Setelah rangkaian alat tersusun dengan benar. Pengambilan data dilakukan sesuai dengan langkah-langkah berikut
1. Aplikasi LoggerPro dibuka sehingga muncul tampilan seperti gambar 3.2
Gambar 3.2. Tampilan LoggerPro yang terhubung dengan sensor bunyi
Gambar interface yang muncul pada tampilan di atas menandakan bahwa sensor bunyi sudah terhubung dengan komputer.
2. Grafik FFT berupa grafik hubungan amplitudo terhadap frekuensi
didapatkan dengan mengklik menu insert – additional graphs- FFT graph
sehingga muncul tampilan seperti gambar 3.3
Gambar 3.3. Tampilan grafik FFT tanpa data
Pada gambar 3.3 di atas terdapat grafik FFT tanpa data dan tabel sebagai tempat data frekuensi tanggapan dan amplitudo.
3. Waktu pengambilan data dan jumlah sampel diatur dengan mengklik ikon
data collection sehingga muncul tampilan seperti gambar 3.4
Gambar 3.4. Kolom untuk mengatur waktu pengambilan data dan jumlah sampel
4. Setelah frekuensi bunyi diatur pada nilai tertentu, data diambil dengan
mengklik ikon collect, sehingga setelah beberapa saat sesuai dengan waktu yang telah diatur, muncul grafik seperti gambar 3.5
Gambar 3.5. Tampilan grafik FFT setelah data diperoleh
5. Dari grafik FFT yang diperoleh pada langkah B.4, nilai frekuensi dan
amplitudo tanggapan dicatat. Nilai tersebut diperoleh dengan bantuan ikon
examine . Amplitudo tanggapan yang dimaksud adalah amplitudo tertinggi
pada grafik FFT. Untuk setiap nilai frekuensi bunyi, nilai frekuensi dan amplitudo tanggapan diambil sebanyak dua kali. Data yang diperoleh
dimasukkan dalam tabel 3.4 berikut
Tabel 3.4. Kolom data frekuensi bunyi, frekuensi dan amplitudo tanggapan fb
Hz 1
2 f Hz
A cm f Hz
A cm
Setiap data diambil sebanyak dua kali dengan fb adalah frekuensi sumber bunyi, A adalah amplitudo tanggapan, f adalah frekuensi, 1 dan 2 adalah
pengambilan pertama dan kedua. 6.
Langkah B.1 – B.5 dilakukan untuk pipa dengan diameter pipa yang berbeda dan panjang pipa yang berbeda.
C.
Analisis Data
Data frekuensi dan amplitudo tanggapan pada tabel 3.4 digunakan dalam analisis data untuk memperoleh nilai faktor kualitas akustik.Karena
amplitudo tanggapan diukur dua kali maka amplitudo tanggapan tersebut dirata-ratakan, kemudian amplitudo tanggapan rata-rata tersebut dikurangi
dengan amplitudo tanggapan saat frekuensi sumber bunyi 0 Hz. Hal tersebut dilakukan saat komputer tidak terhubung dengan sensor bunyi. Analisis data
dibagi dalam tiga bagian yaitu nilai faktor kualitas akustik pipa silinder terbuka, pengaruh diameter pipa terhadap faktor kualitas akustik pada pipa
silinder terbuka serta nilai C
d
dan C
r
, dan pengaruh panjang pipa terhadap faktor kualitas akustik pipa silinder terbuka dan nilai C
R
.
1. Nilai faktor kualitas akustik pada pipa silinder terbuka
a. Aplikasi LoggerPro dibuka, sehingga muncul tampilan seperti gambar
3.6
Gambar 3.6. Tampilan awal LoggerPro pada saat tidak terhubung dengan sensor bunyi
b. Kolom data pada tabel yang tersedia ditambah dengan mengklik Data
– New Manual Column. Pada bagian ini dibutuhkan 3 kolom data untuk data frekuensi sumber bunyi, amplitudo tanggapan pertama dan
amplitudo tanggapan kedua. Nama variabel dan satuan pada kolom data diganti dengan mengklik nama variabel sebanyak dua kali
sehingga muncul kolom pengisian nama variabel seperti gambar 3.7
Gambar 3.7. Kolom pengisian nama variabel
Saat muncul tampilan seperti di atas, nama variabel dan satuan dapat diganti sesuai kebutuhan kemudian klik Done untuk menyimpan nama
variabel yang telah dibuat. Jumlah desimal diatur dengan mengklik Options
sehingga muncul tampilan seperti gambar 3.8
Gambar 3.8. Kolom penentuan jumlah desimal
c. Data diinput pada kolom data f, A. Kemudian data amplitudo
tanggapan dirata-ratakan dengan mengklik Data –New Calculated
Column sehingga muncul tampilan seperti gambar 3.9
Gambar 3.9. Kolom perhitungan
Cara di atas dapat digunakan untuk perhitungan dengan persamaan yang dibutuhkan dalam penelitian, dimana persamaan tersebut dapat
dituliskan pada kolom Equation. Dari gambar 3.9 saat Done
diklikmaka muncul kolom baru pada tabel berupa kolom amplitudo tanggapan rata-rata. Amplitudo tanggapan rata-rata tersebut dikurangi
dengan amplitudo tanggapan saat frekuensi sumber bunyi 0 Hz. Cara yang digunakan sama seperti saat menghitung amplitudo tanggapan
rata-rata. Jika data di atas dirapikan dan ditambah dengan nilai frekuensi, maka data tersaji seperti tabel 3.5
Tabel 3.5. Kolom analisis data frekuensi bunyi , frekuensi dan amplitudo tanggapan fb
Hz 1
2 A
rt-rt
cm Ap
Hz f Hz
A cm f Hz
A cm
A
rt-rt
adalah amplitudo tanggapan rata-rata, dan A
p
adalah amplitudo tanggapan rata-rata yang telah dikurangi dengan amplitudo tanggapan
saat frekuensi sumber bunyi 0 Hz. Amplitudo tanggapan yang digunakan untuk analisis selanjutnya adalah A
p
. d.
Setelah data diinput pada kolom data dan nilai A
p
telah dihitung. Kurva resonansi berupa grafik hubungan amplitudo tanggapan
terhadap frekuensi diperoleh dengan mengklik menu Insert - Graph sehingga muncul grafik seperti gambar 2.4
e. Dari grafik yang diperoleh pada langkah C.1.d, nilai frekuensi puncak
dan lebar kurva resonansi didapatkan dengan mengklik menu analyze- interpolate
dengan f adalah frekuensi pada nilai amplitudo
maksimum, f
1
dan f
2
adalah frekuensi bunyi saat nilai amplitudo
2 1
dari amplitudo maksimum.
f. Nilai f
, f
1
, dan f
2
digunakan untuk menghitung nilai faktor kualitas akustik menggunakan cara yang sama seperti langkah C.1.b
– C.1.c. Persamaan yang digunakan untuk menghitung nilai faktor kualitas
adalah persamaan 9. g.
Langkah C.1.a – C.1.f dilakukan untuk setiap pipa dengan diameter pipa dan panjang pipa yang berbeda.
2. Pengaruh diameter pipa terhadap faktor kualitas akustik silinder
terbuka serta nilai C
d
dan nilai C
r
.
Persamaan faktor kualitas akustik yang dipengaruhi oleh efek dinding dan radiasi bunyi pada persamaan 13 dapat digunakan untuk
memperoleh persamaan hubungan faktor kualitas akustik terhadap diameter. Hal tersebut dilakukan dengan menyederhanakan persamaan
10 berupa persamaan faktor kualitas akustik yang dipengaruhi oleh efek dinding menjadi persamaan 14 berikut
D C
Q
d d
.
14 Dimana
X C
C C
V p
d
1 1
2 1
C
d
merupakan suatu koefisien yang menyatakan kebergantungan Q
d
terhadap D. Kemudian, persamaan 12 berupa persamaan faktor kualitas akustik yang dipengaruhi oleh radiasi bunyi, disederhanakan menjadi
persamaan 15 berikut
2
D C
Q
r r
15
dimana
n L
C
r
. .
8
2
C
r
merupakan koefisien yang menyatakan kebergantungan Q
r
terhadap D. Setelah itu, persamaan 14 dan 15 dimasukkan ke dalam persamaan
13. Sehingga diperoleh persamaan hubungan faktor kualitas akustik terhadap diameter seperti persamaan 16
2 2
. .
C C
D C
D C
D C
Q
r d
r d
16 Persamaan 16 berlaku untuk pipa dengan diameter pipa yang berbeda
tetapi memiliki panjang yang sama. a.
Data diameter pipa dan nilai faktor kualitas diinput ke dalamkolm data. Kemudian grafik hubungan faktor kualitas akustik terhadap
diameter pipa diperoleh dengan mengklik menu insert-Graph. b.
Setelah grafik pada langkah 2.a diperoleh, dilakukan fitting data.fitting data dilakukan dengan mengklik menu Analyze - Curve fit sehingga
muncul tampilan seperti gambar 3.10
Gambar 3.10. Tampilan awal pada bagian fitting data
Persamaan yang digunakan untuk fitting data ditulis pada kolom Define Function
.
Gambar 3.11. Kolom pengisian persamaan yang digunakan pada penelitian
Persamaan yang digunakan adalah persamaan hubungan faktor kualitas akustik terhadap diameter pada persamaan 16.
3. Pengaruh panjang pipa terhadap faktor kualitas akustik pipa silinder
dan nilai C
R
.
Jika dilihat dari persamaan 10 berupa persamaan faktor kualitas akustik yang dipengaruhi oleh efek dinding dan persamaan 12 berupa
persamaan faktor kualitas akustik yang dipengaruhi oleh radiasi bunyi, panjang pipa hanya berpengaruh pada faktor kualitas akustik yang
dipengaruhi oleh radiasi bunyi. Oleh sebab itu, persamaan 12 dapat disederhanakan menjadi
2
.L C
Q
R r
17
dimana
2
. .
8 D
n C
R
dengan C
R
adalah koefisien yang menyatakan kebergantungan Q
r
terhadap L
2
. Saat persamaan 17 dimasukkan ke dalam persamaan 13, maka
diperoleh persamaan hubungan faktor kualitas akustik terhadap panjang pipa seperti persamaan 18
2 2
. .
. L
C Q
L C
Q Q
R d
R d
18
Persamaan 18 berlaku untuk pipa dengan panjang yang berbeda tetapi memiliki diameter yang sama.
Grafik dan fitting data untuk hubungan faktor kualitas akustik panjang pipa silinder diperoleh dengan cara yang sama seperti langkah
C.2.a – C.2.b. Tetapi data yang diinput pada kolom data adalah data
panjang pipa dan nilai faktor kualitas akustik. Persamaan yang digunakan dalam fitting data adalah persamaan 18.
31
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Penelitian
Berdasarkan tujuan penelitian yang terdapat pada bab 1, maka hasil penelitian dibagi menjadi tiga bagian yaitu nilai faktor kualitas akustik pada
pipa silinder terbuka, pengaruh diameter pipa terhadap faktor kualitas akustik pipa silinder terbuka serta nilai C
d
dan C
r
, dan pengaruh panjang pipa terhadap faktor kualitas akustik pipa silinder terbuka dan nilai C
R
.
1. Nilai faktor kualitas akustik pada pipa silinder terbuka.
Pada penelitian ini setiap rangkaian alat berlaku untuk pengambilan satu set data berupa frekuensi sumber bunyi, frekuensi dan amplitudo
tanggapan pada satu diameter pipa dan panjang pipa. Setelah rangkaian alat terpasang, nilai frekuensi sumber bunyi diatur pada nilai tertentu.
Sebagai contoh pada rangkaian alat dengan pipa berdiameter 3,97 cm dan panjang 180 cm, frekuensi bunyi diatur pada nilai 65 Hz. Kemudian
dilakukan proses pengambilan data, sehingga dihasilkan grafik FFT berupa grafik hubungan amplitudo terhadap frekuensi dari tanggapan
bunyi, yang diperlihatkan pada gambar 4.1. Dari grafik tersebut, diambil data nilai frekuensi sebesar 60,06 Hz dan amplitudo tertinggi sebesar
0,031 cm. Pengambilan data kembali dilakukan sehingga diperoleh nilai frekuensi dan nilai amplitudo tertinggi untuk pengambilan data kedua
sebesar 65,06 Hz dan 0,032 cm. Setelah itu, dilakukan pengambilan data untuk nilai frekuensi sumber bunyi yang lain.
Gambar 4.1. Grafik FFT untuk panjang pipa 180 cm dan diameter pipa 3,97 cm pada frekuensi sumber bunyi 65 Hz
Pada satu nilai frekuensi sumber bunyi, amplitudo tanggapan diukur sebanyak dua kali dengan cara yang sama. Akan tetapi sebelum data
diambil untuk nilai frekuensi sumber bunyi tertentu, terlebih dahulu pengambilan data dilakukan saat frekuensi sumber bunyi 0 Hz. Pada saat
frekuensi sumber bunyi 0 Hz diperoleh nilai amplitudo tanggapan sebesar 0,022 cm. Setelah data diperoleh, nilai amplitudo dirata-ratakan,
kemudian amplitudo tanggapan rata-rata tersebut dikurangi dengan amplitudo tanggapan saat frekuensi sumber bunyi 0 Hz. Tabel 4.1
memperlihatkan data lengkap yang diperoleh pada panjang pipa 180 cm dan diameter pipa 3,97 cm.
Tabel 4.1. Data frekuensi sumber bunyi, frekuensi dan amplitudo tanggapan pada panjang pipa 180 cm dan diameter pipa 3,97 cm.
fb Hz
1 2
A
rt-rt
cm A
p
cm f Hz
A cm fHz
A cm 65
65,06 0,031
65,06 0,032
0,031 0,009
70 69,70
0,043 69,70
0,041 0,042
0,020 75
74,95 0,059
74,95 0,059
0,059 0,037
80 79,47
0,092 79,47
0,091 0,091
0,069 85
84,72 0,152
84,72 0,152
0,152 0,130
90 89,84
0,342 89,84
0,343 0,343
0,320 95
94,97 1,110
94,97 1,120
1,115 1,093
100 100,10 0,307 100,10
0,302 0,305
0,282 105 104,76
0,244 104,76 0,244
0,244 0,222
110 110,35 0,166 110,35
0,165 0,166
0,143 115 114,99
0,137 114,99 0,143
0,140 0,118
120 119,38 0,124 119,38
0,122 0,123
0,101 125 125,12
0,110 125,12 0,112
0,111 0,089
Data frekuensi dan amplitudo tanggapan A
p
digunakan untuk membuat kurva resonansi sehingga diperoleh kurva resonansi pada
panjang pipa 180 cm dan diameter pipa 3,97 cm seperti gambar 4.2.
Gambar 4.2. Kurva resonansi pada panjang pipa 180 cm dan diameter pipa 3,97 cm.
Kurva resonansi pada gambar 4.2 digunakan untuk mencari nilai f ,
f
1
, dan f
2
seperti gambar 2.4 dan diperoleh nilai f , f
1
, dan f
2
secara berturut-turut sebesar 94,97 Hz; 92,93 Hz; dan 96,98 Hz. Nilai-niai
tersebut digunakan untuk menentukan nilai Q menggunakan persamaan 9
1 2
f f
f Q
Hz Hz
Hz Q
93 ,
92 98
, 96
97 ,
94
45
, 23
Q
Dari hasil perhitungan tersebut diperoleh nilai faktor kualitas akustik untuk panjang pipa 180 cm dan diameter pipa 3,97 cm sebesar 23,45.
Pola data dan bentuk grafik untuk pengambilan data pada pipa yang lain sama seperti pada tabel 4.1 dan gambar 4.2 yang dapat dilihat pada
lampiran. Nilai Q diperoleh dengan cara yang sama untuk setiap diameter pipa dan panjang pipa yang berbeda.
2. Pengaruh diameter pipa terhadap faktor kualitas akustik pipa
silinder terbuka serta nilai C
d
dan nilai C
r
Setelah dilakukan pengambilan data dan analisis data, diperoleh nilai Q untuk pipa dengan diameter yang berbeda pada panjang pipa 160 cm
dan 180 cm yang disajikan dalam tabel 4.2 dan 4.3. Dalam tabel tersebut disajikan nilai f
, f
1
, dan f
2
.
Tabel 4.2. Nilai faktor kualitas akustik Q untuk setiap diameter pipa pada panjang pipa 160 cm.
Tabel 4.3. Nilai faktor kualitas akustik Q untuk setiap diameter pipa pada panjang pipa 180 cm.
Dari nilai diameter pipa dan nilai faktor kualitas akustik pada tabel 4.2 dan 4.3 dibuat grafik hubungan antara faktor kualitas akustik
terhadap diameter pipa berserta fitting data sehingga diperoleh grafik pada gambar 4.3 dan 4.4.
N o Diameter
cm f0
Hz f1
Hz f2
Hz Q
1 2,24
104,98 102,57
111,57 11,67
2 2,83
105,10 102,64
109,42 15,50
3 3,97
104,86 102,89
107,90 20,93
4 4,64
104,86 103,03
107,59 23,10
5 5,79
104,98 103,16
107,37 24,94
6 8,72
104,86 103,04
107,53 23,35
N o Diameter
cm f0
Hz f1
Hz f2
Hz Q
1 2,24
95,09 93,02
100,65 12,46
2 2,83
95,97 92,95
98,22 16,49
3 3,97
94,97 92,93
96,98 23,45
4 4,64
95,21 93,17
96,84 25,94
5 5,79
94,73 93,30
96,74 27,54
6 8,72
95,21 92,90
96,82 24,28
