Pengukuran Koefisien Serap Bunyi Pada Peredam Dengan Modifikasi Struktur Dual Helmholtz Resonator - UNS Institutional Repository

PENGUKURAN KOEFISIEN SERAP BUNYI PADA PEREDAM DENGAN MODIFIKASI STRUKTUR DUAL HELMHOLTZ RESONATOR

Disusun Oleh: ACHMAD MA’ARIJ CHOLATI M0212003 SKRIPSI PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA AGUSTUS, 2017

PENGUKURAN KOEFISIEN SERAP BUNYI PADA PEREDAM DENGAN

MODIFIKASI STRUKTUR DUAL HELMHOLTZ RESONATOR

Disusun Oleh:

ACHMAD MA’ARIJ CHOLATI

M0212003

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian

persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

AGUSTUS, 2017

HALAMAN PERSETUJUAN

SKRIPSI

PENGUKURAN KOEFISIEN SERAP BUNYI PADA PEREDAM DENGAN

MODIFIKASI STRUKTUR DUAL HELMHOLTZ RESONATOR

Oleh:

ACHMAD MA’ARIJ CHOLATI

M0212003

Telah disetujui oleh

Pembimbing I Drs. Harjana, M.Si., Ph.D.

Tanggal……………………………… NIP. 19590725 198601 1 001 Pembimbing II Ubaidillah, S.T., M.Sc., Ph.D

Tanggal……………………………… NIP. 19840825 201012 1 004

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi dengan judul : Pengukuran Koefisien Serap Bunyi Pada Peredam Dengan Modifikasi Struktur Dual Helmholtz Resonator

Yang ditulis oleh Nama :

Achmad Ma’arij Cholati NIM : M0212003

Telah diuji dan dinyatakan lulus oleh dewan penguji pada Hari : Kamis Tanggal :

3 Agustus 2017 Dewan Penguji : 1.

Ketua Penguji Drs. Hery Purwanto M.Sc NIP. 19590518 198703 1 002 ...............................................................

2. Sekretaris Penguji Dr. Eng. Kusumandari, M.Si NIP. 19810518 200501 2 002 ...............................................................

3. Anggota Penguji I Drs. Harjana, M.Si., Ph.D.

............................................................... NIP. 19590725 198601 1 001 4.

Anggota Penguji II Ubaidillah, S.T., M.Sc., Ph.D ................................................................

NIP. 19840825 201012 1 004 Disahkan pada tanggal, .....................

Kepala Program Studi Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sebelas Maret Surakarta Dr. Fahru Nurosyid, S.Si., M.Si

NIP. 19721013 200003 1 002

HALAMAN PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa isi intelektual dari penelitian saya dengan judul “Pengukuran Koefisien Serap Bunyi pada Peredam dengan Modifikasi Dual

Helmholtz Resonator

” adalah hasil kerja saya dan sepengetahuan saya hingga saat ini isi Skripsi ini tidak berisi materi penelitian orang lain maupun telah dipublikasikan untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di Universitas Sebelas Maret atau di Perguruan Tinggi Negeri lainnya kecuali yang tertulis dalam daftar pustaka dalam Skripsi ini dan segala bentuk bantuan dari semua pihak telah ditulis dibagian ucapan terimakasih. Isi Skripsi ini boleh dirujuk atau difotokopi secara bebas tanpa harus memberitahu penulis.

Surakarta, 07-07-2017 Achmad Ma’arij Cholati

HALAMAN MOTTO

Ganteng itu saya, saya itu Ganteng.

(Achmad Ma’arij Cholati) Kamu bisa, mampu, ganteng, hebat, jagoan, ahli, mau, tau, tanggung jawab, terbaik, umggulan, kuat, tahan, juara dan lain-lain kata-kata positif umtuk sebagai penyemangat hidup dan motivasi dalam mencapai tujuan.

(Achmad Choirul Anam) Se mua itu butuh DUIT (Do’a, Usaha atau Ikhtiar dan Tawakal)

(Desti Sufiantini) Safety First, Never Give Up

(Akebono Brake Astra Indonesia) Jos Gandhos Lagodek

(1012)

HALAMAN PERSEMBAHAN

Sembah sujud serta syukur kepada Allah SWT. Tadabur cinta dan kasih sayang-Mu telah memberikanku kekuatan, membekaliku dengan ilmu serta memperkenalkanku dengan cinta. Atas karunia serta kemudahan yang Engkau berikan akhirnya skripsi yang sederhana ini dapat terselesaikan. Sholawat dan salam selalu terlimpahkan keharibaan Muhammad SAW. Karya ini aku persembahkan kepada : Yang sangat tercinta ibuku, ibuku, ibuku (Kasmiyati) dan Bapakku (Achmad Choirul Anam) sebagai tanda bakti, hormat dan terimakasih yang tiada terhingga atas dukungan, sumber semangat, dan do’a yang tiada henti-hentinya.

Untuk Abangku, Achmad Riza Cholati atas dukngan dan motivasinya untuk selalu berjuang.

Untuk Desti Sufiantini atas setiap gangguan luar biasa yang dalam memperjuangkan karya ini.

Untuk 1012 dan teman-teman iARG atas kebersamaannya dalam mendukung dan membantu saya dalam mengambil data dan menyusun karya ini.

Dan teman-teman yang akan membaca karya ini Karya ini

HALAMAN ABSTRAK

Pengukuran Koefisien Serap Bunyi pada Peredam dengan Modifikasi Dual

Helmholtz Resonator

Achmad Ma’arij Cholati Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,

Universitas Sebelas Maret Penelitian ini difokuskan pada koefisien serap bunyi suara pada panel dengan modifikasi dual Helmholtz resonator. Struktur panel terbuat dari bahan kain daur ulang yang bernama felt, gelas plastik dan bola pingpong. Koefisien serap bunyi dilakukan berdasarkan dual Helmholtz resonator. Pengujian panel dilakukan sesuai prosedur standar ASTM E-1050-98 dengan menggunakan tabung impedansi, B & K 4206. Pengukuran tersebut mengambil beberapa variasi konfigurasi modifikasi felt, membran dan bola plastik. Kinerja terbaik ditemukan pada sampel GB3_MF9 yang mengandung membran dan felt dengan modifikasi 9 lubang. Hasil penelitian menunjukkan bahwa GB3_MF9 memiliki koefisien serap bunyi rata-rata 0,9 pada rentang frekuensi 334 sampai 1600 Hz. Hasil bentang frekuensi yang sangat luas ini memiliki potensial untuk aplikasi perangkat peredam suara berkualitas tinggi yang memanfaatkan bahan limbah. Kata kunci: dual Helmholtz resonator, koefisien serap bunyi, bahan limbah

HALAMAN ABSTRACT

Sound Absorption of Absorber with Dual Helmholtz Resonator Modification

ACHMAD MA’ARIJ CHOLATI Physic Department, Faculty of Mathematic and Naturan Sciences,

Sebelas Maret University This research focused on the sound absorption coefficient of a panel contained dual Helmholtz resonator modification. The structure of panels were made of recycled cloth material namely felt as well as plastic cup and pingpong ball. The sound absorption coefficient was carried out in associated based on dual Helmholtz resonator configuration. The panels test conducted according to ASTM E-1050-98 standard procedure was carried out using impedance tube, B&K 4206. The

measurement took some variations of felt, membrane and plastic ball modifications

configuration. The best performance was found in the GB3_MF9 sample containing

membrane and felt with 9 holes modification. The result showed that GB3_MF9 have the high sound absorption coefficient of averagely 0.9 at the frequency ranges of 334 until 1600 Hz. This extremely broad band results would be potential application for a high quality sound absorber devices utilizing waste materials.

Keyword: dual Helmholtz resonator, sound absorption coefficient, waste materials

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan segala rahmat serta karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Skripsi ini. Skripsi yang penulis susun sebagian dari syarat untuk mendapatkan gelar

Sarjana Sains. Sk ripsi ini diberi judul “Pengukuran Koefisien Serap Bunyi pada Peredam dengan Modifikasi Helmholtz Resonator

”. Terselesaikannya skripsi ini merupakan salah satu capaian bagi penulis. Skripsi ini merupakan akhir dari kehidupan mahasiswa S1 Universitas

Sebelas Maret Surakarta. Selama menjadi mahasiswa S1 Universitas Sebelas Maret Surakarta, penulis telah banyak mendapatkan pelajaran baik itu yang terprogram oleh kurikulum maupun dari organisasi. Penulis banyak belajar mengenai membagi waktu, memimpin tim dan berbicara didepan umum yang sebelumnya penulis tidak mampu melakukannya.

Kepada berbagai pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan kehidupan mahasiswa S1 Fisika FMIPA UNS dan Skripsi ini penulis mengucapkan terima kasih. Ucapan terimaksih khusus penulis sampaikan kepada: 1.

Bapak Harjana selaku Dosen Pembimbing I atas saran dan masukan positif untuk menunjang kesuksesan penulis selama proses studi hingga memperoleh gelar sarjana.

2. Bapak Ubaidillah selaku Dosen Pembimbing II atas bimbingan, bantuan dan dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

3. Bapak Iwan Yahya selaku kepala laboratorium iARG dan pendidik yang dengan sabar dan ikhlas selalu membantu penulis dalam setiap kesulitan serta memberikan motivasi dan sebagai sandaran inspirasi bagi setiap anak didiknya.

4. Kedua orang tua penulis Bapak Achmad Choirul Anam dan Ibu Kasmiyati, serta abang penulis Achmad Riza Cholati yang selalu memberikan doa dan semangat kepada penulis.

5. Keluarga laboratorium iARG yang telah membantu, memberikan semangat, dan ide-ide kepada penulis.

6. Keluarga besar 1012 yang memberikan motivasi, semangat dan ilmu kepada penulis.

7. Keluarga besar Fisika angkatan 2012 (CFC 2012) yang memberikan semangat, motivasi dan kasih sayang yang diberikan kepada penulis.

8. Keluarga besar 89 Solo yang memberikan keceriaan dalam kehidupan penulis selama kuliah di Solo.

9. Desti Sufiantini yang memberikan gangguan dan semangat terbesar dalam menyelesaikan Skripsi ini.

10. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu demi satu yang selalu mendukung penulis dalam menyelesaikan Skripsi ini.

Surakarta, 07-07-2017 Penulis

Achmad Ma’arij Cholati

HALAMAN PUBLIKASI

Sebagian skripsi berjudul “Sustainable Sound Diffuser Element Development by Using Slotted Coupled Resonator Obtained from Plastic Cup

” akan dipublikasikan pada The 2nd International Joint Conference on Advanced Engineering and

Technology (IJCAET 2017), Bali, 24-26 Agustus 2017.

DAFTAR ISI

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang ............................................................................................. 1

1.2. Batasan Masalah ........................................................................................... 3

1.3. Perumusan Masalah ..................................................................................... 4

1.4. Tujuan Penelitian ......................................................................................... 4

1.5. Manfaat Penelitian ....................................................................................... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 6

2.1. Bunyi .............................................................................................................. 6

2.2. Gelombang Bunyi ......................................................................................... 7

2.3. Intensitas Bunyi .......................................................................................... 10

2.4. Impedansi Akustik ..................................................................................... 11

2.5. Interaksi Gelombang Bunyi pada Medium .............................................. 11

2.5.1. Pemantulan Bunyi ............................................................................ 12

2.5.2. Penyerapan Bunyi ............................................................................ 13

2.5.3. Transmisi Bunyi ............................................................................... 13

2.6. Material Akustik ......................................................................................... 14

2.6.1. Absorber ............................................................................................. 14

3.3. Prosedur Penelitian .................................................................................... 22

5.1. Kesimpulan ................................................................................................. 34

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 27

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 34

3.3.5. Analisa dan Pembahasan ................................................................. 26

3.3.4. Data ................................................................................................... 26

3.3.3. Pengujian sampel absorber .............................................................. 25

3.3.2. Pembuatan Sampel........................................................................... 23

3.3.1. Persiapan alat dan bahan ................................................................ 23

3.2.2. Bahan yang digunakan .................................................................... 21

2.6.2. Diffuser .............................................................................................. 14

3.2.1. Alat yang digunakan ........................................................................ 21

3.2. Alat dan Bahan ........................................................................................... 21

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian .................................................................. 21

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ......................................................... 21

2.10. Metode Tabung Impedansi Dua Mikrofon .............................................. 19

2.9. Mekanisme Akustik pada Helmholtz Resonator ..................................... 18

2.8. Resonator Helmholtz .................................................................................. 15

2.7. Material Non-woven ................................................................................... 15

5.2. Saran ............................................................................................................ 35

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 36

LAMPIRAN ......................................................................................................... 39

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Gelombang longitudinal dalam gas (Pain, 2005) ............................................ 8Gambar 2.2 Fenomena gelombang melalui bidang batas dua medium ............................. 11Gambar 2.3 Resonant absorber (Cox & D’Antonio, 2009) .............................................. 14Gambar 2.4 Gambar skematik resonator Helmholtz (Kleiner, 2014) ............................... 15Gambar 2.5 Desain coupled Helmholtz resonator (Tang et al., 2012) ............................. 16Gambar 2.6 Analogi komponen akustik dengan sistem listrik dan sistem mekanik (Vigran,2008) .................................................................................................................... 18Gambar 2.7 Set-Up Tabung Impedansi Dua Mikrofon (Cox & D’Antonio, 2004) .......... 20

DAFTAR GRAFIK

Grafik 2. 1 Koefisien serap dari coupled resonator dengan d ₃ ₃ ₃ ₄ ^{1 = 4 mm dan l} ^{2 = 20 mm. (a)} ₄ d = 2 mm; (b) d = 3 mm; dan (c) d = 5 mm. = 20 mm; _{4 =} _{4 = 80 mm;} _{4 =100 mm (Tang et al., 2012). ........................ 17} — — —: l ‒ ‒ ‒: l =40 mm; ‒ ∙ ‒ : l 60 mm; ‒ ∙∙ ‒ : l ∙∙∙∙∙∙ ∶ l

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Konfigurasi sampel ........................................................................................... 24

DAFTAR SIMBOL

: Simpangan : Waktu

, : Kecepatan sudut

/ : Kecepatan gelombang bunyi di udara

/ : Kecepatan gelombang

/ : Amplitudo

k : Bilangan gelombang

f : Frekuensi

: Tekanan ,

, /

: Perubahan tekanan ∆

, /

: Volume ,

: Perubahan volume ∆

: Kerapatan ,

: Perubahan kerapatan ∆

/ : Dilatasi, fraksi perubahan volume

: Kondensasi, fraksi perubahan kerapatan -

2 B : Modulus Bulk

, /

x : Posisi partikel m

: Simpangan partikel

: Intensitas gelombang bunyi , ⁄

. / : Koefisien refleksi -

: Koefisien serap
: Koefisien transmisi

: Impedansi spesifik

⁄

: Impedansi akustik ⁄

: Kecepatan partikel medium /

: Luas penampang : Panjang leher

: Volume : Diameter

Pengukuran Koefisien Serap Bunyi Pada Peredam Dengan Modifikasi Struktur Dual Helmholtz Resonator - UNS Institutional Repository