Bismillahirrahmanirrahim. Assalamu’alaikum Prof DAI dan kawan-kawan Metode Numerik 03 semoga kita semua dalam keadaan sehat wal’afiat izin memperkenalkan diri nama saya Muhammad Wildan Nugroho dari Kelas Metode Numerik 3 dengan NPM 2406360211. Pada Progres 3 D3 kali ini saya memfokuskan pada BAB 3 Metodologi Penelitian

**BAB III

METODOLOGI PENELITIAN**

3.1 Umum

Metodologi penelitian merupakan tahapan yang digunakan untuk menjelaskan proses penyelesaian kajian secara sistematis dan terarah. Dalam penelitian ini, metodologi disusun untuk menganalisis respons gerakan kapal terhadap gelombang laut menggunakan metode numerik dengan pendekatan DAI5 sebagai landasan berpikir. Proses penelitian dilakukan secara bertahap mulai dari identifikasi permasalahan, penyusunan model matematis, pemilihan metode numerik, hingga analisis hasil simulasi.

Kajian seakeeping memiliki tingkat kompleksitas yang cukup tinggi karena melibatkan interaksi antara fluida dan struktur kapal. Respons kapal terhadap gelombang tidak hanya dipengaruhi oleh satu parameter, melainkan kombinasi dari karakteristik lambung, distribusi massa, kondisi laut, dan kecepatan kapal. Oleh karena itu, diperlukan suatu pendekatan yang mampu menyederhanakan sistem tanpa menghilangkan karakteristik utama dari fenomena fisik yang terjadi.

Metode numerik dipilih karena mampu menyelesaikan model matematis yang sulit diselesaikan secara analitik. Selain itu, metode numerik memungkinkan simulasi dilakukan pada berbagai variasi parameter sehingga dapat memberikan gambaran yang lebih realistis mengenai perilaku kapal di laut. Pendekatan DAI5 digunakan untuk memastikan bahwa proses analisis tidak hanya berfokus pada hasil perhitungan, tetapi juga mempertimbangkan tujuan, makna, serta dampak dari solusi yang dihasilkan.

Dengan adanya metodologi yang terstruktur, penelitian diharapkan mampu menghasilkan analisis yang sistematis, logis, dan dapat dipertanggungjawabkan baik secara akademis maupun teknis.

---

3.2 Jenis dan Pendekatan Penelitian

Penelitian ini menggunakan pendekatan kuantitatif dengan metode simulasi numerik. Pendekatan kuantitatif dipilih karena kajian yang dilakukan berkaitan dengan data numerik, persamaan matematis, dan proses komputasi yang membutuhkan perhitungan terukur.

Metode simulasi digunakan untuk memodelkan respons gerakan kapal akibat gelombang laut dalam bentuk persamaan diferensial. Persamaan tersebut kemudian diselesaikan menggunakan metode numerik sehingga diperoleh respons gerakan kapal terhadap waktu. Pendekatan simulasi memberikan keuntungan karena memungkinkan analisis dilakukan tanpa harus melakukan pengujian langsung di laut yang memerlukan biaya dan waktu besar.

Selain pendekatan kuantitatif, penelitian ini juga menggunakan pendekatan konseptual melalui integrasi DAI5. Pendekatan ini bertujuan untuk membangun pola pikir yang lebih menyeluruh dalam proses analisis teknik. Dengan demikian, penelitian tidak hanya menghasilkan solusi matematis, tetapi juga mempertimbangkan aspek keselamatan, efisiensi, dan keberlanjutan.

---

3.3 Tahapan Penelitian

3.3.1 Identifikasi Masalah

Tahap pertama dalam penelitian ini adalah identifikasi masalah. Permasalahan utama yang dikaji adalah bagaimana respons gerakan kapal terhadap gelombang laut dapat dimodelkan dan dianalisis menggunakan metode numerik.

Gerakan kapal akibat gelombang menjadi perhatian penting karena berkaitan langsung dengan keselamatan operasional kapal. Dalam kondisi laut tertentu, gerakan yang berlebihan dapat menyebabkan ketidaknyamanan, kerusakan struktur, bahkan kecelakaan kapal. Oleh karena itu, diperlukan metode analisis yang mampu memprediksi respons kapal secara lebih akurat.

Selain itu, penelitian ini juga mengidentifikasi bahwa banyak analisis teknik yang terlalu berfokus pada hasil numerik tanpa mempertimbangkan aspek tujuan dan dampak. Kondisi ini menjadi alasan integrasi pendekatan DAI5 dalam penelitian.

---

3.3.2 Studi Literatur

Tahap studi literatur dilakukan untuk memperoleh dasar teori dan referensi yang mendukung penelitian. Literatur yang digunakan meliputi:

• teori seakeeping,
• teori gelombang laut,
• dinamika kapal,
• metode numerik,
• serta pendekatan DAI5.

Referensi diperoleh dari buku teknik perkapalan, jurnal ilmiah, artikel penelitian, dan sumber akademik lainnya. Studi literatur bertujuan untuk memahami konsep dasar yang digunakan dalam penyusunan model matematis dan implementasi metode numerik.

Selain itu, studi literatur juga dilakukan untuk membandingkan penelitian terdahulu sehingga dapat diketahui perkembangan metode analisis seakeeping dari waktu ke waktu.

---

3.3.3 Penyusunan Model Matematis

Tahap berikutnya adalah penyusunan model matematis gerakan kapal. Dalam penelitian ini, gerakan kapal dimodelkan sebagai sistem dinamis orde dua yang dipengaruhi oleh massa, redaman, kekakuan, dan gaya eksitasi gelombang.

Model matematis dasar dituliskan sebagai berikut:

Persamaan tersebut menggambarkan hubungan antara gaya luar dan respons sistem terhadap waktu.

Dalam penelitian ini dilakukan beberapa penyederhanaan, antara lain:

• fluida dianggap ideal,
• gerakan kapal diasumsikan linier,
• gelombang dianggap sinusoidal,
• serta interaksi nonlinier diabaikan.

Penyederhanaan dilakukan agar model dapat dianalisis menggunakan metode numerik tanpa menghilangkan karakteristik utama dari fenomena fisik.

---

3.3.4 Penentuan Parameter Penelitian

Agar simulasi dapat dilakukan, diperlukan parameter-parameter sistem kapal dan gelombang. Parameter yang digunakan meliputi:

• massa kapal,
• koefisien redaman,
• kekakuan hidrostatik,
• amplitudo gelombang,
• dan frekuensi gelombang.

Nilai parameter dipilih berdasarkan pendekatan sederhana yang merepresentasikan kondisi umum kapal. Penentuan parameter dilakukan agar model dapat digunakan untuk melihat pengaruh perubahan kondisi gelombang terhadap respons kapal.

---

3.3.5 Implementasi Metode Numerik

Metode numerik yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode Runge-Kutta orde 4 (RK4). Metode ini dipilih karena memiliki tingkat akurasi yang tinggi dan stabilitas yang baik dalam penyelesaian persamaan diferensial.

Secara umum, metode RK4 bekerja dengan menghitung gradien pada beberapa titik dalam satu langkah iterasi sehingga menghasilkan pendekatan solusi yang lebih akurat dibandingkan metode Euler.

Bentuk umum metode RK4 dapat dituliskan sebagai:

Metode ini digunakan untuk menghitung respons gerakan kapal terhadap waktu berdasarkan parameter yang telah ditentukan sebelumnya.

---

3.3.6 Simulasi dan Analisis

Setelah model dan metode numerik ditentukan, dilakukan simulasi respons kapal terhadap gelombang laut. Simulasi dilakukan untuk melihat perubahan gerakan heave, pitch, dan roll terhadap variasi frekuensi gelombang.

Hasil simulasi kemudian dianalisis untuk mengetahui:

• karakteristik respons kapal,
• kondisi resonansi,
• serta pengaruh parameter sistem terhadap stabilitas kapal.

Analisis dilakukan secara kuantitatif dan konseptual menggunakan pendekatan DAI5.

---

3.4 Integrasi Pendekatan DAI5

Pendekatan DAI5 diterapkan pada seluruh tahapan penelitian agar proses analisis lebih terarah dan bermakna.

Deep Awareness

Pada tahap ini dilakukan pemahaman mendalam mengenai pentingnya analisis seakeeping terhadap keselamatan manusia dan keamanan kapal.

Intention

Penelitian dilakukan dengan niat untuk menghasilkan analisis yang dapat mendukung desain kapal yang lebih aman dan efisien.

Initial Thinking

Permasalahan kompleks diidentifikasi dan disusun menjadi model matematis yang lebih sederhana.

Idealization

Sistem nyata diubah menjadi model ideal agar dapat diselesaikan menggunakan metode numerik.

Implementation

Model diimplementasikan melalui simulasi numerik dan hasilnya dianalisis secara sistematis.

Pendekatan ini membantu penelitian tidak hanya berorientasi pada hasil perhitungan, tetapi juga pada tujuan dan dampak dari solusi yang dihasilkan.

3.5 Data Penelitian

Data yang digunakan dalam penelitian ini merupakan data pendekatan (assumed data) yang merepresentasikan karakteristik umum sebuah kapal yang beroperasi pada kondisi gelombang reguler. Data ini digunakan sebagai parameter input dalam simulasi numerik respons gerakan kapal terhadap gelombang laut.

Penggunaan data asumsi dilakukan karena penelitian berfokus pada implementasi metode numerik dan pendekatan DAI5, bukan pada validasi desain kapal tertentu. Meskipun demikian, parameter yang digunakan tetap disusun berdasarkan nilai yang realistis dalam analisis dinamika kapal.

---

3.5.1 Parameter Kapal

Parameter kapal yang digunakan dalam simulasi ditunjukkan pada tabel berikut.

Parameter	Simbol	Nilai	Satuan
Massa kapal	$M$M	5000	kg
Koefisien redaman	$C$C	1200	Ns/m
Kekakuan hidrostatik	$K$K	80000	N/m
Panjang kapal	$L$L	25	m
Lebar kapal	$B$B	6	m
Sarat kapal	$T$T	2.5	m

Parameter tersebut digunakan untuk membentuk model dinamis kapal dalam simulasi gerakan akibat gelombang.

---

3.5.2 Parameter Gelombang

Gelombang laut dimodelkan sebagai gelombang sinusoidal reguler dengan parameter sebagai berikut.

Parameter	Simbol	Nilai	Satuan
Tinggi gelombang	$H$H	1	m
Amplitudo gelombang	$a$a	0.5	m
Periode gelombang	$T_w$Tw​	7	s
Frekuensi gelombang	$\omega$ω	0.8	rad/s

Persamaan gelombang yang digunakan dalam simulasi dituliskan sebagai:

di mana:

• $\eta(t)$η(t) = elevasi gelombang terhadap waktu,
• $a$a = amplitudo gelombang,
• $\omega$ω = frekuensi sudut gelombang.

---

3.5.3 Asumsi Penelitian

Untuk mempermudah proses analisis numerik, penelitian ini menggunakan beberapa asumsi sebagai berikut:

1. Fluida dianggap ideal dan incompressible
2. Gelombang dianggap reguler dan sinusoidal
3. Gerakan kapal bersifat linier
4. Pengaruh angin dan arus laut diabaikan
5. Interaksi nonlinier fluida-struktur tidak diperhitungkan
6. Kapal bergerak pada kecepatan konstan

Asumsi tersebut digunakan agar model matematis dapat diselesaikan secara lebih sederhana tanpa menghilangkan karakteristik utama dari fenomena fisik yang dianalisis.

---