Desain Dan Karakteristik Panel Akustik Dengan Model Multi Lapisan Komposit Sebagai Partisi Peredam Suara
DESAIN DAN KARAKTERISTIK PANEL AKUSTIK
DENGAN MODEL MULTI LAPISAN KOMPOSIT
SEBAGAI PARTISI PEREDAM SUARA
TESIS
Oleh
MEGA NOVITA SARI
117026016/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E DAN
2014
DESAIN DAN KARAKTERISTIK PANEL AKUSTIK
DENGAN MODEL MULTI LAPISAN KOMPOSIT
SEBAGAI PARTISI PEREDAM SUARA
TESIS
Disusun Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains
Pada Program Studi Magister Ilmu Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Oleh
MEGA NOVITA SARI
117026016/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E DAN
2014
PENGESAHAN
Judul Tesis
: DESAIN DAN KARAKTERISTIK PANEL
AKUSTIK
DENGAN
MODEL
MULTI
LAPISAN KOMPOSIT SEBAGAI PARTISI
PEREDAM SUARA
Nama Mahasiswa
: MEGA NOVITA SARI
Nomor Induk Mahasiswa : 117026016
Program Studi
: Magister Fisika
Fakultas
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Menyetujui,
Komisi Pembimbing
Dr.Nasruddin MN, M.Eng.Sc
Prof. Drs. Mohammad Syukur, M.S
Ketua
Anggota
Ketua Program Studi,
Dekan,
Dr.Nasruddin MN, M.Eng.Sc
Dr. Sutarman,M.Sc
NIP. 195507061981021002
NIP. 19631026199103001
PERNYATAAN ORISINALITAS
DESAIN DAN KARAKTERISTIK PANEL AKUSTIK
DENGAN MODEL MULTI LAPISAN KOMPOSIT
SEBAGAI PARTISI PEREDAM SUARA
TESIS
Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil
kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan
sumbernya dengan benar.
Medan, 21 Januari 2014
Mega Novita Sari
NIM. 117026016
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN
AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda
tangan di bawah ini:
Nama
NIM
Program Studi
Jenis Karya Ilmiah
: Mega Novita Sari
: 117026016
: Magister Ilmu Fisika
: Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan,menyetujui untuk memberikan
kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (NonExclusive Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul :
DESAIN DAN KARAKTERISTIK PANEL AKUSTIK
DENGAN MODEL MULTI LAPISAN KOMPOSIT
SEBAGAI PARTISI PEREDAM SUARA
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalty
Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan,mengalih
media,memformat,mengelola dalam bentuk data-base,merawat dan
mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap
mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau
sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 21 Januari 2014
Mega Novita Sari
Telah diuji pada
Tanggal : 10 Maret 2014
PANITIA PENGUJI TESIS
KETUA
: Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc
Anggota
: 1. Prof. Drs. Mohammad Syukur, M.S
2. Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc
3. Dr. Kerista Sebayang, M.S
4. Dr. Susilawati ,S.Si, M.Si
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama Lengkap Berikut Gelar
: Hj. Mega Novita Sari, S.Si
Tempat Tanggal Lahir
: Surakarta, 11 November 1987
Alamat Rumah
: Desa Pandansari RT 05/I Kec. Ajibarang
Kab. Banyumas JATENG 53163
Telp /Faks/ HP
: +628562502305
e-mail
: egha_syarie@yahoo.co.id
DATA PENDIDIKAN
SD
: MI Muhammadiyah Ajibarang
Tamat : 1999
SMP
: SMP Negeri 1 Ajibarang
Tamat : 2002
SMA
: SMA Negeri 1 Ajibarang
Tamat : 2005
Strata-1
: FMIPA UNS Surakarta
Tamat : 2009
KATA PENGANTAR
Tiada kata yang pantas terucap selain ucapan puji dan syukur kehadirat
Allah SWT, Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rahmat, karunia dan
ridho-Nya, sehingga tesis ini dapat diselesaikan. Shalawat teriring salam semoga
selalu tercurah kepada Rasulullah Muhammad SAW beserta keluarga, sahabat dan
orang-orang yang mengikutinya hingga akhir zaman.
Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah kami mengucapkan terimaksih
sebesar-besarnya kepada :
Rektor Universitas Sumatera Utara, atas kesempatan yang diberikan kepada
kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Ilmu
Fisika. Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara atas kesempatan
menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana FMIPA USU.
Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika Dr.Nasruddin MN, M.EngSc,
Sekertaris Program Studi Dr.Anwar Dharma Sembiring, M.S. beserta seluruh Staf
Pengajar pada Program Studi Magister Ilmu Fisika.
Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya kami
ucapkan kepada Dr.Nasruddin MN, M.EngSc selaku pembimbing utama yang
dengan penuhperhatian telah memberikan dorongan, masukkan dan bimbingan
hingga tesis ini dapat terselesaikan. Demikian juga kepada Prof.Drs.Mohammad
Syukur, M.S selaku anggota pembimbing dengan penuh kesabaran menuntun dan
membimbing kami dalam penyelesaian tesis ini. Ucapan terimakasih yang
sebesar-besarnya juga kepada para pembanding, Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc,
Dr. Kerista Sebayang, M.S, Dr. Susilawati, M.Si yang telah memberikan masukan
dan saran yang sangat membangun demi kesempurnaan dalam penulisan tesis ini.
Kepada kedua orang tua penulis, papah tercinta H.Sarijon dan juga ibunda
Hj.Sarinem,S.Pd serta suamiku tersayang Dian Yudistira, SH dan buah hatiku
Rayyis Azfa Yudistira yang telah sabar dalam memberikan begitu banyak
perhatian, dukungan dan juga seluruh keluarga baik yang ada di Jawa maupun
keluarga Bapak dan Ibu Mertua di Medan. Terimakasih atas segala pengorbanan
baik berupa moril maupun materil, budi baik ini tidak dapat dibalas, hanya Alloh
SWT, Tuhan Yang Maha Bijaksana yang mampu membalas semua yang telah
diberikan kepada kami.
Tidak lupa terimakasih kepada teman-teman Magister Ilmu Fisika 2011
yang tak bisa disebutkan satu persatu atas segala bentuk kerjasama, dukungan dan
perhatiannya. Dan tak terlewatkan teman-teman dalam lingkaran penuh cinta
menggapai keridhoanNya yang senantiasa memberikan do’a dan dukungan serta
ukhuwah yang indah selama ada di Medan ini.
Besar harapan kami untuk semua pembaca agar dapat memberikan kritik
dan saran demi lebih sempurnanya penulisan tesis ini, karena kami menyadari
masih terdapat banyak kekurangan pada penulisan tesis ini.
Mega Novita Sari
i
DESAIN DAN KARAKTERISTIK PANEL AKUSTIK
DENGAN MODEL MULTI LAPISAN KOMPOSIT
SEBAGAI PARTISI PEREDAM SUARA
ABSTRAK
Penelitian ini dilakukan untuk memperoleh suatu desain dan karakteristik
panel akustik sebagai partisi peredam suara. Panel akustik dibuat dengan
model multi lapisan komposit yang terdiri dari plywood, busa poliuretan,
serat sabut kelapa, limbah kain perca. Pengujian kinerja akustik ini
dilakukan dengan menggunakan tabung impedansi dua mikrofon standar
ASTM E-1050-98. Dari hasil penelitian diperoleh nilai koefisien absorpsi
maksimal panel tersebut = 0,53 pada frekuensi 64Hz sedangkan pada
rentang frekuensi 1000Hz-6000Hz besarnya koefisien merata antara 0,35 0,48. Variasi ketebalan serat sabut kelapa berpengaruh pada pergeseran
frekuensi penyerapan energi suara, sedangkan dengan penambahan
persentase kain perca berpengaruh pada nilai koefisien absorpsi yang juga
meningkat. Pada panel multilayer komposit dilakukan pengujian mekanis
mengenai kuat tekan dan nilainya 0,879 MPa. Panel ini dapat dijadikan
alternatif pengendali bising karena memiliki nilai tingkat daya bunyi
28,64dB dengan pengurangan energi suara 71,24%.
Kata kunci : panel akustik, multilayer komposit, koefisien absorpsi
ii
THE DESIGN AND CHARACTERISTICS OF ACOUSTIC
PANEL WITH MULTILAYER COMPOSITE MODEL
FOR SOUND ABSORBER PANELS
ABSTACT
The study has been obtained design and characteristic of acoustic panel for sound
absorber. Acoustic panel made with multilayer composite model, consisting of
plywood, polyurethane foam, coconut fiber coir, and patchwork. The acoustic
characteristics determined with two microphones impedance tube, ASTM E-105098 standard method. Result of this study obtained absorption coefficients
maximum α=0.53 frequency of 64Hz, while on frequencies 1000Hz-6000Hz the
absorption coefficient between 0.35-0.48. Variation of fiber coir thickness affect
shifted frequency of sound energy absorption, and percentage addition of
patchwork influence the absorption coefficient also increased. The multilayer
composite panels was performed mechanical testing of a compressive strength
and its worth 0.879 MPa. This panels can be used as alternative to the active
noise control, because the level of sound power 28.64dB with 71.24% reduction of
sound energy.
Keyword : acoustic panel, multilayer composite, absorption coefficient
iii
DAFTAR ISI
Halaman
i
KATA PENGANTAR
ABSTRAK
ii
ABSTRACT
iii
DAFTAR ISI
iv
DAFTAR TABEL
vii
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR LAMPIRAN
ix
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Perumusan Masalah
4
1.3 Batasan Masalah
5
1.4 Tujuan Penelitian
5
1.5 Manfat Penelitian
6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bunyi dan Kebisingan
7
2.1.1 Bunyi dan Sifat-sifatnya
7
2.1.2 Definisi Kebisingan dan Sumbernya
8
2.2 Material Akustik
9
2.3 Koefisien Absorpsi
11
2.4 Metode Tabung Impedansi
12
2.4.1 Metode Tabung Impedansi Dua Mikrofon
12
2.4.2 Fungsi Pindah (Transfer Function)
13
2.4.3 Matrix Pindah
14
2.5 Material Komposit
16
2.5.1 Definisi Komposit
16
2.5.2 Klasifikasi Bahan Komposit
16
iv
2.6 Plywood
19
2.7 Poliuretan
20
2.8 Serat Sabut Kelapa
22
2.9 Kain Perca
23
2.10 Uji Fisis dan Mekanis
23
2.10.1 Pengujian Densitas
23
2.10.2 Pengujian Impak
24
2.10.3 Pengujian Kuat Tekan
24
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
25
3.2 Alat dan Bahan
25
3.2.1 Alat
25
3.2.2 Bahan
26
3.2.3 Skema Alat Penelitian
26
3.3 Variabel Yang Diamati
27
3.3.1 Variabel Bebas
27
3.3.2 Variabel Terikat
27
3.4 Rancangan Penelitian
28
3.4.1 Persiapan Alat dan Bahan
29
3.4.2 Pembuatan Sampel
29
3.4.3 Pengujian Densitas
30
3.4.4 Pengujian Koefisien Absorpsi
31
3.4.5 Kuat Impak
31
3.4.6 Kuat Tekan
32
3.4.7 Perekaman Digital dan Display Grafik
32
3.4.8 Analisa Data
32
3.5 Skema Multilayer Komposit
33
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian Densitas Sampel
34
4.2 Pengujian Koefisien Absorpsi
35
v
4.2.1 Pengujian Koefisien Absorpsi Setiap Material
35
4.2.2 Pengujian Koefisien Absorpsi Dua Lapisan
39
4.2.3 Pengujian Koefisien Absorpsi Tiga Lapisan
39
4.2.4 Pengujian Koefisien Absorpsi Multilayer Komposit
41
4.3 Pengujian Kuat Tekan
47
4.4 Pengujian Impak
49
4.5 Analisa Hasil Produk Partisi Peredam Suara
50
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
52
5.2 Saran
53
DAFTAR PUSTAKA
54
LAMPIRAN-LAMPIRAN
58
vi
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2,9
2.10
3.1
3.2
3.3
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
4.14
4.15
Judul
Halaman
Karakteristik Penyerapan Material
Set Up Metode Dua Rongga
Tabung Impedansi Dua Mikropon
Material Berlapis
Jenis-Jenis dari Fiber Reinforced Composites
Mikrostruktur Lamina
Ilustrasi Komposit Berdasarkan Strukturnya
Jenis-Jenis Plywood
Busa Poliuretan
Kain Perca Jenis Kain Katun
Pengujian Respon Frekuensi Dengan Alat Brüel & Kjær
Diagram Alir Penelitian
Model Panel Akustik Multilayer Komposit
Grafik Uji Densitas
Grafik Nilai Koefisien Absorpsi Untuk Setiap Material
Grafik Koefisien Absorpsi Komposit Serat Sabut Kelapa
Grafik Koefisien Absorpsi Komposit Serat Kain Perca
Grafik Koefisien Absorpsi Dua Lapisan Konfigurasi
Grafik Koefisien Absorpsi Tiga Lapisan Konfigurasi
Grafik Koefisien Absorpsi Multilayer Komposit Dengan
Variasi Komposit Kain Perca 75%, 50% dan 25%
Grafik Koefisien Absorpsi Multilayer Komposit Dengan
Variasi Ketebalan Komposit Serat Sabut Kelapa
Grafik Koefisien Absorpsi Multilayer Komposit Dengan
Variasi Ketebalan Dan Penambahan Kain Perca
Grafik Koefisien Absorpsi Multilayer Komposit Dengan
Variasi Ketebalan Dan Penambahan Kain Perca Pada
Frekuensi Rendah
Grafik Koefisien Absorpsi Multilayer Komposit Dengan
Variasi Ketebalan Dan Penambahan % Kain Perca
Skema Pemasangan Panel Akustik Multilayer Komposit
Grafik Kuat Tekan Variasi Ketebalan
Grafik Kuat Tekan Variasi Penambahan % Kain Perca
Grafik Nila Impak (HI) Material Komposit
10
12
12
14
17
17
18
19
21
23
26
28
33
35
36
37
38
39
40
vii
41
43
44
45
46
47
48
49
49
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel
2.1
Judul
Halaman
Baku Tingkat Kebisingan, Nilai Ambang Batas
9
2.2
Koefisien Absorpsi Bunyi Beberapa Material
11
2.3
Komposisi Kimia Serat Sabut Kelapa
22
3.1
Perbandingan Komposit Serat Sabut Kelapa
27
3.2
Perbandingan Komposit Limbah Kain Perca
27
4.1
Data Hasil Pengukuran Sampel Uji Densitas
34
viii
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lampiran
A
B
Judul
Halaman
Pengujian Fisis Sampel Panel Akustik
58
Kondisi Pengujian Akustik & Data Pengujian Akustik
Koefisien Absorpsi Material
59
C
Data Pengujian Mekanis Panel Akustik
70
D
Gambar Sampel Penelitian
73
ix
DENGAN MODEL MULTI LAPISAN KOMPOSIT
SEBAGAI PARTISI PEREDAM SUARA
TESIS
Oleh
MEGA NOVITA SARI
117026016/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E DAN
2014
DESAIN DAN KARAKTERISTIK PANEL AKUSTIK
DENGAN MODEL MULTI LAPISAN KOMPOSIT
SEBAGAI PARTISI PEREDAM SUARA
TESIS
Disusun Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains
Pada Program Studi Magister Ilmu Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Oleh
MEGA NOVITA SARI
117026016/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E DAN
2014
PENGESAHAN
Judul Tesis
: DESAIN DAN KARAKTERISTIK PANEL
AKUSTIK
DENGAN
MODEL
MULTI
LAPISAN KOMPOSIT SEBAGAI PARTISI
PEREDAM SUARA
Nama Mahasiswa
: MEGA NOVITA SARI
Nomor Induk Mahasiswa : 117026016
Program Studi
: Magister Fisika
Fakultas
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Menyetujui,
Komisi Pembimbing
Dr.Nasruddin MN, M.Eng.Sc
Prof. Drs. Mohammad Syukur, M.S
Ketua
Anggota
Ketua Program Studi,
Dekan,
Dr.Nasruddin MN, M.Eng.Sc
Dr. Sutarman,M.Sc
NIP. 195507061981021002
NIP. 19631026199103001
PERNYATAAN ORISINALITAS
DESAIN DAN KARAKTERISTIK PANEL AKUSTIK
DENGAN MODEL MULTI LAPISAN KOMPOSIT
SEBAGAI PARTISI PEREDAM SUARA
TESIS
Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil
kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan
sumbernya dengan benar.
Medan, 21 Januari 2014
Mega Novita Sari
NIM. 117026016
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN
AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda
tangan di bawah ini:
Nama
NIM
Program Studi
Jenis Karya Ilmiah
: Mega Novita Sari
: 117026016
: Magister Ilmu Fisika
: Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan,menyetujui untuk memberikan
kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (NonExclusive Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul :
DESAIN DAN KARAKTERISTIK PANEL AKUSTIK
DENGAN MODEL MULTI LAPISAN KOMPOSIT
SEBAGAI PARTISI PEREDAM SUARA
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalty
Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan,mengalih
media,memformat,mengelola dalam bentuk data-base,merawat dan
mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap
mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau
sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 21 Januari 2014
Mega Novita Sari
Telah diuji pada
Tanggal : 10 Maret 2014
PANITIA PENGUJI TESIS
KETUA
: Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc
Anggota
: 1. Prof. Drs. Mohammad Syukur, M.S
2. Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc
3. Dr. Kerista Sebayang, M.S
4. Dr. Susilawati ,S.Si, M.Si
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama Lengkap Berikut Gelar
: Hj. Mega Novita Sari, S.Si
Tempat Tanggal Lahir
: Surakarta, 11 November 1987
Alamat Rumah
: Desa Pandansari RT 05/I Kec. Ajibarang
Kab. Banyumas JATENG 53163
Telp /Faks/ HP
: +628562502305
: egha_syarie@yahoo.co.id
DATA PENDIDIKAN
SD
: MI Muhammadiyah Ajibarang
Tamat : 1999
SMP
: SMP Negeri 1 Ajibarang
Tamat : 2002
SMA
: SMA Negeri 1 Ajibarang
Tamat : 2005
Strata-1
: FMIPA UNS Surakarta
Tamat : 2009
KATA PENGANTAR
Tiada kata yang pantas terucap selain ucapan puji dan syukur kehadirat
Allah SWT, Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rahmat, karunia dan
ridho-Nya, sehingga tesis ini dapat diselesaikan. Shalawat teriring salam semoga
selalu tercurah kepada Rasulullah Muhammad SAW beserta keluarga, sahabat dan
orang-orang yang mengikutinya hingga akhir zaman.
Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah kami mengucapkan terimaksih
sebesar-besarnya kepada :
Rektor Universitas Sumatera Utara, atas kesempatan yang diberikan kepada
kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Ilmu
Fisika. Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara atas kesempatan
menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana FMIPA USU.
Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika Dr.Nasruddin MN, M.EngSc,
Sekertaris Program Studi Dr.Anwar Dharma Sembiring, M.S. beserta seluruh Staf
Pengajar pada Program Studi Magister Ilmu Fisika.
Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya kami
ucapkan kepada Dr.Nasruddin MN, M.EngSc selaku pembimbing utama yang
dengan penuhperhatian telah memberikan dorongan, masukkan dan bimbingan
hingga tesis ini dapat terselesaikan. Demikian juga kepada Prof.Drs.Mohammad
Syukur, M.S selaku anggota pembimbing dengan penuh kesabaran menuntun dan
membimbing kami dalam penyelesaian tesis ini. Ucapan terimakasih yang
sebesar-besarnya juga kepada para pembanding, Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc,
Dr. Kerista Sebayang, M.S, Dr. Susilawati, M.Si yang telah memberikan masukan
dan saran yang sangat membangun demi kesempurnaan dalam penulisan tesis ini.
Kepada kedua orang tua penulis, papah tercinta H.Sarijon dan juga ibunda
Hj.Sarinem,S.Pd serta suamiku tersayang Dian Yudistira, SH dan buah hatiku
Rayyis Azfa Yudistira yang telah sabar dalam memberikan begitu banyak
perhatian, dukungan dan juga seluruh keluarga baik yang ada di Jawa maupun
keluarga Bapak dan Ibu Mertua di Medan. Terimakasih atas segala pengorbanan
baik berupa moril maupun materil, budi baik ini tidak dapat dibalas, hanya Alloh
SWT, Tuhan Yang Maha Bijaksana yang mampu membalas semua yang telah
diberikan kepada kami.
Tidak lupa terimakasih kepada teman-teman Magister Ilmu Fisika 2011
yang tak bisa disebutkan satu persatu atas segala bentuk kerjasama, dukungan dan
perhatiannya. Dan tak terlewatkan teman-teman dalam lingkaran penuh cinta
menggapai keridhoanNya yang senantiasa memberikan do’a dan dukungan serta
ukhuwah yang indah selama ada di Medan ini.
Besar harapan kami untuk semua pembaca agar dapat memberikan kritik
dan saran demi lebih sempurnanya penulisan tesis ini, karena kami menyadari
masih terdapat banyak kekurangan pada penulisan tesis ini.
Mega Novita Sari
i
DESAIN DAN KARAKTERISTIK PANEL AKUSTIK
DENGAN MODEL MULTI LAPISAN KOMPOSIT
SEBAGAI PARTISI PEREDAM SUARA
ABSTRAK
Penelitian ini dilakukan untuk memperoleh suatu desain dan karakteristik
panel akustik sebagai partisi peredam suara. Panel akustik dibuat dengan
model multi lapisan komposit yang terdiri dari plywood, busa poliuretan,
serat sabut kelapa, limbah kain perca. Pengujian kinerja akustik ini
dilakukan dengan menggunakan tabung impedansi dua mikrofon standar
ASTM E-1050-98. Dari hasil penelitian diperoleh nilai koefisien absorpsi
maksimal panel tersebut = 0,53 pada frekuensi 64Hz sedangkan pada
rentang frekuensi 1000Hz-6000Hz besarnya koefisien merata antara 0,35 0,48. Variasi ketebalan serat sabut kelapa berpengaruh pada pergeseran
frekuensi penyerapan energi suara, sedangkan dengan penambahan
persentase kain perca berpengaruh pada nilai koefisien absorpsi yang juga
meningkat. Pada panel multilayer komposit dilakukan pengujian mekanis
mengenai kuat tekan dan nilainya 0,879 MPa. Panel ini dapat dijadikan
alternatif pengendali bising karena memiliki nilai tingkat daya bunyi
28,64dB dengan pengurangan energi suara 71,24%.
Kata kunci : panel akustik, multilayer komposit, koefisien absorpsi
ii
THE DESIGN AND CHARACTERISTICS OF ACOUSTIC
PANEL WITH MULTILAYER COMPOSITE MODEL
FOR SOUND ABSORBER PANELS
ABSTACT
The study has been obtained design and characteristic of acoustic panel for sound
absorber. Acoustic panel made with multilayer composite model, consisting of
plywood, polyurethane foam, coconut fiber coir, and patchwork. The acoustic
characteristics determined with two microphones impedance tube, ASTM E-105098 standard method. Result of this study obtained absorption coefficients
maximum α=0.53 frequency of 64Hz, while on frequencies 1000Hz-6000Hz the
absorption coefficient between 0.35-0.48. Variation of fiber coir thickness affect
shifted frequency of sound energy absorption, and percentage addition of
patchwork influence the absorption coefficient also increased. The multilayer
composite panels was performed mechanical testing of a compressive strength
and its worth 0.879 MPa. This panels can be used as alternative to the active
noise control, because the level of sound power 28.64dB with 71.24% reduction of
sound energy.
Keyword : acoustic panel, multilayer composite, absorption coefficient
iii
DAFTAR ISI
Halaman
i
KATA PENGANTAR
ABSTRAK
ii
ABSTRACT
iii
DAFTAR ISI
iv
DAFTAR TABEL
vii
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR LAMPIRAN
ix
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Perumusan Masalah
4
1.3 Batasan Masalah
5
1.4 Tujuan Penelitian
5
1.5 Manfat Penelitian
6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bunyi dan Kebisingan
7
2.1.1 Bunyi dan Sifat-sifatnya
7
2.1.2 Definisi Kebisingan dan Sumbernya
8
2.2 Material Akustik
9
2.3 Koefisien Absorpsi
11
2.4 Metode Tabung Impedansi
12
2.4.1 Metode Tabung Impedansi Dua Mikrofon
12
2.4.2 Fungsi Pindah (Transfer Function)
13
2.4.3 Matrix Pindah
14
2.5 Material Komposit
16
2.5.1 Definisi Komposit
16
2.5.2 Klasifikasi Bahan Komposit
16
iv
2.6 Plywood
19
2.7 Poliuretan
20
2.8 Serat Sabut Kelapa
22
2.9 Kain Perca
23
2.10 Uji Fisis dan Mekanis
23
2.10.1 Pengujian Densitas
23
2.10.2 Pengujian Impak
24
2.10.3 Pengujian Kuat Tekan
24
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
25
3.2 Alat dan Bahan
25
3.2.1 Alat
25
3.2.2 Bahan
26
3.2.3 Skema Alat Penelitian
26
3.3 Variabel Yang Diamati
27
3.3.1 Variabel Bebas
27
3.3.2 Variabel Terikat
27
3.4 Rancangan Penelitian
28
3.4.1 Persiapan Alat dan Bahan
29
3.4.2 Pembuatan Sampel
29
3.4.3 Pengujian Densitas
30
3.4.4 Pengujian Koefisien Absorpsi
31
3.4.5 Kuat Impak
31
3.4.6 Kuat Tekan
32
3.4.7 Perekaman Digital dan Display Grafik
32
3.4.8 Analisa Data
32
3.5 Skema Multilayer Komposit
33
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian Densitas Sampel
34
4.2 Pengujian Koefisien Absorpsi
35
v
4.2.1 Pengujian Koefisien Absorpsi Setiap Material
35
4.2.2 Pengujian Koefisien Absorpsi Dua Lapisan
39
4.2.3 Pengujian Koefisien Absorpsi Tiga Lapisan
39
4.2.4 Pengujian Koefisien Absorpsi Multilayer Komposit
41
4.3 Pengujian Kuat Tekan
47
4.4 Pengujian Impak
49
4.5 Analisa Hasil Produk Partisi Peredam Suara
50
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
52
5.2 Saran
53
DAFTAR PUSTAKA
54
LAMPIRAN-LAMPIRAN
58
vi
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2,9
2.10
3.1
3.2
3.3
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
4.14
4.15
Judul
Halaman
Karakteristik Penyerapan Material
Set Up Metode Dua Rongga
Tabung Impedansi Dua Mikropon
Material Berlapis
Jenis-Jenis dari Fiber Reinforced Composites
Mikrostruktur Lamina
Ilustrasi Komposit Berdasarkan Strukturnya
Jenis-Jenis Plywood
Busa Poliuretan
Kain Perca Jenis Kain Katun
Pengujian Respon Frekuensi Dengan Alat Brüel & Kjær
Diagram Alir Penelitian
Model Panel Akustik Multilayer Komposit
Grafik Uji Densitas
Grafik Nilai Koefisien Absorpsi Untuk Setiap Material
Grafik Koefisien Absorpsi Komposit Serat Sabut Kelapa
Grafik Koefisien Absorpsi Komposit Serat Kain Perca
Grafik Koefisien Absorpsi Dua Lapisan Konfigurasi
Grafik Koefisien Absorpsi Tiga Lapisan Konfigurasi
Grafik Koefisien Absorpsi Multilayer Komposit Dengan
Variasi Komposit Kain Perca 75%, 50% dan 25%
Grafik Koefisien Absorpsi Multilayer Komposit Dengan
Variasi Ketebalan Komposit Serat Sabut Kelapa
Grafik Koefisien Absorpsi Multilayer Komposit Dengan
Variasi Ketebalan Dan Penambahan Kain Perca
Grafik Koefisien Absorpsi Multilayer Komposit Dengan
Variasi Ketebalan Dan Penambahan Kain Perca Pada
Frekuensi Rendah
Grafik Koefisien Absorpsi Multilayer Komposit Dengan
Variasi Ketebalan Dan Penambahan % Kain Perca
Skema Pemasangan Panel Akustik Multilayer Komposit
Grafik Kuat Tekan Variasi Ketebalan
Grafik Kuat Tekan Variasi Penambahan % Kain Perca
Grafik Nila Impak (HI) Material Komposit
10
12
12
14
17
17
18
19
21
23
26
28
33
35
36
37
38
39
40
vii
41
43
44
45
46
47
48
49
49
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel
2.1
Judul
Halaman
Baku Tingkat Kebisingan, Nilai Ambang Batas
9
2.2
Koefisien Absorpsi Bunyi Beberapa Material
11
2.3
Komposisi Kimia Serat Sabut Kelapa
22
3.1
Perbandingan Komposit Serat Sabut Kelapa
27
3.2
Perbandingan Komposit Limbah Kain Perca
27
4.1
Data Hasil Pengukuran Sampel Uji Densitas
34
viii
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lampiran
A
B
Judul
Halaman
Pengujian Fisis Sampel Panel Akustik
58
Kondisi Pengujian Akustik & Data Pengujian Akustik
Koefisien Absorpsi Material
59
C
Data Pengujian Mekanis Panel Akustik
70
D
Gambar Sampel Penelitian
73
ix