i
HUBUNGAN ANTARA SIFAT AKUSTIK DENGAN SIFAT FISIS DAN MEKANIS LIMA JENIS KAYU
HANS BAIHAQI
DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009
ii
RINGKASAN Hans Baihaqi. Hubungan Sifat Akustik Dengan Sifat Fisis dan Mekanis Lima Jenis Kayu. Skripsi. Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Di bawah bimbingan Dr. Lina Karlinasari, S. Hut, MSc.F dan Dr. Akhiruddin Maddu, S. Si, MSi. Kayu yang digunakan untuk pembuatan alat musik saat ini sebagian besar di impor yang berupa jenis-jenis maple, spruce, dan fir. Kayu impor tersebut diketahui memiliki kualitas akustik yang bagus (Bucur 2006). Anonim (2008a) menyatakan bahwa perdagangan kayu impor untuk alat musik dibatasi. Akibat dari perdagangan kayu impor yang dibatasi dan melambungnya harga kayu impor memaksa para pembuat alat musik mencari kayu alternatif dalam negeri sebagai substitusi. Penelitian sifat akustik terhadap jenis-jenis kayu substitusi masih kurang. Bahan yang digunakan yaitu log dari 5 jenis kayu diantaranya jenis Swietenia mahagoni, Dalbergia latifolia Roxb., Maesopsis eminii, Acacia mangium, Pinus merkusii dan Pinus insularis berukuran panjang 200 cm berdiameter ± 30 cm. Log dibelah menjadi papan radial (R), tangensial (T), dan tanpa arah (C) dengan ukuran tebal, lebar, dan panjang (3 x 20 x 100) cm. Pengujian gelombang sonik, ultrasonik, dan lentur (MOE) menggunakan contoh uji berukuran (2,5 x 2,5 x 41) cm dari masing-masing papan, sedangkan pengujian tekan, modulus Young, dan rasio poisson’s menggunakan contoh uji berukuran (2,5 x 2,5 x 10) cm mengacu pada ASTM D-143 (2000) dengan metode sekunder. Pengujian kadar air, kerapatan, dan berat jenis menggunakan contoh uji berukuran (2,5 x 2,5 x 2,5) cm. Parameter akustik yang dihasilkan yaitu kecepatan ultrasonik berkisar antara 5000-6000 m/detik, sound damping 0,06-0,09, radiasi akustik 7-10 (m4 kg1 detik-1), atenuasi 0,01-0,015 cm-1, absorpsi suara 0,32-0,37. Berdasarkan dari parameter akustiknya Pinus merkusii, Pinus Insularis, Swietenia mahagoni dan Dalbergia latifolia Roxb. cocok digunakan sebagai alat musik sedangkan untuk untuk Maesopsis eminii dan Acacia mangium cocok digunakan sebagai peredam suara. Pola potongan papan tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap sifat akustik kayu. Sifat fisis dari kelima jenis ini tidak jauh berbeda dengan nilai kerapatan berkisar antara 0,4-0,7 g/cm3, berat jenis 0,4-0,6, dan kadar air antara 11-17 %. Softwoods memiliki rata-rata nilai mekanis yang lebih baik jika dibandingkan dengan hardwoods. Berdasarkan model linear, nilai dari sifat fisis (kerapatan) dan sifat mekanis (MOEs) belum dapat menduga nilai dari sifat akustik. Hal ini dilihat dari nilai r dan R2 yang kecil. Kata Kunci: sifat akustik, sifat fisis, sifat mekanis, kayu.
iii
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi: Hubungan Sifat Akustik Dengan Sifat Fisis dan Mekanis Lima Jenis Kayu adalah karya saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Bogor, Januari 2009 Hans Baihaqi NIM. E24104102
iv
HUBUNGAN ANTARA SIFAT AKUSTIK DENGAN SIFAT FISIS DAN MEKANIS LIMA JENIS KAYU
HANS BAIHAQI E 24104102
SKRIPSI sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor
DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009
v
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Penelitian
: HUBUNGAN ANTARA SIFAT AKUSTIK DENGAN SIFAT FISIS DAN MEKANIS LIMA JENIS KAYU
Nama Mahasiswa
: Hans Baihaqi
NRP
: E24104102
Program Studi
: Teknologi Hasil Hutan
Sub. Program Studi
: Pengolahan Hasil Hutan
Menyetujui, Komisi Pembimbing
Ketua,
Anggota,
Dr. Lina Karlinasari, S. Hut, MSc.F NIP. 132 206 244
Dr. Akhiruddin Maddu, SSi, MSi NIP. 132 206 239
Mengetahui, Dekan Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor
Dr. Ir. Hendrayanto, M.Agr NIP : 131 578 788
Tanggal Lulus:
i
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Cirebon, Jawa Barat pada tanggal 29 Juli 1986 sebagai anak pertama dari dua bersaudara dalam keluarga
Bapak
Hayamu
dan
Ibu
Suryati.
Penulis
menyelesaikan pendidikan sekolah dasar di SDN II Klayan Kecamatan Gunung Jati Kabupaten Cirebon, sekolah lanjutan tingkat pertama di SLTP Negeri 02 Cirebon dan sekolah lanjutan tingkat atas di SMU Negeri 03 Cirebon. Pada tahun 2004, penulis masuk Institut Pertanian Bogor melalui jalur SPMB dan memilih Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan. Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif pada berbagai organisasi kemahasiswaan, yaitu unit kegiatan mahasiswa Ikatan Keluarga Cirebon (IKC) periode 2004-2005, Badan Eksekutif Mahasiswa Keluarga Mahasiswa (BEMKM) sebagai staff, Himpunan Profesi Mahasiswa Hasil Hutan (Himasiltan) IPB sebagai sekretaris Departemen Keteknikan Kayu, Badan Eksekutif Mahasiswa Fakultas Kehutanan (BEM-E) IPB sebagai Menteri (Kadep) INFOKOM serta berbagai kepanitiaan kegiatan. Penulis mengikuti kegiatan praktek umum kehutanan (PUK) di Baturaden - Cilacap, Jawa Tengah dan praktek umum pengelolaan hutan tanaman lestari (PUPHTL) di Getas Ngawi, Jawa Timur. Penulis juga telah melaksanakan praktek kerja lapang (PKL) di PT. Propan Raya I. C. C. Tangerang - Banten. Penulis pernah melaksanakan PKM-P yang dibiayai DIKTI
dengan
judul
penelitian
“Pengawetan
kayu
sengon
dengan
menggunakan Kulit Buah Manggis” di bawah bimbingan Istie Sekartining Rahayu, S.Hut, M.Si. Selama masa kuliah, penulis pernah menerima Beasiswa dari BBPM, dan PPA. Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor, penulis melaksanakan kegiatan praktek khusus (skripsi) dalam bidang akustik kayu dengan judul “Hubungan Sifat Akustik dengan Sifat Fisis dan Mekanis Lima Jenis Kayu: Kayu Afrika, Mangium, Mahoni, Pinus, dan Sonokeling” di bawah bimbingan Dr. Lina Karlinasari, S.Hut, MSc.F.Trop dan Dr. Akhiruddin Maddu, S.Si, M.Si.
i
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian serta menyusun karya ilmiah yang berjudul “Hubungan Sifat Akustik dengan Sifat Fisis dan Mekanis pada Lima Jenis Kayu”. Karya ilmiah ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan di Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor. Sifat akustik merupakan salah satu sifat dari kayu. Sifat akustik digunakan untuk menentukan layak atau tidaknya suatu kayu untuk dijadikan sebagai bahan baku untuk alat musik atau instrumen lainnya. Sementara itu sound damping, sound absorption, coefficient attenuation, kecepatan, dan radiasi akustik dipercaya sebagai perameter penduga sifat akustik. Informasi mengenai sifat fisis dan mekanis sangat terkait dengan sifat akustik. Tulisan ini merupakan hasil penelitian yang membahas tentang hubungan sifat akustik (khususnya sound damping, sound absorption, coefficient attenuation, kecepatan, dan radiasi akustik) dengan sifat fisis dan mekanis lima jenis kayu. Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penyelesaian karya tulis ini. Penulis juga menyadari karya ini masih jauh dari sempurna. Segala kritikan dan saran penulis terima dengan senang hati. Semoga karya ini dapat berguna bagi kita semua. Amien.
Bogor, Januari 2009
Penulis
ii
UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Ibu Dr. Lina Karlinasari, S.Hut, M.ScF. Trop dan Bapak Dr. Akhiruddin Maddu, S.Si, M.Si selaku pembimbing yang telah memberi pengarahan dan nasehat dengan sabar kepada penulis. 2. Bapak Dr. Ir. Agus Hikmat, M.Sc dan Bapak Dr. Ir. Cahyo Wibowo, M.Sc selaku penguji yang telah meluangkan waktu untuk menguji dan nasehatnya kepada penulis. 3. Bapak, Ibu, Adekku “Riri” dan seluruh keluarga yang telah mencurahkan kasih sayang, perhatian, do’a, serta biaya sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan. 4. Seluruh dosen dan staf pegawai Fakultas Kehutanan terutama bagian Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu (Keteknikan Kayu) yang telah memberikan ilmu yang tidak terkira banyaknya kepada penulis. 5. Keluarga besar Cirebon (IKC). 6. Teman-teman satu bimbingan (Eka, Meita dan Inyoman) dan satu bagian Keteknikan Kayu (Prof. Irfan, Ajo, Febri, Emma, Sriyanto, Adi, Lilis, Tomi, dan Maya ) yang telah berjuang bersama dalam suka dan duka. 7. Teman-teman THH 41, THH 40, THH 42, dan THH 43 (khususnya untuk yang pernah membantu menimbang kayu) serta Fahutan 41. Semoga kita selalu KOMPAK.
i
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR ISI ...................................................................................................................i DAFTAR TABEL......................................................................................................... iii DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................... iv BAB I PENDAHULUAN .............................................................................................. 1 1. 1 Latar Belakang ..................................................................................................... 1 1. 2 Tujuan.................................................................................................................. 1 1. 3 Manfaat ................................................................................................................ 1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................................... 2 2. 1 Sifat Akustik ........................................................................................................ 2 2. 1. 1 Gelombang Suara ......................................................................................... 3 2. 1. 1. 1 Gelombang Sonik.................................................................................. 3 2. 1. 1. 1. 1 Kecepatan Suara ............................................................................ 3 2. 1. 1. 1. 2 Logarithmic Decrement (Sound Damping) ..................................... 4 2. 1. 1. 1. 3 Acoustic Radiation ........................................................................ 4 2. 1. 1. 1. 4 Coefficient of attenuation............................................................... 4 2. 1. 1. 1. 5 Sound Absorption .......................................................................... 4 2. 1. 1. 2 Gelombang ultrasonik ........................................................................... 5 2. 2 Sifat Mekanis ....................................................................................................... 5 2. 2. 1 Modulus Elastisitas (MOE) ........................................................................... 6 2. 2. 2 Kekuatan lentur (MOR) ................................................................................ 6 2. 2. 3 Kekuatan Tekan ............................................................................................ 6 2. 2. 4 Rasio Poisson ............................................................................................... 6 2. 3 Sifat Fisis ............................................................................................................. 7 2. 3. 1 Kadar Air ..................................................................................................... 7 2. 3. 2 Kerapatan ..................................................................................................... 8 2. 3. 3 Berat Jenis .................................................................................................... 8 2. 3. 4 Kembang Susut............................................................................................. 8 2. 4 Jenis Kayu Yang Digunakan ................................................................................. 9 2. 4. 1 Mahoni (Swietenia mahagoni Jacq.) .............................................................. 9 2. 4. 2 Sonokeling (Dalbergia latifolia Roxb.) ......................................................... 9
ii
2. 4. 3 Kayu Afrika (Maesopsis eminii Engl.) .......................................................... 9 2. 4. 4 Mangium (Acacia mangium Willd) ............................................................. 10 2. 4. 5 Merkusii (Pinus merkusii Jungh. Et de Vriese) ............................................ 11 2. 4. 6 Insularis (Pinus insularis Endlich) .............................................................. 12 BAB III BAHAN DAN METODE ................................................................................ 13 3. 1 Waktu dan Tempat Penelitian ............................................................................. 13 3. 2 Alat dan Bahan Penelitian................................................................................... 13 3. 3 Metode Penelitian ............................................................................................... 14 3. 3. 1 Persiapan Bahan ......................................................................................... 14 3. 3. 2 Pengujian Sonik dan Ultrasonik .................................................................. 16 3. 3. 2. 1 Pengujian Gelombang Sonik ............................................................... 16 3. 3. 2. 2 Pengujian Gelombang Ultrasonik (Vus) .............................................. 19 3. 3. 3 Pengujian Sifat Mekanis ............................................................................. 19 3. 3. 3. 1 Uji Lentur Mekanis ............................................................................. 20 3. 3. 3. 2 Uji Lentur Aksial dan Tekan ............................................................... 21 3. 3. 4 Pengujian Sifat Fisis ................................................................................... 22 3. 3. 4. 1 Kadar air ............................................................................................. 23 3. 3. 4. 2 Kerapatan............................................................................................ 23 3. 3. 4. 3 Berat Jenis .......................................................................................... 24 3. 3. 4. 4 Kembang Susut ................................................................................... 24 3. 3. 5 Analisis Data .............................................................................................. 25 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN........................................................................ 27 4. 1 Sifat Akustik Kayu ............................................................................................. 27 4. 2 Sifat Mekanis ..................................................................................................... 36 4. 3 Sifat Fisis ........................................................................................................... 39 4. 4 Hubungan antara Sifat Akustik dengan Sifat Fisis dan Mekanis .......................... 40 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................................... 49 5. 1 Kesimpulan ........................................................................................................ 49 5. 2 Saran .................................................................................................................. 50 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................... 51
