ANALISIS AKUSTIK PADUAN GIPSUM DAN GRANULE POLYSTYRENE SEBAGAI BAHAN PENYERAP BUNYI

Transkripsi

1 ANALISIS AKUSTIK PADUAN GIPSUM DAN GRANULE POLYSTYRENE SEBAGAI BAHAN PENYERAP BUNYI Disusun Oleh: ELIS ROIFAH M SKRIPSI untuk memenuhi sebagian dari persyaratan memperoleh derajat Sarjana Sains FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA JANUARI, 2012 i

2 ii

3 PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa isi intelektual skripsi saya yang berjudul Analisis Akustik Paduan Gipsum Dan Granule Polystyrene Sebagai Bahan Penyerap Bunyi adalah hasil karya saya atas arahan dari pembimbing dan sepengetahuan saya hingga saat ini, isi skripsi tidak berisi materi yang telah dipublikasikan atau ditulis oleh orang lain atau materi yang telah diajukan untuk mendapat gelar kesarjanaan di Universitas Sebelas Maret atau Perguruan Tinggi lainya, jika ada maka telah dituliskan di daftar pustaka skripsi ini dan segala bentuk bantuan dari semua pihak telah ditulis dalam bagian ucapan terima kasih. Isi skripsi ini boleh dirujuk atau difotokopi secara bebas tanpa harus memberitahu penulis. Surakarta, 3 Januari 2012 iii

4 MOTTO "Sesungguhnya Allah tidak akan mengubah keadaan suatu kaum sehingga ia mengubah keadaanya sendiri." (QS. Ar-Ra'd: 11) "Man Jadda Wa Jada.. man shabara shafira".(siapa yang bersungguh-sungguh, dia akan berhasil.. Siapa yang sabar akan beruntung).(pepatah arab) Apa yang akan terjadi adalah apa yang kamu yakini (penulis) "Ridho ALLAH tergantung kepada keridhoan orang tua dan murka ALLAH tergantung kepada kemurkaan orang tua" (HR Bukhori, Ibnu Hibban, Tirmidzi, Hakim) PERSEMBAHAN Dengan rahmat Allah SWT, karya ini kupersembahkan kepada: 1. Ibu dan ayah serta keluarga tercinta. 2. Adik & kakakku tersayang. 3. Almamaterku,khususnya jurusan fisika fakultas MIPA Universitas Sebelas maret. 4. Kawan seperjuangan yang mewarnai proses kehidupanku.. iv

5 Analisis Akustik Paduan Gipsum dan Granule Polystyrene sebagai Bahan Penyerap Bunyi Elis Roifah Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Penetahuan Alam Universitas Sebelas Maret ABSTRAK Analisis akustik dari paduan gipsum dan granule polystyrene telah ditentukan dengan metode tabung impedansi dua mikrofon. Sampel dengan ketebalan yang berbeda dari paduan gipsum dan granule polystyrene dan penambahan perforated screen untuk diuji koefisien absorpsinya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan granule polystyrene pada sampel tidak menghasilkan pengaruh secara langsung terhadap peningkatan koefisien absorpsi, akan tetapi berpengaruh terhadap kerapatanya. Sedangkan pengaruh ketebalan dan penambahan perforated screen dapat menyebabkan meningkatnya koefisien absorpsi. Kata kunci : koefisien absorpsi, gipsum, granule polystyrene, metode tabung impedansi dua mikrofon, perforated screen. v

6 The Acoustic Analysis of Gypsum and Granule Polystyrene Combination as Sound Absorption Material Elis Roifah, Physics Department, Natural Science and Mathematic Faculty Sebelas Maret University ABSTRACT The Acoustic analysis from gypsum and granule polystyrene combination had been determined by two microphones impedance tube method. The sample with different thickness from gypsum and granule polystyrene combination and perforated screen addition to be tested its absorption coefficient. The result showed that granule polystyrene addition to the sample had direct influence to the increasing of absorption coefficient, while the influence of thickness and perforation screen addition can increase the absorption coefficient. key words: absorption coefficient, gypsum, granule polystyrene, two microphones impedance tube method, perforated screen. vi

7 KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Allah SWT atas segala limpahan nikmat dan karunianya, sehingga penilis dapat menyelesaikan penulisan skripsi. Sholawat dan salam senantiasa penulis haturkan kepada Rosululloh SAW sebagai pembimbing seluruh umat manusia. Skripsi yang penulis susun sebagai bagian dari syarat untuk mendapat gelar Sarjana Sains ini penulis beri judul Analisis Akustik Paduan Gipsum dan Granule Polystyrene sebagai Bahan Penyerap Bunyi. Terselesaikanya skripsi ini adalah suatu kebahagiaan bagi saya. Setelah sekitar satu semester penulis harus berjuang untuk bisa menyelesaikan skripsi ini tepat waktu. Dengan segala suka dan dukanya, pada akhirnya skripsi ini tereselesaikan juga. Kepada berbagai pihak yang telah membantu penulisan menyelesaikan skripsi ini penulis ucapkan terima kasih. Penelitian ini merupakan bagian dari skema SBIR (Small Business Innovation Research) FMIPA UNS 2011 yang berjalan dilab. Akustik dengan pembimbing pertama sebagai peneliti utama. Atas bantuanya yang sangat besar selama proses pengerjaan skripsi ini, ucapan terima kasih secara khusus penulis sampaikan kepada: 1. Bapak Drs. Iwan Yahya, M.Si (Pembimbing I) 2. Ibu Dra. Suparmi, M.A,Ph.D (Pembimbing II) 3. Rekan- rekan dalam satu group akustik : Asih Islamiatun, Okta Binti Masfiatur Rohmah, Yayuk Arianti, Setyaningrum Ambarwarti, Peny Rizky Riandini. 4. Ibu, Bapak, Kakak, Adik, Simbah dan seluruh Keluarga yang telah memberikan dukungan moral dan material 5. Sahabatku Enik, terima kasih kebersamaan dan bantuan selama ini. Semoga Allah Allah SWT membalas jerih payah dan pengorbanan yang telah diberikan dengan balasan yang lebih baik. Amin. Penulis menyadari akan banyaknya kekurangan dalam penulisan skripsi ini. Namun demikian, penulis berharap semoga karya kecil ini bermanfaat. Surakarta, Januari 2012 vii

8 DAFTAR ISI viii halaman HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii HALAMAN PERNYATAAN... iii MOTTO DAN PERSEMBAHAN... iv ABSTRAK... v ABSTRACT... vi KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... viii DAFTAR TABEL... x DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR SIMBOL... xii DAFTAR LAMPIRAN... xiii BAB I. PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Perumusan Masalah Batasan masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 4 BAB II. LANDASAN TEORI Bunyi dan Kebisingan Gelombanng Bunyi Persamaan Gelombang Bunyi Material Akustik Granular Polystyrene Gipsum Material Penyerap Bunyi Koefisien Absorpsi Bunyi Metode Tabung Impedansi Dua Mikrofon Metode Tabung Impedansi Dua Mikrofon Fungsi Pindah (Transfer Function) Matriks Pindah (Transfer Matrix) BAB III. METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian Alat dan Bahan... 19

9 Alat yang Digunakan Bahan yang Digunakan Metode Penelitian Persiapan Alat dan Bahan Pembuatan Sampel Set Up dan Kalibrasi Alat Pengujian Pengujian Kinerja Akustik Sampel Pengujian dengan perforated screen Prosedur Perekaman Data Digital dan Display Grafik Teknik Analisa dan Pembahasan BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Pengaruh Ketebalan Pada Sampel Satu Lapis Pada sampel Lapis ganda Perbandingan sampel satu lapis dan Lapis ganda Pengaruh Penambahan Perforated Screen Penambahan Screen pada GM Penambahan Screen pada Sampel GG penambahan Screen pada Sampel GG BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN- LAMPIRAN ix

10 DAFTAR TABEL halaman Tabel 2.1. Koefisien Absorpsi Gipsum 12 Tabel 3.1. Nama Label Sampel yang Digunakan 21 Tabel 3.2. Jumlah, Diameter dan Tebal hole dari Screen yang Digunakan 22 Tabel 4.1. Data Massa, Volume, Kerapatan dan Koefisien Absorpsi Sampel 24 x

11 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1. Pemantulan dan Penyerapan Bunyi Pada Suatu Muka Dataran dari Dua Media Akustik 6 Gambar 2.2. Skema Tabung Impedansi 15 Gambar 2.3. Material Berlapis. 16 Gambar 4.1 Koefisien Absorpsi pada Sampel Satu Lapis 25 Gambar 4.2. Koefisien Absorpsi pada Sampel Lapis Ganda 26 Gambar 4.3. Grafik Perbandingan Koefisien Absorpsi GM dan GM2 27 Gambar 4.4. Grafik Perbandingan Koefisien Absorpsi GG55 dan GG Gambar 4.5. Grafik Perbandingan Koefisien Absorpsi GG46 dan GG Gambar 4.6. Koefisien Absorpsi Dengan Penambahan Screen pada Sampel GM 30 Gambar 4.7. Koefisien Absorpsi Dengan Penambahan Screen pada Sampel GG46 31 Gambar 4.8. Koefisien Absorpsi Dengan Penambahan Screen pada Sampel GG55 32 xi

12 DAFTAR SIMBOL Simbol Keterangan Satuan df Gaya yang terjadi pada fluida Newton m Massa Kilogram a Percepatan Meter/sekon 2 P Tekanan ρ Massa jenis Kilogram/meter 3 V Volume Meter 3 n Jumlah mol dm Massa partikel didalam fluida Kilogram R Tetapan Avogadro T Temperatur C Konstanta adiabatik B Modulus bulk adiabatik untuk fluida c Kecepatan gelombang Meter/sekon 2 H Fungsi pindah G 12 Cross spectrum dari sinyal 1 dan 2 G 11 Auto spectrum dari sinyal 1 dan 2 H r H i R k Funngsi pindah bagian real Funngsi pindah bagian imajiner Koefisien refleksi Bilangan gelombang s Jarak antara kedua mikrofon meter v Kecepatan partikel Meter/sekon T Transfer matriks Koefsien absorpsi xii o C

13 DAFTAR LAMPIRAN halaman Lampiran 1 Data Sampel dengan Frekuensi dari Rentang Hz 38 Lampiran 2 Gambar Alat, Bahan dan Sampel Penelitian 39 Lampiran 3 Tampilan Grafik pada Komputer dengan Software Labshop Pulse System dari B & K 41 xiii

14 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Gipsum (CaSO 4.2H 2 0), adalah senyawa kimia yang tersusun dari unsur kalsium, gugus sulfat dan air. Gipsum memiliki massa yang ringan dan tahan api, dengan massa jenis 2,32 g.cm -3. Karakteristik gipsum bersifat mereduksi bising dan penyerap bunyi yang baik (Suptandar, 2004). Gipsum adalah mineral yang bahan utamanya terdiri dari hydrated calcium sulfate. Seperti pada mineral dan batu, gipsum akan menjadi lebih kuat apabila mengalami penekanan.(gypsum Association, 2007) Polystyrene (Styrofoam) dibentuk dari molekul- molekul styrene. Ikatan rangkap antara bagian CH 2 dan CH 2 dari molekul yang disusun kembali hingga membentuk ikatan dengan molekul-molekul styrene berikutnya dan pada akhirnya membentuk polystyrene. Material ini diaplikasikan untuk pembuatan furniture (pelapis kayu), casing monitor komputer, casing TV, utensil, lensa (optik dari plastik). Jika polystyrene dipanaskan dan udara ditiupkan maka melalui pencampuran tersebut akan terbentuk styrofoam. Styrofoam memiliki sifat sangat ringan, moldable dan merupakan insulator yang baik (Parlin Sinaga). Selama ini kompon gipsum banyak digunakan sebagai bahan utama plafon rumah, karena memang material gipsum mempunyai kelenturan paling minimal, fleksibel dan memiliki kemampuan konduktivitas suhu yang rendah. Berdasarkan sifat diatas, gipsum sebagai plafon dengan mudah dapat dimodifikasi sesuai dengan kebutuhan. Untuk mendapatkan sebuah plafon dengan massa yang lebih ringan maka pada penelitian kali ini akan dilakukan analisis penambahan butiran gabus ( granule polystyrene) kedalam bahan yang terbuat dari gipsum. Limbah gabus dalam masyarakat belum dimanfaatkan secara maksimal, limbah bekas bantalan elektronika ini kebanyakan dibuang dan belum dimanfaatkan. Pengujian panel akustik yang terbuat dari gipsum dengan penambahan butiran gabus (granule polystyrene) untuk mendapatkan sebuah 1

15 2 panel yang lebih ringan serta untuk mengetahui nilai koefisien absorpsi bunyi yang dihasilkan. Material penyerap yang biasanya dijadikan analisis akustik adalah koefisien absorpsi bunyi (koefisien serapan bunyi). Beberapa penelitian sebelumnya telah banyak melakukan analisis akustik pada suatu material. Menurut Himawan (2007) yang melakukan penelitian tentang karakteristik akustik sampah kota dengan variasi komposisi antara bahan dasar sampah organik dan anorganik. Hasil penalitianya menunjukkan bahwa material yang memiliki kandungan organik tinggi mempunyai koefisien absorpsi bunyi yang besar pada frekuensi tinggi dimana semakin besar frekuensinya koefisien absorpsinya juga semakin naik. Penelitian karakteristik akustik dengan variasi ketebalan, khususnya untuk pengukuran koefisien absorpsi bunyi pernah dilakukan pada aluminium busa (Jae- Eung et.al.,1998) dan sampah industri daun teh (Ersoy dan Kucuk, 2009). Hasil penelitian Jae-Eung et.al., menunjukkan bahwa aluminium busa memiliki kemampuan menyerap bunyi yang terbaik pada frekuensi Hz pada ketebalan 24 mm. sedangkan Ersoy dan Kucuk menambahkan lapisan backing plate pada sampel uji sehingga meningkatkan koefisien serapan bunyi antara 100% hingga 300% dibandingkan tanpa backing plate. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa 10 mm sampah daun teh dengan backing plate memiliki koefisien absorpsi bunyi yang hampir sama dengan 6 lapis kain tekstil tenun dan 20 mm sampah daun teh dengan backing plate dapat menyerap bunyi dengan baik pada rentang frekuensi Hz. Penelitian dengan penambahan kolom udara (perforated plate) telah dilakukan oleh Kentut (2006) yang hasilnya bahwa semakin besar diameter lubang maka nilai koefisien serapan sampel akan semakin meningkat. Hal ini disebabkan karena semakin besar diameter lubang pada perforated plate maka akan semakin besar kemungkinan gelombang bunyi yang menumbuk permukaan lapisan porous, dengan demikian maka energi bunyi yang diserap juga akan semakin banyak sehingga nilai koefisien serapan bunyi akan meningkat. Penelitian yang telah dilakukan oleh commit Tayong to user R and Leclaire P (2010) mengenai

16 3 pengaruh interaksi lubang yang mengemukakan bahwa dengan penambahan lubang maka akan berpengaruh terhadap massanya. Metode yang dapat digunakan antara lain adalah metode dua rongga yang merupakan metode tabung impedansi dua mikrofon atau metode fungsi pindah dua mikrofon. Kelebihan dari metode tabung impedansi dua mikrofon relatif lebih mudah diimplementasikan dan lebih sederhana perhitunganya karena hanya menggunakan satu konfigurasi. Pada penelitian kali ini, dilakukan pengukuran koefisien absorpsi bunyi pada bahan kompon gipsum dengan penambahan butir gabus styrofoam (granule polystyrene) dengan 2 variasi ketebalan. Selanjutnya diberi penambahan perforated screen pada sampel untuk diketahui nilai koefisien absorpsinya. Sedangkan metode yang digunakan adalah metode tabung impedansi dua mikrofon (two microphones impedance tube method) Perumusan Masalah Berdasarkan pada latar belakang diatas, maka didapatkan perumusan masalah sebagai berikut: 1. Bagaimana pengaruh penambahan butiran gabus styrofoam (granule polystyrene) terhadap nilai koefisien absorpsinya? 2. Bagaimana pengaruh ketebalan sampel terhadap nilai koefisien absorpsinya? 3. Bagaimanakah pengaruh penambahan perforation screen terhadap nilai koefisien absorpsinya? 1.3. Batasan Masalah Pada penelitian kali ini batasan masalah yang digunakkan adalah: 1. Menggunakan bahan uji (sampel) yaitu kompon gipsum yang dicampur dengan butiran gabus styrofoam (granule polystyrene). 2. Sampel yang digunakan dicetak berbentuk silinder dengan ukuran diameter 10 cm dan tebal 1 cm. 3. Penambahan perforated screen dengan 3 variasi perbedaan diameter lubang dan tebal yang terbuat dari aklirik.

17 4 4. Pengujian yang dilakukan meliputi penentuan nilai koefisien absorpsi bunyi dari sampel, berdasar variasi ketebalan sampel dan pengaruh penambahan perforated screen. 5. Metode yang digunakan adalah Metode Tabung Impedansi Empat Mikrofon (Four Microphones Impedance Tube Method) menggunakkan peralatan eksperimen dari BrȔel & Kjǽr (B&K) tipe Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah: 1. Mengetahui pengaruh penambahan granule polystyrene pada gipsum terhadap nilai koefisien absorpsi pada sampel lapis ganda. 2. Menguji beberapa variasi perforated screen terhadap kinerja akustik pada sampel paduan gipsum dan granule polystyrene terhadap nilai akustiknya Manfaat Penelitian Dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan beberapa manfaat antara lain yaitu: 1. Manfaat teoritis, yaitu memberikan informasi yang bersifat ilmiah tentang pemanfaatan kompon gipsum dan granule polystyrene dapat digunakan sebagai peredam suara pada sampel lapis ganda. 2. Manfaat praktis, yaitu untuk mengetahui pengaruh penambahan perforated screen pada kinerja akustik.

18 5 BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Bunyi dan Kebisingan Bunyi merupakan transmisi energi yang melewati media padat, cair, dan gas dalam suatu getaran yang diterima melalui sensasi telinga dan otak. Variasi bunyi terjadi karena tekanan udara berupa rapatan atau renggangan molekul udara oleh gangguan pada media elastis yang menyebar ke segala arah (Suptandar, 2004). Menurut Suptandar (2004) bunyi yang menumbuk suatu permukaan akan mengalami berbagai kondisi, yaitu: a. Pemantulan bunyi Merupakan pemantulan kembali dari gelombang bunyi yang menumbuk suatu permukaan, dimana sudut datang sama besar dengan sudut pantul. Permukaan yang keras, tegar dan rata akan memantulkan hampir semua energi bunyi. Suara yang disebarkan menimbulkan gelombang bunyi yang merambat ke segala arah dengan tekanan bunyi yang sama pada tiap bagian ruang. b. Penyerapan bunyi Yaitu penyerapan energi bunyi oleh lapisan permukaan tertentu memiliki koefisien penyerapan yang juga tertentu. Terdapat beberapa jenis penyerapan suara yaitu: 1. Penyerapan bahan berpori, berfungsi mengubah energi bunyi menjadi energi panas melalui gesekan dengan molekul udara. Pada frekuensi tinggi, semakin tebal lapisan bahan penyerap akan semakin efisien. Misalnya serat kacang (rock wall), serat kayu, papan serat (fiber board), dan lain lain. 2. Penyerapan panel bergetar, berfungsi sebagai pengubah energi bunyi menjadi energi getaran. Penyerap ini akan bekerja dengan baik pada frekuensi rendah, misalnya kaca, pintu, panel kayu 3. Penyerapan resonator rongga, berfungsi untuk mengurangi energi melalui gesekan dan interfleksi pada lubang dalam yang bekerja pada frekuensi 5

19 6 rendah, contohnya sound block, resonator panel berlubang dan resonator celah. Setiap material memiliki sifat akustik yang berbeda dan dalam penyerapan suara banyak ditentukan oleh ketebalan, porositas, konstruksi, serta frekuensi. Penyerapan dan pemantulan bunyi dapat dilihat seperti pada gambar berikut: Gelombang datang Gelombang diserap/ ditransmisikan Gelombang pantul Gambar 2.1. Pemantulan dan Penyerapan Bunyi Pada Suatu Muka Dataran dari Dua Media Akustik. (Doelle, L, L.,1993) c. Transmisi bunyi Bunyi yang merambat pada lapisan permukaan diteruskan ke semua penjuru atau ruang-ruang lain dan sifatnya tergantung pada kesesuaian tingkat kemampuan transmisi material. Untuk menghindari kebisingan ruang yang berakustik digunakan material yang bertransmisi rendah serta perhitungan konstruksi pada pemasangan lapisan penyerap. d. Difraksi bunyi Yaitu suatu gejala pembelokan bunyi yang disebabkan oleh benda penghalang, seperti sudut ruang (corner), kolom, tembok-tembok, balok-balok, dan perabot lainya. Bunyi memiliki beberapa sifat dan besaran fisis. Sifat-sifat bunyi antara lain: dapat dipantulkan, dapat berinterferensi, dan dapat dibelokkan. Bunyi dapat menimbulkan pengaruh pada lingkungan sekitarnya seperti adanya pelayangan bunyi dan efek doppler. Bunyi merupakan salah satu jenis gelombang sehingga memiliki besaran-besaran gelombang seperti kecepatan, frekuensi, panjang

20 7 gelombang dan periode. Selain itu bunyi juga memiliki besaran lain seperti tekanan bunyi, intensitas bunyi dan daya akustik. Kebisingan sebagai suara yang tidak dikehendaki harus dikendalikan agar tidak mengganggu kenyamanan dan kesehatan manusia. Tingkat kebisingan pada suatu titik yang berasosiasi dengan suatu kondisi lingkungan yang tertentu disebut kebisingan ambien. Kontrol kebisingan dilakukan sebagai upaya pengendalian kebisingan ambien untuk lingkungan dengan kondisi tertentu. Secara umum kontrol kebisingan diklasifikasikan atas tiga kategori yaitu : 1. Kontrol kebisingan pada sumber kebisingan 2. Kontrol kebisingan pada lintasan (medium propogasi) 3. Kontrol kebisingan pada penerima dengan alat proteksi kebisingan. (Sasongko dkk., 2000). Telinga manusia sebagai suatu komponen penerima dalam pembangkitan suara, mempunyai karakteristik tertentu dalam memberikan respon terhadap eksitasi gelombang suara yang diterimanya. Tanggapan (respons) telinga terhadap suara terdiri dari tanggapan terhadap frekuensi, tanggapan terhadap intensitas suara yang sangat bervariasi seperti misalnya tanggapan obyektif dan tanggapan subyektif. Tanggapan obyektif dikaitkan dengan tanggapan manusia terhadap intensitas suara (umumnya untuk suara dengan intensitas suara yang cukup tinggi) dan tanggapan terhadap frekuensi. Telinga tidak mempunyai tanggapan yang sama pada setiap frekuensi tengah untuk tekanan suara yang sama (Quadrant Utama, 2002). Pengaruh kebisingan terhadap manusia tergantung pada karakteristik fisis, waktu berlangsung dan waktu kejadiannya. Pendengaran manusia sebagai salah satu indra yang berhubungan dengan komunikasi (suara). Telinga berfungsi sebagai fonoreseptor yang mampu merespon suara pada kisaran antara dba. Frekuensi yang dapat direspon oleh telinga manusia antara 20 Hz Hz, dan sangat sensitif pada frekuensi antara Hz sampai Hz (Sasongko dkk., 2000).

21 Gelombang Bunyi Gelombang bunyi adalah gelombang mekanis longitudinal. Gelombang mekanis merupakan gelombang yang berasal dari pergeseran suatu bagian medium elastis dari kedudukan setimbang. Gelombang bunyi tersebut dapat dijalarkan di dalam benda padat, benda cair dan benda gas. Partikel- partikel bahan yang mentransmisikan sebuah gelombang seperti itu berosilasi dalam arah penjalaran gelombang itu sendiri ( Halliday and Resnick, 1998). Gelombang bunyi yang menumbuk suatu ruangan sebagian energinya akan dipantulkan, diserap, disebarkan, dibelokkan dan ditransmisikan ke ruangan yang berdampingan, tergantung pada sifat akustik dindingnya (Doelle, 1993) Persamaan Gelombang Bunyi Persamaan gelombang bunyi berasal dari persamaan gerak Hukum Newton dan Hukum Gas Ideal. 1. Hukum Newton Berdasarkan hukum newton kedua F = m. a, dimana F adalah vektor gaya yang dikenakan, m adalah massa benda dan a adalah percepatan benda, maka untuk kasus pada bunyi diperlukan tiga komponen yang berhubungan dengan ketiga komponen tersebut. Jika diasumsikan suatu partikel bergerak di dalam fluida yaitu udara atau air maka partikel tersebut memiliki volume dv dan memiliki massa dm, sehingga berdasarkan hukum newton dua diperoleh persamaan df = a. dm (2.1) dimana df adalah gaya yang dikerjakan pada volume tersebut. Jika direpresentasikan dalam komponen sumbu x maka gaya yang dikerjakan pada partikel tersebut berlaku df x = P P + dp dydz = P x dxdydz = P x dv (2.2)

22 9 Gaya pada persamaan (2.2) disebabkan oleh adanya perbedaan tekanan antara dua sisi pada volume. Analog dengan persamaan (2.2) diperoleh persamaan gaya rendah komponen sumbu y dan sumbu z sehingga diperoleh vektor gaya df = df x + df y + df z = PdV (2.3) Jika kecepatan partikel di dalam fluida tersebut adalah u (x, y, z, t) maka dapat dituliskan percepatan partikel sebagai a = du = u x + u y + u z + u dt x t y t z t t a = u u u x + y + x y z a = u. u + u t (2.4) u Dimana u. = u x + u u x y + u u y z z Komponen selanjutnya adalah massa dari partikel yang didefinisikan sebagai dm = ρdv (2.5) Kemudian dengan substitusi persamaan (2.3), (2.4) dan (2.5) ke dalam persamaan (2.1) diperoleh P = ρ u. u + u t (2.6) Jika diasumsikan bahwa sehingga persamaan (2.6) menjadi u. u u t, maka u. u dapat diabaikan, P = ρ u t (2.7)

23 10 2. Hukum gas Ideal diperoleh Dari persamaan (2.7) dengan menggunakan definisi Laplacian akan ρ 0. u t =. P ρ 0. u t = 2 P (2.8) Persamaan Kontinuitas s + u = 0 diturunkan terhadap waktu sehingga didapat t 2 s +. u = 0 2 s u dt 2 t dt 2 =. t (2.9) Substitusi persamaan (2.9) ke persamaan (2.8) 2 s = dt 2 2 P (2.10) Persamaan Hukum Gas Ideal PV = nrt (2.11) Pada proses Adiabatik, P merupakan fungsi tekanan dan ρ adalah massa jenis, yang dapat dituliskan dalam persamaan berikut: P = Cρ (2.12) Dimana C adalah konstanta Adiabatik. C = P ρ (2.13) Dengan mensubtitusikan persamaan (2.13) kedalam persamaan (2.12) diperoleh persamaan P P 0 = P ρ ρ ρ 0 (2.14)

24 11 Persamaan Modulus Bulk Adiabatik untuk fluida adalah sebagai berikut B = ρ 0 P ρ adiabatik (2.15) P ρ = B ρ 0 (2.16) Dengan mensubstitusikan persamaan (2.16) kedalam persamaan (2.14) diperoleh persamaan P P 0 = B ρ ρ 0 ρ 0 (2.17) Kondensasi, s didefinisikan sebagai perbandingan dari perubahan densitas dan densitas awal s = ρ ρ 0 ρ o (2.18) Sehingga dengan mensubtitusikan persamaan (2.18) kedalam persamaan (2.17) diperoleh persamaan p = B. s (2.19) Dimana p adalah perubahan tekanan akustik (P- P 0 ). kemudian dengan mensubtitusikan persamaan (2.19) kedalam persamaan (2.10) didapatkan persamaan ρ 0 2 P = B dt 2 2 P (2.20) Jika didefinisikan konstanta c = B ρ 0 maka persamaan (2.20) berubah menjadi 2 P = 1 c 2 2 P dt 2 (2.21) dimana c adalah kecepatan gelombang dalam medium (Brewer, 1992).

25 Material Akustik Material akustik dapat dibagi ke dalam tiga kategori dasar: (1) material penyerap atau absorbing material, (2) material penghalang atau barrier material, (3) material peredam atau damping material. Material penyerap bunyi mempunyai beberapa parameter akustik yang merupakan besaran yang dapat diukur sebagai sifat dan kinerja material tersebut. Besaran tersebut yaitu impedansi normal dan koefisien serapan bunyi. Penelitian mengenai karakter akustik pada suatu material penyerap bunyi telah banyak dilakukan. Pengukuran koefisien serapan bunyi pada bahan organik juga dilakukan pada bahan lain seperti sampah kota (Himawanto, 2007), serat kelapa dan rami (Sabri, 2005). Sabri meneliti kinerja akustik dari serat kelapa dan rami untuk menggantikan serat síntesis seperti rockwool dan glasswool yang selama ini telah digunakan sebagai bahan penyerap suara secara meluas. Himawanto (2007) meneliti karakteristik akustik sampah kota dengan variasi komposisi antara bahan dasar sampah organik dan anorganik. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa material yang memiliki kandungan organik tinggi mempunyai koefisien serapan bunyi yang besar pada frekuensi tinggi, dimana semakin besar frekuensinya koefisien serapannya juga semakin naik Granular Polystyrene Styrofoam atau expanded polystyrene dikenal sebagai gabus putih yang biasa digunakan untuk membungkus barang- barang elektronik. expanded Polystyrene dibentuk dari molekul-molekul styrene (C 6 H 9 CH 9 CH 2 ). Ikatan rangkap antara bagian CH 2 dan CH 2 dari molekul disusun kembali hingga membentuk ikatan dengan molekul molekul styrene berikutnya dan pada akhirnya membentuk polystyrene. Penggabunngan acak benzene mencegah molekul membentuk garis yang sangat lurus sebagai hasil polyester mempunyai bentuk yang tidak tetap, transparan dan dalam berbagai bentuk plastik. Polystyrene merupakkan bahan yang baik ditinjau dari segi mekanis maupun suhu namun bersifat agak rapuh dan lunak pada suhu dibawah 100 o C (Billmeyer, 1984). Polystyrene memiliki berat jenis sampai 1050 kg/m 3, kuat tarik sampai 40

26 13 MN/m 2, modulus lentur sampai 3GN/m 2, modulus geser sampai 0,99 GN/m 2, angka poisson 0,33 (Crawford, 1998). Material ini diaplikasikan untuk pembuatan furniture (pelapis kayu), casing monitor komputer,casing TV, utensil, lensa (optik dari plastik ). Bilamana polystyrene dipanaskan dan udara ditiupkan maka melalui pencampuran tersebut akan terbentuk styrofoam. Styrofoam memiliki sifat sangat ringan, moldable dan merupakan insulator yang baik (Parlin Sinaga). Penambahan styrofoam juga diterapkan saat pembuatan batako ringan yang dilakukan oleh Simbolon, T (2009) yang hasilnya semakin banyak penambahan styrofoam maka nilai densitas atau kerapatannya menurun sehingga didapatkanlah batako ringan Gipsum ( CaSO 4.2H 2 0) Gipsum (CaSO 4.2H 2 0), adalah senyawa kimia yang tersusun dari unsur kalsium, gugus sulfat dan air. Gipsum memiliki massa yang ringan dan tahan api, dengan massa jenis 2,32 g.cm -3. Karakteristik gipsum bersifat mereduksi bising dan penyerap bunyi yang baik (Suptandar, 2004). Material gipsum tidak membahayakan bagi kesehatan manusia, hal ini dibuktikan dengan adanya pengobatan yang menggunakan gipsum sebagai medianya, seperti digunakanya gipsum sebagai pengisi pencetakan gigi dalam bidang kedokteran. Gipsum juga digunakan sebagai plafon, dengan sifat dari gipsum yaitu fleksibel dan memiliki kemampuan konduktivitas suhu yang rendah. Berdasarkan sifat tersebut gipsum sebagai plafon dengan mudah dapat di modifikasi sesuai dengan kebutuhan. Selain untuk palfon, gipsum juga biasa dipakai sebagai dinding partisi seperti skat kamar dan penutub tembok (lining wall), hanya saja gipsum tidak bias diaplikasikan untuk eksterior, kolom dinding atau penahan beban. Papan gipsum bersifat tahan api, awet dan tidak menimbulkan emisi gas formaldehida. Salah satu penggunaan papan gipsum cocok untuk pemakaian di bawah atap dan tidak selalu berhubungan dengan kelembaban tinggi (Khairul S, 2010). Spesifikasi papan gipsum dapat dilihat pada tabel berikut:

27 14 Tabel 2.1. Koefisien Absorpsi Gipsum Frekuensi 150 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz Koef. Serapan bunyi 0,29 0,10 0,05 0,04 0,07 0,09 Sumber : ( Doelle, L, L. 1993) 2.5. Material Penyerap Bunyi Bahan lembut, berpori dan kain dan manusia, menyerap sebagian besar gelombang bunyi yang menumbuk mereka. Bahan-bahan seperti ini disebut sebagai bahan penyerap bunyi. Penyerapan bunyi adalah perubahan energi bunyi menjadi suatu bentuk lain, biasanya panas, ketika melewati suatu bahan atau ketika menumbuk suatu permukaan. Jumlah panas yang dihasilkan pada perubahan energi ini adalah sangat kecil, sedang kecepatan perambatan gelombang bunyi tidak dipengaruhi oleh penyerapan (Doelle, 1993). Material penyerap bunyi pada umumnya dibagi ke dalam tiga jenis, yaitu bahan berpori, panel absorber (panel penyerap), dan resonator rongga (atau Helmholtz). Pengelompokan ini didasarkan pada proses perubahan energi suara yang menumbuk permukaan bahan menjadi energi panas (Sabri, 2005). Pada bahan berpori, energi bunyi diubah menjadi energi panas melalui gesekan dengan molekul udara. Contoh material ini adalah serat kacang (rock wall), serat kayu, dan papan serat (fiber board). Pada panel absorber, energi bunyi diubah menjadi energi getaran. Material panel absorber ini bekerja dengan baik pada frekuensi rendah, misalnya kaca, pintu, dan panel kayu. Resonator berongga mengurangi energi bunyi melalui gesekan dan interfleksi pada lubang dalam yang bekerja pada frekuensi rendah. Contohnya antara lain sound block, resonator panel berlubang, dan resonator celah (Kentut S, 2006) Koefisien Absorpsi Bunyi Konsep dari penyerapan bunyi (Acoustic Absorption) merupakan peristiwa hilangnya energi yang terjadi ketika sebuah gelombang bunyi menabrak dan dipantulkan dari suatu permukaan commit benda. to user Proses pemindahan daya bunyi dari

28 15 suatu ruang tertentu, dalam mengurangi tingkat tekanan bunyi dalam volume tertentu, dikenal sebagai penyerapan bunyi. Proses ini berkaitan dengan penurunan jumlah energy bunyi dari udara yang menjalar hingga mengenai suatu media berpori. Bagian energi terserap ketika gelombang bunyi dipantulkan, disebut disebut dengan koefisien serapan bunyi dari material. Nilai dari koefisien bunyi tergantung dari sifat material, frekuensi bunyi dan sudut gelombang bunyi ketika mengenai permukaan material tersebut ( Khairul S, 2010). Efisiensi penyerapan bunyi suatu bahan pada frekuensi tertentu dinyatakan oleh koefisien absorbsi bunyi. Koefisien absorbsi bunyi suatu permukaan adalah bagian permukaan bunyi datang yang diserap, atau tidak dipantulkan oleh permukaan. Koefisien ini dinyatakan dalam huruf Greek α. (Doelle, 1993). Koefisien absorbsi bunyi (α) dinyatakan dalam bilangan antara 0 dan 1. Nilai koefisien absorbsi 0 menyatakan tidak ada energi bunyi yang diserap dan nilai koefisien serapan 1 menyatakan serapan yang sempurna. (Kentut S, 2006). Reaksi serap terjadi akibat turut bergetarnya material terhadap gelombang suara yang sampai pada permukaan material tersebut. Getaransuara yang sampai dipermukaan turut menggetarkan partikel dan pori-poriudara pada material tersebut. Sebagian dari getaran tersebut terpantul kembalike ruangan, sebagian berubah menjadi panas dan sebagian lagi di teruskan kebidang lain dari material tersebut (Gunawan, 2008). Penelitian mengenai pengukuran koefisien absorpsi bunyi pada bahan alam telah dilakukan oleh beberapa peneliti. Sabri (2005) meneliti kinerja akustik dari serat kelapa dan rami untuk menggantikan serat sintesis seperti rockwool dan glasswool yang selama ini telah digunakan sebagai bahan penyerap suara secara meluas. Nilai koefisien absorpsi bunyi maksimum untuk serat kelapa diperoleh pada frekuensi 4000 Hz yaitu sebesar 90%, sedangkan untuk serat rami diperoleh pada frekuensi 5000 Hz sebesar 77%.

29 Metode Tabung Impedansi Dua Mikrofon ( Two Microphones Impedance Tube Method) Metode Tabung Impedansi Dua Mikrofon (Two Microphones Impedance Tube Method) Metode Tabung Impedansi Dua Mikrofon ( Two Microphones Impedance Tube Method) adalah salah satu metode untuk mengukur karakteristik material penyerap bunyi yang relatif mudah diterapkan dibandingkan metode yang lain karena hanya menggunakan satu konfigurasi (Niken P,2009). Pada Gambar 2.2. merupakan skema impedansi dua mikrofon untuk menganalisa nilai koefisien absorpsi dari sebuah sampel. Fungsi dua mikrofon adalah untuk mendeteksi adanya gelombang datang dan gelombang pantul dari permukaan sampel berlubang dengan menganalisa interaksi panjang rongga yang dapat diubah menggunakan piston. Bilangan Gelombang kompleks dan karakteristik impedansi kompleks dapat diturunkan dari teori gelombang bidang.(tao et.al.,2003). Untuk mendapatkan koefisien absorpsi maka digunakan pendekatan transfer matrix. Gambar 2.2. Skema Tabung Impedansi (Tayong R And Leclaire P, 2010) Fungsi Pindah (Transfer Function) Secara fisis fungsi pindah (transfer function) merupakan gambaran respon system terhadap masukan tertentu, yang dapat dinyatakan dalam bentuk perbandingan transformasi Fourier tekanan akustik pada dua lokasi mikrofon (mikrofon yang paling dekat dengan bahan uji atau mikrofon yang paling dekat dengan sumber bunyi (Kentut S, 2006). Fungsi pindah dinyatakan sebagai berikut (ASTM , 1998) :

30 17 H = G 12 G 11 = H e ø = H r = jh i (2.13) H merupakan fungsi pindah hasil pengukuran dari sinyal dua mikrofon, G 12 adalah cross spectrum dari sinyal tekanan akustik pada mikrofon di lokasi 1 dan 2, G 11 adalah auto spectrum dari tekanan akustik pada mikrofon di lokasi 1 dan 2, H r adalah fungsi pindah bagian real dan H i adalah fungsi pindah bagian imajiner. Fungsi pindah digunakan untuk menentukan koefisien refleksi mengingat nilai koefisien refleksi tidak dapat diukur secara langsung. Dengan mengetahui nilai koefisien refleksi maka karakteristik akustik lainya dapat diketahui. Dengan menggunakan koefisien fungsi pindah, koefisien refleksi dapat ditentukan sebagai berikut: R = H i e jks e jks H l e j2k (j +s) (2.14) Dari persamaan (2.14), R adalah koefisien refleksi kompleks, H i adalah fungsi pindah, k adalah bilangan gelombang, l adalah jarak sampel ke mikrofon terdekat, s adalah jarak antara kedua mikrofon. Fungsi e jks dan e jks masingmasing disebut fungsi pindah gelombang dating H i dan fungsi pidah gelombang refleksi H r Matriks Pindah (transfer matrix) Untuk menentukan sifat akustik, perlu dilakukan perkiraan yang masuk akal untuk membuat sebuah model geometri kompleks sebagai jaringan dari elemen akustik. Eleman akustik dapat dikarakterisasi dengan matriks pindah (transfer matrix). Sebuah transfer matriks menggambarkan transformasi dari variable medan akustik oleh elemen akustik sebagai fungsi frekuensi. Hal ini merupakan penafsiran kuantitatif untuk modifikasi dari karakteristik gelombang. (Genteman et al.,2003). Pendekatan transfer matrix diperkenalkan untuk mengevaluasi dan menganalisis karakteristik akustik dari material akustik yag berlapis-lapis. Pendekatan ini dapat diaplikasikan untuk mereduksi pantulan bunyi dan atau transmisi secara efektif. Dari persamaan fungsi pindah, dapat diperoleh koefisien reflaksi dan koefisien ttransmisi. (Cai et al., 2003).

31 18 Gambar 2.3. Material Berlapis (Tao et al.,2003) Untuk material berlapis, seperti pada gambar 2.3 di atas, tekanan bunyi p dan kecepatan partikel v pada kontak permukaan dari material berlapis dapat dinyatakan dengan (Tao et al.,2003): P 1 v 1 = T total P n+1 V n +1 (2.15) Di mana T total adalah total transfer matrix akustik dari lapisn 1 hingga lapisan ke-n diperoleh dengan mengalikan transfer matrix dari masing-masing lapisn T 1, T 2,,T n, yaitu : T total = T 1 T 2 T n B T C T B T D T (2.16) di mana A T, B T, C T, D T adalah seluruh four pole parameter dari lapisn 1 hingga lapisn ke-n. Untuk permukaan yang keras pada lokasi n+1, koefisien refleksi R untuk sudut datang ɸ = 0 adalah R = A T ρcc T A T +ρcc T (2.17) di mana R adalah koefisien refleksi, ρ adalah massa jeni material (kg/m 3 ), c adalah kecepatan (m/s). Selanjutnya, impedansi permukaan normal Z in dapat diperoleh dari: Z in = 1+R = A T (2. 18) ρc 1 R C T.ρ c dan koefisien absorpsi bunyi α adalah α =1 R 2 (2.19) dengan persamaan (2.19) maka dapat dicari nilai dari koefisien absorpsi bunyi dari sebuah sampel.

32 19 BAB III METODELOGI PENELITIAN 3.1. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Akustik, Lantai III Gedung B jurusan Fisika Fakultas MIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta. Waktu pelaksanaan penelitian ditempuh selama 5 bulan yaitu dari bulan Agustus sampai dengan bulan Desember Alat dan Bahan Alat yang Digunakan Alat yang dipakai dalam penelitian ini antara lain: 1. Peralatan uji sampel dari Brüel & Kjær (B & K) yang terdiri dari: a. Seperangkat tabung impedansi tipe b. Mikrofon B&K tipe 4187 (2 buah) dan tipe 4189 (2 buah). c. Seperangkat alat PULSE TM Multy-analyzer System tipe d. Komputer dengan Soft Pulse System tipe 7700 versi 14 Sound and Vibration dan Material Testing Measurement. e. Generator Module 50 Khz tipe f. Amplifier B&K tipe Gelas ukur 250 ml 3. Kertas yellowboard 4. Mistar 5. Jangka sorong 7. Screen 1,2,3 yang terbuat dari aklirik Bahan yang Digunakan Bahan yang digunakan dalam penelitian antara lain: 1. Kompon gipsum 2. Granule polystyrene 3. Air 19

33 20 Brύel & Kjǽr Type 3160 A Amplifier Gambar 3.1. Set Up Alat Tabung Impedansi Dua Mikrofon 3.3. Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen. Alur penelitian yang dilakukan dapat dilihat pada Gambar 3.2. Persiapan alat dan bahan Pembuatan sampel Set up alat Kalibrasi alat Pengujian sampel Perekaman data digital Display grafik Analisa dan Pembahasn Simpulan Gambar 3.2. Metode Penelitian

34 Persiapan Alat dan Bahan Prosedur penelitian ini dimulai dengan persiapan alat dan bahan kemudiam dilakukan pembuatan sampel. Bahan sampel berupa yang terbuat dari kompon gipsum dan granule polystyrene Pembuatan Sampel Sampel yang akan di uji terbuat dari kompon gipsum dan penambahan granule polystyrene. Pada proses pembuatan sampel menggunakan perbandingan volume antara kompon gipsum dengan granule polystyrene. Terdapat 3 variasi sampel yang dibuat, yang sebelumnya mencoba beberapa perbandingan antara gipsum dengan granule polystyrene dan didapatkan perbandingan yaitu gipsum murni, perbandingan volume antara gipsum dan granule polystyrene adalah 40% dan 60%, serta sampel dengan perbandingan volume antara gipsum dengan granule polystyrene adalah 50% dan 50%. Pembuatan sampel dimulai dengan mengukur volume antara gipsum dan granule polystyrene sesuai perbandingan volumenya menggunakan gelas ukur 250 ml. Setelah bahan kompon gipsum dan granule polytysrene diukur sesuai perbandingan yang di inginkan kemudian ditambahkan air unuk mencampur kedua bahan, setelah bahan tersebut tercampur kemudian menyiapkan cetakan dari kertas yellow board yang dibuat lingkaran dengan diameter 10 cm dengan tinggi 1 cm kemudian memasukan bahan sampel yang sudah tercampur rata kedalam cetakan yang sebelumnya dilapisi daun pisang agar sampel tidak rusak. Setelah 15 menit kemudian sampel dikeluarkan dari cetakan dan dikeringkan dibawah sinar matahari sealam 1-2 hari, serta sampel diberi label sesuai dengan perbandingan volume antara kompon gipsum dan granule polystyrene yang digunakan Set Up dan Kalibrasi Alat Setting alat dimulai dengan menyalakan pulse, amplifier dan komputer kemudian mengatur menu software material testing pada komputer. Sebelum digunakan untuk pengambilan data, dilakukan kalibrasi terlebih dahulu. Kalibrasi diawali dengan menentukan signal to noise ratio (S/N ratio) untuk memastikan bahwa sinyal yang ada paling tidak 10 db lebih besar dari bising lingkungan (ambient

35 22 noise). Kemudian dilakukan kalibrasi fungsi pindah pada posisi mikrofon awal dan pada posisi dipertukarkan Pengujian Dilakukan dua tahap pengujian analisa akustik terhadap sampel yang digunakan, yaitu: Pengujian Kinerja Akustik Sampel pada pengujian kinerja akustik, semua sampel yang telah dibuat dimasukkan satu persatu secara bergantian kedalam tabung impedansi untuk diuji. Melakukan pengujian terhadap sampel untuk mengetahui kinerja akustik dari sampel 1 lapis dan sampel lapis ganda. Adapun pengujian yang dilakukan adalah sebanyak 6 kali yaitu pengujian sampel satu lapis terhadap sampel dari gipsum murni yang kemudian diberi label GM, kemudian pengujian terhadap sampel satu lapis dengan perbandingan antara komposisi gipsum dan granule polystyrene 40%:60% yang diberi label GG46, dan pengujian terhadap sampel satu lapis dengan perbandingan antara gipsum dan granule polystyrene 50%:50% yang diberi label GG55. Setelah pengujian terhadap sampel satu lapis, kemudian dilakukan pengujian terhadap sampel lapis ganda 3 variasi komposisi dengan label GM2 untuk gipsum murni, GG246 untuk perbandingan 40%:60%, dan GG255 untuk perbandingan 50%:50%. Tabel 3.1. Nama Label Sampel yang digunakan komposisi Sampel gipsum Granule label polystyrene Gipsum murni satu lapis 0% 100% GM Gipsum murni lapis ganda 0% 100% GM2 Gipsum Granule polystyrene satu lapis 50% 50% GG55 Gipsum Granule polystyrene lapis ganda 50% 50% GG255 Gipsum Granule polystyrene satu lapis 40% 60% GG46 Gipsum Granule polystyrene lapis commit ganda to user 40% 60% GG246

36 Pengujian dengan Perforated Screen Pengujian sampel dengan penambahan screen dilakukan dengan memberikan tambahan kolom dengan variasi lubang dan ketebalan, screen berfungsi sebagai Resonator Helmholtz. Adapun screen dipasang dibelakang sampel. Digunakan 3 variasi screen yaitu screen 1 dengan jumlah lubang 69 dengan diameter lubang 4,8 mm dan diameter screen 10 cm serta tebal screen 1,60 mm. pada screen 2 jumlah lubang adalah 25 dengan diameter lubang adalah 10,25 mm serta tebalnya 3,3 mm.sedangkan. Pada screen 3 dengan jumlah lubang dan diameter yang sama dengan screen 1 akan tetapi tebalnya adalah 7,75 mm. Susunan saat pengujian dengan cara menambahkan rongga dibelakang sampel dengan tebal 1 cm dan kemudian meletakkan screen. Pada saat pengambilan data variasi screen digunakan pada variasi sampel. Tabel 3.2. Jumlah, Diameter dan Tebal Screen yang digunakan Screen 1 Screen 2 Screen 3 Jumlah hole Diameter hole 4,8 mm 10,25 mm 4,8 mm Tebal screen 1,6 mm 3,3 mm 7,75 mm Prosedur Perekaman Data Digital dan Display Grafik Setelah dilakukan pengujian terhadap sampel, kemudian didapatkan data dalam bentuk digital dan berbentuk grafik. Dari grafik itu kemudian diamati dan kemudian dilakukan analisa terhadap karakteristik akustik yaitu mengenai koefisien absorpsinya Teknik Analisa dan Pembahasan Hasil pengujian pada peneliatian ini adalah berupa grafik yang menunjukkan hubungan antara koefisien absorpsi terhadap frekuensi. Dari grafik hubungan antara koefisien absorpsi terhadap frekuensi, kemudian dianalisa dengan meninjau parameter sebagai berikut: a. Ketebalan sampel Pada grafik hubungan antara koefisien absorbsi bunyi terhadap frekuensi dengan variasi ketebalan, dalam hal ini antara sampel 1 lapis dengan sampel

37 24 lapis ganda dilihat kemampuan serapan bunyi sampel terhadap ketebalanya dan pengaruh penambahan granule polystyrene. b. Pengaruh penambahan perforated screen Pada grafik hubungan antara koefisien absorpsi bunyi terhadap frekuensi dengan variasi penambahan screen ini akan dibandingkan kurva yang terbentuk dari sampel dengan penambahan screen 1, screen 2 dan screen 3.

38 25 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Pada penelitian ini telah dibuat sampel dengan komposisi antara kompon gipsum dan granule polystyrene menggunakan perbandingan volume. Sampel berbentuk silinder dengan ukuran tebal 1 cm dan diameter 10 cm. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui nilai koefisien absorpsi, serta pengaruh penambahan perforated screen pada sampel yang digunakan. Sampel diuji dengan peralatan eksperimen BrȔel & Kjǽr pada rentang frekuensi yang digunakan adalah 0 Hz Hz. Dengan mengacu dari nilai koefisien absorpsi gipsum yang telah dicari pada penelitian sebelumnya sebesar 0,29 maka pada penelitian kali ini menggunakan nilai tersebut sebagai dasar acuan dalam melakukan analisa. Selain untuk mengetahui koefisien absorpsi dari sampel yang digunakan pada penelitian kali ini juga untuk mengetahui kerapatan (density) dari penambahan granule polystyrene. Adapun data yang diperoleh dari penelitian kali ini adalah sebagai berikut: Tabel 4.1. Data Massa, Volume, Kerapatan dan Koefisien Absorpsi Sampel Sampel Massa (gr) Diameter (cm) Tebal (cm) Volume (cm 3 ) Kerapatan (gr/cm 3 ) α peak Rentang frek. Pada α 0,29(Hz) GM1 107, ,1 83,35 1,29 0, >>128 GG155 61,73 9,9 1 76,94 0,80 0, >>182 GG146 42, ,5 0,54 0, >>382 GM2 211, ,2 172,7 1,23 0, >>524 GG ,97 9, ,88 0,77 0, >>560 GG246 88, ,56 0, >>450 25

39 26 Dari nilai kerapatan sampel diatas, dapat diketahui bahwa dengan semakin banyaknya volume penambahan granule polystyrene maka kerapatanya semakin kecil, akan tetapi dengan nilai kerapatan yang semakin kecil tidak didukung dengan nilai koefisien absorpsi yang meningkat. Untuk analisa terhadap nilai koefisien absorpsi, berikut grafik yang diperoleh setelah pengambilan data Pengaruh Ketebalan Pada Sampel Satu Lapis Gambar 4.1. Grafik Koefisien Absorpsi pada Sampel Satu Lapis Dari gambar 4.1. terlihat bahwa nilai koefisien absorpsi sampel satu lapis pada sampel GM1, sampel GG46 dan sampel GG55 pada rentang frekuensi antara 0 Hz 1600 Hz terlihat yang telah terlihat nilai puncaknya adalah pada sampel GG46 yaitu sampel dengan penambahan granule polystyrene sebanyak 60%, nilai koefisien absorbpsinya adalah 0,319 pada saat frekuensi Hz. Dari grafik terlihat bahwa dengan semakin banyaknya penambahan granule polystyrene maka koefisien absorpsinya bergeser pada frekuensi yang lebih rendah, serta rentang frekuensi 0,29 lebih lebar.

40 Pada Sampel Lapis Ganda Pada gambar 4.2. terlihat bahwa koefisien absorpsi yang paling tinggi adalah sampel GG255 yaitu nilai koefisien absorpsinya adalah 0,97 saat frekuensi 770 Hz. Sedangkan sampel GM2 nilai koefisien absorpsinya adalah 0,827 pada saat frekuensi Hz dan sampel GG246 nilai koefisien absorpsinya terkecil yaitu 0,56 pada saat frekuensi Hz. Sehingga pada saat sampel lapis ganda nilai koefisien absorpsi yang paling tinggi terjadi saat penambahan granule polystyrene sebanyak 50%. Gambar 4.2 Grafik Koefisien Absorpsi pada Sampel Lapis Ganda Perbandingan antara Sampel Satu Lapis dengan Lapis Ganda a. Perbandingan pada Sampel GM Pada grafik 4.3. terlihat perbandingan besarnya nilai koefisien absorpsi dari sampel gipsum murni satu lapis dengan lapis ganda terlihat bahwa pada saat frekuensi 0 Hz - 1,6 KHz nilai koefisien absorpsi yang lebih tinggi ditunjukkan pada saat sampel lapis ganda,yaitu pada rentang frekuensi yang lebih rendah dibandingkan dengan sampel satu lapis. Pada grafik terlihat pada sampel GM2 terjadi dua puncak, hal ini disebabkan commit karena to user pada saat meletakkan lapisan kedua

41 28 terdapat rongga udara. Pada sampel lapis ganda mempunyai rentang frekuensi yang lebih lebar dibandingkan dengan sampel satu lapis pada saat nilai koefisien absorpsinya 0,29 dan hal ini terjadi pada semua sampel uji. Terlihat bahwa sampel dengan ketebalan yang lebih tebal bekerja dengan baik pada saat frekuensi rendah, dibandingkan dengan sampel dengan ketebalan yang lebih tipis karena grafik masih mengalami peningkatan. Gambar 4.3. Grafik Perbandingan Koefisien Absorpsi Sampel GM dan GM2 b. Perbandingan Sampel GG55 dan GG255 Pada grafik 4.4. juga terlihat bahwa kenaikan koefisien absorpsi terjadi saat sampel lapis ganda yaitu sebesar 0,971 dari nilai koefisien absorpsi satu lapis 0,480. Pada frekuensi 0-1,6 KHz sampel satu lapis belum terlihat adanya puncak gelombang, dan dari sampel satu lapis terhadap sampel lapis ganda terjadi pergeseran frekuensi, serta terlihat bahwa untuk rentang frekuensi pada sampel satu lapis lebih sempit dibandingkan dengan sampel lapis ganda. Pada penelitian kali ini digunakan butiran Styrofoam dengan diameter 3 mm, jika digunakan ukuran diameter butiran Styrofoam yang lebih kecil akan didapatkan nilai koefisien absorpsi yang lebih besar. Hal ini seperti yang dijelaskan dalam penelitian sebelumnya bahwa semakin kecil ukuran granule maka nilai koefisien absorpsinya semakin besar.

42 29 Gambar 4.4. Grafik Perbandingan Koefisien Absorpsi Sampel GG55 dan GG255 c. Perbandingan Sampel GG46 dan GG246 Pada Grafik 4.5. terlihat pula bahwa pada sampel lapis ganda terjadi kenaikan nilai koefisien absorpsi dari sampel satu lapis, dan juga terjadi pergeseran ke frekuensi yang lebih rendah, serta pada sampel lapis ganda mempunyai rentang frekuensi yang lebih sempit dibandingkan dengan sampel satu lapis. Nilai koefisien absorpsi naik dari 0,390 pada sampel satu lapis menjadi 0,546 pada sampel lapis ganda dan pergeseran frekuensi saat puncak gelombang dari 1,366 KHz menjadi 1,042 KHz. Dari ketiga grafik, pada perbandingan antara sampel satu lapis dan sampel lapis ganda menunjukkan bahwa dengan sampel yang memiliki ketebalan yang lebih tebal diperoleh koefisien absorpsi yang lebih tinggi. Dalam hal ini, nilai koefisien tertinggi terjadi pada saat sampel lapis ganda yaitu 0,971 dengan penambahan granule polystyrene sebanyak 50%. hal ini dikarenakan dengan pengaruh ketebalan membuat penyerapan yang terjadi juga lebih besar, serta penambahan butiran gabus styrofoam (granule polystyrene) selain mengurangi massa dari sampel ternyata juga meningkatkan koefisien absorpsinya. Sampel lapis ganda bekerja pada saat rentang frekuensi rendah dan mengakibatkan rentang yang lebih lebar pada saat nilai koefisien absorpsinya 0,29.

43 30 Gambar 4.5. Grafik Perbandingan Koefisien Absorpsi Sampel GG46 dan GG Pengaruh Penambahan Perforated Screen Penambahan Screen pada Sample GM Pada penelitian kali ini digunakan 3 screen yang terbuat dari aklirik, antara screen 1 dan screen 3 mempunyai jumlah dan diameter hole yang sama akan tetapi tebalnya berbeda. Dari penelitian kali ini dibandingkan pengaruh ketebalan antara screen1 dan screen 3 terhadap nilai koefisien absorpsinya. Pada grafik 4.6. terlihat bahwa dengan penambahan screen 3 sudah terbentuk puncak gelombang dengan nilai koefisien absorpsinya adalah 0,779 pada saat frekuensinya 1,428 KHz, merupakan frekuensi paling rendah dari ketiga grafik saat terjadinya puncak gelombang. Nilai koefisien absorpsi tertinggi pada saat penambahan screen 1 yaitu sebesar 0,930 pada frekuensi 1,6 KHz. Sehingga pada sampel GM screen yang lebih tebal menggeser ke frekuensi yang lebih rendah, hal ini juga terjadi pada sampel GG46 dan sampel GG55.

44 31 Gambar 4.6. Grafik Koefisien Absorpsi Penambahan Screen pada Sampel GM Pada gipsum murni nilai koefisien absorpsi dengan penambahan screen didapatkan nilai yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan gipsum satu lapis ataupun saat sampel gipsum murni lapis ganda Penambahan Screen pada Sampel GG46 Pada gambar 4.7. merupakan grafik hubungan antara frekuensi terhadap koefisien absorpsi pada sampel perbandingan antara gipsum dengan granule polystyrene 40%:60%, pada penambahan screen 1 koefisien absorpsi maksimum yaitu 0,619 pada saat frekuensi 1,360 KHz. Pada saat penambahan screen 2 ditunjukkan bahwa koefisien absorpsi yaitu sebesar 0,979 pada saat frekuensi 1,502 KHz, pada penambahan screen ini nilai koefisien absorpsinya menunjjukkan angka yang paling tinggi. Pada screen 3, saat menggunakan rentang frekuensi 0-1,6 KHz belum terlihat adanya puncak gelombang, melainkan nilai koefisien tertinggi yaitu 0,745 pada saat frekuensi 1,6 KHz.