tm-9

HIDROMETEOROLOGITATAP MUKA KE-9(ANGIN)

Dosen :DR. ERY SUHARTANTO, ST. MT.

ANGIN Di atmosfer, keadaan tidak seimbang

terjadi berkaitan dgn gaya-gaya yg saling berinteraksi. Untuk mengkompensasi gaya-gaya ini, udara akan bergerak untuk mencapai kesetimbangan kembali.

Hukum-hukum fisika mengenai partikel yg bergerak dapat dihubungkan dgn atmosfer. Beberapa yg terpenting adalah tiga hukum yg dijelaskan oleh Sir Isaac Newton.

1. TIGA HUKUM GERAK

Hukum Pertama Newton : Kesetimbangan Hukum pertama gerak menyatakan bahwa

sebuah benda yang dalam keadaan diam atau bergerak akan tetap bertahan pada keadaannya kecuali ada gaya dari luar yg bekerja terhadap benda tersebut.

Oleh karena itu, udara yang tenang akan kembali menjadi bergerak (angin) bila ada gaya yg bekerja di atmosfer yg menyebabkan terjadinya keadaan tidak setimbang

1. TIGA HUKUM GERAK

Hukum Kedua Newton : Percepatan Hukum kedua gerak menyatakan bahwa

perubahan gerak terhadap suatu benda berhubungan langsung dengan gaya yg menggerakkan benda tsb.

Begitu benda dalam keadaan bergerak, ia akan terus bergerak dalam jalur yg lurus dan kecepatan yg sama kecuali jika ada gaya luar yg bekerja.

1. TIGA HUKUM GERAK

Arah gerak sama dengan arah gaya yg bekerja terhadapnya. Di atmosfer, partikel udara akan bergerak pada garis lurus kalau hanya ada satu gaya yg bekerja untuk menghasilkan gerak tsb.

Ini merupakan gambaran yg sederhana, karena sebenarnya banyak gaya yg mempengaruhi udara yg bergerak tsb.

1. TIGA HUKUM GERAK

Hukum Ketiga Newton : Aksi-Reaksi Hukum ini menyatakan bahwa sesuatu gaya

sebenarnya adalah salah satu segi dari kerja timbal balik antara dua benda.

Artinya, kalau sebuah benda melakukan gaya pada benda lain, maka benda kedua ini pun mengerjakan gaya pula pada benda pertama, yg sama besarnya, berlawanan arahnya dan mempunyai garis kerja yg sama.

1. TIGA HUKUM GERAK

Jadi secara singkat, untuk setiap aksi akan ada suatu reaksi yg sama besar tetapi berlawanan arahnya, sehingga timbul gerak dengan kecepatan konstan.

Di atmosfer, lebih dari satu gaya yg bekerja, sehingga pada udara yg bergerak sekurang-kurangnya 2 buah gaya hadir dan jika kedua gaya ini tidak sama besarnya udara akan bergerak dengan percepatan.

2. GAYA UTAMA PENGGERAK ANGIN

Dalam bentuk yg sangat sederhana, angin dapat dibatasi sebagai “gerakan horizontal udara relatif terhadap permukaan bumi”.

Batasan ini berasumsi bahwa seluruh gerakan udara secara vertikal kecepatannya dapat diabaikan karena relatif rendah (< 1 m/dt) akibat diredam oleh gaya gravitasi bumi.


Sedangkan arah angin dibatasi sebagai arah asal angin itu bertiup (merupakan lawan arah gerakan udara).

Walaupun aliran udara ke atas penting dalam pembentukan awan dan hujan, kecepatan pergerakan horizontal jauh lebih besar dan mempengaruhi proses-proses cuaca.


Di atmosfer gaya umumnya dihitung per satuan massa udara (yg umum dikenal dgn istilah percepatan).

Gaya primer yg menyebabkan terjadinya aliran udara horizontal adalah “gaya gradien tekanan” (Fp, pressure gradient force).

Gaya ini timbul karena adanya perbedaan tekanan yg disebabkan oleh perbedaan suhu.


Dalam hubungan ini, permukaan air, permukaan bumi (daratan dan lautan) menerima energi radiasi tetapi laju pemanasannya berbeda-beda dari satu tempat ke tempat lainnya.

Perbedaan pemanasan ini tercermin dari suhu udara yg berada langsung di atas permukaan yg terpanasi, dan ketidak seimbangan suhu udara ini menimbulkan perbedaan tekanan.


Udara pada daerah yg bersuhu tinggi akan mengembang dan bergerak ke atas sehingga tekanannya menjadi lebih rendah dari sekitarnya.

Perbedaan tekanan ini menimbulkan gradien tekanan yg memicu terjadinya angin.

Udara bergerak dari tekanan tinggi ke tekanan rendah dan semakin tinggi perbedaan tekanan akan semakin cepat udara bergerak.

3. GAYA SEKUNDER YG MEMPENGARUHI ANGIN

Gaya-gaya sekunder adalah gaya-gaya yg beraksi pada udara hanya setelah udara mulai bergerak.

Ada tiga gaya sekunder yg penting yg menyebabkan terjadinya jalur (curved path flow) pada arah yg berbeda-beda.

Gaya-gaya ini adalah Gaya Coriolis, Gaya Sentrifugal dan Gaya Gesekan.


Gaya Coriolis : Gaya ini timbul karena rotasi bumi yg kadang-kadang disebut gaya semu.

Untuk seorang pengamat dipermukaan bumi, pengaruh gaya ini di belahan bumi utara adalah membelokkan udara yg bergerak ke kanan dari arahnya sedang pada belahan bumi selatan ke kiri.


Gaya Sentrifugal : Kalau sebuah batu diputar dgn menggunakan sebuah tali, maka jalur yg terbentuk adalah bulatan dgn jari-jari konstan.

Pada setiap titik sepanjang bulatan itu jalur yg dilalui batu itu adalah garis lurus, seperti yg dijelaskan oleh hukum Newton yg pertama.

Tetapi jalur yg melengkung selalu dipertahankan dgn adanya gaya tarik ke arah dalam yg disebut Gaya Sentripetal.


Kalau saja gaya sentripetal ini merupakan satu-satunya gaya yg bekerja terhadap batu ini, batu akan mempunyai percepatan ke dalam dan menerpa org yg memutarnya.

Ternyata hal ini tidak terjadi dan batu tetap berputar pada jari-jari yg konstan. Hal ini disebabkan krn adanya gaya yg sama besar dan berlawanan arah dengan gaya sentripetal tsb, disebut Gaya Sentrifugal dan merupakan perwujudan dari Hukum Gerak Newton Ketiga.


Gaya Gesekan : Setiap benda yg bergerak di dekat permukaan bumi akan dipengaruhi oleh gesekan yg ditimbulkan oleh interaksi benda yg bergerak di atas permukaan yg tidak rata.

Bila ketinggian tempat meningkat, pengaruh gesekan permukaan berkurang, sampai mencapai nol pada ketinggian kurang lebih 600 m di atas permukaan bumi.


Gesekan cenderung memperlambat gerakan udara, karena gaya gesekan ini bekerja dgn arah yg berlawanan dgn arah gerak udara.

Karena pengaruh kekasaran permukaan merupakan bagian terpenting dari gaya gesekan, kecepatan angin di atas permukaan air lebih tinggi daripada kecepatan angin di permukaan daratan.


Dengan mempertimbangkan pengaruh gesekan ini dapat dijelaskan kecepatan angin lebih besar pada lapisan atmosfer yg lebih tinggi daripada permukaan bumi.

Berkurangnya kecepatan angin karena adanya gaya gesekan, menyebabkan Gaya Coriolis menjadi berkurang, sehingga udara membelok dari jalur aslinya.

Pembelokan ini berkisar dari 10° di atas permukaan air, sampai 45° di atas daratan yg kasar.

tm-9

Documents