PENGUKURAN KOEFISIEN SERAP BUNYI PADA PEREDAM …

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

PENGUKURAN KOEFISIEN SERAP BUNYI PADA PEREDAM DENGAN

MODIFIKASI STRUKTUR DUAL HELMHOLTZ RESONATOR

Disusun Oleh:

ACHMAD MA’ARIJ CHOLATI

M0212003

SKRIPSI

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

AGUSTUS, 2017


ii



Disusun Oleh:


M0212003

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian

persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

AGUSTUS, 2017


iii

HALAMAN PERSETUJUAN

SKRIPSI



Oleh:


M0212003

Telah disetujui oleh

Pembimbing I

Drs. Harjana, M.Si., Ph.D.

NIP. 19590725 198601 1 001

Tanggal………………………………

Pembimbing II

Ubaidillah, S.T., M.Sc., Ph.D

NIP. 19840825 201012 1 004

Tanggal………………………………


iv

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi dengan judul

Yang ditulis oleh

Nama

NIM

:

:

:

Pengukuran Koefisien Serap Bunyi Pada

Peredam Dengan Modifikasi Struktur Dual

Helmholtz Resonator

Achmad Ma’arij Cholati

M0212003

Telah diuji dan dinyatakan lulus oleh dewan penguji pada

Hari

Tanggal

:

:

Kamis

3 Agustus 2017

Dewan Penguji :

1. Ketua Penguji

Drs. Hery Purwanto M.Sc

NIP. 19590518 198703 1 002

...............................................................

2. Sekretaris Penguji

Dr. Eng. Kusumandari, M.Si

NIP. 19810518 200501 2 002

...............................................................

3. Anggota Penguji I

Drs. Harjana, M.Si., Ph.D.

NIP. 19590725 198601 1 001

...............................................................

4. Anggota Penguji II

Ubaidillah, S.T., M.Sc., Ph.D

NIP. 19840825 201012 1 004

................................................................

Disahkan pada tanggal, .....................

Kepala Program Studi Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Dr. Fahru Nurosyid, S.Si., M.Si

NIP. 19721013 200003 1 002


v

HALAMAN PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa isi intelektual dari penelitian saya dengan judul

“Pengukuran Koefisien Serap Bunyi pada Peredam dengan Modifikasi Dual

Helmholtz Resonator” adalah hasil kerja saya dan sepengetahuan saya hingga saat

ini isi Skripsi ini tidak berisi materi penelitian orang lain maupun telah

dipublikasikan untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di Universitas Sebelas Maret

atau di Perguruan Tinggi Negeri lainnya kecuali yang tertulis dalam daftar pustaka

dalam Skripsi ini dan segala bentuk bantuan dari semua pihak telah ditulis dibagian

ucapan terimakasih. Isi Skripsi ini boleh dirujuk atau difotokopi secara bebas tanpa

harus memberitahu penulis.

Surakarta, 07-07-2017



vi

HALAMAN MOTTO

Ganteng itu saya, saya itu Ganteng.

(Achmad Ma’arij Cholati)

Kamu bisa, mampu, ganteng, hebat, jagoan, ahli, mau, tau, tanggung jawab,

terbaik, umggulan, kuat, tahan, juara dan lain-lain kata-kata positif umtuk sebagai

penyemangat hidup dan motivasi dalam mencapai tujuan.

(Achmad Choirul Anam)

Semua itu butuh DUIT (Do’a, Usaha atau Ikhtiar dan Tawakal)

(Desti Sufiantini)

Safety First, Never Give Up

(Akebono Brake Astra Indonesia)

Jos Gandhos Lagodek

(1012)


vii

HALAMAN PERSEMBAHAN

Sembah sujud serta syukur kepada Allah SWT. Tadabur cinta dan kasih sayang-Mu

telah memberikanku kekuatan, membekaliku dengan ilmu serta memperkenalkanku

dengan cinta. Atas karunia serta kemudahan yang Engkau berikan akhirnya skripsi

yang sederhana ini dapat terselesaikan. Sholawat dan salam selalu terlimpahkan

keharibaan Muhammad SAW.

Karya ini aku persembahkan kepada :

Yang sangat tercinta ibuku, ibuku, ibuku (Kasmiyati) dan Bapakku (Achmad

Choirul Anam) sebagai tanda bakti, hormat dan terimakasih yang tiada terhingga

atas dukungan, sumber semangat, dan do’a yang tiada henti-hentinya.

Untuk Abangku, Achmad Riza Cholati atas dukngan dan motivasinya untuk selalu

berjuang.

Untuk Desti Sufiantini atas setiap gangguan luar biasa yang dalam

memperjuangkan karya ini.

Untuk 1012 dan teman-teman iARG atas kebersamaannya dalam mendukung dan

membantu saya dalam mengambil data dan menyusun karya ini.

Dan teman-teman yang akan membaca karya iniKarya ini


viii

HALAMAN ABSTRAK

Pengukuran Koefisien Serap Bunyi pada Peredam dengan Modifikasi Dual

Helmholtz Resonator


Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,

Universitas Sebelas Maret

Penelitian ini difokuskan pada koefisien serap bunyi suara pada panel dengan

modifikasi dual Helmholtz resonator. Struktur panel terbuat dari bahan kain daur

ulang yang bernama felt, gelas plastik dan bola pingpong. Koefisien serap bunyi

dilakukan berdasarkan dual Helmholtz resonator. Pengujian panel dilakukan sesuai

prosedur standar ASTM E-1050-98 dengan menggunakan tabung impedansi, B &

K 4206. Pengukuran tersebut mengambil beberapa variasi konfigurasi modifikasi

felt, membran dan bola plastik. Kinerja terbaik ditemukan pada sampel GB3_MF9

yang mengandung membran dan felt dengan modifikasi 9 lubang. Hasil penelitian

menunjukkan bahwa GB3_MF9 memiliki koefisien serap bunyi rata-rata 0,9 pada

rentang frekuensi 334 sampai 1600 Hz. Hasil bentang frekuensi yang sangat luas

ini memiliki potensial untuk aplikasi perangkat peredam suara berkualitas tinggi

yang memanfaatkan bahan limbah.

Kata kunci: dual Helmholtz resonator, koefisien serap bunyi, bahan limbah


ix

HALAMAN ABSTRACT

Sound Absorption of Absorber with Dual Helmholtz Resonator Modification


Physic Department, Faculty of Mathematic and Naturan Sciences,

Sebelas Maret University

This research focused on the sound absorption coefficient of a panel contained

dual Helmholtz resonator modification. The structure of panels were made of

recycled cloth material namely felt as well as plastic cup and pingpong ball. The

sound absorption coefficient was carried out in associated based on dual Helmholtz

resonator configuration. The panels test conducted according to ASTM E-1050-98

standard procedure was carried out using impedance tube, B&K 4206. The

measurement took some variations of felt, membrane and plastic ball modifications

configuration. The best performance was found in the GB3_MF9 sample containing

membrane and felt with 9 holes modification. The result showed that GB3_MF9

have the high sound absorption coefficient of averagely 0.9 at the frequency ranges

of 334 until 1600 Hz. This extremely broad band results would be potential

application for a high quality sound absorber devices utilizing waste materials.

Keyword: dual Helmholtz resonator, sound absorption coefficient, waste materials


x

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan segala rahmat

serta karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Skripsi ini.

Skripsi yang penulis susun sebagian dari syarat untuk mendapatkan gelar

Sarjana Sains. Skripsi ini diberi judul “Pengukuran Koefisien Serap Bunyi pada

Peredam dengan Modifikasi Helmholtz Resonator”. Terselesaikannya skripsi ini

merupakan salah satu capaian bagi penulis.

Skripsi ini merupakan akhir dari kehidupan mahasiswa S1 Universitas

Sebelas Maret Surakarta. Selama menjadi mahasiswa S1 Universitas Sebelas Maret

Surakarta, penulis telah banyak mendapatkan pelajaran baik itu yang terprogram

oleh kurikulum maupun dari organisasi. Penulis banyak belajar mengenai membagi

waktu, memimpin tim dan berbicara didepan umum yang sebelumnya penulis tidak

mampu melakukannya.

Kepada berbagai pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan

kehidupan mahasiswa S1 Fisika FMIPA UNS dan Skripsi ini penulis mengucapkan

terima kasih. Ucapan terimaksih khusus penulis sampaikan kepada:

1. Bapak Harjana selaku Dosen Pembimbing I atas saran dan masukan

positif untuk menunjang kesuksesan penulis selama proses studi hingga

memperoleh gelar sarjana.

2. Bapak Ubaidillah selaku Dosen Pembimbing II atas bimbingan, bantuan

dan dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

3. Bapak Iwan Yahya selaku kepala laboratorium iARG dan pendidik yang

dengan sabar dan ikhlas selalu membantu penulis dalam setiap kesulitan

serta memberikan motivasi dan sebagai sandaran inspirasi bagi setiap

anak didiknya.

4. Kedua orang tua penulis Bapak Achmad Choirul Anam dan Ibu

Kasmiyati, serta abang penulis Achmad Riza Cholati yang selalu

memberikan doa dan semangat kepada penulis.

5. Keluarga laboratorium iARG yang telah membantu, memberikan

semangat, dan ide-ide kepada penulis.


xi

6. Keluarga besar 1012 yang memberikan motivasi, semangat dan ilmu

kepada penulis.

7. Keluarga besar Fisika angkatan 2012 (CFC 2012) yang memberikan

semangat, motivasi dan kasih sayang yang diberikan kepada penulis.

8. Keluarga besar 89 Solo yang memberikan keceriaan dalam kehidupan

penulis selama kuliah di Solo.

9. Desti Sufiantini yang memberikan gangguan dan semangat terbesar dalam

menyelesaikan Skripsi ini.

10. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu demi satu yang selalu

mendukung penulis dalam menyelesaikan Skripsi ini.

Surakarta, 07-07-2017

Penulis



xii

HALAMAN PUBLIKASI

Sebagian skripsi berjudul “Sustainable Sound Diffuser Element Development by

Using Slotted Coupled Resonator Obtained from Plastic Cup” akan dipublikasikan

pada The 2nd International Joint Conference on Advanced Engineering and

Technology (IJCAET 2017), Bali, 24-26 Agustus 2017.


xiii

DAFTAR ISI

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................ iii

HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iv

HALAMAN PERNYATAAN ............................................................................... v

HALAMAN MOTTO .......................................................................................... vi

HALAMAN PERSEMBAHAN ......................................................................... vii

HALAMAN ABSTRAK .................................................................................... viii

HALAMAN ABSTRACT .................................................................................... ix

KATA PENGANTAR ........................................................................................... x

HALAMAN PUBLIKASI ................................................................................... xii

DAFTAR ISI ....................................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xv

DAFTAR GRAFIK ............................................................................................ xvi

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xvii

DAFTAR SIMBOL .......................................................................................... xviii

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang ............................................................................................. 1

1.2. Batasan Masalah ........................................................................................... 3

1.3. Perumusan Masalah ..................................................................................... 4

1.4. Tujuan Penelitian ......................................................................................... 4

1.5. Manfaat Penelitian ....................................................................................... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 6

2.1. Bunyi .............................................................................................................. 6

2.2. Gelombang Bunyi ......................................................................................... 7

2.3. Intensitas Bunyi .......................................................................................... 10

2.4. Impedansi Akustik ..................................................................................... 11

2.5. Interaksi Gelombang Bunyi pada Medium .............................................. 11

2.5.1. Pemantulan Bunyi ............................................................................ 12

2.5.2. Penyerapan Bunyi ............................................................................ 13

2.5.3. Transmisi Bunyi ............................................................................... 13

2.6. Material Akustik ......................................................................................... 14


xiv

2.6.1. Absorber ............................................................................................. 14

2.6.2. Diffuser .............................................................................................. 14

2.7. Material Non-woven ................................................................................... 15

2.8. Resonator Helmholtz .................................................................................. 15

2.9. Mekanisme Akustik pada Helmholtz Resonator ..................................... 18

2.10. Metode Tabung Impedansi Dua Mikrofon .............................................. 19

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ......................................................... 21

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian .................................................................. 21

3.2. Alat dan Bahan ........................................................................................... 21

3.2.1. Alat yang digunakan ........................................................................ 21

3.2.2. Bahan yang digunakan .................................................................... 21

3.3. Prosedur Penelitian .................................................................................... 22

3.3.1. Persiapan alat dan bahan ................................................................ 23

3.3.2. Pembuatan Sampel........................................................................... 23

3.3.3. Pengujian sampel absorber .............................................................. 25

3.3.4. Data ................................................................................................... 26

3.3.5. Analisa dan Pembahasan ................................................................. 26

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 27

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 34

5.1. Kesimpulan ................................................................................................. 34

5.2. Saran ............................................................................................................ 35

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 36

LAMPIRAN ......................................................................................................... 39


xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Gelombang longitudinal dalam gas (Pain, 2005) ............................................ 8

Gambar 2.2 Fenomena gelombang melalui bidang batas dua medium ............................. 11

Gambar 2.3 Resonant absorber (Cox & D’Antonio, 2009) .............................................. 14

Gambar 2.4 Gambar skematik resonator Helmholtz (Kleiner, 2014) ............................... 15

Gambar 2.5 Desain coupled Helmholtz resonator (Tang et al., 2012) ............................. 16

Gambar 2.6 Analogi komponen akustik dengan sistem listrik dan sistem mekanik

(Vigran,2008) .................................................................................................................... 18

Gambar 2.7 Set-Up Tabung Impedansi Dua Mikrofon (Cox & D’Antonio, 2004) .......... 20

Gambar 3. 1 Prosedur Penelitian....................................................................................... 22

Gambar 3. 2 Felt (nonwoven) dan Skema sketsa peredam ............................................... 23

Gambar 3. 3 sketsa bentuk sampel yang diberikan variasi 1, 3, 5, dan 9 lubang. ............. 24

Gambar 3. 4 sketsa bentuk sampel (a) GB3_FM dan (b) GB3_MF ................................. 25

Gambar 3. 5 Konfigurasi pengujian tabung impedansi dua mikrofon .............................. 26


xvi

DAFTAR GRAFIK

Grafik 2. 1 Koefisien serap dari coupled resonator dengan d1= 4 mm dan l2= 20 mm. (a)

d3 = 2 mm; (b) d3 = 3 mm; dan (c) d3 = 5 mm. — — —: l4 = 20 mm; ‒ ‒ ‒: l4 =40 mm; ‒ ∙

‒ : l4 = 60 mm; ‒ ∙∙ ‒ : l4 = 80 mm; ∙∙∙∙∙∙ ∶ l4 =100 mm (Tang et al., 2012). ........................ 17

Grafik 4.1 Pengujian koefisien absorbsi bola ping pong dengan variasi penambahan

lubang ................................................................................................................................ 27

Grafik 4.2 Pengujian koefisien absorbsi kombinasi gelas dan bola ping pong ................. 28

Grafik 4.3 Pengujian koefisien absorbsi kombinasi gelas, bola ping pong, felt dan

membran ........................................................................................................................... 29

Grafik 4.4 Pengujian koefisien absorbsi sampel GB3_MF dengan variasi lubang (a) pada

frekuensi 150-1600 Hz dan (b) pada frekuensi 500-900 Hz. ............................................ 31


xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Konfigurasi sampel ........................................................................................... 24


xviii

DAFTAR SIMBOL

𝑦 : Simpangan 𝑚

𝑡 : Waktu 𝑠, 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

𝜔 : Kecepatan sudut 𝑟𝑎𝑑/𝑠

𝑐0 : Kecepatan gelombang bunyi di udara 𝑚/𝑠

𝑐 : Kecepatan gelombang 𝑚/𝑠

𝐴 : Amplitudo 𝑚

k : Bilangan gelombang 1/𝑚

f : Frekuensi 𝐻𝑧

𝑃0, 𝑃 : Tekanan 𝑃𝑎, 𝑁/𝑚2

∆𝑃 : Perubahan tekanan 𝑃𝑎, 𝑁/𝑚2

𝑉0, 𝑉 : Volume 𝑚3

∆𝑉 : Perubahan volume 𝑚3

𝜌0, 𝜌 : Kerapatan 𝑘𝑔/𝑚3

∆𝜌 : Perubahan kerapatan 𝑘𝑔/𝑚3

𝛿 : Dilatasi, fraksi perubahan volume -

𝑠 : Kondensasi, fraksi perubahan kerapatan -

B : Modulus Bulk 𝑃𝑎, 𝑁/𝑚2

x : Posisi partikel m

𝜂 : Simpangan partikel m

𝐼 : Intensitas gelombang bunyi 𝐽 𝑠. 𝑚2⁄ , 𝑊𝑎𝑡𝑡/𝑚2

𝑟 : Koefisien refleksi -

𝛼 : Koefisien serap -

𝑇 : Koefisien transmisi -

z : Impedansi spesifik 𝐾𝑔 𝑚2𝑠⁄

Z : Impedansi akustik 𝐾𝑔 𝑚4𝑠⁄

𝑢 : Kecepatan partikel medium 𝑚/𝑠

𝑆 : Luas penampang 𝑚2

𝑙0 : Panjang leher 𝑚

𝑉 : Volume 𝑚3

𝑑 : Diameter 𝑚

Documents

PENGUKURAN KOEFISIEN SERAP BUNYI PADA PEREDAM …