium. Journal of Fluid Mechanics, 430:283-307.

Ayed, S.K. & Tomic, M.A. (2017). Experiment study of Rayleigh-Bernard convection with upper heat plate effects. International Journal of Computation and Applied Sciences, 3(3):261270.

Ayed, S.K., Zivkovic, P. & Tomic, M.A. (2017). Experimental and analytical solution for RayleighBernard convection. International Journal of Computation and Applied Sciences, 3(2):224232.

Ayed, S.K., Zivkovic, P., Tomic, M.A., Jovanovic, M., Ilic, G., Vukic, M. & Dobrnjac, M. (2016). Instability of Rayleigh-Bernard convection affected by inclined wall temperature variation. International Journal of Engineering, 14(2):165-168.

Balasubramanian, S. & Ecke, R.E. (2013). Experimental study of Rayleigh-Bénard convection in the presence of rotation. International Journal of Materials, Mechanics and Manufacturing, 1(2):148-152.

Berdnikov, V.S., Vinokurov, V.A., Vinokurov, V.V., Grishkov, V.A., & Mitin, K.A., (2018). Laminar-Turbulent transitions at natural convection in flat and annular vertical fluid layers. Journal of Physics, 1105: 1-6.

Chandrasekhar, S. (1961). Hidrodynamic and Hydromagnetic Stability. London: Oxford University Press.

Drazin, P.G. (2002). Introduction to hidrodynamic stability. New York: Chambridge University Press.

Dyahwathi, N., Effendy, S., & Adiningsih, E.S. (2007). Karakteristik badai tropis dan dampaknya terhadap anomali hujan di Indonesia. Jurnal Agromet Indonesia, 21(2):61–72.

Gayen, B., Griffiths, R.W., & Hughes, G.O. (2014). Stability transitions and turbulence in horizontal convection. Journal of Fluid Mechanics, 751:698–724.

Getling, A.V. (1997). Rayleigh Benard Convection; Structures and Dynamics. Moscow: Word Scientific.

Handoko. (1995). Klimatologi Dasar, Landasan Pemahaman Fisika Atmosfer Dan Unsur Unsur Iklim. Bogor: Pustaka jaya

Hui Peng, S., Davidson, L., & Hanjali, K. (2006). Large Eddy simulation and deduced scaling analysis of Rayleigh Benard convection up to Ra=109. Journal of Turbulence, 7(66):129.

Jiji, L.M. (2006). Heat Convection. New York: Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

Klein, M. & Schmidt, H. (2019). Investigating Rayleigh Benard convection at low Prandtl numbers using one-dimensional turbulence modeling. 11th International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena, Southampton, UK, July 30 to August 2:1-6

Klein, M., Schmidt, H. & Lignell, D.O. (2018) Map-based modeling of high-Rayleigh-number turbulent convection in planar and spherical confinements. Conference on Modelling Fluid Flow (CMFF’18), The 17th International Conference on Fluid Flow Technologies. Budapest, Hungary, September 4-7, ISBN 978-963313297-5:1-8

Krisnamurti, R. (1970) On the transition to turbulent convection. Part 1 : the transition from two to three dimensional flow. Journal of Fluid Mechanics, 42(2):295-307.

Krisnamurti, R. (1970). On the transition to turbulent convection. Part 2 : the transition from two to three dimensional flow. Journal of Fluid Mechanics, 42(2):309-320.

Mansur, M. (2011). Pengamatan konveksi Rayleigh-Benard sebagai fungsi ketebalan air. Tesis. Yogyakarta: Jurusan Fisika FMIPA UGM.

Marselina, D.S. & Widodo, E. (2015). Analisis statistika terhadap penyebab angin kencang dan puting beliung di Daerah Istimewa Yogyakarta Tahun 2011-2014. Jurnal Dialog Penanggulangan Bencana, 6(2):65-80.

Poluakan C., Yusuf Y., & Tiwow V.A. (2012). Study of Rayleigh Benard convection by pattern of water molecular flow observation as function of difference temperature in International Conference on Physics and its applications-2011. AIP Conference Proceedings, 1454:294-297.

Rohman, M.H. (2009). Kajian konveksi Rayleigh Benard melalui pengamatan gerak aliran air sebagai fungsi perbedaan suhu. Tesis. Yogyakarta: Jurusan Fisika FMIPA UGM.

Rothman D.H. (1989). Nonlinear Dynamics I: Chaos. USA: Massachusetts Institute of Technology

Sudia, B. (2017). Konveksi paksa aliran Laminer isotermal di atas plat datar pada berbagai kondisi profil kecepatan. Dinamika: Jurnal Ilmiah Teknik Mesin, 9(1):6-11

Suparso, E. (2009). Kajian konveksi Rayleigh Benard melalui pengamatan gerak aliran air sebagai fungsi ketebalan air. Tesis. Yogyakarta: Jurusan Fisika FMIPA UGM.

Tiwow, V.A. & Yusuf, Y. (2014). Konveksi Rayleigh Benard melalui pengamatan kecepatan gerak molekul air dan jari-jari konveksi. Simposium Fisika Nasional (SFN XXVII), 112:99-103

Tiwow, V.A., Yusuf, Y., & Poluakan, C. (2011). Pengamatan gerak konveksi Rayleigh-Benard sebagai fungsi perbedaan suhu. Jurnal Fisika Himpunan Fisika Indonesia, 11(1):12-17.

Tiwow, V.A. (2011). Pengamatan gerak konveksi Rayleigh-Benard sebagai fungsi perbedaan suhu. Tesis. Yogyakarta: Jurusan Fisika FMIPA Universitas Gajah Mada.

Utomo, D.H. (2016). Meteorologi Klimatologi. Bantul: Magnum Pustaka Utama

Welty, J.R., Wicks, C.E., Wilson, R.E., & Rorrer, G. (2001) Fundamentals of Momentum, Heat, and Mass Transfer, 4thEd. New York: John Wiley & Sons. Inc.

Yustin, R. & Yusuf, Y. (2013). Pengamatan Gerak Konveksi Rayleigh-Benard pada Lapisan Minyak Goreng sebagai Fungsi Ketebalan Lapisan. Prosiding Pertemuan Ilmiah XXVII HFI Jateng & DIY, ISSN: 0853-0823:35-39.




DOI: https://doi.org/10.24815/jipi.v3i2.14707

Refbacks

  • There are currently no refbacks.




JIPI (Jurnal IPA dan Pembelajaran IPA)

ISSN 2614-0500  (print) | 2620-553X (online)
Organized by Program Studi Magister Pendidikan IPA Program Pascasarjana Universitas Syiah Kuala
Published by Syiah Kuala University
Website : http://jurnal.unsyiah.ac.id/jipi
Email     : jipi@unsyiah.ac.id


Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.