BAB II LANDASAN TEORI. tujuan yang mereka inginkan. Karakteristik yang paling mendasar pada manusia

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.


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)


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.


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.


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.


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 (λ) adalah jarak antara dua puncak yang berurutan, frekuensi (ƒ) adalah


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


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-


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


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).


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


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,


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 :


1

𝑓 = 𝑇 ……………………………….. (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=√

𝛾 .𝑃𝑎 𝜌

……………………………….. (2.2)

atau dalam bentuk sederhannya dapat ditulis :

c = 20,05 √𝑇 dimana:

c

= Cepat rambat bunyi (m/s)

𝛾

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

Pa

= Tekanan atmosfer (Pascal)

𝜌

= Kerapatan (Kg/𝑚3 )

T

= Suhu (K)

Pada media padat bergantung pada modulus elastisitas dan kerapatan 𝐸

c = √𝜌 ……………………………….. (2.3) dimana :

E = Modulus Elastisitas 𝜌 = Kerapatan (Kg / 𝑚3 )

Pada media cair bergantung pada modulus bulk dan kerapatan.


𝐾

c = √ 𝜌 ……………………………….. (2.4) dimana :

K = Modulus Bulk 𝜌 = Kerpatan (Kg / 𝑚3 )

2.8.3

Panjang Gelombang Panjang gelombang bunyi dapat didefenisikan sebagai jarak antara dua

muka gelombang berfase sama. Hubungan antara panjang gelombang, frekuensi dan cepat rambat bunyi dapat ditulis : 𝑐

λ = ……………………………….. (2.5) 𝑓

Dimana :

λ = 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 :

𝑊 𝐴

……………………………….. (2.6)

I = Intensitas bunyi (W/𝑚2 ) W = Daya akustik (Watt) A = Luas Area (𝑚2 )


Ambang batas pendengaran manusia, yaitu nilai minimum intensitas daya bunyi yang dapat dideteksi telinga manusia adalah 10-6 W/𝑐𝑚2 . Intensitas maksimum bunyi yang dapat diterima tanpa menyebabkan kerusakkan adalah sekitar 10-3 W/𝑐𝑚2 . 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:

𝑃 𝜌.𝑐

……………………………….. (2.7)

V = Kecepatan partikel (m/det) P = Tekanan (Pascal) 𝜌 = Massa Jenis bahan (kg / 𝑚3 ) 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


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).




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 :


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


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).


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.


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.


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.


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


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 : 𝑛

𝑉𝑚 = 𝑆 . 30 ……………………………….. (2.9) Dimana : Vm

= Kecepatan rata-rata piston (m/dtk)

S

= Langkah piston (mm)

N

= Putaran (rpm)


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

Dimana :

2.13

𝐿𝑝 1.8

…………………………….. (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 μPa dan tekanan bunyi yang dapat menyebabkan telinga terasa sakit adalah 208 μPa. Tekanan bunyi dengan tekanan lebih kecil dari 20 μPa tidak dapat dirasakan atau diindera oleh telinga manusia, sedangkan tekanan bunyi diatas 208 μPa dapat merusakkan syaraf indera pendengaran atau dapat menyebabkan tuli permanen. Dengan demikian tekanan bunyi yang dapat ditoleransi oleh indera telinga manusia adalah 20 μPa sampai dengan 208 μPa atau 2.10-5 Pa sampai dengan 2.102 Pa. (Pa atau N/m2). 𝑃

Lp = 20 log 0.0002 …………………………….. (2.11) Dimana : Lp = Tingkat Tekanan Bunyi (dB) P = Tekanan


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

𝑊 10−12

…………………………….. (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 :

nt = Dimana: nt

K { L+0.8 √St } St

………………………….. (2.13)

= 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 :


K=

(2πf) c2

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 = λ / 4 ..…………………………. (2.15) 𝑐

λ = 𝑓 ………………………………..(2.16) Dimana :

c

= Kecepatan suara (340 m/s)

f

= frekuensi ( Hz)

λ

= panjang gelombang (m)

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

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


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


2.18

Kehilangan Bunyi yang ditransmisikan

TL = 10 log 10

Sc Se 2 2πLc [ 1 + 0.25 ( - ) sin 2 ( )] 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)


BAB II LANDASAN TEORI. tujuan yang mereka inginkan. Karakteristik yang paling mendasar pada manusia

Recommend Documents