PERANCANGAN TABUNG IMPEDANSI DAN KAJIAN EKSPERIMENTAL KOEFISIEN SERAP BUNYI PADUAN ALUMINIUM-MAGNESIUM

  

PERANCANGAN TABUNG IMPEDANSI

DAN KAJIAN EKSPERIMENTAL KOEFISIEN

SERAP BUNYI PADUAN ALUMINIUM-MAGNESIUM SKRIPSI

  Skripsi Yang Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  

ABSTRAK

  Manusia tidak suka akan kebisingan. Kebisingan didefinisikan sebagai suara yang tidak diinginkan. Teknik pengendalian kebisingan memainkan peranan penting untuk menciptakan suasana lingkungan akustik yang nyaman. Ini dapat tercapai ketika intensitas suara diturunkan ke level yang tidak mengganggu pendengaran manusia. Pencapaian lingkungan akustik yang nyaman ini dapat diperoleh dengan menggunakan beragam tehnik. Salah satu tehnik tersebut adalah dengan menyerap suara. Penilitian ini menunjukkan bagaimana pengaruh penambahan magnesium terhadap sifat penyerapan suara dari aluminium. Sehingga paduan aluminium-magnesium ini dapat dijadikan sebagai material akustik untuk penanggulangan kebisingan. Hasil penilitian ini menunjukkan peningkatan nilai penyerapan suara dengan bertambahnya kandungan magnesium. Nilai koefisien absorpsi paling baik pada paduan aluminium-magnesium terjadi pada frekuensi menengah dan tinggi. Kata kunci: tabung impedansi, koefisien serap bunyi, material akustik, aluminium-magnesium.

  ABSTRACT People do not like noise. By definition, it is unwanted sound. Noise control play an important role in creating an acoustically pleasing environtment. This can be achieved when the intensity of sound is brought down to a level that is not harmful to human ears. Achieving a pleasing environment can be obtained by using various techniques. One such technique is by absorbing the sound. This paper review how the influence by adding magnesium can change the absorption behavior of aluminium. So that aluminium-magnesium alloy can be used as acoustic materials to reduce noise. The result showed the increase of sound absorption value as the composition of magnesium increased. Sound absorption coeficient of aluminium-magnesium alloy show a good result in the middle and higher frequency. Keywords: impedance tube, sound absorption coefficient, acoustic materials, aluminium-magnesium Syukur Alhamdulilah saya ucapkan Kehadirat Allah SWT yang telah memberikan nikmat kesehatan dan kesempatan sehingga tugas sarjana ini dapat selesai. Tugas sarjana yang berjudul

  “Perancangan Tabung Impedansi Dan Kajian Eksperimental Koefisien Absorpsi Paduan Aluminium-Magnesium ”

  ini dimaksudkan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Sarjana Teknik Mesin Program Reguler di Departemen Teknik Mesin

• – Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

  Selama pembuatan tugas sarjana ini dimulai dari penelitian sampai penulisan, saya banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini saya ingin menyampaikan ucapan terimakasih kepada :

  1. Kedua orangtuaku, Ayahanda Asril Said dan Ibunda tercinta Ade Suryani yang telah memberikan perhatian, do’a, nasehat dan dukungan baik moril maupun materil, juga kedua kakakku Lucy Asade dan Micky Asade, abangku Andre Asade dan adikku M. Gabril Asade yang terus menerus memberikan dukungan selama pembuatan tugas sarjana ini.

  2. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku dosen pembimbing Tugas sarjana yang telah banyak membantu menyumbang pikiran dan meluangkan waktunya dalam memberikan bimbingan dalam menyelesaikan tugas sarjana ini.

  3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku ketua Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  4. Seluruh staf pengajar dan pegawai administrasi di Departemen Teknik Mesin, Ibu Ismawati, Kak Sonta, Bapak Syawal, Bang Sarjana, dan Bang Lilik yang telah banyak membantu dan memberikan ilmu selama perkuliahan.

  5. Anggota dalam tim penelitian ini, Fahrul Rozzy atas kerja sama dan waktu yang diberikan sehingga laporan ini bisa terselesaikan.

  6. Fina Selvia Zega yang telah memberikan kasih sayang dan semangatnya untuk selalu berjuang menyelesaikan skripsi ini.

  7. Seluruh teman – teman stambuk 2008, Ikram, Maragi, Madan, Madun dan yang lainnya yang namanya tidak dapat saya sebutkan satu persatu yang telah banyak memberikan bantuan baik selama perkuliahan maupun dalam pembuatan tugas sarjana ini.

  Saya menyadari bahwa tugas sarjana ini masih jauh dari sempurna. Oleh sebab itu, saran dan kritik dari pembaca sekalian sangat diharapkan demi kesempurnaan skrispi ini. Semoga tugas sarjana ini bermanfaat dan berguna bagi semua pihak.

  Medan, Maret 2013 Felix Asade

  NIM : 080401068

  DAFTAR ISI ABSTRAK ................................................................................................. i KATA PENGANTAR ............................................................................... iii DAFTAR ISI ................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... viii DAFTAR TABEL .......................................................................................... xi DAFTAR NOTASI ......................................................................................... xii BAB 1 PENDAHULUAN ..............................................................................

  1

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

  1.2 Perumusan Masalah....................................................................... 4

  1.3 Tujuan Penelitian........................................................................... 4

  1.4 Manfaat Penelitian......................................................................... 5

  1.5 Batasan Masalah ............................................................................ 5

  1.6 Sistematika Penulisan .................................................................... 5 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA .....................................................................

  7 2.1 Teori Gelombang dan Bunyi ........................................................

  7 2.1.1 Pengertian Gelombang .........................................................

  7 2.1.2 Jenis-Jenis Gelombang .........................................................

  8 2.1.3 Pengertian Bunyi ..................................................................

  9 2.1.4 Sifat-Sifat Bunyi ...................................................................

  10 2.2 Aluminium ....................................................................................

  14 2.2.1 Sejarah Aluminium ..............................................................

  14 2.2.2 Sifat-sifat Aluminium ...........................................................

  14 2.2.3 Perlakuan Panas Aluminium Paduan ...................................

  15

  2.3 Magnesium ...................................................................................

  20 2.3.1 Sejarah Magnesium ..............................................................

  20 2.3.2 Sifat-sifat Magnesium ..........................................................

  22 2.4 Paduan Aluminium-Magnesium ...................................................

  22 2.5 Sifat Akustik .................................................................................

  24 2.5.1 Koefisien Absorpsi ...............................................................

  25 2.5.2 Sound Transmission Loss ....................................................

  28 2.6 Material Akustik ...........................................................................

  29 2.7 Tabung Impedansi ........................................................................

  32 2.7.2 Metode Pengukuran Koefisien Absorpsi Menggunakan ...... Tabung Impedansi ...............................................................

  32 2.7.2 Konstruksi Tabung Impedansi Untuk Metode Transfer ..... Fungsi (ISO 10543-2 : 1998) ...............................................

  34 BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN .......................................................

  37 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian .......................................................

  37 3.2 Perancangan Tabung Impedansi ...................................................

  37 3.3 Alat dan Bahan .............................................................................

  40 3.3.1 Alat ......................................................................................

  40 3.3.2 Bahan ....................................................................................

  44 3.4 Eksperimental Setup .....................................................................

  46 3.5 Prosedur Pengujian .......................................................................

  47 3.6 Teknik Pengukuran, Pengolahan dan Analisa Data ......................

  48 3.7 Validasi Alat .................................................................................

  50 3.8 Flow Chart ....................................................................................

  51 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ..........................................................

  53 4.1 Hasil Analisa Perancangan Tabung Impedansi ............................

  53

  4.2 Hasil Pengujian Paduan Al 98%

• – Mg 2% .................................. 56 4.2.1 Pengukuran Pada Frekuensi 125 Hz.....................................

  56 4.2.2 Pengukuran Pada Frekuensi 250Hz......................................

  58 4.2.3 Pengukuran Pada Frekuensi 500Hz......................................

  59

  4.2.4 Pengukuran Pada Frekuensi 1000Hz....................................

  60 4.2.5 Pengukuran Pada Frekuensi 1500Hz....................................

  61 4.2.6 Pengukuran Pada Frekuensi 2000Hz....................................

  61

  4.3 Hasil Pengujian Paduan Al 96%

• – Mg 4% .................................. 63 4.3.1 Pengukuran Pada Frekuensi 125 Hz.....................................

  63 4.3.2 Pengukuran Pada Frekuensi 250Hz......................................

  64 4.3.3 Pengukuran Pada Frekuensi 500Hz......................................

  65 4.3.4 Pengukuran Pada Frekuensi 1000Hz....................................

  66 4.3.5 Pengukuran Pada Frekuensi 1500Hz....................................

  67 4.3.6 Pengukuran Pada Frekuensi 2000Hz....................................

  68

  4.4 Hasil Pengujian Paduan Al 94%

• – Mg 6% .................................. 71 4.4.1 Pengukuran Pada Frekuensi 125 Hz.....................................

  71 4.4.2 Pengukuran Pada Frekuensi 250Hz......................................

  72 4.4.3 Pengukuran Pada Frekuensi 500Hz......................................

  72 4.4.4 Pengukuran Pada Frekuensi 1000Hz....................................

  73 4.4.5 Pengukuran Pada Frekuensi 1500Hz....................................

  74 4.4.6 Pengukuran Pada Frekuensi 2000Hz....................................

  75 4.5 Perbandingan Hasil Pengujian Dengan Penelitian Lain ...............

  79 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .........................................................

  82 5.1 Kesimpulan ...................................................................................

  82 5.2 Saran .............................................................................................

  83 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... xiii

  LAMPIRAN .................................................................................................... xvi

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Gelombang Transversal................................................................

  40 Gambar 3.4 LabJack U3-LV ............................................................................

  53

  52 Gambar 4.1 Desain Tabung Impedansi ............................................................

  46 Gambar 3.14

  46 Gambar 3.13 Set Up peralatan pengujian ........................................................

  45 Gambar 3.12 Skema alat uji tabung impedansi ................................................

  45 Gambar 3.11 Foto mikro 200× pembesaran (1)Paduan Al98%-Mg2% (2)Paduan Al96%-Mg4% (3)Paduan Al94%-Mg6%. ..................................

  44 Gambar 3.10 Spesimen Al-Mg (1)Paduan Al98%-Mg2% (2)Paduan Al96%- Mg4% (3)Paduan Al94%-Mg6%................................................

  44 Gambar 3.9 Dimensi spesimen Al-Mg.............................................................

  43 Gambar 3.8 Tabung impedansi ........................................................................

  42 Gambar 3.7 Mikropon ......................................................................................

  42 Gambar 3.6 Speaker .........................................................................................

  41 Gambar 3.5 Amplifier ......................................................................................

  38 Gambar 3.3 Laptop...........................................................................................

  8 Gambar 2.2 Gelombang Longitudinal .............................................................

  38 Gambar 3.2 Skematis tabung impedansi pengukuran transmission loss .........

  33 Gambar 3.1 Skematis tabung impedansi ..........................................................

  33 Gambar 2.12 Skematis tabung impedansi pengukuran transmission loss .......

  33 Gambar 2.11 Dimensi tabung impedansi .........................................................

  33 Gambar 2.10 Tabung Impedansi untuk pengukuran koefisien serap bunyi .....

  25 Gambar 2.9 Pandangan skematis metode rasio gelombang tegak ...................

  22 Gambar 2.8 Fenomena absorpsi suara oleh suatu permukaan bahan ...............

  20 Gambar 2.7 Diagram fasa paduan Al-Mg, Temperatur vs Persentase Mg ......

  19 Gambar 2.6 Diagram fasa paduan Al-Cu .........................................................

  18 Gambar 2.5 Diagram fasa paduan Al-Si ..........................................................

  16 Gambar 2.4 Diagram fasa paduan Al-Mg. .......................................................

  9 Gambar 2.3 Diagram fasa perubahan mikrostruktur paduan Al-Cu. ...............

Posisi mikropon 2,1 dan 1’ ......................................................... 47 Gambar 3.15 Diagram alir pelaksanaan riset ..................................................

Gambar 4.2 Ilustrasi gelombang pada frekuensi 125 Hz .................................

  54 Gambar 4.3 Ilustrasi gelombang pada frekuensi 1500 Hz ...............................

  55 Gambar 4.4 (a)Pengukuran amplitudo pada mic 1 dengan frekuensi 125 Hz, (b)Pengukuran amplitudo pada mic 2 dengan frekuensi 125 Hz

  56 Gambar 4.5 Visualisasi bilangan kompleks p 1 pada sistem koordinat.............

  58 Gambar 4.6 (a)Pengukuran amplitudo pada mic 1 dengan frekuensi 250 Hz, (b)Pengukuran amplitudo pada mic 2 dengan frekuensi 250 Hz

  58 Gambar 4.7 (a)Pengukuran amplitudo pada mic 1 dengan frekuensi 500 Hz, (b)Pengukuran amplitudo pada mic 2 dengan frekuensi 500 Hz

  59 Gambar 4.8 (a)Pengukuran amplitudo pada mic 1 dengan frekuensi 1000 Hz, (b)Pengukuran amplitudo pada mic 2 dengan frekuensi 1000 Hz 60

Gambar 4.9 (a)Pengukuran amplitudo pada mic 1 dengan frekuensi 1500 Hz,

  (b)Pengukuran amplitudo pada mic 2 dengan frekuensi 1500 Hz 61

Gambar 4.10 (a)Pengukuran amplitudo pada mic 1 dengan frekuensi 2000 Hz,

  (b)Pengukuran amplitudo pada mic 2 dengan frekuensi 2000 Hz 62 Gambar 4.11 Grafik Koefesien Absorbsi paduan Al 98% - Mg 2% ................

  63 Gambar 4.12 (a)Pengukuran amplitudo pada mic 1 dengan frekuensi 125 Hz, (b)Pengukuran amplitudo pada mic 2 dengan frekuensi 125 Hz

  64 Gambar 4.13 (a)Pengukuran amplitudo pada mic 1 dengan frekuensi 250 Hz, (b)Pengukuran amplitudo pada mic 2 dengan frekuensi 250 Hz

  65 Gambar 4.14 (a)Pengukuran amplitudo pada mic 1 dengan frekuensi 500 Hz, (b)Pengukuran amplitudo pada mic 2 dengan frekuensi 500 Hz

  66 Gambar 4.15 (a)Pengukuran amplitudo pada mic 1 dengan frekuensi 1000 Hz, (b)Pengukuran amplitudo pada mic 2 dengan frekuensi 1000 Hz 67

  Gambar 4.16(a)Pengukuran amplitudo pada mic 1 dengan frekuensi 1500 Hz, (b)Pengukuran amplitudo pada mic 2 dengan frekuensi 1500 Hz 68

  Gambar 4.17(a)Pengukuran amplitudo pada mic 1 dengan frekuensi 2000 Hz, (b)Pengukuran amplitudo pada mic 2 dengan frekuensi 2000 Hz 69 Gambar 4.18Grafik Koefesien Absorbsi paduan Al 96% - Mg 4% .................

  70 Gambar 4.19 (a)Pengukuran amplitudo pada mic 1 dengan frekuensi 125 Hz, (b)Pengukuran amplitudo pada mic 2 dengan frekuensi 125 Hz

  71

Gambar 4.20 (a)Pengukuran amplitudo pada mic 1 dengan frekuensi 250 Hz,

  (b)Pengukuran amplitudo pada mic 2 dengan frekuensi 250 Hz

  72 Gambar 4.21(a)Pengukuran amplitudo pada mic 1 dengan frekuensi 500 Hz, (b)Pengukuran amplitudo pada mic 2 dengan frekuensi 500 Hz

  73 Gambar 4.22(a)Pengukuran amplitudo pada mic 1 dengan frekuensi 1000 Hz, (b)Pengukuran amplitudo pada mic 2 dengan frekuensi 1000 Hz 74

Gambar 4.23 (a)Pengukuran amplitudo pada mic 1 dengan frekuensi 1500 Hz,

  (b)Pengukuran amplitudo pada mic 2 dengan frekuensi 1500 Hz 75

Gambar 4.24 (a)Pengukuran amplitudo pada mic 1 dengan frekuensi 2000 Hz,

  (b)Pengukuran amplitudo pada mic 2 dengan frekuensi 2000 Hz 76 Gambar 4.25 Grafik Koefesien Absorbsi paduan Al 94% - Mg 6% ................

  77 Gambar 4.26 Grafik perbandingan Koefesien Absorbsi paduan Al - Mg........

  78 Gambar 4.27 AM60 Foam ...............................................................................

  80 Gambar 4.28 Grafik perbandingan Koefesien Absorbsi paduan Al

• – Mg dan AM60 ..........................................................................................

  81

  

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai Fasa Aluminium-Magnesium ..................................................

  23 Tabel 2.2 Batas komposisi paduan Aluminium-Magnesium (%) ....................

  23 Tabel 2.3 Acoustic properties aluminium dan magnesium ..............................

  24 Tabel 2.4 Koefisien penyerapan bunyi dari Material akustik ..........................

  26 Tabel 3.1 Sifat mekanis spesimen aluminium-magnesium ..............................

  45 Tabel 3.2 Data pengamatan ..............................................................................

  50 Tabel 3.3 Koefisien Absorpsi Kayu Referensi .................................................

  50 Tabel 3.4 Koefisien Absorpsi Kayu hasil pengukuran dengan tebal 1 cm ......

  50 Tabel 3.5

Galat Koefisien Absorpsi (α) ........................................................... 51 Tabel 4.1 Tabel koefesien absorbsi paduan Al 98% - Mg 2% ........................

  62 Tabel 4.2 Tabel koefesien absorbsi paduan Al 96% - Mg 4% .........................

  70 Tabel 4.3 Tabel koefesien absorbsi paduan Al 94% - Mg 6% .........................

  76 Tabel 4.4 Tabel Rekapitulasi Hasil Data Analisa ............................................

  78 Tabel 4.4 Tabel Koefisien Absorpsi Magnesium-Aluminium Foam ...............

  80

  

Simbol Arti Satuan

  2 A Luas penampang m F Frekuensi

  Hz

  2 I Intensitas bunyi W/m

  Tekanan Pa

  T Waktu s

  Cepat rambat bunyi m/s

  V Daya

  Watt

  W Huruf Yunani

  

Simbol Arti Satuan

  Koefisien absorbsi α

• λ

  Panjang gelombang m

  3 Massa Jenis

  kg/m