makalah fisika

20
 AERODINAMIKA PADA BOLA GOLF BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Permainan golf merupakan permainan bola tercepat di semua permainan bola. Jar ak terbang bola golf dipengaruhi ti dak hany a oleh mat erialnya, tet api juga ole h aerodi namika dari dimpl e pada permu kaanny a. dengan menggunakan metode CFD,  bidan g alir an dan karakt erist ik aerodi namika bola golf bisa dipela jari dan dieval uasi sebelum bol a golf dibuat. Dengan kar akteristi k aer odi namik yang diperoleh, jar ang terba ng dan lintasan pada bola golf dapat ditentu kan dan divisuali sasik an. Berba gai  penelitian telah dilakukan bertujuan untuk menentukan geometri dimple dan kecepatan  bola golf yang optimal dalam mengurangi koefisien drag dan meningkatkan koefisien lift sehingga bola golf dapat menjangkau jarak terbang yang optimal. Gambar 1.1 Jejak lintasan terbang bola golf 1.2 Tujuan Kegiatan Kegiatan ini dilakukan dengan tujuan untuk :

Upload: jakob-situmeang-plegmatis

Post on 13-Jul-2015

276 views

Category:

Documents


13 download

TRANSCRIPT

Page 1: Makalah Fisika

5/12/2018 Makalah Fisika - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-fisika-55a35d433fa2e 1/20

AERODINAMIKA PADA BOLA GOLF

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang 

Permainan golf merupakan permainan bola tercepat di semua permainan bola.

Jarak terbang bola golf dipengaruhi tidak hanya oleh materialnya, tetapi juga oleh

aerodinamika dari dimple pada permukaannya. dengan menggunakan metode CFD,

  bidang aliran dan karakteristik aerodinamika bola golf bisa dipelajari dan dievaluasi

sebelum bola golf dibuat. Dengan karakteristik aerodinamik yang diperoleh, jarang

terbang dan lintasan pada bola golf dapat ditentukan dan divisualisasikan. Berbagai

 penelitian telah dilakukan bertujuan untuk menentukan geometri dimple dan kecepatan

 bola golf yang optimal dalam mengurangi koefisien drag dan meningkatkan koefisien liftsehingga bola golf dapat menjangkau jarak terbang yang optimal.

Gambar 1.1 Jejak lintasan terbang bola golf 

1.2 Tujuan Kegiatan 

Kegiatan ini dilakukan dengan tujuan untuk :

Page 2: Makalah Fisika

5/12/2018 Makalah Fisika - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-fisika-55a35d433fa2e 2/20

1. Mengetahui nilai koefisien lift dan koefisien drag pada bola goft dengan dimple

dan bilangan reynold yang berbeda-beda.

2. Membandingkan data yang dihasilkan dengan data dari Chang Hsien Tai

3. Mengetahui aliran dinamika yang terjadi pada bola golf 

4. Mengetahui besarnya putaran dan kecepatan bola golf yang optimal dalam

 permainan bola golf.

5. Mengetahui distribusi kecepatan yang terjadi pada aliran bola golf.

6. Memenuhi tugas besar mata kuliah Aplikasi CFD.

1.3 Pembatasan Masalah 

Dalam kegiatan ini penulis membatasi cakupan bahasan agar tidak terlalu meluas

dan lebih terfokus. Dalam hal ini penulis hanya membahas dinamika aliran pada bola golf 

dan menghitung koefisien drag dan koefisien lift pada kondisi dimple yang berbeda yaitu,

0.25mm dan 0.35mm dengan bilangan reynold yang berbeda pula yaitu sebesar 40000

dan 100000.

1.4 Metodologi Kegiatan 

Metodologi yang dilakukan dalam kegiatan ini ialah simulasi dan analisa dari

hasil simulasi dengan urutan seperti di bawah ini:

1. Perumusan Masalah

Hal- hal yang dapat menurunkan nilai koefisien drag dan meningkatkan

nilai koefisien lift pada bola golf 

2. Model dan Variabel simulasi

Model yang disimulasikan berupa bola golf dengan dimple 0.25mm dan

0.35mm. Variabel simulasi yaitu kecepatan putar bola golf dengan bilangan

reynold yang bervariasi dan kedalaman dimple yang berbeda.

3. Teknik Pengumpulan dan pengolahan data

Model disimulasikan dengan parameter-parameter yang tersedia dengan

membuat goal berupa koefisien drag dan lift dengan menggunakan software

Solidwork 2007. Hasil yang didapat berupa tabel dan grafik pada Excel.

Page 3: Makalah Fisika

5/12/2018 Makalah Fisika - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-fisika-55a35d433fa2e 3/20

4. Validasi, Analisa dan Interpretasi data

Setelah dilakukan pengolahan data maka data yang didapat dianalisa

dengan melihat variabel-variabel yang ada dan goal yang dihasilkan. Setelah

itu hasilnya dibandingkan dengan hasil kegiatan yang telah dilakukan

sebelumnya oleh Chang-Hsien Tai mengenai dinamika aliran pada bola golf.

BAB II STUDI PUSTAKA

2.1. Fenomena Pada Bola Golf  

2.1.1 Dimple 

Bola yang digunakan pada olahraga golf memiliki bentuk dan konfigurasi yang

khusus, yaitu permukaannya yang memiliki dimple-dimple kecil, Bentuk ini ternyatamemiliki pengaruh pada aerodinamika dari bola golf tersebut. Bola golf dibuat

 berlubang-lubang untuk membuat pergeseran lapisan pada udara semakin lambat karena

ada lapisan kecil pada alur/lubang bola pada permukaan sehingga memperpanjang jarak 

geseran lapisan udara pada lapisan paling dekat pada permukaan, jadi kecepatan udara

 pada permukaan naik sehingga beda kecepatan dengan lapisan diatasnya lebih kecil hal

ini juga dapat mengurangi timbulnya turbulensi pada bagian akhir bola

Gambar 2.1 Pengaruh dimple

Bola golf yang licin jika dipukul oleh pemain golf profesional hanya mampu

menempuh jarak setengah dari bola golf dengan dimple. Umumnya bola golf mempunyai

300-500 dimple dengan kedalaman rata sekitar 0.01 inci. gaya angkat (lift) dan gaya

hambat (drag) pada bola golf sangat sensitif terhadap kedalaman dimple, perubahan

Page 4: Makalah Fisika

5/12/2018 Makalah Fisika - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-fisika-55a35d433fa2e 4/20

kedalaman 0.001 inch bisa menghasilkan perubahan yang besar terhadap lintasan bola

dan jarak terbang

Gambar 2.2 Aliran udara pada permukaan dimple

 benda bergerak mempunyai daerah tekanan tinggi pada sisi depannya. Udara mengalir 

dengan mulus pada keseluruhan permukaan sisi depan dan akhirnya berseparasi di sisi

  belakang benda. Benda bergerak juga menunda daerah olakan turbulen dimana udara

mengalir secara tidak tetap, mengakibatkan tekanan rendah dibelakang benda. ukuran

olakan dipengaruhi oleh drag pada benda. Dimple pada bola golf membuat lapisan batasudara turbulen mengecil karena melekat pada permukaan bola. Ini memberikan aliran

udara yang mulus ketika mengikuti permukaan bola sedikit lebih jauh di sisi belakang

 bola, dengan demikian dapat mengurangi ukuran dari olakan yang terjadi. Dimple juga

mempengaruhi lift. Bola licin yang berputar menimbulkan lift karena belokan aliran

udara serupa dengan yang terjadi di sayap pesawat. Gerakan memutar membuat tekanan

udara pada bagian bawah lebih besar daripada tekanan udara pada bagian atas,

ketidakseimbangan ini membuat gaya keatas pada bola. Putaran bola menyumbang

sekitar 1/2 pada gaya angkat bola golf. 1/2 lainnya dihasilkan akibat dimple bola bolf 

2.1.2 Efek Magnus 

Kecepatan lokal di dekat bola terdiri dari kecepatan aliran udara dan kecepatan

 putaran bola, yang berkurang jika jaraknya makin jauh dari bola. Pada sebuah bola yang

 berputar dengan bagian atas bergerak searah dengan aliran udara, maka kecepatan udara

Page 5: Makalah Fisika

5/12/2018 Makalah Fisika - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-fisika-55a35d433fa2e 5/20

setempat di bagian atas akan lebih cepat dari pada di bagian bawah. Perbedaan kecepatan

di permukaan melibatkan perbedaan tekanan, dengan tekanan yang lebih rendah di atas

dibandingkan dengan tekanan yang ada di bawah. Daerah bertekanan rendah

mengakibatkan gaya ke atas yang dikenal dengan “Efek Magnus”.

Gambar 2.3 Efek magnus

Teori efek magnus digunakan pada aerodinamika. ketika objek bergerak melalui

udara. permukaannya dipengaruhi oleh lapisan tipis udara yang disebut dengan lapisan

 batas. Pada kasus bola, yang mempunyai bentuk aerodinamik yang kurang baik, udara di

lapisan batas keluar dari permukaan,membentuk ombak atau daerah tekanan rendah

dibelakang bola. Back pressure yang berbeda membuat gaya yang terbalik pada bola,

yang melambatkan pergerakan ke depan. Ini merupakan aerodinamik yang terjadi pada

setiap benda yang bergerak di udara.

Bagaimanapun juga jika bola berputar sepanjang pergerakannya, lapisan batas

terpisah pada titik yang berbeda. Akibatnya udara yang mengalir mengelilingi bola

membelok menyamping sehingga tidak simetriknya ombak dibelakang bola, efeknya

menyebabkan perbedaan tekanan seperti terlihat dalam gambar, di titik “A”. Sebuah titik 

stagnasi terbentuk di mana aliran udara yang mengenai permukaan terpisah, sebagian ke

atas dan sebagian ke bawah.

Titik stagnasi yang lain adalah titik “B” ketika kedua aliran udara bergabung dan

melanjutkan dengan kecepatan yang sama. Nilai putaran bola golf menunjukan

kecepatannya berputar pada sumbu ketika terbang, diukur dalam satuan rotasi per menit

(rpm). Nilai putaran yang umunnya digunakan antara 2000-4000 rpm. Putaran

Page 6: Makalah Fisika

5/12/2018 Makalah Fisika - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-fisika-55a35d433fa2e 6/20

menghasilkan lift yang secara langsung mempengaruhi seberapa tinggi bola golf terbang

dan seberapa cepatnya berhenti ketika jatuh ke tanah.

Gambar 2.4 Lintasan terbang dipengaruhi oleh putaran bola golf 

Kelebihan jumlah putaran akan menyebabkan bola melonjak tinggi, akibatnya

kehilangan jarak. Putaran terlalu sedikit akan menahan terjadinya lift sehingga bola tidak 

terangkat. Menjaga jumlah putaran pada tingkatan yang tepat dapat memaksimalkan jarak 

yang dicapai, jejak lintasannya parabola dapat dilihat pada gambar diatas.

2.2. Gaya-gaya pada Bola golf  

Sebuah benda akan mengalami total gaya akibat fluida apabila terjadi gerak relatif 

antara permukaan benda dan fluida. Gaya-gaya fluida tersebut merupakan gaya

 permukaan yang tegak lurus dan juga searah permukaan benda atau merupakan gaya

normal ataupun gaya gesek. Total gaya fluida yang arahnya searah aliran fluida disebut

DRAG atau gaya hambat dan total gaya yang tegak lurus aliran fluida disebut LIFT atau

gaya angkat. Perhitungan total gaya tersebut tidak dapat diselesaikan secara analitis.

Hampir semua penyelesaian total gaya tersebut membutuhkan hasil eksperimen yang

dinyatakan dalam bentuk koefisien gaya angkat ataupun koefisien gaya hambat untuk 

 bentuk geometri tertentu.

2.2.1 Drag 

Gaya hambat adalah komponen gaya fluida pada benda yang searah dengan arah

aliran fluida atau gerakan benda. Gaya hambat dibedakan menjadi gaya hambat bentuk 

(form drag) dan gaya hambat gelombang (wave drag). Dengan pendekatan bahwa pada

aliran tidak timbul gelombang maka pembahasan gaya hambat hanyalah gaya hambat

 bentuk saja, untuk selanjutnya disebut gaya hambat. Dari analisa tanpa dimensi dapat

ditentukan gaya hambat diduga merupakan fungsi sebagai berikut : Parameter tanpa

Page 7: Makalah Fisika

5/12/2018 Makalah Fisika - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-fisika-55a35d433fa2e 7/20

dimensi tersebut dinyatakan sebagai koefisien gaya hambat, CD pada persamaan dibawah

ini :

Ada dua drag yang terjadi pada bola golf, yaitu skin friction drag (gaya hambat

akibat gesekan dengan udara degan bola) dan pressure drag (gaya hambat akibat olakan

aliran dibelakang bola). Pada bola licin, aliran dari depan akan bola terbelah ke sekitar 

 bola, bergerak ke belakang, namun aliran terlepas sebelum sampai diujung belakang, dan

terjadi ulakan2 kecil dibelakang bola. Alirannya adalah aliran laminar. Pada bola golf 

yang memiliki dimple, pelepasan aliran ini ini dapat ditunda, artinya titik pelepasan aliran

dapat dapat digeser lebih ke belakang, olakannya pun lebih sedikit. Aliran pada bola

dengan dimple adalah aliran turbulen. Pressure drag pada aliran turbulen lebih kecil dari

aliran laminer. Jadi, dengan memberi dimple pada bola (menambahkan

kekasaran/roughness) memang akan meningkatkan skin friction drag, tetapi

 pengurangan/reduksi terhadap pressure drag nya jauh lebih besar, sehingga drag totalnya

lebih kecil.

2.2.2 Lift 

Gaya angkat adalah komponen resultan gaya fluida tegak lurus terhadap aliran

fluida. Besarnya gaya angkat untuk mengangkat benda dengan bidang angkat umumnya

didefinisikan sebagai:

Bidang angkat adalah bentuk-bentuk yang mampu manghasilkan daya angkat seperti :

layang-layang, aerofoil, hidrofoil, baling-baling atau kipas. Dari persamaan 2.15 maka persamaan koefisien gaya angkat adalah :

Page 8: Makalah Fisika

5/12/2018 Makalah Fisika - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-fisika-55a35d433fa2e 8/20

Gejala tentang gaya angkat diawali dari mekanika fluida klasik, yang kemukakan oleh

 Newton tahun 1672 dan di teliti oleh Magnus tahun 1853 dan menghasilkan efek Magnus

yaitu : munculnya gaya angkat pada aliran fluida tidak bergesekan sekitar sebuah silinder 

akibat diberikan vortek bebas atau sirkulasi.

2.3 Computational Fluid Dynamics (CFD) 

CFD merupakan teknik komputasi yang telah banyak digunakan untuk 

memnyelesaikan permasalahan fluida di bidang engineering yang melibatkan aliran

fluida, perpindahan panas dan fenomena terkait seperti reaksi kimia. Melalui pendekatan

metode volum hingga dengan berbagai persamaan-persamaan yang mengaturnya, CFDtelah banyak dikembangkan sebagai tool yang handal. Banyak Software yang telah

 berkembang hingga saat ini, mulai dari Fluent hingga EFD LAB 8 dengan berbagai

macam aplikasi yang berbeda. Walaupun begitu, pada dasarnya CFD terdiri dari 3 modul:

• Preprocessor Modul untuk pendefinisian properties maupun geometri model dengan

 boundary conditionnya hingga ke dalam penentuan mesh-nya.

• Solver Solver merupakan modul untuk memecahkan permasalahan yang telah

didefinisikan oleh Preprocessor. Terdapat 3 macam teknik solusi numeric : beda

hingga (finite difference), elemen hingga (finite element) dan metode spectral.

• Postprocessor Merupakan visualisasi hasil dari solusi yang diberikan solver, baik 

dengan grafik maupun gradasi warna. Nilai-nilai numeric diolah agar pengguna dapat

dengan mudah membaca dan menganalisis hasil-hasil perhitungan CFD

Keunggulan teknik analisis dibandingkan dengan pendekatan eksperimen dalam sebuah

desain system fluida yaitu :

1. Penghematan waktu dan biaya untuk menganalisa desain baru

2. Kemampuan studi system yang tidak mampu dikontrol dengan eksperimen

(misal system yang sangat luas)

3. Kemampuan studi system dalam kondisi berbahaya pada dan di luar batas

kinerja normal (seperti pada studi keselamatan dan scenario kecelakaan)

Page 9: Makalah Fisika

5/12/2018 Makalah Fisika - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-fisika-55a35d433fa2e 9/20

4. Bisa mendapatkan detil hasil yang lebih banyak secara praktis

BAB III PEMBAHASAN

3.1 Geometri Model 

Dalam simulasi ini model yang dipakai yaitu bola golf dengan diameter 42.3 mm

dengan 2 dimple yang berbeda yaitu 0.25 mm dan 0.35 mm. Pada gambar 5. tidak terlihat

 perbedaan diantara kedua bola, namun hasil simulasi yang didapat akan berbeda. Bola

golf dianggap sedang berada pada titik puncak parabola sehingga kecepatan grafitasi

tegak lurus terhadap kecepatan bola. Simulasi akan dilakukan dengan kecepatan udara

yang diberikan pada sumbu x dan bola berputar tehadap sumbu z. Bola golf diam tidak 

  bergerak searah sumbu x, tapi hanya berputar terhadap sumbu z. jadi intinya yang

 bergerak disini adalah udara saja

Gambar 3.1 Bola golf dengan dimple a) 0.25 mm, b) 0.35 mm

Page 10: Makalah Fisika

5/12/2018 Makalah Fisika - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-fisika-55a35d433fa2e 10/20

Gambar 3.2 Posisi bola golf 

3.2 Prosedur Penerapan

3.2.1 Parameter Aliran 

Data tentang properties udara pada suhu 30oC,

kerapatan(ρ) : 1.165 kg/m3 

viskositas dinamik(μ) : 1.86 x 10-5 N.s/m2 

viskositas kinematik(v) : 1.6 x 10-5 m2/s

Parameter-parameter yang berubah pada simulasi ini ada 3 yaitu,

1. Kedalaman dimple : 0.25 mm dan 0.35 mm

2. Reynold number : 10000, 60000, 100000 dan 150000

3. Keadaan bola : diam dan berputar 3500 rpm

Dari ketiga kombinasi tersebut akan didapat 16 data, yang setiap datanya

diperoleh hasil nilai untuk koefisien drag dan koefisien liftnya. Simulasi ini tidak 

menggunakan kecepatan namun bilangan reynold dikarenakan data yang ingin

dibandingkan dalam bentuk bilangan reynold juga, namun pada pemasukan kecepatan

 pada solidwork menggunakan rumus dibawah ini :

Page 11: Makalah Fisika

5/12/2018 Makalah Fisika - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-fisika-55a35d433fa2e 11/20

Tabel 3 Kasus simulasi

3.2.2 Computational Domain 

Computational domain yang digunakan dalam analisa bola golf ini yaitu 600 mm

x 400 mm x 400 mm pada sumbu x, y, dan z. Bola diletakkan di 200 mm pada sumbu x

dan ditengah-tengah sumbu y dan z. Computational domain dibelakang bola diperpanjang

agar didapat daerah yang tidak terganggu oleh olakan yang terjadi sehingga kita dapat

memperoleh hasil yang lebih akurat.

Page 12: Makalah Fisika

5/12/2018 Makalah Fisika - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-fisika-55a35d433fa2e 12/20

Gambar 3.3 Computational domain

3.2.3 Goal dan Equation Goal 

Tujuan dari simulasi ini adalah untuk mengetahui hubungan antara koefisien drag (CD)

dan koefisien lift (CL) terhadap bilangan reynold. Untuk memperoleh nilai CD

dibutuhkan nilai gaya yang searah dengan aliran udara (sumbu x) dan untuk memperoleh

nilai CL dibutuhkan nilai gaya yang tegak lurus dengan aliran udara (sumbu y). Nilai

gaya pada sumbu x dan sumbu y tersebut bisa didapat dengan menggunakan global

goal.Untuk mencari CD dan CL menggunakan rumus dibawah ini pada equation goal.

3.2.4 Meshing 

Page 13: Makalah Fisika

5/12/2018 Makalah Fisika - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-fisika-55a35d433fa2e 13/20

Manual mesh (70x50x50) . Automatic mesh 3

Automatic mesh . Manual mesh (70x50x50) dan initial local mesh 5

Page 14: Makalah Fisika

5/12/2018 Makalah Fisika - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-fisika-55a35d433fa2e 14/20

Gambar 3.4 Jenis meshing

Pengujian meshing dilakukan beberapa kali dengan menggunakan Automatic

mesh, Manual mesh dan Initial local mesh. Yang perlu diperhatian pada meshing ini

adalah geometri model yang perlu dianalisa. Pada permukaan bola golf terdiri dari

 banyak dimple yang mempunyai ukuran kedalaman yang cukup kecil apalagi jarak antara

dimple sangat kecil sehingga kemungkinan terdapat kesalahan pada mesh yang dihasilkan

sehingga diperlukan system meshing yang cukup kecil dan rapat agar perhitungan di

dimple tersebut akan lebih akurat.

 Namun semakin kecil dan rapat mesh, maka waktu running juga semakin lama.

Oleh karena itu kita perlu mempertimbangkan kedua hal tersebut, hasil yang akurat dan

waktu running. Dari hasil yang didapat kita tarik kesimpulan bahwa meshing dengan

Manual mesh (70x50x50) dan initial local mesh 5 menghasilkan nilai dan aliran yang

cukup akurat, dan waktu runningnya tidak lama karena dengan manual mesh kita dapat

memberikan mesh sesuai keinginan kita dan dengan initial local mesh kita bisa

merapatkan mesh pada permukaan tertentu yaitu pada dimple-dimple.

Tabel 4.1 Hasil Simulasi

Grafik 3.1 Hubungan reynold number dengan koefisien drag

Page 15: Makalah Fisika

5/12/2018 Makalah Fisika - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-fisika-55a35d433fa2e 15/20

Grafik 3.2 Hubungan reynold number dengan koefisien lift

4.2 Data Bola Golf 

Tujuan penelitian yang dilakukan adalah untuk menentukan bentuk bola golf yang

dapat menghasilkan karakteristik aerodinamika yang berbeda dan kemudian

menggunnakan parameter bentuk tersebut untuk simulasi pada lintasan terbang bola golf.

Gambar I dan 2 menunjukkan geometri dan batasan dari bola golf. Permukaannya terdiri

dari ratusan dimple dengan ukuran dan kedalaman yang berbeda. Kombinasi dari dimple

ini membuat proses grid yang dihasilkan cukup rumit dan memakan waktu running yang

cukup lama. Kemungkinan 2 dimple saling terkait dengan yang lainnya sehingga terdapat

kesalahan pada grid yang dihasilkan. Oleh karena itu tahap ini sangat membutuhkan

ketelitian yang sangat tinggi

Gambar 4.1 Meshing

Page 16: Makalah Fisika

5/12/2018 Makalah Fisika - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-fisika-55a35d433fa2e 16/20

Diameter bola golf yang digunakan yaitu 42.6 mm dengan ukuran domain 600 mm x 400

mm x 400 mm pada sumbu x, y, dan z. Cheng meneliti 7 keadaan seperti yang terlihat

 pada table 1.

Tabel 4.2 Parameter kasusHasil penelitian dapat dilihat dari grafik pada gambar 13 dan 14. Dia menyimpulkan

 bahwa semakin besar reynold yang diberikan maska semakain kecil cd yang dihasilkan,

semakin dalam suatu dimple maka, semakin rendah cd yang dihasilkan, mayoritas cl

menurun ketika reynold membesar namun dapat dilihat keunikan pada cl pada dimple

  berbeda. Sebelum melewati reynold 40000, cl menurun jika kedalaman dimple

membesar, namun hal ini terbalik pada waktu setelah reynold 40000. Ini dimungkinkan

karena kedalaman dimple mempengaruhi pelepasan lapisan batas pada bola golf pada

waktu kecepatan tinggi

Page 17: Makalah Fisika

5/12/2018 Makalah Fisika - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-fisika-55a35d433fa2e 17/20

Grafik 4.3 Drag coefficient Grafik 4.4 Lift coefficient

Gambar 4.2 Flow Trajectory

Page 18: Makalah Fisika

5/12/2018 Makalah Fisika - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-fisika-55a35d433fa2e 18/20

4.3 Analisa 

4.3.1 Analisa dimple 

Jika dilihat dari perbedaaan jenis dimple, maka dimple dengan kedalaman 0.35

mm memiliki nila CD dan CL yang lebih tinggi daripada dimple dengan kedalaman 0.25mm, hal ini dikarenakan separasi aliran yang terjadi pada bola golf dimple 0.35 mm lebih

  jauh terlepas sehingga olakan yang terjadi lebih kecil. Namun semakin besar nilai

  bilangan reynold, maka semakin kecil nilai CD dan CL yang diperoleh, hal ini

dikarenakan kecepatan aliran yang meningkat mengakibatkan efektifitas kinerja dimple

 berkurang sehingga aliran separasi terlepas lebih cepat. CD dan CL keduanya sangat

tergantung pada kekasaran permukaan.

Dalam bilangan reynold tertentu, kenaikan nilai kekasaran permukaan dapat

menurunkan koefisien drag. Dengan cara yang sama, kenaikan dalam kekasaran

 permukaan dapat meningkatkan koefisien lift karena kekasaran permukaan membantu

menyeret lebih banyak fluida di sekitar bola yang akan meningkatkan sirkulasi untuk 

suatu kecepatan angular yang diberikan. Boundary layer memiliki peranan yang sangat

 penting pada bola golf yang berinteraksi dengan fluida. Kekasaran permukaan memiliki

efek pada boundary layer yang dapat mempengaruhi karakteristik lift dan drag dari bola.

Pada bola golf, dimple-dimple yang terdapat pada permukaannya dapat

menimbulkan kekasaran permukaan efektif pada bola ketika sedang bergerak sehingga

dapat mengurangi drag dengan menunda terjadinya separasi aliran pada boundary layer.

4.3.2 Analisa kecepatan putaran 

Dari hasil yang didapat dapat disimpulkan bahwa bola golf yang berputar dapat

meningkatkan koefisien drag dan koefisien lift, ini diakibatkan oleh efek magnus yang

terjadi pada bola golf sehingga dapat meningkatkan koefiien lift 2 kalinya dibandingkan

dengan bola diam. Namun koefisien drag yang dihasilkan tidak meningkat tajam hanya

sekitar 0.01-0.02 pada bilangan reynold 40000 keatas. Pada bilangan reynold 10000,koefisien drag meningkat tajam tapi diimbangi juga dengan meningkatnya koefisien lift.

Sehingga bola akan menempuh jarak terbang lebih jauh karena nilai perbandingan

nilai drag dan lift sangat kecil jika dibandingkan dengan nilai pada bola diam. Pada

 bilangan reynold yang semakin tinggi maka nilai CD dan CL akan semakin rapat dan

memiliki selisih yang semakin kecil, ini dikarenakan kecepatan yang tinggi

Page 19: Makalah Fisika

5/12/2018 Makalah Fisika - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-fisika-55a35d433fa2e 19/20

mempengaruhi kondisi aerodinamika bola golf, oleh karena itu biasanya golf dipukul

dengan kecepatan antara 40000-150000 dengan putaran yang tertentu pula. Pada hasil

yang diperoleh dapat dinyatakan bahwa permainan golf dapat dilakukan secara optimal

  jika dimainkan menggunakan bola dimple 0.25 dengan reynold number 60000 dan

 putaran 3500 rpm Karena memiliki selisih paling kecil antara CD dan CL.

4.4 Validasi 

Grafik 4.5 Perbandingan drag coefficient Grafik 4.6 Perbandingan Lift coefficient

Jika dilihat secara keseluruhan pada koefisien drag dan koefisien lift yang

dihasilkan hampir sama mengalami penurunan terhadap peningkatan bilangan reynold.

 Namun jika dilihat lebih detail, drag koefisien yang kami dapat rata-rata lebih besar, hal

ini mungkin dikarenakan oleh sistem meshing yang tidak sama. Hal ini dapat

menghasilkan nilai yang jauh berbeda, karena semakin besar sistem meshing maka

dimple-dimple pada bola golf berukuran kecil tersebut tidak dapat terhitung.

BAB 5 KESIMPULAN

Dari simulasi yang dilakukan terhadap model bola golf dapat disimpulkan bahwa :

1. Hasil simulasi sangat tergantung kepada jenis mesh yang dipilih, semakin rapat

maka perhitungan akan semakin teliti.

2. Nilai koefisien drag dan koefisien lift semakin meningkat sebanding dengan

meningkatnya bilangan reynold.

Page 20: Makalah Fisika

5/12/2018 Makalah Fisika - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-fisika-55a35d433fa2e 20/20

3. Jenis kedalaman dimple yang berbeda sangat mempengaruhi nilai CD dan CL,

walaupun perbedaannya sekitar 0.1 mm.

4. Bola golf yang berputar dapat meningkatkan CL hingga 2 kalinya jika

dibandingkan dengan bola diam karena adanya efek magnus

5. Bola golf yang kasar dan berotasi akan bergerak lebih jauh daripada bola yang

mulus karena dragnya lebih sedikit dan lift lebih besar 

6. Permainan golf dapat dilakukan secara optimal jika dimainkan menggunakan bola

dimple 0.25 dengan reynold number 60000 dan putaran 3500 rpm Karena

mempunyai nilai CL lebih besar dari data lainnya dan memiliki selisih paling

kecil antara CD dan CL.

DAFTAR PUSTAKA

Chang Hsien Tai, Chih Yeh Chao, Jik Chang Leong, Qing Shan Hong. 2006. Effects of 

Golf Ball Dimple Configuration on Aerodynamics, Trajectory, and Acoustics

Munson, et.al. 2002. Fundamentals of Fluid Mechanics.John Wiley & Sons.

www.tempointeraktif.com 

www.golfjoy.com 

www.wings.avkids.com 

Created by Hendri Rosas . Last Modification: Friday 29 of May, 2009 13:43:24 WIT by

Hendri Rosas .