Whiz Tools

Kalkulator Keliling Basah

Kalkulator Keliling Basah

Pendahuluan

Keliling basah adalah parameter penting dalam teknik hidrolik dan mekanika fluida. Ini mewakili panjang batas penampang yang bersentuhan dengan fluida dalam saluran terbuka atau pipa yang terisi sebagian. Kalkulator ini memungkinkan Anda untuk menentukan keliling basah untuk berbagai bentuk saluran, termasuk trapesium, persegi panjang/persegi, dan pipa melingkar, baik untuk kondisi terisi penuh maupun sebagian.

Cara Menggunakan Kalkulator Ini

  1. Pilih bentuk saluran (trapesium, persegi panjang/persegi, atau pipa melingkar).
  2. Masukkan dimensi yang diperlukan:
    • Untuk trapesium: lebar dasar (b), kedalaman air (y), dan kemiringan sisi (z)
    • Untuk persegi panjang/persegi: lebar (b) dan kedalaman air (y)
    • Untuk pipa melingkar: diameter (D) dan kedalaman air (y)
  3. Klik tombol "Hitung" untuk mendapatkan keliling basah.
  4. Hasil akan ditampilkan dalam meter.

Catatan: Untuk pipa melingkar, jika kedalaman air sama dengan atau lebih besar dari diameter, pipa dianggap terisi penuh.

Validasi Input

Kalkulator melakukan pemeriksaan berikut pada input pengguna:

  • Semua dimensi harus berupa angka positif.
  • Untuk pipa melingkar, kedalaman air tidak boleh melebihi diameter pipa.
  • Kemiringan sisi untuk saluran trapesium harus berupa angka non-negatif.

Jika terdeteksi input yang tidak valid, pesan kesalahan akan ditampilkan, dan perhitungan tidak akan dilanjutkan sampai diperbaiki.

Rumus

Keliling basah (P) dihitung berbeda untuk setiap bentuk:

  1. Saluran Trapesium: P=b+2y1+z2P = b + 2y\sqrt{1 + z^2} Dimana: b = lebar dasar, y = kedalaman air, z = kemiringan sisi

  2. Saluran Persegi Panjang/Persegi: P=b+2yP = b + 2y Dimana: b = lebar, y = kedalaman air

  3. Pipa Melingkar: Untuk pipa yang terisi sebagian: P=D⋅arccos⁡(D−2yD)P = D \cdot \arccos(\frac{D - 2y}{D}) Dimana: D = diameter, y = kedalaman air

    Untuk pipa yang terisi penuh: P=πDP = \pi D

Perhitungan

Kalkulator menggunakan rumus-rumus ini untuk menghitung keliling basah berdasarkan input pengguna. Berikut penjelasan langkah demi langkah untuk setiap bentuk:

  1. Saluran Trapesium: a. Hitung panjang setiap sisi miring: s=y1+z2s = y\sqrt{1 + z^2} b. Tambahkan lebar dasar dan dua kali panjang sisi: P=b+2sP = b + 2s

  2. Saluran Persegi Panjang/Persegi: a. Tambahkan lebar dasar dan dua kali kedalaman air: P=b+2yP = b + 2y

  3. Pipa Melingkar: a. Periksa apakah pipa terisi penuh atau sebagian dengan membandingkan y dengan D b. Jika terisi penuh (y ≥ D), hitung P=πDP = \pi D c. Jika terisi sebagian (y < D), hitung P=D⋅arccos⁡(D−2yD)P = D \cdot \arccos(\frac{D - 2y}{D})

Kalkulator melakukan perhitungan ini menggunakan aritmatika floating-point presisi ganda untuk memastikan akurasi.

Satuan dan Presisi

  • Semua dimensi input harus dalam meter (m).
  • Perhitungan dilakukan dengan aritmatika floating-point presisi ganda.
  • Hasil ditampilkan dengan pembulatan dua tempat desimal untuk keterbacaan, tetapi perhitungan internal mempertahankan presisi penuh.

Penggunaan

Kalkulator keliling basah memiliki berbagai aplikasi dalam teknik hidrolik dan mekanika fluida:

  1. Desain Sistem Irigasi: Membantu dalam merancang saluran irigasi yang efisien untuk pertanian dengan mengoptimalkan aliran air dan meminimalkan kehilangan air.

  2. Manajemen Air Hujan: Membantu dalam desain sistem drainase dan struktur pengendalian banjir dengan menghitung kapasitas aliran dan kecepatan secara akurat.

  3. Pengolahan Air Limbah: Digunakan dalam merancang saluran pembuangan dan saluran di pabrik pengolahan untuk memastikan laju aliran yang tepat dan mencegah sedimentasi.

  4. Teknik Sungai: Membantu dalam menganalisis karakteristik aliran sungai dan merancang langkah-langkah perlindungan banjir dengan menyediakan data penting untuk pemodelan hidrolik.

  5. Proyek Pembangkit Listrik Tenaga Air: Membantu dalam mengoptimalkan desain saluran untuk pembangkit listrik tenaga air dengan memaksimalkan efisiensi energi dan meminimalkan dampak lingkungan.

Alternatif

Meskipun keliling basah adalah parameter dasar dalam perhitungan hidrolik, ada pengukuran terkait lainnya yang mungkin dipertimbangkan oleh insinyur:

  1. Jari-jari Hidrolik: Didefinisikan sebagai rasio antara luas penampang dengan keliling basah, sering digunakan dalam persamaan Manning untuk aliran saluran terbuka.

  2. Diameter Hidrolik: Digunakan untuk pipa dan saluran non-melingkar, didefinisikan sebagai empat kali jari-jari hidrolik.

  3. Luas Aliran: Luas penampang aliran fluida, yang penting untuk menghitung laju debit.

  4. Lebar Atas: Lebar permukaan air di saluran terbuka, penting untuk menghitung efek tegangan permukaan dan laju penguapan.

Sejarah

Konsep keliling basah telah menjadi bagian penting dari teknik hidrolik selama berabad-abad. Ini mendapatkan perhatian pada abad ke-18 dan ke-19 dengan pengembangan rumus empiris untuk aliran saluran terbuka, seperti rumus Chézy (1769) dan rumus Manning (1889). Rumus-rumus ini menggabungkan keliling basah sebagai parameter kunci dalam menghitung karakteristik aliran.

Kemampuan untuk menentukan keliling basah secara akurat menjadi penting untuk merancang sistem pengaliran air yang efisien selama Revolusi Industri. Ketika daerah perkotaan berkembang dan kebutuhan akan sistem manajemen air yang kompleks meningkat, insinyur semakin mengandalkan perhitungan keliling basah untuk merancang dan mengoptimalkan saluran, pipa, dan struktur hidrolik lainnya.

Pada abad ke-20, kemajuan dalam teori mekanika fluida dan teknik eksperimental mengarah pada pemahaman yang lebih dalam tentang hubungan antara keliling basah dan perilaku aliran. Pengetahuan ini telah dimasukkan ke dalam model dinamika fluida komputasi (CFD) modern, memungkinkan prediksi yang lebih akurat dari skenario aliran yang kompleks.

Hari ini, keliling basah tetap menjadi konsep dasar dalam teknik hidrolik, memainkan peran penting dalam desain dan analisis proyek sumber daya air, sistem drainase perkotaan, dan studi aliran lingkungan.

Contoh

Berikut adalah beberapa contoh kode untuk menghitung keliling basah untuk berbagai bentuk:

' Fungsi VBA Excel untuk Keliling Basah Saluran Trapesium
Function TrapezoidWettedPerimeter(b As Double, y As Double, z As Double) As Double
    TrapezoidWettedPerimeter = b + 2 * y * Sqr(1 + z ^ 2)
End Function
' Penggunaan:
' =TrapezoidWettedPerimeter(5, 2, 1.5)

import math

def circular_pipe_wetted_perimeter(D, y):
    if y >= D:
        return math.pi * D
    else:
        return D * math.acos((D - 2*y) / D)

## Penggunaan contoh:
diameter = 1.0  # meter
kedalaman_air = 0.6  # meter
keliling_basah = circular_pipe_wetted_perimeter(diameter, kedalaman_air)
print(f"Keliling Basah: {keliling_basah:.2f} meter")

function rectangleWettedPerimeter(width, depth) {
  return width + 2 * depth;
}

// Penggunaan contoh:
const lebarSaluran = 3; // meter
const kedalamanAir = 1.5; // meter
const kelilingBasah = rectangleWettedPerimeter(lebarSaluran, kedalamanAir);
console.log(`Keliling Basah: ${kelilingBasah.toFixed(2)} meter`);

public class WettedPerimeterCalculator {
    public static double trapezoidWettedPerimeter(double b, double y, double z) {
        return b + 2 * y * Math.sqrt(1 + Math.pow(z, 2));
    }

    public static void main(String[] args) {
        double lebarDasar = 5.0; // meter
        double kedalamanAir = 2.0; // meter
        double kemiringanSisi = 1.5; // horizontal:vertikal

        double kelilingBasah = trapezoidWettedPerimeter(lebarDasar, kedalamanAir, kemiringanSisi);
        System.out.printf("Keliling Basah: %.2f meter%n", kelilingBasah);
    }
}

Contoh-contoh ini menunjukkan cara menghitung keliling basah untuk berbagai bentuk saluran menggunakan berbagai bahasa pemrograman. Anda dapat menyesuaikan fungsi-fungsi ini sesuai kebutuhan spesifik Anda atau mengintegrasikannya ke dalam sistem analisis hidrolik yang lebih besar.

Contoh Numerik

  1. Saluran Trapesium:

    • Lebar dasar (b) = 5 m
    • Kedalaman air (y) = 2 m
    • Kemiringan sisi (z) = 1.5
    • Keliling Basah = 11.32 m

  2. Saluran Persegi Panjang:

    • Lebar (b) = 3 m
    • Kedalaman air (y) = 1.5 m
    • Keliling Basah = 6 m

  3. Pipa Melingkar (terisi sebagian):

    • Diameter (D) = 1 m
    • Kedalaman air (y) = 0.6 m
    • Keliling Basah = 1.85 m

  4. Pipa Melingkar (terisi penuh):

    • Diameter (D) = 1 m
    • Keliling Basah = 3.14 m

Referensi

  1. "Wetted Perimeter." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Wetted_perimeter. Accessed 2 Aug. 2024.
  2. "Manning Formula." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Manning_formula. Accessed 2 Aug. 2024.

Alat Terkait

Kalkulator Luas Permukaan Berbagai Bentuk 3D dan Geometri
Feedback