BAB IV DATA HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS Pada bab ini akan ditampilkan data-data hasil pengujian dari material uji, yang akan ditampilkan dalam bentuk grafik atau kurva. Grafik grafik ini menyatakan hubungan antara parameter akustik dari material uji, yaitu koefisien absorbsi suara, dengan parameter fisik dari material uji, yaitu ukuran dan konfigurasi yang digunakan. 4.1 Tahapan Pengujian Setelah semua material uji untuk pengujian selesai dibuat, maka tahapan selanjutnya adalah menguji material uji tersebut menggunakan tabung impedansi. Kemudian hasil pengujian tersebut direkam dengan menggunakan software spectralab, lalu dengan hasil rekaman tersebut akan didapatkan data data hasil pengujian. Untuk mendapatkan data data hasil pengujian tersebut digunakan signal analyzer untuk mendapatkan data phasa dari gelombang suara tersebut dalam bentuk bilangan kompleks, lalu untuk mendapatkan data amplitudo tekanan suara dari setiap frekuensi digunakan software spectralab. Setelah itu, data data hasil pengujian tersebut diproses untuk mendapatkan parameter koefisien absorbsi suara dari masing masing konfigurasi yang diuji. 4.2 Hasil Pengujian Dari data-data hasil pengujian untuk setiap konfigurasi dan bahan kemudian diproses untuk mendapatkan koefisien absorbsi suara dari masingmasing konfigurasi dan bahan pada setiap frekuensi yang dibangkitkan. Rentang frekuensi yang dibangkitkan pada pengujian kali ini adalah 0 2800 Hz. Rentang frekuensi ini dipilih berdasarkan kemampuan dari sound system atau speaker yang digunakan. [26]
Sebelum mengukur koefisien absorbsi suara untuk konfigurasi untuk material komposit sandwich yang dibuat terlebih dahulu diukur koefisien absorbsi suara dari glasswool untuk melihat apakah hasilnya sesuai atau tidak dengan data referensi yang ada. Berikut adalah kurva dari data referensi dan hasil pengujian dengan tabung impedansi, yaitu: Gambar 4.1 Kurva Koefisien Absorbsi Suara Glasswool Gambar yang atas adalah data yang didapat dari referensi [10] dan yang bawah adalah hasil yang diukur pada penelitian kali ini dengan tabung impedansi. Berdasarkan hasil tersebut didapatkan hasil yang cukup mendekati dengan kurva [27]
referensi yaitu dengan harga maksimum koefisien absorbsi suara yang dimiliki glass wool berada pada kisaran harga 0.9. Jadi, berdasarkan perbandingan tersebut dapat disimpulkan bahwa tabung impedansi yang digunakan untuk pengujian dapat menghasilkan data yang cukup valid. Berikut akan ditampilkan hasil pengujian untuk berbagai konfigurasi komposit sandwich yang dibuat: 4.2.1 Core ( Serbuk Kelapa ) Gambar 4.2 Kurva Koefisien Absorbsi Suara Core (Sekam Kelapa) Berdasarkan hasil tersebut dapat dilihat bahwa untuk bagian core yang terbuat dari serbuk atau sekam kelapa memiliki koefisien absorbsi suara yang meningkat dengan semakin besarnya frekuensi dan pada frekuensi setelah 1 khz harga koefisien absorbsi suara cenderung sama. Bila dilihat dari grafik tersebut, bagian core memiliki koefisien absorbsi yang cukup baik. Hal ini dikarenakan bahwa bagian core ini memiliki bentuk fisik yang terbuat dari sekam atau serbuk yang berbentuk granule sehingga tercipta pori pori antar granule tersebut walaupun sangat kecil. [28]
4.2.2 Face Untuk bagian face digunakan serat kelapa, serat rami dan serat nanas yang disampur dengan matriks epoxy. Untuk serat kelapa dan serat rami ketebalannya 0.7 mm sedangkan untuk serat nanas ketebalannya 1.5 mm. Gambar 4.3 Kurva Koefisien Absorbsi Suara Face Serat Kelapa Gambar 4.4 Kurva Koefisien Absorbsi Suara Face Serat Rami [29]
Gambar 4.5 Kurva Koefisien Absorbsi Suara Face Serat Nanas Tanpa matriks Gambar 4.6 Kurva Koefisien Absorbsi Suara Face Serat Nanas dengan matriks Bila dilihat dari hasil tersebut maka face dari serat nanas memiliki koefisien absorbsi suara lebih baik, hal ini karena untuk serat kelapa dan serat rami, matrik epoxy yang diberikan mengisi semua pori yang ada pada serat tersebut sedangkan pada serat nanas tidak terjadi karena untuk serat nanas matriks hanya diberikan dibagian belakang lembaran serat dalam jumlah yang sedikit yang hanya berfungsi untuk membuat lembaran agak kaku sehingga pori pada serat masih ada, sehingga face dengan serat nanas memiliki sifat seperti porous [30]
absorber. Kemudian untuk face serat nanas yang menggunakan matriks memiliki koefisien absorbsi sedikit lebih kecil dibandingkan tanpa menggunakan matriks. Hal ini karena dengan adanya matriks yang menutup sebagian pori. 4.2.3 Konfigurasi Komposit Sandwich Konfigurasi komposit sandwich adalah konfigurasi dengan bagian core ditengah dan bagian face mengapit kedua sisi dari bagian core. Berikut adalah kurva hasil pengujian untuk konfigurasi komposit sandwich dengan variasi face dari jenis yang berbeda beda. Gambar 4.7 Kurva Koefisien Absorbsi Suara Komposit Sandwich dengan face Serat Kelapa [31]
Gambar 4.8 Kurva Koefisien Absorbsi Suara Komposit Sandwich dengan face Serat Rami Gambar 4.9 Kurva Koefisien Absorbsi Suara Komposit Sandwich dengan face Serat Nanas tanpa matriks [32]
Gambar 4.10 Kurva Koefisien Absorbsi Suara Komposit Sandwich dengan face Serat Nanas Untuk konfigurasi komposit sandwich, yang pertama kali berperan mengabsorbsi suara adalah bagian face, kemudian jika suara tersebut dapat melewati bagian face maka setelah itu baru bagian core yang akan berperan dalam mengabsorbsi suara yang datang. Sehingga bila bagian face memiliki kemampuan yang kurang baik dalam mengabsorbsi suara maka secara keseluruhan koefisien absorbsi suara yang terjadi akan mendekati koefisien absorbsi dari bagian face. Dapat dilihat pada konfigurasi dengan face serat rami dan serat kelapa, hasilnya tidak jauh berbeda dengan hasil pada pengukuran untuk bagian face saja, karena face dari serat rami dan serat kelapa memiliki bentuk yang padat dan tidak memiliki pori karena tertutup oleh matriks sehingga gelombang suara tidak dapat masuk dan bertemu dengan bagian core. 4.2.4 Konfigurasi Komposit Sandwich dengan Jarak Pada konfigurasi ini, antara bagian face dengan bagian core diberi jarak 1.5 cm sehingga diharapkan akan memiliki sifat seperti membrane absorber. Namun hal ini bergantung dari sifat kelenturan dan kekakuan dari material yang digunakan. Semakin tipis bagian face tersebut maka akan semakin baik [33]
kemampuan absorbsi suaranya. Berikut adalah hasil yang diperoleh dari hasil pengujian: Gambar 4.11 Kurva Koefisien Absorbsi Suara Komposit Sandwich Kelapa dengan Jarak Gambar 4.12 Kurva Koefisien Absorbsi Suara Komposit Sandwich Rami dengan Jarak [34]
Gambar 4.13 Kurva Koefisien Absorbsi Suara Komposit Sandwich Nanas dengan Jarak Bila dilihat dari bentuk grafiknya, untuk konfigurasi dengan face dari serat kelapa dan serat rami, bentuk grafik diatas frekuensi maksimum tidak terletak pada rentang yang kecil atau hanya pada satu frekuensi saja seperti bentuk grafik untuk membrane absorber. Namun dapat dilihat bahwa untuk suatu rentang frekuensi tertentu harga koefisien absorbsi memiliki nilai yang maksimum, hal ini sesuai dengan pola bentuk grafik membrane absorber yaitu nilai koefisien absorbsi suara akan naik seiring dengan naiknya frekuensi kemudian turun setelah mencapai harga maksimum. Hal ini dapat terjadi kemungkinan karena adanya celah antara tepi bagian face dengan dinding tabung impedansi, sehingga gelombang suara dapat masuk ke rongga antara face dengan core. Kemudian bila dibandingkan antara konfigurasi dengan serat kelapa dan konfigurasi serat rami, maka konfigurasi dengan serat rami memiliki harga koefisien absorbsi yang sedikit lebih besar dibandingkan dengan konfigurasi dengan serat kelapa, hal ini karena face dari serat rami lebih lentur sehingga lebih mudah untuk bergetar. Sedangkan untuk konfigurasi yang menggunakan face dari serat nanas tidak menunjukan bentuk grafik yang agak mirip dengan dua grafik yang lainnya, hal ini dikarenakan face dari serat nanas memiliki sifat seperti porous absorber [35]
tidak seperti membrane absorber, sehingga gelombang suara akan dapat masuk ke dalam rongga udara antara face dengan core melalui pori pori yang dimilikinya. 4.2.5 Konfigurasi Komposit Sandwich dengan Lubang Pada konfigurasi ini, bagian face yang akan ditempel dengan bagian core diberi lubang dengan diameter 5 mm. Lubang ini diberikan pada lima titik dibagian face dengan satu titik di bagian tengah. Dengan konfigurasi ini diharapkan dapat meningkatkan koefisien absorbsi suara dari komposit sandwich. Karena dengan adanya lubang maka sebagian dari gelombang suara akan bertemu langsung dengan bagian core. Berikut adalah hasil yang diperoleh dari hasil pengujian: Gambar 4.14 Kurva Koefisien Absorbsi Suara Komposit Sandwich Kelapa dengan Lubang [36]
Gambar 4.15 Kurva Koefisien Absorbsi Suara Komposit Sandwich Rami dengan Lubang Gambar 4.16 Kurva Koefisien Absorbsii Suara Komposit Sandwich Nanas dengan Lubang Bila dilihat dari hasil tersebut maka untuk konfigurasi dengan serat kelapa dan serat rami memiliki koefisien absorbsi yang sedikit lebih baik dibandingkan dengan konfigurasi komposit sandwich tanpa lubang pada bagain face. Hal ini terjadi karena bagian face tersebut tidak bersifat porous, sehingga bila diberi lubang maka gelombang suara akan bertemu dengan bagian core yang sedikit [37]
lebih berpori dibandingkan bagian face tersebut. Sedangkan untuk konfigurasi dengan serat nanas tidak memiliki perbedaan yang berarti dengan konfigurasi sebelumnya yang tidak menggunakan lubang pada bagian face. Hal ini dikarenakan face serat nanas sudah bersifat porous jadi penambahan lubang tidak akan memberikan pengaruh yang besar. 4.2.6 Konfigurasi Komposit Sandwich dengan Jarak dan Lubang Untuk konfigurasi kali ini, merupakan gabungan dari dua konfigurasi sebelumnya yaitu konfigurasi dengan jarak dan konfigurasi dengan lubang. Dengan konfigurasi ini diharapkan dapat memiliki sifat yang sama dengan cavity absorber. Berikut adalah hasil yang diperoleh dari hasil pengujian: Gambar 4.17 Kurva Koefisien Absorbsi Suara Komposit Sandwich Kelapa dengan Lubang dan Jarak [38]
Gambar 4.18 Kurva Koefisien Absorbsi Suara Komposit Sandwich Rami dengan Lubang dan Jarak Gambar 4.19 Kurva Koefisien Absorbsi Suara Komposit Sandwich Nanas dengan Lubang dan Jarak Dilihat dari hasil kurva di atas, bentuk kurva dari masing konfigurasi tidak memiliki bentuk yang serupa dengan kurva untuk cavity absorber yang akan maksimum pada salah satu frekuensi saja, namun bila dilihat dari bentuk grafiknya pada suatu rentang frekuensi tertentu maka bentuknya memiliki kemiripan dengan bentuk kurva untuk cavity absorber, yaitu kurvanya naik pada [39]
frekuensi awal kemudian turun setelah mencapai frekuensi maksimum. Hal ini terjadi kemungkinan karena cavity diantara face dengan core tidak sempurna tertutup pada bagian pinggir antara tepi face dengan dinding tabung impedansi. Karena bila ada celah sedikit saja antara tepi face dengan bagian dinding tabung maka gelombang suara akan dapat masuk sehingga cavity yang diharapkan tidak sempurna. Secara keseluruhan dari semua kurva yang didapat, bentuk kurva tidak beraturan sehingga didekati dengan regresi polynomial. Hal ini terjadi karena pada pengambilan data dari hasil rekaman untuk mendapatkan data amplitudo dan phasa menggunakan signal analyzer dan software spectralab yang memiliki resolusi frekuensi, yaitu jarak antar frekuensi yang diambil datanya, tidak sama. Sehingga data yang diambil hanya pada saat frekuensi yang dikeluarkan pada output data antara signal analyzer dengan spectralab sama atau sangat mendekati. 4.3 Perbandingan Hasil Pengujian Pada penelitian yang telah dilakukan sebelumnya oleh mahasiswa Teknik Penerbangan angkatan 2000, yaitu Afiyan Najat, didapatkan juga kurva koefisien absorbsi suara untuk serat kelapa. Namun pada penelitian sebelumnya serat kelapa tidak dicampur dengan matriks, hanya diberi sedikit matriks dengan cara spray agar serat kelapa tersebut dapat dibentuk sehingga rongga atau pori pada serat serat kelapa tersebut masih ada. Berikut adalah hasil pengukuran pada penelitian sebelumnya: [40]
Grafik Koefisien Absorbsi Material 1 0.8 Koef Absorbsi 0.6 0.4 Glasswoll Serat kelapa+resin Serat kelapa + latek Referensi 0.2 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Frekuensi [Hz] Gambar 4.20 Kurva Koefisien Absorbsi Suara pada Serat Kelapa [8] Bila dibandingkan dengan hasil yang didapat pada penelitian kali ini, maka dapat diketahui bahwa hasil yang didapatkan jauh lebih kecil dibandingkan dengan pada penelitian sebelumnya. Hal ini karena pada penelitian kali ini digunakan matriks yang mengisi semua rongga udara atau pori yang dimiliki oleh serat baik serat kelapa maupun serat rami, sehingga sifat fisik dari material yang diuji juga berbeda. Sehingga bila ditinjau dari segi kemampuan absorbsi suara, pemberian matriks pada serat alami dapat menurunkan kemampuan absorbsi suara dari serat tersebut. Kemudian bila dibandingkan antara kurva koefisien absorbsi pada serat kelapa tersebut dengan kurva serat nanas tanpa matriks pada penelitian kali ini, hasilnya tidak memiliki perbedaan yang besar. Pada rentang frekuensi 1000 2500 Hz, untuk serat kelapa memiliki harga koefisien maksimum yang berkisar pada harga 0.9, sedangkan untuk serat nanas pada rentang frekuensi tersebut memiliki harga maksimum sekitar 0.8. Hal ini terjadi karena perbedaan ketebalan dari material yang diuji. Karena untuk material yang berpori kemampuan absorbsi suara bergantung pada ketebalan material, semakin tebal material akan semakin tinggi koefisien absorbsi suara yang terjadi. [41]
Untuk setiap jenis serat yang digunakan perbandingan hasil yang diperoleh dari pengujian dapat dibanding sebagai berikut: Gambar 4.21 Kurva Koefisien Absorbsi Suara pada Face Serat Kelapa Dapat dilihat pada kurva diatas bahwa untuk penggunaan face serat kelapa, konfigurasi yang menghasilkan koefisien absorbsi suara yang baik adalah pada konfigurasi Komposit Sandwich dengan Jarak dan Lubang. Pada konfigurasi tersebut harga maksimumnya berkisar pada nilai 0.75 dengan frekuensi diatas 800 Hz. Pada konfigurasi lain harga maksimum tersebut juga dicapai pada konfigurasi Komposit Sandwich dengan Jarak dan konfigurasi Komposit Sandwich dengan Lubang, namun hanya terletak pada rentang frekuensi tertentu yaitu pada rentang 1400 1800 Hz. [42]
Gambar 4.22 Kurva Koefisien Absorbsi Suara pada Face Serat Rami Sedangkan untuk penggunaan serat rami harga maksimum diperoleh pada konfigurasi Komposit Sandwich dengan Jarak dan konfigurasi Komposit Sandwich dengan Jarak dan Lubang. Namun berbeda dengan serat kelapa, pada serat rami harga maksimum terletak pada rentang frekuensi tersebut, hal ini terjadi karena secara fisik face dengan serat rami memiliki kelenturan yang lebih baik sehingga mempunyai sifat seperti membrane absorber. Harga maksimumnya tidak jauh berbeda dengan face dari serat nanas yaitu sekitar 0.8 yang terletak pada frekuensi 1700 1800 Hz. [43]
Gambar 4.23 Kurva Koefisien Absorbsi Suara pada Face Serat Nanas Kemudian untuk serat nanas, bila dilihat dari kurva di atas bentuk kurva untuk setiap konfigurasi memiliki bentuk yang serupa dengan kisaran harga koefisien absorbsi yang sama, kecuali untuk konfigurasi Komposit Sandwich dengan Jarak dan Lubang. Pada konfigurasi tersebut harga koefisien absorbsi suara yang maksimum terletak pada kisaran frekuensi 1200 1600 Hz dengan harga sekitar 0.85. Karena konfigurasi ini sifatnya agak menyerupai dengan cavity absorber. Kemudian untuk konfigurasi yang lainnya harga maksimum berkisar pada nilai 0.8. [44]