20
Dasar Dasar Aliran Fluida setidaknya ada beberapa faktor fisik yang ada dalam tubuh fluida yang mempengaruhi mekanisme transportasi fluida. dua yang paling penting adalah densitas dan viskositas yang akan kita bahas disini sebelum mengacu kepada faktor faktor lain (kinematika gerakan aliran fluida) yang dipengaruhi oleh dua karakter fisik ini. densitas fluida dilambangkan dengan ρ (rho) merupakan massa per unit volume fluida. densitas mempengaruhi magnitud (tingkat) gaya yang bekerja dalam fluida dan diatas bed juga seiring dengan kemampuan partikel akan jatuh (settle) dalam fluida (lebih lambat di fluida yang leibh padat). densitas ini memiliki pengaruh khusus pada fluida terutama yang di lereng yang disebabkan oleh gravitasi. densitas bervariasi pada fluida yang berbeda, dan hal ini akan mempengaruhi perilaku fluida dalam mengangkut sedimen juga berbeda sebagai contoh air memiliki densitas 0.998 g/mL pada temperatur 20° C, dan ternyata udara lebih kecil 700 kali dibandingin air densitasnya. maka bisa dibayangin benda yang jatuh bebas (tidak ada lagi aliran secara lateral) di udara pasti lebih cepat (plus gesekan udara diam) dibandingkan di air yang tenang. densitas fluida berkurang seiring dengan bertambahnya tempertur fluida. Viskositas diartikan sebagai ukuran kemampuan fluida untuk mengalir (Boggs, 2006), atau ukuran ketahanan fluida terhadap deformasi oleh shear stress dan tensile stress (Wikipedia LOL). atau di dalam mekanika fluida viskositas yang umum dari definisi ini dikenal juga sebagai viskositas dinamik (Dynamic viscosity atau µ) meski dikenal juga viskositas kinematik (Kinematic viscosity atau v). fluida dengan viskositas yang lebih tinggi (atau lebih kental) akan mengalir lebih lambat daripada yang viskositanya rendah (lebih encer), viskosiatas air lebih rendah dari madu silahkan liat yang mana yang lebih cepat ngalir di bidang miring air apa madu?? (jawabannya adalah kelereng wkwkwkwk). air memiliki viskositas 55 kali lebih besar dari udara pada suhu 20° C (Blatt, Middleton, Murray, 1980). sama kayak

viskositas 1

Embed Size (px)

DESCRIPTION

viskosity

Citation preview

Page 1: viskositas 1

Dasar Dasar Aliran Fluida

setidaknya ada beberapa faktor fisik yang ada dalam tubuh fluida yang

mempengaruhi mekanisme transportasi fluida. dua yang paling penting

adalah densitas dan viskositas yang akan kita bahas disini sebelum

mengacu kepada faktor faktor lain (kinematika gerakan aliran fluida) yang

dipengaruhi oleh dua karakter fisik ini.

densitas fluida dilambangkan dengan ρ (rho) merupakan massa per unit

volume fluida. densitas mempengaruhi magnitud (tingkat) gaya yang

bekerja dalam fluida dan diatas bed juga seiring dengan kemampuan

partikel akan jatuh (settle) dalam fluida (lebih lambat di fluida yang leibh

padat). densitas ini memiliki pengaruh khusus pada fluida terutama yang di

lereng yang disebabkan oleh gravitasi. densitas bervariasi pada fluida yang

berbeda, dan hal ini akan mempengaruhi perilaku fluida dalam mengangkut

sedimen juga berbeda sebagai contoh air memiliki densitas 0.998 g/mL

pada temperatur 20° C, dan ternyata udara lebih kecil 700 kali dibandingin

air densitasnya. maka bisa dibayangin benda yang jatuh bebas (tidak ada

lagi aliran secara lateral) di udara pasti lebih cepat (plus gesekan udara

diam) dibandingkan di air yang tenang. densitas fluida berkurang seiring

dengan bertambahnya tempertur fluida.

Viskositas diartikan sebagai ukuran kemampuan fluida untuk mengalir

(Boggs, 2006), atau ukuran ketahanan fluida terhadap deformasi oleh shear

stress dan tensile stress (Wikipedia LOL). atau di dalam mekanika fluida

viskositas yang umum dari definisi ini dikenal juga sebagai viskositas

dinamik (Dynamic viscosity atau µ) meski dikenal juga viskositas kinematik

(Kinematic viscosity atau v). fluida dengan viskositas yang lebih tinggi (atau

lebih kental) akan mengalir lebih lambat daripada yang viskositanya rendah

(lebih encer), viskosiatas air lebih rendah dari madu silahkan liat yang

mana yang lebih cepat ngalir di bidang miring air apa madu?? (jawabannya

adalah kelereng wkwkwkwk). air memiliki viskositas 55 kali lebih besar dari

udara pada suhu 20° C (Blatt, Middleton, Murray, 1980). sama kayak

densitas viskositas juga akan menurun seiring dengan bertambahnya

temperatur atau viskositas akan naik kalau tempertur turun   . menurut

Boggs (2006) viskoistas ini memegang peranan penting dalam

mempengaruhi turbulensi air (kita bahas lebih detil nanti), dimana

meningkatnya viskositas akan menkan turbulensi arus (Boggs, 2006).

Page 2: viskositas 1

menurunnya tubulensi juga akan menambah kemampuan air dalam

mengerosi dan meng’entrain’ sedimen. kita akan bahas mengenai viskositas

(dinamik) dibawah.

oh iye hampir lupe aye… di pembahasan mekanisme transport sedimen ini

banyak istilah istilah yang sering dipakai untuk menjelaskan prosesnya ada

erosion, weathering, entrainment, transportation, settling, dan deposition..

semuanya bahasa inggeris dan pengertiannya berbeda satu sama lain,

meski ada bahasa indonesianya tapi saya belum tahu… weathering diartikan

sebagai pengrusakan (wew gue gak tau kata kata pasnya dari breaking

down) atau hancurnya (lapuk) batuan menjadi partikel partikel yang lebih

kecil akibat proses proses abrasi oleh: angin, air, panas (heat expansion

crack and abrasion), dingin (frost wedging), hydraulic fracture, aktivitas

biogenik, dan proses transportasi yang menghantam material terangkut

didasar tubuh fluida (bed) saat transportasi terjadi.weathering dibagi dua

yaitu chemical weathering dan mechanical weathering. Erosion diartikan

sebagai pergerakan material yang telah lapuk tadi dari satu tempat ke

tempat lain oleh agen agen erosi (yang juga agen agen transportasi yaitu

air, angin, es, gravitasi). transportasi diartikan sebagai proses pergerakan

material solid (dalam hal ini sedimen) dalam fluida akibat kombinasi dari

gravitasi dan pergerakan fluida itu sendiri. sedangkan Entrainment

merupakan istilah untuk proses mekanis yang terjadi saat partikel sedimen

akan bergerak pertama kali (sesaat sebelum transportasi terjadi). Settling

secara harfiah artinya tenang, tenggelam, jatuh, pengendapan, dan lain lain

tapi di proses geologi kita artikan settling sebagai ‘tenggelam’ alias

jatuhnya sedimen karena sudah tidak ada lagi gaya yang mengankutnya

(arus tenang) tentu saja dipengaruhi oleh densitas fluida dan geometri dan

densitas dari butiran. terakhir Deposition secara harfiah artinya

pengendapan karena artinya itu ya itulah dia     bukan bukan, deposition

adalah proses pengendapan material material yang terangkut oleh fluida ke

lingkungan pengendapan (artinya pengendapan terjadi setelah proses

proses tadi; weathering, erosion, entraintment, transportation, dan settling

terjadi alias terhenti). oke sip??? lanjuuuuuttt….

kita mulai dari mana yah??? mmm….. oke sebelumnya mari kentut dulu….

Page 3: viskositas 1

Viskositas dinamik

dari definisi kita tahu kalau viskositas ini berhubungan dengan shear stress

atau tensile stress yang terjadi pada fluida, bagaimana ilmuwan

menjelaskan hal ini?

pemahaman mengenai viskoistas dan penjelasan detailnya bisa dipahami

melalui percobaan sederhana dua plate yang bergerak saling berlawanan

pada permukaan (atas dan dasar) fluida.

dua plat yang berada membatasi tubuh fluida (atas dan bawah) yang atasnya gerak anggap aja yang bawahnya

diem… dan fluida yang berada di dalamnya akan merespon ‘shearing force’ ini dengan tingkat viskositasnya

Page 4: viskositas 1

dipengaruhi oleh perkalian gaya gesek (shear) terhadap jarak antar plat (dy) dibagi jarak pergeseran plat yang

bergerak (du) dari titik awal atau µ=τ/(du/dy)(pusing ya?? haha)

Oke, dari gambar diatas kita bisa simpulkan ada dua plat yang membatasi

fluida plat yang bawah statis (diam) plat yang diatas bergerak. gaya

pergeseran (shear stress) alias τ(thou) diartikan sebagai besarnya gaya

yang diperlukan untuk menggeser plat yang diatas melawan gaya viskositas

molekuler fluida (µ dibaca: myu) terhasdap seberapa besar pergeseran.

diekspresikan dalam persamaan dibawah ini:

τ=µ(du/dy)………………………………………… (1)

dimana:

τ = shear stress (satuannya gaya perunit area atau dyne/cm2)

µ = viskositas molekular

du = dipatiukur (:D bukan sob) perubahan jarak plat yang bergeser

terhadap titik awal

dy = jarak antar plat

terus apa maksud persamaan diatas?? oke kalau lihat ekspresi rumus

diatas, kita bisa lihat semakin besar nilai viskositas molekular (µ) dan jarak

geser yang diinginkan (du) ditambah (makin jauh) maka gaya yang

diperlukan (τ) juga harus besar dong…. tapi kalo kolom fluidanya dangkal

(alias cetek) maka gaya gesek fluida (atau (µ) ) tentunya gaya yang

diperlukan untuk dorong itu plat lebih kecil (disini kita mengabaikan

gravitasi dan ukuran dari plat bayangin aja lu dorong perahu di air cetek

bisa mencret kan?   artinya murni ketahanan partikel fluida terhadap gaya

gesek yang bekerja pada permukaannya)

sekarang, bagaimana dengan molecular (dynamic) viscosity nya? dari

persamaan diatas viskositas dinamik (µ) dapat diartikan sebagai suatu

ukuran ketahanan zat (fluida) untuk berubah bentuk akibat kecepatan

tertentu. maka dari definisi ini dan melihat dengan seksama ilustrasi

gambar diatas.. kita simpulkan bahwa viskositas molekular (µ) diartikan

sebagai rasio antara tingkat shear stress (τ) terhadap tingkat deformasi

(du/dy).

µ=τ/(du/dy)…………………………………………… (2)

Page 5: viskositas 1

τ = shear stress (satuannya gaya perunit area atau dyne/cm2)

µ = viskositas molekular (satuannya poise)

du = dipatiukur (:D bukan sob) perubahan jarak plat yang bergeser

terhadap titik awal

dy = jarak antar plat

persamaan awal (1) diatas merupakan persamaan untuk fluida fluida

newtonian (newtonian fluisd) apa itu?? semua jenis fluida yang memiliki

viskositas konstan, artinya ketika shear stress bekerja tidak terjadi

perubahan nilai viskositas fluida (contohnya air, gas, dan yang encer encer).

sementara fluida yang tidak masuk kategori ini dikelompokan ke dalam non-

newtonian.

karena densitas dan viskositas dinamik sangat mempengaruhi perilaku

fluida, maka dinamisitas fluida biasanya dikombinasikan oleh parameter lain

yang dinamakan viskositas kinmeatik (kinematic viscosity) atau dikasih

lambang v.

v = µ/ρ…………………………………………………….(3)

dimana:

v = viskositas kinematis (satuannya stokes (st) atau cm^2/s)

µ = viskotisats dinamis (g/(ms) atau poise)

ρ = densitas atau berat jenis fluida (g/L)

viskositas kinematik ini merupakan faktor penting dalam mengetahui

pergerakan arus lebih lanjut apakah akan bersifat acak (turbulen) atau

tidak. kita akan bahas nanti… sobat..

sejatinya, viskositas kinematis ini telah diteliti oleh ‘bapak viskositas’     

yaitu oleh George Gabriel stokes (1851), kemudian aplikasinya banyak

dipakai di berbagai bidang industri dan sains yang banyak bermain dengan

fluida. kita tidak akan bahas disini karena itu terlalu luas cakupannya kita

bahas yang ringkas, turunan persamaan-persamaan yang sudah ada, dan

aplikasinya di bidang keilmuwan yang kita pakai secara sederhana.. karena

dengan kejujuran tingkat dewa saya ingin berkata saya juga masih ‘buta’

Page 6: viskositas 1

sama mekanika fluida yang lebih detail.. bila ingin mempelajarinya lebih

dalam silahkan tanyakan kepada sahabat sahabat anda yang jago fisika

(khusunya fluid mechanics), aerospace engineer, chemical engineer,

hidrogeologist, petroleum engineer, rheologist (ini yg paling khusus suka

ngubek ngubek fluida   ) dan engineer engineer lainnya yang suka maen

aerrrr….. 

hukum Stoke (Stoke’s Law) menjelaskan kecepatan settling (jatuh atau

tenggelamnya) partikel (sedimen) dalam fluida, Stoke’s law diekspresikan

seperti persamaan dibawah ini:

……………………………………… (4)

dimana:

V= velositas terminal (atau kecepatan akhir or kecepatan jatuh/settling)

ingat ini v bukan untuk viskositas kinematis satuannya m/s (disini gue

bedain huruf V nya gede)

g = percepatan gravitasi

ρs= rho sedimen (atau densitas sedimen)

ρf=rho fluida (densitas fluida)

µ = viskositas

settling velocity ini berkaitan atau berhubungan langsung dengan (dari

persamaan diatas) gravitasi, viskostias dinamis, berat jenis, dan yang paling

penting diameter dari partikel sedimen. untuk viskositas dan berat jenis

sudah dibahas dimana nilai viskositas berbanding terbalik dengan

kecepatan settling sedangkan berat jenis berbanding lurus, gravitasi tentu

saja sifatnya konstan, dan bagaimana dengan ukuran diameter partikel?

Oke, diameter (D) ini sebenernya ukuran penampang partikel dalam fluida.

ukuran penampang yang lebih besar (D) tentu akan jatuh lebih cepat

sementara yang lebih kecil akan jatuh lebih lambat hal persamaan ini dapat

Page 7: viskositas 1

menjelaskan fenomena terbentuknya struktur (tekstur) graded bedding

(menghalus keatas), tapi menurut Nichols (2005) persamaan ini hanya

berlaku untuk material sedimen berukuran halus sementara yang kasar dan

gede gede ketika akan jatuh ke fluida malah cenderung mengurangi

velositas (?? entahlah).. tapi persamaan ini tidak berlaku untuk bentuk

partikel yang aerodinamis (platy shape alias gepeng) seperti mineral mika

biotit meskipun dia memiliki densitas (berat jenis) yang tinggi bisa saja

mengalami settling yang lambat karena bentukya yang aerodinamis

mendapat tekanan fluida (Pf) atau gaya archimedes yang rendah sebab

penampang permukaannya yang luas meski memiliki densitas yang sama

dengan butiran lain yang lebih bulet atau menyudut. maka tak jarang

mineral mika sering kali dijumpai dipermukaan perlapisan batuan..

untuk settling velocity akan kita bahas lebih detail lagi nanti dibagian

bagian berikutnya dari artikel ini.

Newtonian fluid vs non-newtonian fluid

Oke kita pakai batasan definisi bahwa newtonian fluid ini merupakan fluida

dimana viskositasnya tidak berubah meskipun shear stress (atau shear rate)

bertambah, sementara non-newtonian fluid berbeda viskositasnya akan

berubah rubah seiring dengan berubahnya shear stress (ada yang menurun

ada yang meningkat viskositasnya bergantung sifatnya.

air dan gas adalah contoh newtonian fluid, artinya air begitu begitu aja

ketika diberi shear stress di permukaanya (logikanya begini saat anda aduk

aduk air akan kembali seperti semula kan?) ketika air ini ditambahkan

material sedimen dengan densitas yang tinggi (jenuh) konsentrasinya

sekitar 30% maka akan menghasilkan pencampuran yang sifatnya non-

newtonian (mixture sedimennya bukan pelarut airnya) ini untuk jenis non

newtonian fluid jenis pertama (dikenal sebagai dilatant) artinya apparent

viscosity (viskositas semu) nya bertambah seiring dengan shear stressnya

bertambah, yang paling umum adalah jenis non-newtonian yang di dunia

rheology kenal sebagai pseudoplastic. ini adalah jenis material yang bila

shear stress bertambah maka viskositasnya malah berkurang, contohnya

banyak sekali, cairan tepung kanji, cat latex, bubur kertas dalam air, dan

lain lain yang serupa.. bayangkan begini ketika material material itu kena

Page 8: viskositas 1

aduk mereka akan mempertahankan tekstur yang muncul setelah diaduk

kan macam ‘lubang’ pada pusat wadah yang muncul karena adukan dan

kerut kerut di permukaan fluida.. ketika fluida tenang viskositasnya kuat

(kental sekali) tapi pas diaduk aduk.. rada rada encer kan?? logikanya

seperti itu sob…. terakhir jenis non newtonian ada yang dikenal sebagai

bingham plastic dimana viskoisatas materialnya sangat tinggi seperti keju,

cream, pelumas kental, dan lain lain. bingham plastic memerlukan yield

strenth (atau initial strength) yang tinggi dan memiliki kurva yang ‘sedikit’

linear dibandingkan dengan non-newtonian fluid lainnya.

tidak semua non-newtonian fluid dibahas di geologi karena masa iya kita

ngubek ngubek: keju, kecap, cat lukis, dan lai lain??   

Page 9: viskositas 1

kurva pengaruh peningkatan shear stress terhadap tingkat deformasi yang terjadi dari newtonian fluid dan non

newtonian fluid

pencampuran material sedimen dalam fluida newtonian (air) dapat merubah

sifat fluida newtonian menjadi non newtonian jika konsentrasi fluidanya

sangat tinggi (contohnya aliran debris, mudflow dan lain) berbeda dengan

fluida newtonian (campuran konsentrasi sedimen sangat kecil) aliran akan

mudah mengalir hanya dengan slope yang landai sekalipun (initial yield

strength) sementara yang udah kelewat jenuh sama material tadi (non

newtonian) misalnya kayak keju cair di tempelin di lereng malah nempel

terus kan?? kecuali ada yield strength (kemiringan lereng ditambah atau

ada air yang bisa mendorong material kebawah) mengakibatkan longsoran

Page 10: viskositas 1

(material longosran dengan konsentrasi mud sangat tinggi terjadi karena

ini).

gambar diatas menunjukan bahwa newtonian fluid akan berprilaku linear

atau pertambahan deformasi meningkat seiring dengan meningkatnya

stress, tapi viskositasnya (nilai kemiringan kurva atau di matematika kita

sebut gradien m) bandingin sama yang non newtonian karena kurvanya

lengkung otomatis kemiringan garisnya berbeda bukan? artinya

viskositasnya berubah.

untuk bingham plastic viskoistanya sejatinya hampir linear karena udah

kental banget (keras malah) nah viskositanya pun ‘setidaknya’ konstan

sama dengan newtonian fluid. lihat kurva dibawah

kurva linear antara hubungan dari yield stress dan shear stress  terhadap rata rata shear (deformasi) yang terjadi

menunjukan nilai perubahan viskositas konstan (gradien kemiringan garis) tapi bedanya untuk menghasilkan

deformasi (biar si material mengalir) perlu ada initial atau yield stress dulu untuk yang bingham plastic. kalau

melihat kemiringan garis diatas bingham plastic lebih landai dari newtonian fluid artinya meski konstan perubahan

viskositasnya shear rate yang terjadi tentulah lebih besar (deformasi yg terjadi)

apa lagi yah?? oh iya.. ini ada lagi kurva yang menggambarkan hubungan

antara shear stress (thou alias τ) yang bekerja terhadap deformasi yang

terjadi dari berbagai jenis material fluida yang kita bahas diatas.

Page 11: viskositas 1

hubungan antara kurva bingham plastic, newtonian fluid, shear thinning (pseudoplastic), shear thickening (dilatant)

terhadap pengaruh deformasi yang dipicu oleh shear stress. semua bisa terdeformasi hanya dengan shear stress

yang konstan kecuali bingham plastic perlu initial stress untuk mendeformasi material itu.

oke, saya percaya pak dhe pak dhe sekalian mabok baca tulisan ini..

jangankan anda saya yang nulisanya aja pengen mencret..   daripada

memikirkannya mari lihat aplikasinya di bidang sedimentologi yang kita

bahas sekarang.

Page 12: viskositas 1

dua baris kedua paling bawah merupakan jenis transortasi mekanis dengan material fluida yang bersifat tinggi

viskositasnya, artinya do’i berdua bukan lagi newtonian fluid dan shear stressnya haruslah tinggi dibandingin sama

‘kawan-kawannya’ yang lain..

Laminer vs Turbulen

streamline adalah istilah untuk pergerakan aliran fluida yang

divisualisasikan dalam bentuk garis garis. aliran laminer streamlinenya

Page 13: viskositas 1

lurus dan sejajsar sementara aliran trubulen sudah tentu acak acakan

(streamline yang terganggu). aliran laminar sejatinya dikenal juga sebagai

streamline flow artinya streamline ini merupakan pola lintasa garis yang

lurus dan paralel terhadap arah pergerakan arus.

pergerakan partikel air di aliran turbulen yang cenderung acak akan

mengurangi settling velocity (kecepatan jatuh) dari partikel sedimen,

sebaliknya di laminer partikel akan memiliki settling velocity lebih cepat

bergantung pada parameter persamaan Stoke (persamaan 4) diatas. tapi,

aliran turubulen ini membantu mengabrasi bed (dasar wadah aliran) dan

membawa (entrainment) material sedimen baru.

visualisasi streamline laminar (kiri) dan turbulen ‘streamline yang terganggu’ (kanan)

pertanyaannya adalah bagaimana membedakan antara aliran laminar dan

turbulen dari parameter yang pas? kita akan jawab di pembahasan dibawah

ini.

Reynold number (Angka Reynold)

Page 14: viskositas 1

pertama kali diperkenalkan oleh George Gabirel Stokes tahun 1851 tapi

pertama kali ditemukan Osborne Reynold (1842-1912) dan menjadi populer

di kalangan ahli mekanika fluida tahun 1883 (saat usia Reynold 41 tahun)-

sampai sekarang.

angka reynold ini menggambarkan hubungan antara kecepatan aliran,

jarak, densitas terhadap viskositas dinamis dari fluida atau kecepatan

aliran, jarak terhadap viskositas kinematis dengan menagbaikan denstias

material. mari lihat ekspresi persamaannya dibawah ini:

Re=ULρ/µ……………………………….. (5)

dimana:

Re=angka reynold tanpa dimensi

L=kedalaman aliran (m)

U=velositas arus (m/s)

ρ=berat jenis atau densitas (g/L)

µ= viskositas material (viskositas dinamis) (g/(ms))

dengan mengabaikan berat jenis fluida atau menginat ekspresi viskositas

kinematik dari persamaan (3) diatas (v = µ/ρ) maka persamaan diatas

dengan mensubtitusi nilai µmenjadi µ= v*ρ bisa di tulis lagi menjadi:

Re=UL/v………………………………………(6)

dimana:

Re=angka reynold

U=velositas atau kecepatan aliran

L=panjang aliran (m) biasanya kedalaman aliran (m)

menurut Nichols (2007) angka Reynolds ini berkisar antara 500-2000 maka,

ketika nilainya <500 aliran akan bersifat laminar, sedangkan angka Reynold

Page 15: viskositas 1

>2000 aliran akan cenderung bersifat turbulen. ketika berada pada nilai

500-2000 sifatnya transisional artinya dia tidak laminer tidak turbulen tapi

akan berubah menjadi turbulen ketika kecepatan arus makin kuat.

boundary layer, viscous sublayer, free layer (outer layer)

saat fluida bergerak ternyata tidak semua arah pergerakan (turbulensi),

kecepatan, dan viskositas di seluruh tubuh fluida itu sama, hal ini diketahui

dari hasil percobaan oleh para ilmuwan. terdapat layer layer pada tubuh

aliran berdasarkan perbedaan perbedaan yang muncul (turbulensi dan

viskositas arus).

mari kita pahami satu satu, pada viscous sublayer dimana arus disini

berjalan lebih lambat karena viskositas lebih tinggi dibandingkan dengan

arus dipermukaan, bila partikel sedimen yang diangkutnya halus maka

alirannya akan cenderung laminar bila kasar dan permukaan yang dilewati

arus kasar bisa saja alirannya menjadi turbulen. pada layer ini struktur

sedimen akan terbentuk karena yang paling dekat dengan permukaan (bed)

dan arus akan bekerja membentuk struktur itu. di viscous sublayer ini erosi

bisa terjadi dan akan semakin intens jika arusnya turbulen, shearing pada

permukaan bed dominan terjadi di sini dibandingkan di bagian atas nya,

viscous sublayer ini lebih tipis dibandingkan layer-layer aliran lainnya

(diatasnya).

gambar nyolong dari internet: ilustrasi gambaran grafis kartesian dari boundary layer, viscous sublayer dan outer

layer (constant velocity) dari tubuh aliran fluida

Page 16: viskositas 1

dalam keilmuan teknik sipil, penentuan boundary layer beserta ‘teman-

temannya’ dilakukan dalam eksperimen mengamati perilaku aliran dalam

pipa tapi hal ini ‘somewhat’ berbeda dengan aplikasi di geologi dimana

channel tempat mengalirnya fluida ini lebih besar dari gambaran sebuah

pipa (misalnya channel sungai, lembah di submarine fan, delta etc..). tapi

setidaknya kita bisa ‘mengadopsi’ hasil percobaan ini (meski gaya inersia

atau shear stress di dasar aliran pada channel sungai ‘hanya’ terjadi di

dasar sungai sedangkan di pipa di seluruh permukaan dinding pipa). dari

hasil percobaan diatas (grafik diatas) perhatikan garis garis sejajar berarah

lateral ke kanan (panah biru) menunjukan velositas aliran (Uz) dan garis

parameter vertikal adalah kedalaman channel. mari kita lihat, kecepatan

aliran semain ke dasar channel akan semakin berkurang (karena densitas

aliran atau viskositas di bawah berbeda dari di atas aliran), di atas

permukaan kecepatan akan konstan (lebih besar) tapi tiba tiba kecepatan

ini menurun dratstis (kurva lengkung  yang membatasi garis panah biru

(Uz) atau kecepatan aliran), batas awal (kritis) sebelum pola kurva

kecepatan aliran ini akan melengkung adalah batas dari ‘boundary layer’,

pada batas ini karena perbedaan perubahan kecepatan terjadi turbulensi

dapat terjadi disini. dan ternyata semakin ke bawah (dasar aliran)

kecepatan aliran semakin rendah (karena viskositas tinggi akibat

konsentrasi sedimen yang lebih banyak dan gaya inersia oleh permukaan

bed tempat aliran flluida mengalir), pada zona ini aliran lebih lambat dan

viskositas lebih tinggi artinya aliran akan cenderung laminar!, zona ini

(zona tempat aliran laminar) hadir sangat tipis (lebih tipis dari zona lain)

dinamakan ‘laminar sublayer’ atau dikenal juga sebagai viscous sublayer

(karena sifatnya yang ‘sangat’ viscous). untuk lebih jelasnya silahkan lihat

ilustrasi yang dibuat Nichols (2007) dibawah ini:

Page 17: viskositas 1

ilustrasi boundary layer, viscous (laminar) sublayer dan outer layer dari aliran di dasar channel yang melewati bed..

perhatikan viscous sublayer diisi oleh material sedimen, bila sedimennya halus (yang diangkut) maka viscous

sublayer yang hadir akan menunjukan karakter ‘hyrdolically smooth’ dan bila kasar (sedimennya) maka akan

membentuk karakter ‘hydraulically rough’ (istilah ini ada dalam boggs hal 26 dan Nichols hal 50)

Page 18: viskositas 1

gambar diatas mengilustrasikan kurva yang diatasnya lagi   … pada proses

pengankutan sedimen layering layering ini terjadi akibat konsentrasi

sedimen di dasar aliran lebih tinggi dari diatasnya (artinya lebih viscous

alias viskositasnya gede) , serta kontak antara fluida (yang mengalir)

dengan bed dibawahnya akan menghasilkan friction (shear atau gaya

inersia) antara bed dan aliran akibatnya pengaruh yang dialami dibagian

bawah aliran secara umum akan berbeda dengan di bagian atas hingga

permukaan aliran berdampak pada kecepatannya dan perliaku arah

(turbulensi) dari aliran.