Perancangan Knalpot Berbahan Aluminium Untuk Mengurangi Kebisingan Pada Sepeda Motor

BAB II
LANDASAN TEORI

2.1

Perancangan Teknik
Manusia selalu merancang sesuatu untuk mempermudah dalamn mencapai

tujuan yang mereka inginkan. Karakteristik yang paling mendasar pada manusia
adalah membuat fungsi perlatan yang telah ada menjadi lebih luas lagi untuk
mencapai hal yang diinginkan. Dan pada saat tujuan itu terhambat akibat peralatan
yang ada kurang mendukung, maka perbaikan fungsi peralatan dibuat menjadi lebih
baik atau dibuat peralatan yang baru. Atas dasar kompleknya tujuan yang ingin
dicapai maka manusia dituntut untuk selalu berkreasi dan terus merancang sesuatu
yang baru atau merobah sesuatu yang lama menjadi lebih berfungsi lagi.
Merancang adalah serangkaian proses yang dilakukan untuk memecahkan

masalah yang dihadapi dengan mengubah suatu yang lama menjadi lebih baik atau
membuat sesuatu yang baru. Dalam proses merancang ini tidak ada sesuatu
ketentuan yang baku yang harus diikuti oleh setiap perancang. Setiap perancang
akan memiliki prosesnya sendiri untuk mencapai tujuan. Dari banyak metode

perancangan yang dikeluarkan oleh para perancang, maka proses yang selalu ada

pada setiap metode perancangan dan bisa dikatakan proses yang umum yang
dilakukan yaitu :


Menyelidiki alternatif sistem yang bisa memenuhi spesifikasi yang diinginkan



Menformulasikan model matematika dari konsep sistem yang terbaik



Menjelaskan spesifikasi komponen untuk membuat komponen subsistem



Memilih material yang akan digunakan dalam pembuatan komponen.

Universitas Sumatera Utara

2.1.1

Metode Perancangan Model Pahl dan Beitz
Dalam proses perancangan banyak sekali model perancangan yang diajukan

oleh para perancang, tetapi kebanyakan model yang lebih rumit sering
mengaburkan tujuan utama dari perancangan dengan mencampurkan antara ditail
dari berbagai masalah dan aktivitas dalam melakukan pekerjaan rancangan. Salah
satu model yang telah disempurnakan dikemukakan oleh Pahl dan Beitz.
Model Pahl dan Beitz bedasarkan pada tahap-tahap perhitungan sebagai berikut :


Klarifikasi dari masalah, mengumpulkan informasi tentang kebutuhan untuk
diujudkan dalam produk akhir dan juga mengumpulkan informasi tentang
batasan masalah.



Mambuat konsep perancangan, menetapkan fungsi struktur, penelitian untuk
pemecahan masalah yang sesuai, penggabungan kedalam beberapa konsep..



Pengujutan rancangan, dimulai dari konsep, para perancang membuat kaluaran
dan bentuk serta membuat produ atau sistem dengan pertimbangan teknik dan
ekonomi



Rincian rancangan, penyususnan bentuk, dimensi dan sifat-sifat umum dari
setiap komponen akhir yang berisi spesifikasi material, kelayakan teknik dan
ekonomi. Pemeriksaan kembali semua gambar dan dokumen produksi yang
telah dihasilkan.

Universitas Sumatera Utara

2.2

Deskripsi Knalpot
Sistem buangan ( knalpot ) adalah saluran untuk membuang sisa hasil

pembakaran pada mesin pembakaran dalam. Sistem pembuangan terdiri dari
beberapa komponen, minimal terdiri dari satu pipa pembuangan. Di Indonesia kata
knalpot merupakan kata serapan dari bahasa Belanda yang berarti saringan suara.
Knalpot adalah alat peredam kebisingan yang dipasang pada kendaraan.
Pada knalpot terdapat tabung peredam suara yang disebut Silencer. Secara umum
knalpot pada kendaraan berfungsi untuk mengalirkan gas pembakaran mesin dan
menstabilkan kerja mesin terhadap lingkungan. Ada banyak bentuk tabung peredam
knalpot yang ada dipasaran,

ini tergantung kepada mesin kendaraan

yang

dipasang. Pada gambar 2.1 dapat dilihat bentuk dari sistem pembuangan dan
bagian- bagian dari sistem pembungan (knalpot).
Secara spesifik knalpot pada kendaraan berfungsi untuk :
 Meredam suara yang dikeluarkan oleh mesin.

 Mengurangi keluarnya Zat-zat berhahaya dari asap kendaraan.
 Memperlambat kecepatan aliran gas buang keluar kendaraan.
 Mengalirkan panas pembakaran dari mesin.

Gambar 2.1 Sistem Pembuangan (knalpot)

Universitas Sumatera Utara

2.3

Jenis - jenis knalpot

2.3.1

Knalpot Absortif
knalpot absortif adalah knalpot

yang dirancang khusus menggunakan

peredam untuk menyerap gelombang suara yang keluar dari mesin tanpa

memperdulikan tekanan gas buang. Bentuk knalpot absortif dapat dilihat pada
gambar 2.2.

Gambar 2.2 Knalpot Absortif
2.3.2

Knalpot Reaktif
Knalpot reaktif

adalah klapot yang dirancang menggunakan ruang

resonansi untuk menghilangkan gelombang suara yang dipantulkan pada dindingdinding muffler sesuai dengan metode superposisi. Knalpot jenis ini dirancang
berdasarkan prinsip peredaman Helmholtz. Dalam prinsip ini terdapat suatu rongga
atau celah yang dipasang di dalam knalpot dimana pada frekuensi suara tertentu,
rongga tersebut akan beresonansi yang mengakibatkan gelombang suara tersebut
terpantul kembali ke arah mesin. Dalam beberapa rancangan, terdapat beberapa
rongga di dalam knalpot yang berbeda dimensinya untuk menahan frekuensi
tertentu. Bentuk knalpot reaktif dapat dilihat pada gambar 2.3.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.3 Knalpot Reaktif
2.4

Aluminium
Aluminium ialah unsur kimia. Lambang aluminium ialah Al, dan nomor

atomnya 13. Aluminium ialah logam paling berlimpah. Aluminium bukan
merupakan jenis logam berat, namun merupakan elemen yang berjumlah sekitar
8% dari permukaan bumi dan paling berlimpah ketiga. Aluminium terdapat dalam
penggunaan aditif makanan, antasida, buffered aspirin, astringents, semprotan
hidung,

antiperspirant,

air

minum,

knalpot

mobil,

asap

tembakau,

penggunaan aluminium foil, peralatan masak, kaleng, keramik , dan kembang api.
Aluminium merupakan konduktor listrik yang baik ringan dan kuat. Merupakan
konduktor yang baik juga buat panas. Dapat ditempa menjadi lembaran, ditarik
menjadi kawat dan diekstrusi menjadi batangan dengan bermacam-macam
penampang Tahan korosi.
Aluminium digunakan dalam banyak hal. Seperti kabel bertegangan tinggi.
Juga secara luas digunakan dalam bingkai jendela dan badan pesawat terbang.
Ditemukan di rumah sebagai panci, botol minuman ringan, tutup botol susu.
Aluminium juga digunakan untuk melapisi lampu mobil dan compact disks. Sifatsifat fisika dari material aluminium dapat dilihat pada tabel 2.1.

Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.1 Sifat-sifat Fisika dari Material Aluminium

Sifat fisika
Fase

Solid

Massa jenis (mendekati suhu kamar)

2.70 g·cm−3

Massa jenis cair

2.375 g·cm−3

Titik lebur

933.47 K, 660.32 °C, 1220.58 °F

Titik didih

2792 K, 2519 °C, 4566 °F

Kalor peleburan

10.71 kJ·mol−1

Kalor penguapan

294.0 kJ·mol−1
24.200 J·mol−1·K−1

Kapasitas kalor
Tekanan uap
P (Pa)

1

10

at T

(K)

1482

1632

2.5

100
1817

1k

10 k

100 k

2054

2364

2790

Glasswool
Glasswool adalah bahan insulasi bunyi yang baik yang terdiri dari gabungan

bahan‐bahan kimia dan fiber glass yang fleksibel, yang membuatnya “menyimpan”
udara dan menghasilkan densitas (massa jenis) yang rendah yang dapat diatur sesuai
dengan tekanan dan ikatan yang diberikan. Glasswool ini dapat berupa material
pengisi yang disemprotkan ke dalam sebuah ruang kosong atau bersamaan dengan
reaksi aktif kimia disemprotkan di bawah struktur bangunan, lembaran ataupun
panel yang dapat digunakan sebagai media datar insulasi seperti tembok yang
berpori, langit‐langit atap, pipa‐pipa sanitasi (Wikipedia, 2011; Tlimpex, 2011).
Bentuk glasswool dapat dilihat pada gambar 2.4.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.4 Gulungan Glasswool
Kelebihan glasswool :
• Insulasi panas dan bunyi yang baik.
• Tidak berjamur, tidak mudah berkarat.
• Tidak mudah terbakar.
• Daya fleksibilitas yang baik.
• Umum digunakan (sudah tersosialisasi dengan baik).
• Dari sisi ekonomis relatif terjangkau sebagai bahan insulasi.
2.6

Teori Gelombang dan Bunyi
Pada bagian ini akan diberikan beberapa definisi dan pengertian dasar

mengenai gelombang dan bunyi serta hal-hal yang berkaitan dengan teori ini.
2.6.1

Pengertian Gelombang
Gelombang adalah suatu getaran, gangguan atau energi yang merambat.

Dalam hal ini yang merambat adalah getarannya, bukan medium perantaranya. Satu
gelombang terdiri dari satu lembah dan satu bukit (untuk gelombang transversal)
atau satu renggangan dan satu rapatan (untuk gelombang longitudinal). Besaranbesaran yang digunakan untuk mendiskripsikan gelombang antaralain panjang
gelombang ( ) adalah jarak antara dua puncak yang berurutan, frekuensi (ƒ) adalah

Universitas Sumatera Utara

banyaknya gelombang yang melewati suatu titik tiap satuan waktu, periode (T)
adalah waktu yang diperlukan oleh gelombang melewati suatu titik, amplitudo (A)
adalah simpangan maksimum dari titik setimbang, kecepatan gelombang (v) adalah
kecepatan dimana puncak gelombang (atau bagian lain dari gelombang) bergerak.
Kecepatan gelombang harus dibedakan dari kecepatanpartikel pada medium
itu sendiri. Pada waktu merambat gelombang membawa energi dari satu tempat ke
tempat lain. Saat gelombang merambat melalui medium maka energi dipindahkan
sebagai energi getaran antar partikel dalam mediumtersebut.
2.6.2

Jenis-Jenis Gelombang
Jenis-jenis gelombang dikelompokkan berdasarkan arah getar, amplitudo

dan fasenya, medium perantaranya dan frekuensi yang dipancarkannya.
Berdasarkan arah getarnya gelombang dikelompokkan menjadi:
a. Gelombang Transversal
Gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus
terhadap arah rambatannya. Satu gelombang terdiri dari satu lembah dan satu bukit
seperti ditunjukkan pada gambar 2.5.

A
T

Gambar 2.5 Gelombang transversal

Universitas Sumatera Utara

b. Gelombang Longitudinal
Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya sejajar atau
berimpit dengan arah rambatannya. Gelombang yang terjadi berupa rapatan dan
renggangan seperti ditunjukkan pada gambar 2.6.

Gambar 2.6 Gelombang longitudinal
2.7

Bunyi dan Gelombang Bunyi
Menurut Lesie L. Doelle (1990), disebutkan bahwa bunyi memiliki dua

definisi yaitu :
1. Secara fisis merupakan pergerakan partikel melalui medium udara disebut
sebagai bunyi objektif.
2. Secara fisiologis bunyi dianggap sebagai sensasi pendengaran yang
ditimbulkan oleh kondisi fisik disebut sebagai bunyi subjektif.
Bunyi merupakan tranmisi energi yang melewati benda 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).
Pendapat lain dikemukakan oleh Ardini (2001), bahwa bunyi adalah suatu
energi mekanis yang bergetar dan merambat melalui rangkaian padat – renggang-

Universitas Sumatera Utara

padat dari suatu media dilewatinya. Bunyi serupa dengan suara, namun dari sudut
bhasa bunyi tidak sama dengan suara oleh karena suara dihasilkan oleh getaran
(bunyi) yang keluar dari mulut atau dihasilkan oleh makhluk hidup. Tapi dari sudut
fisika bunyi dan suaranya sama, oleh karena bunyi dan suara sama-sama dihasilkan
dari getaran.
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 suatu jenis gelombang sehingga
memiliki besaran-besaran gelombang seperti kecepatan, frekuensi, panjang
gelombang dan periode. Selain itu bunyi juga memiliki besaran lain seperti tekanan
bunyi, intensitas bunyi dan daya akustik. Ketika bunyi menumbuk suatu batas dari
medium yang dilewatinya, maka energi dalam gelombang bunyi dapat diteruskan,
diserap atau dipantulkan oleh batas tersebut. Pada umumnya ketiganya terjadi pada
derajat tingkat yang berbeda, tergantung pada jenis batas yang dilewatinya (Lord
1980 dalam Himawanto 2007). Fenomena gelombang suara yang terjadi berupa
suara yang diserap (absorb), dipantulkan (reflected ) dan diteruskan (transmitted).
Dapat dilihat pada gambar 2.7.

Gambar 2.7 Bunyi Mengenai Suatu Bidang

Universitas Sumatera Utara

2.7.1

Pemantulan Bunyi (Refleksi)
Pemantulan bunyi adalah pemantulan kembali dari gelombang bunyi yang

menumbuk suatu permukaan, dimana sudut datang sama dengan sudut pantul.
Permukaan yang keras, tegar dan rata akan memantulkan semua energi bunyi.
Bentuk pemantulan dapat dibedakan menjadi beberapa kondisi, yaitu :
1). Permukaan rata bersifat sebagai penghasil gelombang bunyi yang merata.
2). Permukaan cekung bersifat sebagai pengumpul gelombang bunyi.
3). Permukaan cembung bersifat sebagai penyebar gelombang bunyi.
Suara yang disebarkan kesegala arah akan menimbulkan gelombang bunyi
yang merambat ke segala arah dengan tekana bunyi yang sama dengan tekanan
bunyi yang sama pada setiap ruang (Suptandar,2004).
Refleksi (pemantulan) gelombang bunyi memainkan peran penting dalam
perancangan ruang. Sifat pemantulan bunyi dapat menimbulkan masalah untuk
beberapa hal tertentu. Akan tetapi dapat pula digunakan untuk beberapa keperluan.
Pemantulan bunyi pada dinding dalam ruangan dapat menyebabkan terjadinya
gaung yang menyebabkan suara orang yang berbicara tidak jelas. Pada peristiwa
pemantulan, tiap suku kata yang diucapkan diikuti oleh bunyi pantulan suku kata
tersebut. Bunyi asli dan bunyi pantul berbaur menjadi suatu yang tidak jelas
(Suptandar,2004).

Universitas Sumatera Utara

2.7.2

Penyerapan Bunyi
Penyerapan bunyi adalah peristiwa penyerapan bunyi oleh suatu lapisan

tertentu memiliki koefisien yang juga tertentu. Ada beberapa jenis penyerap bunyi
yaitu bahan berpori, panel-panel penyerap bunyi dan resonator berongga. Bahan
lembut, berpori, dan kain serta manusia menyerap sebagian besar gelombang bunyi
yang menumbuk mereka, dengan kata lain, mereka adalah penyerap bunyi.
Penyerapan bunyi adalah perubahan energi bunyi menjadi suatu bentuk lain,yaitu
energi panas. Biasanya energi panas terjadi ketika bunyi melewati suatu bahan
atau menumbuk suatu permukaan. Jumlah panas yang dihasilkan pada perubahan
energi ini sangat kecil, sedangkan kecepatan perambatan gelombang bunyi tidak
dipengaruhi oleh penyerapan. Berikut disajikan tabel koefisien serapan beberapa
material.
2.7.3

Tranmisi Bunyi

Bunyi yang merambat pada lapisan permukaan akan diteruskan ke semua
penjuru atau ruang-ruang lain dan sifatnya bergantung pada kesesuaian tingkat
kemampuan tranmisi material. Untuk menghindari kebisingan ruang yang
berakustik digunakan material yang bertranmisi rendah serta perhitungan kontruksi
pada pemasangan lapisan penyerap.
2.7.4

Difraksi Bunyi

Difraksi adalah pembelokan berkas yang hingga batas tertentu selalu terjadi
ketika sebagian muka gelombang dibatasi, (Tipler, 1998 : 533). Difraksi bunyi
merupakan suatu gejala akustik yang menyebabkan gelombang bunyi dibelokkan
atau dihamburkan sekeliling penghalang, seperti sudut, kolom, tembok dan balok.
Pembelokan gelombang bunyi sampai batas tertentu terjadi ketika sebagian muka

Universitas Sumatera Utara

gelombang dibatasi. Difraksi lebih nyata pada frekuensi rendah dari pada frekuensi
tinggi, karena panjang gelombang bunyi yang dapat didengar terentang dari
beberapa sentimeter sampai beberapa meter dan seringkali cukup besar
dibandingkan dengan lubang atau perintang, maka pembelokan gelombang bunyi
di sekitar suatu pojokan merupakan suatu fenomena biasa, (Leslie L. Doelle.
1985:28)
2.7.5

Penyebaran Bunyi

Bila tekanan bunyi disuatu auditorium sama dan gelombang bunyi dapat
merambat dalam semua arah, maka medan bunyi dikatakan serba sama atau
homogen, dengan perkataan lain, terjadi penyebaran bunyi dalam ruang tersebut.
Penyebaran atau difusi bunyi yang cukup adalah ciri akustik yang diperlukan pada
jenis-jenis ruang tertentu, karena ruang-ruang itu membutuhkan distribusi bunyi
yang merata dan menghalangi terjadinya cacat akustik yang tak diinginkan. Kondisi
bunyi dalam ruang tertutup bisa dianalisa dalam beberapa sifat yaitu : bunyi
langsung, bunyi pantul, bunyi yang diserap oleh lapisan permukaan, bunyi yang
disebar, bunyi yang dibelokkan, bunyi yang ditranmisikan dan bunyi yang
merambat (Suptandar,2004). Gelombang bunyi merupakan gangguan yang
dirambatkan pada medium elastik, yang berupa gas, cair, atau padat. Seseorang
menerima bunyi berupa getaran pada gendang telinga dalam daerah frekuensi
pendengaran manusia yaitu 20 Hz – 20 KHz. Getaran tersebut dihasilkan dari
sejumlah variasi tekanan udara yang dihasilkan oleh sumber bunyi dan dirambatkan
ke medium sekitarnya, yang dikenal sebagai medan akustik (Halliday, David dan
Robert Resnick. 1996). Gelombang bunyi merupakan gelombang mekanik
longitudinal yang terjadi karena perapatan dan perenggangan dalam medium gas,

Universitas Sumatera Utara

cair, atau padat. Gelombang itu dihasilkan ketika sebuah benda yang digetarkan dan
menyebabkan gangguan kerapatan medium. Gangguan dijalarkan di dalam medium
melalui interaksi molekul-molekulnya. Arah gerakan molekul medium yang
dilewati searah dengan arah

penjalaran gelombang tersebut (Tipler,1998).

Berdasarkan frekuensinya gelombang bunyi dibedakan menjadi tiga kategori yaitu:
1.

Gelombang Infrasonik dengan frekuensi < 20 Hz .

2.

Gelombang Audiosonik dengan frekuensi 20 – 20.000 Hz

3.

Gelombang Ultrasonik dengan frekuensi >20.000Hz.
Penyerapan, dan penerusan bunyi, yang karakteristiknya tergantung pada

karakteristik obyek. Perambatan gelombang bunyi yang mengenai bidang batas
dengan celah akan mengalami difraksi (Mediastika, 2005) misalnya yang terjadi
pada ruangan yang berlubang.
2.8

Sifat-Sifat Bunyi
Bunyi mempunyai beberapa sifat, seperti frekuensi bunyi, kecepatan

perambatan, intensitas, panjang gelombang dan kecepatan partikel.
2.8.1

Frekuensi Bunyi
Frekuensi adalah ukuran jumlah putaran ulang per peristiwa dalam selang

waktu tertentu. Frekuensi bunyi dapat dirumuskan sebagai jumlah periode siklus
kompresi dan regangan yang muncul dalam satu satuan waktu. Menurut
Hersoesanto (1974), frekuensi adalah jumlah gelombang tekanan atau getaran per
detik atau jumlah molekul udara dari suatu sumber suara berpindah secara
maksimal dari posisi keseimbangan (equilibrium) ke sisi berlawanan dan kembali
lagi ke posisi awal. Frekuensi dapat dirumuskan :

Universitas Sumatera Utara

� = � ……………………………….. (2.1)

Dimana :

f = Frekuensi (Hz)

T = Waktu (s)
2.8.2

Kecepatan Perambatan Bunyi
Bunyi bergerak pada kecepatan berbeda-beda pada tiap media yang

dilaluinya. Pada media gas udara, cepat rambat bunyi tergantung pada kerapatan,
suhu, dan tekanan. Hal ini dapat dirumuskan sebagai berikut :

c=√

� .��
�

……………………………….. (2.2)

atau dalam bentuk sederhannya dapat ditulis :

dimana:

c = 20,05 √
c

= Cepat rambat bunyi (m/s)

�

= Rasio panas spesifik (untuk udara = 1,41)

Pa

= Tekanan atmosfer (Pascal)
= Kerapatan (Kg/�

T

= Suhu (K)

Pada media padat bergantung pada modulus elastisitas dan kerapatan
�

c = √� ……………………………….. (2.3)
dimana :

E = Modulus Elastisitas
= Kerapatan (Kg / �

Pada media cair bergantung pada modulus bulk dan kerapatan.

Universitas Sumatera Utara

c = √ ……………………………….. (2.4)
�

dimana :

2.8.3

Panjang Gelombang

K = Modulus Bulk
= Kerpatan (Kg / �

Panjang gelombang bunyi dapat didefenisikan sebagai jarak antara dua
muka gelombang berfase sama. Hubungan antara panjang gelombang, frekuensi
dan cepat rambat bunyi dapat ditulis :
�

= ……………………………….. (2.5)
�

Dimana :

= Panjang Gelombang bunyi (m)
C = Cepat Rambat bunyi (m/det)
f = Frekuensi (Hz)

2.8.4

Intensitas Bunyi
Intensitas bunyi adalah aliran energi yang dibawa gelombang udara dalam

suatu daerah per satuan luas. Intensitas bunyi pada tiap titik dari sumber dinyatakan
dengan :

I=
Dimana :

�
�

……………………………….. (2.6)

I = Intensitas bunyi (W/� )
W = Daya akustik (Watt)
A = Luas Area (� )

Universitas Sumatera Utara

Ambang batas pendengaran manusia, yaitu nilai minimum intensitas daya
bunyi yang dapat dideteksi telinga manusia adalah 10-6 W/�� . Intensitas
maksimum bunyi yang dapat diterima tanpa menyebabkan kerusakkan adalah
sekitar 10-3 W/�� .
2.8.5

Kecepatan Partikel
Radiasi bunyi yang dihasilkan suatu sumber bunyi akan mengelilingi udara

sekitarnya. Radiasi bunyi ini akan mendorong dan partikel udara yang dekat dengan
permukaan luar sumber bunyi. Hal ini akan menyebabkan bergeraknya partikelpartikel disekitar radiasi bunyi yang disebut dengan kecepatan partikel.
Hubungan tekanan dengan kecepatan partikel sebagai berikut :
V=
Dimana:

�

�.�

……………………………….. (2.7)

V = Kecepatan partikel (m/det)
P = Tekanan (Pascal)
= Massa Jenis bahan (kg / �

c = Kecepatan rambat gelombang (m/det)
2.9

Sifat Akustik
Kata akustik berasal dari bahasa Yunani akoustikos, artinya segala sesuatu

yang bersangkutan dengan pendengaran pada suatu kondisi ruang yang dapat
mempengaruhi mutu bunyi dan suara (Suptandar 2004). Sedangkan menurut
Gabriel (2001:63) akustika adalah ilmu yang mempelajari hal-hal yang berkaitan
dengan bunyi, berkenaan dengan indera pendengaran serta keadaan ruangan
yang berkaitan dengan suara dari dinding suara yang diproduksi oleh pohon dan
hutan.

Karakteristik emisi akustik dari jenis bahan yang berbeda, pengaruh

Universitas Sumatera Utara

pertumbuhan,

kelembaban,

modulus

elastitas,

dan

kandungan

bahan

kimia yang dapat mempengaruhi sifat akustik (Bucur 2006).
Sifat akustik berhubungan dengan produksi suara yang diakibatkan oleh
benturan langsung, dan bunyi yang dihasilkan oleh sumber lain yang dipancarkan
melalui udara dan mempengaruhi kayu dalam bentuk gelombang suara (Tsoumis
1991). Medium gelombang bunyi dapat berupa zat padat, cair, ataupun gas.
2.9.1

Koefisien Penyerapan Bunyi
Menurut Jailani et al. (2004) penyerapan suara (sound absorption)

merupakanperubahan energi dari energi suara menjadi energi panas atau kalor.
Kualitas dari bahan peredam suara ditunjukkan dengan harga α (koefisien
penyerapan bahan terhadap bunyi), semakin besar α maka semakin baik digunakan
sebagai peredam suara. Nilai α berkisar dari 0 sampai 1. Jika α bernilai 0, artinya
tidak ada bunyi yang diserap sedangkan jika α bernilai 1, artinya 100% bunyi yang
datang diserap oleh bahan. Besarnya energi suara yang dipantulkan, diserap, atau
diteruskan bergantung pada jenis dan sifat dari bahan atau material tersebut. Pada
umumnya bahan yang berpori (porous material) akan menyerap energi suara yang
lebih besar dibandingkan dengan jenis bahan lainnya. Adanya pori-pori
menyebabkan gelombang suara dapat masuk kedalam material tersebut. Energi
suara yang diserap oleh bahan akan dikonversikan menjadi bentuk energi lainnya,
pada umumnya diubah ke energi kalor.
Perbandingan antara energi suara yang diserap oleh suatu bahan dengan
energi suara yang datang pada permukaan bahan tersebut didefinisikan sebagai
koefisien penyerap suara atau koefisien absorbsi (α).

Universitas Sumatera Utara



Absorbed Energy
Incident Energy

……………………………….. (2.8)

Terdapat dua metode untuk mengukur koefisien absorbsi suara, yaitu
dengan tabung impedansi (impedance tube ) yang dapat mengukur koefisien
absorbsi

suara

normal,

serta

pengukuran

dengan

ruang

dengung

(reverberationroom) yang dapat mengukur koefisien absorbsi suara sabine. Tabel
2.2 berikut merupakan nilai koefisien absorpsi dari beberapa material.
Tabel 2.2 Koefisien Penyerapan Bunyi dari Beberapa Material

Frekuensi

Material
250

500

1000

2000

Stainless Steel (1.5mm)

0.34

0.25

0.19

0.15

Glasswoll (25mm)

0.28

0.55

0.71

0.74

Aluminium (6mm)

0.05

0.08

0.04

0.03

Sumber: www.decorsystems.com.au
2.10

Material Akustik
Material akustik adalah material teknik yang fungsi utamanya adalah untuk

menyerap 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). Tiap-tiap material akustik memiliki nilai
kemampuan penyerapan bunyi yang berbeda-beda, Material akustik dapat dibagi
ke dalam tiga kategori dasar :

Universitas Sumatera Utara

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 (Doelle,1993). Secara umum bahan penyerap suara terdiri dari beberapa
jenis diantaranya :
A.

Bahan berporous,

B.

Panel-panel penyerap bunyi,

C. Resonator berongga.
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. (Sriwigiyatno, 2006).
Kualitas dari bahan penyerap suara ditunjukkan dengan harga α (koefisien
penyerapan bahan terhadap bunyi), semakin besar α maka semakin baik digunakan
sebagai peredam suara. Nilai α berkisar dari 0 sampai 1. Jika α bernilai 0, artinya

Universitas Sumatera Utara

tidak ada bunyi yang diserap sedangkan jika α bernilai 1, artinya 100% bunyi yang
datang diserap oleh bahan (Khuriati 2006). Reaksi serap terjadi akibat turut
bergetarnya material terhadap gelombang bunyi yang sampai pada permukaan
material tersebut. Getaran suara yang sampai dipermukaan turut menggetarkan
partikel dan pori-pori udara pada material tersebut. Sebagian dari getaran tersebut
terpantul kembali ke ruangan, sebagian berubah menjadi panas dan sebagian lagi di
teruskan ke bidang lain dari material tersebut. (Gunawan dalam Niken Puspita
Sari,2008). Kayu dengan kerapatan dan modulus elastisitas yang rendah, dan kadar
air dan temperatur yang tinggi lebih banyak menyerap suara.
2.11

Kebisingan ( Noise )
Kebisingan (Noise) merupakan suara atau bunyi yang tidak diinginkan

keberadaannya (Harris,1957). Kebisingan adalah suatu masalah besar yang tengah
dihadapi oleh masyarakat Indonesia pada saat sekarang ini, terutama yang tinggal
di daerah perkotaan yang sangat ramai oleh berbagai macam aktivitas masyarakat.
Hal ini juga disebabkan dengan meningkatnya jumlah volume kendaraan bermotor
yang menghasilkan berbagai polusi salah satunya adalah kebisingan, Suara keras
yang dihasilkan oleh kendaraan dapat mengganggu konsentrasi dan juga merusak
kesehatan manusia. Selain itu, perkembangan industri dan banyaknya pabrik yang
didirikan di daerah pemuliman penduduk, secara langsung atau tidak langsung akan
berpengaruh terhadap lingkungan karena penggunaan mesin-mesin berat dan hasil
industri akan menimbulkan kebisingan. Apabila pengaruh ini tidak ditangani
dengan baik, maka akan menimbulkan dampak buruk terhadap lingkungan,
manusia dan hewan. Menurut penelitian Mastria Suandika (2009).

Universitas Sumatera Utara

2.11.1 Baku Tingkat Kebisingan
Menurut Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor :KEP
48/MENLH/11/1996 Tentang Baku tingkat kebisingan baku tingkatkebisingan
adalah batas maksimal tingkat kebisingan yang diperbolehkandibuang ke
lingkungan dari usaha atau kegiatan sehingga tidak menimbulkangangguan
kesehatan manusia dan kenyamanan lingkungan.Baku tingkat kebisingan nilainya
disesuaikan dengan peruntukannyaataupun dengan lingkungan kegiatan.
Baku tingkat kebisingan nilainya disesuaikan peruntukannya ataupun
dengan lingkungan kegiatan. Baku tingkat kebisingan di perumahan dan tidak sama
dengan didaerah perkantoran, sedangkan baku tingkat kebisingan untuk lingkungan
kegiatan rumah sakit juga tidak sama dengan lingkungan sekolah.
2.11.2 Keputusan

Menteri

Lingkungan

Hidup

Nomor

:

KEP

48/

MENLH/11/1996 Tentang baku tingkat kebisingan.
Salah satu dampak dari usaha atau kegiatan yang dapat mengganggu
kesehatan manusia, makhluk lain dan lingkungan adalah akibat tingkat kebisingan
yang dihasilkan, maka sehubungan dengan hal tersebut perlu ditetapkan Keputusan
Menteri Negara Lingkungan Hidup tentang Baku Tingkat Kebisingan. Keputusan
Menteri Lingkungan Hidup no. Kep-48/MENLH/11/ 1996 menetapkan baku
tingkat kebisingan untuk kawasan tertentu sesuai Tabel 2.3. Baku tingkat
kebisingan ini diukur berdasarkan rata-rata pengukuran tingkat kebisingan
ekivalen.

Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.3 Nilai Baku Tingkat Kebisingan (Kep. MENLH 1996)
Peruntukan Kawasan/lingkungan Kesehatan

Tingkat kebisingan dB
(A)

a. Peruntukan Kawasan.
1. Perumaahan dan Pemukiman
2. Perdagangan dan Jasa
3. Perkantoran dan Perdagangan
4. Ruang Terbuka Hijau
5. Industri
6. Pemerintahan dan Fasilitas Umum
7. Rekreasi
8. Khusus :
- Bandar Udara
- Stasiun Kereta Api
- Pelabuhan Laut
- Cagar Budaya
b. Lingkunagn Kegiatan
1. Rumah Sakit atau sejenisnya
2. Sekolah atau sejenisnya
3. Tempat ibadah atau sejenisnya

2.11.3 Peraturan

Menteri

Kesehatan

55
70
65
50
70
60
70

60
70
55
55
55

Republik

Indonesia

No.

718/Men/Kes/Per/XI/ 1987 tentang kebisingan yang berhubungan
dengan kesehatan.
Peraturan Menteri Kesehatan RI nomor 718 /MENKES /PER /XI /1987
menyebutkan pembagian tingkat kebisingan menurut empat zona. Pada tabel 2.4
dapat dilihat pembagian zona kebisingan oleh menteri kesehatan.

Universitas Sumatera Utara

Tabel. 2.4 Pembagian Zona Bising oleh Menteri Kesehatan
Tingkat Kebisingan (dB)



No.

Zona

1

Maks yang
dianjurkan

Maks yang
diperbolehkan

A

35

45

2

B

45

55

3

C

50

60

4

D

60

70

Zona A



Zona yang diperuntukkan bagi tempat penelitian, RS,
tempat perawatan kesehatan/sosial dan sejenisnya.



Zona B



Zona yang diperuntukkan bagi perumahan, tempat
pendidikan, rekreasi dan sejenisnya.



Zona C



Zona yang diperunyukkan bagi perkantoran,
perdagangan, pasar dan sejenisnya.



Zona D



Zona yang diperuntukkan bagi industry, pabrik,
stasiun KA, terminal bis dan sejenisnya.

2.11.4 Peraturan MENLH Nomor 07 Tahun 2009 tentang Ambang Batas
Kebisingan Kendaraan bermotor tipe baru kategori L.
Kendaraan bermotor tipe baru kategori L adalah kendaraan bermotor tipe
baru beroda 2 (dua) atau 3 (tiga) sesuai dengan SNI 09-1825-2002. Ambang batas
kebisingan kendaraan bermotor tipe baru kategori L dapat dilihat pada tabel 2.5.

Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.5 Kendaraan Bermotor Tipe Baru Kategori L secara Dinamis
L Max dB (A)
Kategori

Sepeda Motor

Tahun Pemberlakuan
30 Juni 2013

1 Juli 2013

L £ 80 cc

85

77

80< L £ 175 cc

90

80

L > 175 cc

90

83

Metode Pengujian

ECE R - 41 - 01

2.11.5 Sanksi Bagi Pelanggar Peraturan Baku Tingkat Kebisingan
Dalam Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 32 Tahun 2009 tentang
Perlindungan dan Pengelolaan Lingkungan Hidup diatur ancaman tindak pidana
bagi pelanggar baku mutu lingkungan. Sanksi tersebut terdapat pada pasal 100 ayat
1 dan 2 yaitu setiap orang yang melanggar baku mutu air limbah, baku mutu emisi,
atau baku mutu gangguan dipidana, dengan pidana penjara paling lama 3 (tiga)
tahun dan denda paling banyak Rp3.000.000.000,00 (tiga miliar rupiah). Tindak
pidana tersebut hanya dapat dikenakan apabila sanksi administratif yang telah
dijatuhkan tidak dipatuhi atau pelanggaran dilakukan lebih dari satu kali.
Sanksi administratif yang dimaksud dalam Undang-Undang Republik
Indonesia Nomor 32 Tahun 2009 tentang Perlindungan dan Pengelolaan
Lingkungan Hidup adalah:
a) Teguran tertulis
b) pembekuan izin lingkungan
c) pencabutan izin lingkungan

Universitas Sumatera Utara

Pemberian sanksi untuk kendaraan bermotor diatur dalam Undang-Undang
Nomor 14 Tahun 1992 tentang Lalu Lintas dan Angkutan Jalan pada pasal 67 yaitu
“barangsiapa mengemudikan kendaraan bermotor yang tidak memenuhi
persyaratan ambang batas emisi gas buang, atau tingkat kebisingan dipidana dengan
pidana kurungan paling lama 2 (dua) bulan atau denda setinggi-tingginya Rp.
2.000.000,- (dua juta rupiah).”
2.12

Mesin Sebagai Sumber Kebisingan
Berhubung mesin sebagai sumber kebisingan, dimana tekanan pembakaran

yang terjadi pada motor bensin berkisar antara 30-60 Bar, temperatur pembakaran
dapat mencapai 2000-2500 oC dan kecepatan rata-rata piston mencapai 20 s/d 40
m/dtk. Untuk kondisi tertentu temperatur gas yang keluar pada saluran knalpot
putaran lambat 300 s/d 500 oC, tekanan gas keluar pada saluran gas buang (Exhaust
Port) 1–3 Bar.
Pada putaran tinggi temperatur mesin mencapai 700 s/d 1000 oC, sedangkan
tekanan gas yang keluar dari saluran gas buang ( Exhaust Port) mencapai kisaran
3 – 5 Bar. Penyebab naik turunnya hal tersebut diatas akan tergantung oleh putaran
mesin. Semakin tinggi putaran mesin maka kecepatan gerakan piston, temperatur,
tekanan gas buang semakin tinggi dan akibatnya pada knalpot mengeluarkan suara
kebisingan. Kecepatan gerakan piston rata- rata seperti rumus dibawah :

�� =

.

……………………………….. (2.λ)

Dimana :
Vm

= Kecepatan rata-rata piston (m/dtk)

S

= Langkah piston (mm)

N

= Putaran (rpm)

Universitas Sumatera Utara

Besar sound power level (Lw) mesin dapat diketahui dengan menggunakan
rumus berikut ini :
Lw = 95 + 5 Log 10 Ni -

Dimana :

2.13

�

.

…………………………….. (2.10)

Lw

= Sound Power Level (dB)

Ni

= Daya mesin (kW)

Lp

= Panjang Pipa exaust (m)

Tingkat Tekanan Bunyi (Sound Pressure Level )
Jika terdapat gelombang bunyi yang melewati suatu medium, maka tekanan

di dalam medium tersebut akan berubah. Perbedaan atau selisih perubahan ini
disebut sebagai tekanan bunyi.Pada medium udara, tekanan bunyi terendah yang
dapat didengar oleh telinga manusia (dewasa muda pada frekuensi bunyi 1000 Hz)
adalah 20 Pa dan tekanan bunyi yang dapat menyebabkan telinga terasa sakit
adalah 208 Pa. Tekanan bunyi dengan tekanan lebih kecil dari 20 Pa tidak dapat
dirasakan atau diindera oleh telinga manusia, sedangkan tekanan bunyi diatas
208 Pa dapat merusakkan syaraf indera pendengaran atau dapat menyebabkan tuli
permanen. Dengan demikian tekanan bunyi yang dapat ditoleransi oleh indera
telinga manusia adalah 20 Pa sampai dengan 208 Pa atau 2.10-5 Pa sampai dengan
2.102 Pa. (Pa atau N/m2).
Lp = 20 log

.

�

…………………………….. (2.11)

Dimana : Lp = Tingkat Tekanan Bunyi (dB)
P = Tekanan

Universitas Sumatera Utara

2.14

Tingkat Daya Bunyi (Sound Power Level)
Daya bunyi merupakan karakteristik (sifat yang dipunyai individu) dari

suatu sumber bunyi sehingga tidak dipengaruhi faktor luar, seperti kondisi medium
atau jarak dari sumber bunyi. Daya bunyi tidak tergantung pada dekat atau jauhnya
letak titik dari sumber. Daya bunyi atau disebut juga daya akustik mempunyai
definisi seperti definisi daya pada umumnya, yaitu energi bunyi yang dikeluarkan
atau dipancarkan oleh suatu sumber bunyi setiap satuan waktu, dan mempunyai
satuan Joule per detik atau Watt.

Lw = 10 Log

�
−

…………………………….. (2.12)

Dimana : Lw = Tingkat Daya Bunyi (dB)
W = Daya (watt)
2.15

Penentuan Banyaknya Lubang Pada Knalpot
Untuk memperkecil frekwensi dari sistem pipa pada tabung silencer maka

pada pipa dibuat lubang. Untuk menetukan banyak lubang untuk setiap pipa pada
tabung silincer dapat digunakan rumus berikut :

Dimana: nt

nt =

K { L+ . √St }
………………………….. (2.13)
St

= banyak lubang

St

= luas masing-masing lubang (m2)

L

= tebal pipa (m)

K

= konduktivitas lubang pipa (m)

Sedangkan untuk mendapatkan nilai konduktivitas lubang dapat digunakan rumus
sebagai berikut :

Universitas Sumatera Utara

K=

πf

c

V………..……………………………………... (2.14)

Dimana:
f = frekwensi dari harga pengurangan transmisi (Hz)
V = volume tabung (m3)
c = kecepatan gelombang suara dalam gas (m/s)
2.16

Pemilihan Ukuran dari Knalpot
Berdasarkan design and construction of a muffler for engine exaust noise

reduction (M. Rahman, T. Sharmin, A F M E. Hassan, and M. Al Nur, 2005) untuk
mencari panjang knalpot dan diameter knalpot dirumuskan sebagai berikut :
Lk =

/ 4 ..…………………………. (2.15)
�

Dimana :

= � ………………………………..(2.16)

c

= Kecepatan suara (340 m/s)

f

= frekuensi ( Hz)
= panjang gelombang (m)

Lk = panjang Knalpot (m)
Dt = 3 x De ……………………… (2.17)
Dimana :

Dt = Diameter knalpot (m)
De = Diameter exaust (m)

Universitas Sumatera Utara

2.17

Material Stainless Steel
Stainless steel merupakan salah satu material yang baik untuk material

knalpot salah satunya yang biasa digunakan adalah dari jenis AISI Type 304
Stainless Steel. Material Stainless Steel merupakan yang banyak digunakan untuk
bahan knalpot.
2.17.1 Sifat-sifat Stainless Steel
Stainless Steel memiliki sifat antara lain :
1. Memiliki daya tahan yang baik terhadap panas, karat dan gesekan
2. Tahan temperatur rendah maupun tinggi
3. Memiliki kekuatan besar dengan massa yang kecil
4. Keras, liat, densitasnya besar dan permukaannya tahan aus
5. Tahan terhadap oksidasi
6. Kuat dan dapat ditempa
7. Mudah dibersihkan
8. Mengkilat dan tampak menarik
Pada tabel 2.6 dapat dilihat sifat fisis dari material AISI Type 304 Stainless
Steel.
Tabel 2.6 Sifat Fisis dan Mekanis Material AISI Type 304 Stainless Steel.
No

Sifat Fisis

Nilai

1

Modulus Elastisitas

196 Gpa

2

Possion Ratio

3

Density

8000 Kg/m3

4

Konduktifitas Thermal

16.2 W/m.K

0.29

Universitas Sumatera Utara

2.18

Kehilangan Bunyi yang ditransmisikan

TL =

log

[ + .

(

Sc Se
πLc
)]
- ) sin (
Se Sc
λ

Dimana :
TL = Transmision loses (dB)
Se = Luas daerah masuk atau keluar (m2)
Sc = Luas daerah knalpot (m2)
Lc = Panjang knalpot (m)
λ = Panjang gelombang (m)

Universitas Sumatera Utara