SOFTWARE ANALYZER UNTUK MENGANALISIS GANDENGAN TIGA PIPA SEBAGAI FILTER AKUSTIK
PKMI-2-5-1
SOFTWARE ANALYZER UNTUK MENGANALISIS
GANDENGAN TIGA PIPA SEBAGAI FILTER AKUSTIK
Lia Laela Sarah
Jurusan pendidikan Fisika, Universitas Pendidikan Indonesia, Bandung
ABSTRAK
Gandengan tiga pipa sebagai filter akustik dapat dianalisis dari persamaan
transmitansi akustiknya. Harga transmitansi akustik ini bergantung pada
perbandingan luas penampang pipa dan panjang buffer. Analisis konstruksi dapat
dipermudah dengan software analyzer yang telah dibuat menggunakan delphi 5.
Software ini juga dapat digunakan untuk menentukan panjang buffer yang
optimal untuk menapis frekuensi yang dikehendaki.
Kata kunci: filter akustik, transmitansi akustik, software analyzer
PENDAHULUAN
Dalam kehidupan sehari-hari gandengan tiga pipa telah banyak digunakan
berkaitan dengan fungsinya sebagai filter akustik, misalnya untuk mengurangi
tingkat kebisingan, pada kendaraan bermotor biasa dilengkapi dengan mufflers
atau disebut juga filter. Mufflers atau filter memiliki konstruksi yang khas yaitu
merupakan gandengan tiga pipa dengan diameter dua pipa bagian tepi berukuran
sama dan penampang pipa tengah (buffer) lebih besar dari keduanya, tampak pada
Gambar 1. Contoh lain dari penerapan gandengan tiga pipa sebagai filter akustik
diantaranya pada saluran pembuangan gas (exhaust chamber), peredam pistol
(silencer), bahkan kalau diperhatikan prinsip gandengan ini terdapat juga dalam
konstruksi ruang pleno atau ruang pertunjukan yang bertujuan untuk
mengeleminasi adanya pengaruh gelombang bunyi dari luar.
Gambar 1 Knalpot Kendaraan bermotor
Dalam bidang fisika, salah satu penggunaan gandengan tiga pipa sebagai
filter akustik yaitu pada eksperimen Spektroskopi Fotoakustik (SFA) misalnya
yang telah digunakan oleh Angeli pada tahun 1991, lihat Gambar 2.
8
50
8
42
Gambar 2 Filter Akustik pada eksperimen SFA (Angeli,1991)
PKMI-2-5-2
Oleh karena itu penulis melakukan suatu studi literatur mengenai analisis
perambatan gelombang dalam gandengan tiga pipa dan hasil yang diperoleh
dituangkan dalam sebuah software analyzer yang dapat digunakan untuk
mempermudah analisis selanjutnya.
PKMI-2-5-3
Gelombang Akustik
Pada dasarnya gelombang akustik merupakan fluktuasi tekanan dalam
medium yang fungsinya dinyatakan oleh persamaan (Kinsler,1985) :
~p = Ae i ( kx
(1)
−ωt )
~p dalam medium dengan
kecepatan partikel medium u didefinisikan sebagai impedansi spesifik akustik
dari medium z yang dinyatakan (Kinsler, 1985) :
p~
z=
,
(2)
u
Untuk gelombang yang menjalar ke arah kanan dan dengan mensubstitusikan
harga kecepatan gelombang dalam medium maka persamaan di atas menjadi :
z = ρv .
(3)
yang disebut juga impedansi karakteristik. Sifat fisis lain dari medium dalam pipa
yang dilalui gelombang dinyatakan oleh besaran impedansi akustik. Impedansi
akustik Z dari medium yang menempati ruang dengan luas permukaan S
didefinisikan sebagai perbandingan antara tekanan gelombang akustik ~p pada
permukaan dengan kecepatan aliran elemen volume medium yang dinyatakan
oleh persamaan (Kinsler, 1985) :
~p
(4)
Z=
dX dt
Untuk satu fase gelombang yang melalui luas permukaan tertentu, karena
gerak partikel elemen fluida searah permukaan pada setiap titik maka :posisi
elemen fluida yang melalui permukaan diperikan oleh persamaan (Zahara
Muslim,1998) :
X = ΨS ,
(5)
Perbandingan dari tekanan gelombang akustik
dan dengan menurunkannya terhadap t kemudian mensubstitusikan pers.(2) dan
pers. (4) diperoleh harga impedansi akustik sebesar :
z
Z=
(6)
S
Harga impedansi akustik ini merupakan variabel yang mempengaruhi besarnya
daya atau arus energi gelombang dalam pipa tersebut yang besarnya dapat
dituliskan :
~p 2
P=
(7)
Z
Adapun perbandingan daya gelombang yang ditransmisikan (Pt) dengan daya
gelombang datang (Pd) didefinisikan sebagai besaran transmitansi (T) :
P
T= t
(8)
Pd
Transmisi Gelombang Akustik Dalam Gandengan Tiga Pipa
Dalam gandengan tiga pipa seperti gb.(3), gelombang akustik yang
menjalar pada pipa pertama S1, dinyatakan oleh :
i (ωt −kx )
pi (1) = A1e
(9)
Setelah gelombang ini melewati perbatasan pada x = 0, karena pada pipa kedua S2
ada perbedaan impedansi akustik, maka daya gelombang yang ditransmisikan
menjadi berubah, sebagian daya gelombang dipantulkan kembali menuju pipa
pertama.
x=l
x=0
S2
S1
S3
Gambar 3 Gandengan tiga pipa dengan luas penampang berbeda
Adapun persamaan gelombang tekanan yang dipantulkan menuju pipa satu
dan persamaan gelombang yang diteruskan ke pipa 2 dinyatakan berturut-turut
oleh pers. (10) dan pers.(11) yaitu :
p r (1) = B1e i) (ωt +kx
(10)
pi ( 2 ) = A2 e i) (ωt −kx .
(11)
Demikian juga pada saat melewati perbatasan pipa ketiga yaitu pada x = l,
sebagian daya gelombang yang diteruskan dan sebagian lagi dipantulkan kembali.
Sehingga dalam pipa dua persamaan gelombang pantulnya adalah :
p r ( 2 ) = B2 e i) (ωt +kx
(12)
dan persamaan gelombang tekanan yang ditransmisikan dalam pipa tiga yaitu :
−k ( x −l
p t ( 3) = A3 e i[ωt
)]
(13)
Dalam hal ini A1, B1, A2, B2, A3 merupakan amplitudo gelombang pada masingmasing pipa, k yaitu bilangan gelombang , ω yaitu frekuensi gelombang dan l
yaitu panjang pipa kedua (buffer).
Pada saat gelombang melalui perbatasan x = 0, berlaku kontinuitas
tekanan artinya total seluruh gelombang pada pipa pertama akan sama dengan
total gelombang pada pipa kedua, sehingga berlaku :
pi (1) + pr (1) = pi ( 2 ) + p r (
(14)
2)
Selain kontinuitas tekanan, pada perbatasan ini juga berlaku kontinuitas kecepatan
aliran fluida, dalam hal ini adalah kontinuitas kecepatan partikel medium yang
berosilasi antara pipa pertama dan pipa kedua pada saat dilalui gelombang.
Persamaan kontinuitas kecepatan aliran partikel ini memenuhi :
S1 (ui (1) + u r (1) ) = S 2 (ui ( 2) + ur ( 2) ) ,
(15)
Demikian juga pada saat gelombang melewati perbatasan pipa x=l,
berlaku kontinuitas tekanan dan kontinuitas aliran partikel, sehingga diperoleh
persamaan :
A=
s1
S2
A3
2
S3
{(1 +
13
+ s ) sin kl}
) cos kl +
i(s
12
(16)
23
S3
S1
S2
S1
Dengan demikian harga transmitansi akustik yang berlaku dalam
gandengan tiga pipa sesuai dengan gb.3 adalah :
4s13
T=
(17)
2
2
(1 + s13 ) cos kl + (s12 + s23 ) 2 sin 2
kl
Harga stasioner dari persamaan transmitansi tersebut terjadi pada saat dilalui oleh
gelombang yang frekuensinya memenuhi persamaan :
nv
atau
(18)
f=
2l
(2n − 1)v
f=
(19)
4l
Bila disubstitusikan dalam persamaan derivatif kedua dari persamaan transmitansi
tersebut akan menghasilkan transmitansi maksimum sebesar :
4s13
Tmaks =
(20)
(1 + s13 2
)
dan menghasilkan transmitansi minimum sebesar :
4s13
Tmin =
(21)
(s12 + s23 )2
dengan s 12 =
, s 23 =
dan s 13 =
SOFTWARE ANALYZER
Software analyzer merupakan suatu program grafik yang berguna untuk
mempermudah analisis konstruksi gandengan tiga pipa sebagai filter akustik
dilihat dari grafik transmitansinya. Selain itu program ini juga dapat digunakan
untuk menentukan panjang buffer yang optimal sehingga mampu menapis
frekuensi yang dikehendaki. Program ini dibuat dengan menggunakan delphi 5.
Adapun tampilan program tampak pada gb.4.
Tampilan pada gb.(4.a) merupakan halaman keterangan yaitu mengenai
keterangan pembuat program, dalam hal ini adalah penulis sendiri. Tampilan pada
gb.(4.b) yaitu halaman penentuan karakteristik pipa, tampilan ini merupakan
program grafik transmitansi pers.(17) dengan variabel bebas frekuensi dan
transmitansi minimum sesuai pers.(21). Pada halaman ini, kita dapat menganalisis
suatu filter akustik dengan memasukan harga konstruksi pipa. Dan tampilan 3
gb.(4.c) yaitu halaman penentuan panjang pipa, fungsinya adalah untuk
menentukan panjang buffer optimal sehingga mampu menapis gelombang akustik
dengan frekuensi sesuai yang diharapkan.
Kelemahan software ini adalah belum dapat menentukan perbandingan
luas penampang yang optimal bila transmitansi minimumnya telah ditentukan
terlebih dahulu. Untuk mengatasinya, kita dapat melakukan teknik ujicoba yaitu
dengan memasukan data terlebih dahulu dalam konstruksi pipa, kemudian dilihat
harga transmitansi minimumnya, bila tidak sesuai kita bisa mengganti data
masukannya dengan mudah sampai diperoleh harga transmitansi yang diinginkan.
Gambar 4.a. Tampilan 1
Gambar 4.b. Tampilan 2
Gambar 4.c Tampilan 3
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Dari pers.(17) tampak bahwa besarnya transmitansi akustik dalam
gandengan tiga pipa bergantung pada perbandingan luas penampang pipa dan
panjang buffer. Karena bilangan gelombang dalam hal ini bukan bagian dari
konstruksi pipa, maka tidak dapat dikatakan sebagai karakteristik pipa. Dengan
mengambil hubungan antara bilangan gelombang dan frekuensinya, maka
persamaan di atas secara praktis dapat digunakan untuk menganalisis konstruksi
gandengan tiga pipa sebagai filter akustik dalam rentang frekuensi yang
diharapkan dengan memerikannya dalam grafik.
Selanjutnya, mari kita tinjau suatu filter akustik yang digunakan oleh
Angeli pada tahun 1991 dengan diameter pipa pertama sama dengan diameter pipa
ketiga sebesar 8 mm dan diameter buffer 50 mm panjangnya 42 mm tampak pada
gb.(2). Grafik transmitansinya terlihat pada gb.(5).
Dari grafik dapat dilihat untuk rentang frekuensi antara 0-2000 Hz grafik fungsi
menurun, dari 2400-3000 Hz grafik mulai terlihat naik kembali. Hal ini
menunjukan bahwa daya gelombang akustik yang berfrekuensi sekitar 1800 Hz –
2300 Hz (~2 kHz) mengalami transmisi yang paling kecil dilihat dari harga
transmitansinya yang merupakan transmitansi minimum dan harganya cukup kecil
(tmin = 0.0026). Dari tafsiran grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa konstruksi
ini dapat menapis frekuensi gelombang akustik yang memiliki range frekuensi
sekitar 2 kHz. Hasil analisis ini sesuai dengan hasil eksperimen yang dilakukan
oleh Angeli (1991).
Gambar 5. Grafik Transmitansi dari filter akustik Angeli.(1991)
Bila konstruksi ini ingin kita gunakan sebagai filter akustik yang mampu
menapis gelombang akustik dengan range frekuensi 3000 Hz, maka panjang
buffer yang optimal dapat ditentukan dari grafik transmitansi Gambar 6 :
Gambar 6 Grafik transmitansi untuk menentukan panjang buffer
Dari grafik, terlihat panjang buffer yang dapat menapis frekuensi tersebut
berada pada rentang 24-34 mm dan panjang buffer dengan transmitansi minimum
yaitu sekitar 28 mm. Dari tafsiran ini dapat disimpulkan bahwa konstruksi pipa di
atas bila ingin dijadikan filter akustik yang mampu menapis frekuensi 3 kHz maka
panjang buffer optimal yang dapat digunakan yaitu 28 mm.
KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan persamaan transmitansi gelombang akustik, gandengan tiga
pipa dapat dianalisis sebagai filter akustik untuk range frekuensi tertentu.
Besarnya transmitansi minimum akustik ditentukan oleh perbandingan luas
penampang pipa Adapun untuk mendapatkan filter akustik yang mampu menapis
harga frekuensi tertentu dapat divariasikan dari panjang buffer. Dalam
menganalisis dan merancang filter akustik dipermudah dengan bantuan software
analyzer yang telah dibuat menggunakan Delphi 5.
Untuk penelitian lebih lanjut dapat dibahas mengenai :
1. Harga optimal perbandingan luas penampang filter akustik yang dapat
digunakan sehingga transmitansi akustik yang diperoleh sangat minimum atau
mendekati nol.
2. Menganalisa konstruksi filter yang hanya mampu menapis satu frekuensi
gelombang akustik.
3. Melakukan eksperimen untuk mengetahui frekuensi gelombang dalam
kendaraan bermotor baik dalam keadaan diam maupun dalam keadaan
bergerak, kemudian dianalisis sehingga diperoleh konstruksi filter yang
sesuai.
DAFTAR PUSTAKA
Angeli, G.Z., Bozoki, Z.,Miklos, A., Lorinz, A., Thony, A, Sigrist, M. W.1991.
Design an Characterization of windowless resonant Photoacoustic
Chamber Equippedwith Resonance Locking Circuitry. Rev. Sci. Instrum.
Vol.62, No. 3, 810-813.
Kinsler, E. Lawrence dan Frey, R.Austin, 1985. Fundamental of Acoustic. John
Wiley & Sons. INC., London
Muslim, Zahara.1998. Gelombang dan Optika. Jurusan Fisika FPMIPA-UGM,
Yogyakarta.
Nurulhana, M. 2002. Pemrograman Software Multimedia Pembelajaran Dengan
Bahasa Delphi. Laboratorium Komputer Pendidikan Jurdik Kimia UPI,
Bandung
SOFTWARE ANALYZER UNTUK MENGANALISIS
GANDENGAN TIGA PIPA SEBAGAI FILTER AKUSTIK
Lia Laela Sarah
Jurusan pendidikan Fisika, Universitas Pendidikan Indonesia, Bandung
ABSTRAK
Gandengan tiga pipa sebagai filter akustik dapat dianalisis dari persamaan
transmitansi akustiknya. Harga transmitansi akustik ini bergantung pada
perbandingan luas penampang pipa dan panjang buffer. Analisis konstruksi dapat
dipermudah dengan software analyzer yang telah dibuat menggunakan delphi 5.
Software ini juga dapat digunakan untuk menentukan panjang buffer yang
optimal untuk menapis frekuensi yang dikehendaki.
Kata kunci: filter akustik, transmitansi akustik, software analyzer
PENDAHULUAN
Dalam kehidupan sehari-hari gandengan tiga pipa telah banyak digunakan
berkaitan dengan fungsinya sebagai filter akustik, misalnya untuk mengurangi
tingkat kebisingan, pada kendaraan bermotor biasa dilengkapi dengan mufflers
atau disebut juga filter. Mufflers atau filter memiliki konstruksi yang khas yaitu
merupakan gandengan tiga pipa dengan diameter dua pipa bagian tepi berukuran
sama dan penampang pipa tengah (buffer) lebih besar dari keduanya, tampak pada
Gambar 1. Contoh lain dari penerapan gandengan tiga pipa sebagai filter akustik
diantaranya pada saluran pembuangan gas (exhaust chamber), peredam pistol
(silencer), bahkan kalau diperhatikan prinsip gandengan ini terdapat juga dalam
konstruksi ruang pleno atau ruang pertunjukan yang bertujuan untuk
mengeleminasi adanya pengaruh gelombang bunyi dari luar.
Gambar 1 Knalpot Kendaraan bermotor
Dalam bidang fisika, salah satu penggunaan gandengan tiga pipa sebagai
filter akustik yaitu pada eksperimen Spektroskopi Fotoakustik (SFA) misalnya
yang telah digunakan oleh Angeli pada tahun 1991, lihat Gambar 2.
8
50
8
42
Gambar 2 Filter Akustik pada eksperimen SFA (Angeli,1991)
PKMI-2-5-2
Oleh karena itu penulis melakukan suatu studi literatur mengenai analisis
perambatan gelombang dalam gandengan tiga pipa dan hasil yang diperoleh
dituangkan dalam sebuah software analyzer yang dapat digunakan untuk
mempermudah analisis selanjutnya.
PKMI-2-5-3
Gelombang Akustik
Pada dasarnya gelombang akustik merupakan fluktuasi tekanan dalam
medium yang fungsinya dinyatakan oleh persamaan (Kinsler,1985) :
~p = Ae i ( kx
(1)
−ωt )
~p dalam medium dengan
kecepatan partikel medium u didefinisikan sebagai impedansi spesifik akustik
dari medium z yang dinyatakan (Kinsler, 1985) :
p~
z=
,
(2)
u
Untuk gelombang yang menjalar ke arah kanan dan dengan mensubstitusikan
harga kecepatan gelombang dalam medium maka persamaan di atas menjadi :
z = ρv .
(3)
yang disebut juga impedansi karakteristik. Sifat fisis lain dari medium dalam pipa
yang dilalui gelombang dinyatakan oleh besaran impedansi akustik. Impedansi
akustik Z dari medium yang menempati ruang dengan luas permukaan S
didefinisikan sebagai perbandingan antara tekanan gelombang akustik ~p pada
permukaan dengan kecepatan aliran elemen volume medium yang dinyatakan
oleh persamaan (Kinsler, 1985) :
~p
(4)
Z=
dX dt
Untuk satu fase gelombang yang melalui luas permukaan tertentu, karena
gerak partikel elemen fluida searah permukaan pada setiap titik maka :posisi
elemen fluida yang melalui permukaan diperikan oleh persamaan (Zahara
Muslim,1998) :
X = ΨS ,
(5)
Perbandingan dari tekanan gelombang akustik
dan dengan menurunkannya terhadap t kemudian mensubstitusikan pers.(2) dan
pers. (4) diperoleh harga impedansi akustik sebesar :
z
Z=
(6)
S
Harga impedansi akustik ini merupakan variabel yang mempengaruhi besarnya
daya atau arus energi gelombang dalam pipa tersebut yang besarnya dapat
dituliskan :
~p 2
P=
(7)
Z
Adapun perbandingan daya gelombang yang ditransmisikan (Pt) dengan daya
gelombang datang (Pd) didefinisikan sebagai besaran transmitansi (T) :
P
T= t
(8)
Pd
Transmisi Gelombang Akustik Dalam Gandengan Tiga Pipa
Dalam gandengan tiga pipa seperti gb.(3), gelombang akustik yang
menjalar pada pipa pertama S1, dinyatakan oleh :
i (ωt −kx )
pi (1) = A1e
(9)
Setelah gelombang ini melewati perbatasan pada x = 0, karena pada pipa kedua S2
ada perbedaan impedansi akustik, maka daya gelombang yang ditransmisikan
menjadi berubah, sebagian daya gelombang dipantulkan kembali menuju pipa
pertama.
x=l
x=0
S2
S1
S3
Gambar 3 Gandengan tiga pipa dengan luas penampang berbeda
Adapun persamaan gelombang tekanan yang dipantulkan menuju pipa satu
dan persamaan gelombang yang diteruskan ke pipa 2 dinyatakan berturut-turut
oleh pers. (10) dan pers.(11) yaitu :
p r (1) = B1e i) (ωt +kx
(10)
pi ( 2 ) = A2 e i) (ωt −kx .
(11)
Demikian juga pada saat melewati perbatasan pipa ketiga yaitu pada x = l,
sebagian daya gelombang yang diteruskan dan sebagian lagi dipantulkan kembali.
Sehingga dalam pipa dua persamaan gelombang pantulnya adalah :
p r ( 2 ) = B2 e i) (ωt +kx
(12)
dan persamaan gelombang tekanan yang ditransmisikan dalam pipa tiga yaitu :
−k ( x −l
p t ( 3) = A3 e i[ωt
)]
(13)
Dalam hal ini A1, B1, A2, B2, A3 merupakan amplitudo gelombang pada masingmasing pipa, k yaitu bilangan gelombang , ω yaitu frekuensi gelombang dan l
yaitu panjang pipa kedua (buffer).
Pada saat gelombang melalui perbatasan x = 0, berlaku kontinuitas
tekanan artinya total seluruh gelombang pada pipa pertama akan sama dengan
total gelombang pada pipa kedua, sehingga berlaku :
pi (1) + pr (1) = pi ( 2 ) + p r (
(14)
2)
Selain kontinuitas tekanan, pada perbatasan ini juga berlaku kontinuitas kecepatan
aliran fluida, dalam hal ini adalah kontinuitas kecepatan partikel medium yang
berosilasi antara pipa pertama dan pipa kedua pada saat dilalui gelombang.
Persamaan kontinuitas kecepatan aliran partikel ini memenuhi :
S1 (ui (1) + u r (1) ) = S 2 (ui ( 2) + ur ( 2) ) ,
(15)
Demikian juga pada saat gelombang melewati perbatasan pipa x=l,
berlaku kontinuitas tekanan dan kontinuitas aliran partikel, sehingga diperoleh
persamaan :
A=
s1
S2
A3
2
S3
{(1 +
13
+ s ) sin kl}
) cos kl +
i(s
12
(16)
23
S3
S1
S2
S1
Dengan demikian harga transmitansi akustik yang berlaku dalam
gandengan tiga pipa sesuai dengan gb.3 adalah :
4s13
T=
(17)
2
2
(1 + s13 ) cos kl + (s12 + s23 ) 2 sin 2
kl
Harga stasioner dari persamaan transmitansi tersebut terjadi pada saat dilalui oleh
gelombang yang frekuensinya memenuhi persamaan :
nv
atau
(18)
f=
2l
(2n − 1)v
f=
(19)
4l
Bila disubstitusikan dalam persamaan derivatif kedua dari persamaan transmitansi
tersebut akan menghasilkan transmitansi maksimum sebesar :
4s13
Tmaks =
(20)
(1 + s13 2
)
dan menghasilkan transmitansi minimum sebesar :
4s13
Tmin =
(21)
(s12 + s23 )2
dengan s 12 =
, s 23 =
dan s 13 =
SOFTWARE ANALYZER
Software analyzer merupakan suatu program grafik yang berguna untuk
mempermudah analisis konstruksi gandengan tiga pipa sebagai filter akustik
dilihat dari grafik transmitansinya. Selain itu program ini juga dapat digunakan
untuk menentukan panjang buffer yang optimal sehingga mampu menapis
frekuensi yang dikehendaki. Program ini dibuat dengan menggunakan delphi 5.
Adapun tampilan program tampak pada gb.4.
Tampilan pada gb.(4.a) merupakan halaman keterangan yaitu mengenai
keterangan pembuat program, dalam hal ini adalah penulis sendiri. Tampilan pada
gb.(4.b) yaitu halaman penentuan karakteristik pipa, tampilan ini merupakan
program grafik transmitansi pers.(17) dengan variabel bebas frekuensi dan
transmitansi minimum sesuai pers.(21). Pada halaman ini, kita dapat menganalisis
suatu filter akustik dengan memasukan harga konstruksi pipa. Dan tampilan 3
gb.(4.c) yaitu halaman penentuan panjang pipa, fungsinya adalah untuk
menentukan panjang buffer optimal sehingga mampu menapis gelombang akustik
dengan frekuensi sesuai yang diharapkan.
Kelemahan software ini adalah belum dapat menentukan perbandingan
luas penampang yang optimal bila transmitansi minimumnya telah ditentukan
terlebih dahulu. Untuk mengatasinya, kita dapat melakukan teknik ujicoba yaitu
dengan memasukan data terlebih dahulu dalam konstruksi pipa, kemudian dilihat
harga transmitansi minimumnya, bila tidak sesuai kita bisa mengganti data
masukannya dengan mudah sampai diperoleh harga transmitansi yang diinginkan.
Gambar 4.a. Tampilan 1
Gambar 4.b. Tampilan 2
Gambar 4.c Tampilan 3
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Dari pers.(17) tampak bahwa besarnya transmitansi akustik dalam
gandengan tiga pipa bergantung pada perbandingan luas penampang pipa dan
panjang buffer. Karena bilangan gelombang dalam hal ini bukan bagian dari
konstruksi pipa, maka tidak dapat dikatakan sebagai karakteristik pipa. Dengan
mengambil hubungan antara bilangan gelombang dan frekuensinya, maka
persamaan di atas secara praktis dapat digunakan untuk menganalisis konstruksi
gandengan tiga pipa sebagai filter akustik dalam rentang frekuensi yang
diharapkan dengan memerikannya dalam grafik.
Selanjutnya, mari kita tinjau suatu filter akustik yang digunakan oleh
Angeli pada tahun 1991 dengan diameter pipa pertama sama dengan diameter pipa
ketiga sebesar 8 mm dan diameter buffer 50 mm panjangnya 42 mm tampak pada
gb.(2). Grafik transmitansinya terlihat pada gb.(5).
Dari grafik dapat dilihat untuk rentang frekuensi antara 0-2000 Hz grafik fungsi
menurun, dari 2400-3000 Hz grafik mulai terlihat naik kembali. Hal ini
menunjukan bahwa daya gelombang akustik yang berfrekuensi sekitar 1800 Hz –
2300 Hz (~2 kHz) mengalami transmisi yang paling kecil dilihat dari harga
transmitansinya yang merupakan transmitansi minimum dan harganya cukup kecil
(tmin = 0.0026). Dari tafsiran grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa konstruksi
ini dapat menapis frekuensi gelombang akustik yang memiliki range frekuensi
sekitar 2 kHz. Hasil analisis ini sesuai dengan hasil eksperimen yang dilakukan
oleh Angeli (1991).
Gambar 5. Grafik Transmitansi dari filter akustik Angeli.(1991)
Bila konstruksi ini ingin kita gunakan sebagai filter akustik yang mampu
menapis gelombang akustik dengan range frekuensi 3000 Hz, maka panjang
buffer yang optimal dapat ditentukan dari grafik transmitansi Gambar 6 :
Gambar 6 Grafik transmitansi untuk menentukan panjang buffer
Dari grafik, terlihat panjang buffer yang dapat menapis frekuensi tersebut
berada pada rentang 24-34 mm dan panjang buffer dengan transmitansi minimum
yaitu sekitar 28 mm. Dari tafsiran ini dapat disimpulkan bahwa konstruksi pipa di
atas bila ingin dijadikan filter akustik yang mampu menapis frekuensi 3 kHz maka
panjang buffer optimal yang dapat digunakan yaitu 28 mm.
KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan persamaan transmitansi gelombang akustik, gandengan tiga
pipa dapat dianalisis sebagai filter akustik untuk range frekuensi tertentu.
Besarnya transmitansi minimum akustik ditentukan oleh perbandingan luas
penampang pipa Adapun untuk mendapatkan filter akustik yang mampu menapis
harga frekuensi tertentu dapat divariasikan dari panjang buffer. Dalam
menganalisis dan merancang filter akustik dipermudah dengan bantuan software
analyzer yang telah dibuat menggunakan Delphi 5.
Untuk penelitian lebih lanjut dapat dibahas mengenai :
1. Harga optimal perbandingan luas penampang filter akustik yang dapat
digunakan sehingga transmitansi akustik yang diperoleh sangat minimum atau
mendekati nol.
2. Menganalisa konstruksi filter yang hanya mampu menapis satu frekuensi
gelombang akustik.
3. Melakukan eksperimen untuk mengetahui frekuensi gelombang dalam
kendaraan bermotor baik dalam keadaan diam maupun dalam keadaan
bergerak, kemudian dianalisis sehingga diperoleh konstruksi filter yang
sesuai.
DAFTAR PUSTAKA
Angeli, G.Z., Bozoki, Z.,Miklos, A., Lorinz, A., Thony, A, Sigrist, M. W.1991.
Design an Characterization of windowless resonant Photoacoustic
Chamber Equippedwith Resonance Locking Circuitry. Rev. Sci. Instrum.
Vol.62, No. 3, 810-813.
Kinsler, E. Lawrence dan Frey, R.Austin, 1985. Fundamental of Acoustic. John
Wiley & Sons. INC., London
Muslim, Zahara.1998. Gelombang dan Optika. Jurusan Fisika FPMIPA-UGM,
Yogyakarta.
Nurulhana, M. 2002. Pemrograman Software Multimedia Pembelajaran Dengan
Bahasa Delphi. Laboratorium Komputer Pendidikan Jurdik Kimia UPI,
Bandung