JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol.24, No.1, (2013) 1-5
PENENTUAN NILAI RUGI TRANSMISI BAHAN POLIKARBONAT DAN POLIPROPILEN DENGAN METODE PENGUKURAN RUGI SISIPAN DAN WAKTU DENGUNG Muhammad Masrur, Endarko Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Instititut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail:
[email protected]
Abstrak - Rugi transmisi bunyi adalah kemampuan suatu partisi untuk mengurangi energi bunyi yang melaluinya. Nilai rugi transmisi suatu partisi dipengaruhi oleh karakteristik bahan partisinya, seperti pengaruh penggandaan ketebalan partisi dan bahan partisinya. Penelitian ini mempunyai tujuan mengukur nilai rugi transmisi bahan polikarbonat dan polipropilin dengan metode pengukuran rugi sisipan dan waktu dengung. Sumber white noise 80, 90 dan 100 dB digunakan untuk mengukur rugi sisipan dalam penelitian ini. Pada frekuensi rendah, nilai rugi transmisi dengan pemberian gypsum pada ruang diantara dua partisi mempunyai nilai lebih besar dibandingkan dengan diisi rockwoll, namun pada frekuensi tinggi terjadi sebaliknya. Secara garis besar nilai rugi transmisi bahan polikarbonat lebih besar dibandingkan bahan polipropilin.
Agar kegunaan dari kedua bahan ini tidak terbatas sebagai penutup saja, pengukuran nilai Rugi transmisi bunyi perlu dilakukan terhadap bahan polikarbonat dan polipropilin. Dengan pengukuran tersebut diharapkan kedua bahan ini dapat diketahui kemampuan untuk mereduksi kebisingan saat bunyi dari sumber kebisingan melewati bahan polikarbonat maupun polipropilin. Oleh karena ini, penelitian pengukuran nilai Rugi transmisi dari bahan polikarbonat dan polipropilin ini dilakukan agar dapat diketahui besar nilai rugi transmisi (TL) dari kedua bahan tersebut.
Kata kunci : rugi transmisi, polikarbonat, polipropilin,frekuensi.
II. TEORI
I. PENDAHULUAN alam perkembangan kehidupan modern saat ini kebisingan sudah menjadi hal yang perlu diperhatikan oleh para ahli dalam perkembangan pembangunan. Kebisingan merupakan salah satu masalah kesehatan lingkungan di kota kota besar. Kebisingan dapat ditimbulkan oleh suara kendaraan yang melewati di depan rumah. Dalam setiap pembangunan rumah selalu tidak sempurna bila tidak memiliki pagar. Pagar bukan hanya sekadar pembatas dan pelindung penghuni rumah untuk memberikan rasa aman dan keleluasan aktivitas penghuninya.Agar orang luar tidak dapat luasa melihat di dalam rumah, sering pagar diberi penutup yang berbahan poliprovilin. Penutup ini selain mudah digunakan, harganya pun relatif murah. Selain pagar, saat ini teras rumah di beri pentup dengan menggunakan suatu bahan yang lebih kuat dari kaca namun memiliki tekstur yang yang lebih baik dan memiliki daya lindung dari sinar matahari yang baik pula.
D
Polikarbonat telah umum digunakan sebagai kanopi atau penutup teras-teras rumah.
A. Bunyi Bunyi secara fisis didefinisikan “penyimpangan tekanan, pergeseran partikel dalam medium elastik yaitu udara”[1]. Bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusia pada frekuensi 1000 Hz tekanannya harus berada pada selang 20 µPa sampai sekitar 100 Pa. Untuk menyatakan tekanan bunyi yang diukur digunakan skala lain yaitu Sound Level Meter (SPL). Secara matematis nilai SPL dinyatakan [2]: (2.1) -5
dengan persamaan 2.1 Pac besarnya 2.10 Pa. B. Rugi Transisi (TL) Rugi transmisi yang secara umum disingkat menjadi TL adalah sebagai kemampuan suatu partisi untuk mengurangi energi bunyi yang melaluinya[3]. Dalam pengukuran TL ini digunakan dua ruang yaitu ruang pendengar (ruang anekoid) dan ruang sumber (ruang dengung) dimana antara kedua ruang
JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol.24, No.1, (2013) 1-5 di pisah oleh partisi. Nilai TL dinyatakan secara matematis seperti [2] : atau
(2.2) Dimana Ls’ adalah SPL ruang sumber setelah partisi dipasang (dB), Lp’ adalah SPL ruang pendengar setelah partisi dipasang (dB), s adalah luas permukaan partisi (m2), A2 adalah total penyerapan pada ruang pendengar (m2 sabine). C. Rugi sisipan (IL) Saat volume ruang sumber lebih kecil dibandingkan ruang pendengar nilai TL dipengarauhi besaran akustik lainnya yaitu rugi sisipan. Rugi sisipan (IL) didefinisikan sebagai perbedaan tingkat tekanan bunyi di ruang pendengar pada saat sebelum dan sesudah partisi diberikan[4].secara matenatis IL dinyatakan [4]: (2.3) D. Beda SPL di ruang sumber Bila ruang sumber yang digunakan di buat tebal dan memiliki koefisien transmisi yang kecil maka bunyi pada ruang sumber hanya ditransmisikan melalui partisi sehingga bunyi yang tidak ditransmisikan oleh partisi akan terpantul dan terjebak pada ruang sumber. Hal ini menyebabkan terjadinya perbedaan tingkat tekanan bunyi pada ruang sumber sebelum dan setelah partisi dipasang. Besaran akustik ini disebut dengan perbedaan tingkat tekanan bunyi yaitu ΔL. Secara matematis, nilai ΔL dapat ditentukan dengan persamaan [4]: atau
(2.4)
Dimana A0 adalah penyerapan total pada ruang sumber sebelum partisi dipasang (m2 sabine) dan A1 setelah partisi dipasang (m2sabine). E. Waktu dengung
Saat sumber bunyi tersebut di matikan atau ditiadakan, maka waktu yang dibutuhkan bunyi untuk meluruh sebanyak 60 dB sejak bunyi dimatikan disebut dengan waktu dengung yang disingkat RT
Gambar 2.1 peluruhan bunyi yang dikaitkan dengan pengertian waktu dengung [3].
F. Polikarbonat Polikarbonat adalah salah satu jenis dari thermoplastic polimer. Polikarbonat yang disingkat PC merupakan enginering plastic yang dibuat dari reaksi kondensasi bisphenol A dengan fosgen dalam media alkali. Polikarbonat adalah salah satu jenis dari thermoplastic polimer. Polikarbonat yang disingkat PC merupakan engineering plastic yang dibuat dari reaksi kondensasi bisphenol A dengan fosgen dalam media alkali[5]. Bahan polikarbonat tahan panas, dimana bahan ini memiliki temperature leleh yang cukup tinggi yaitu sekitar 2800 C sampai 3100C[6]. G. Polipropilin Polipropilin merupakan polimer hidrokarbon yang termasuk ke dalam polimer termoplastik yang dapat diolah pada suhu tinggi. Polipropilin berasal dari monomer propilena yang diperoleh dari pemurnian minyak bumi. Polipropilen merupakan bahan baku plastik yang ringan, densitasnya sekitar 0,9-0,92 memiliki kekerasan dan kekakuan yang paling tinggi dan bersifat kurang stabil terhadap panas dikarenakan adanya hidrogen tersier. Kerapuhan polipropilin dibawah 0 0C dapat dihilangkan dengan penggunaan bahan pengisi. Dengan bantuan pengisi dan penguat, akan terdapat adhesi yang baik Polimer yang memiliki konduktivitas panas rendah (konduktivitas = 0,12 W/m) seperti polipropilena[7] III. METODE PENELITIAN A. Alat yang digunakan Peralatan yang digunakan pada pengukuran ini antara lain : i. Personal Computer (PC/Laptop): PC berfungsi sebagai penghasil sumber bunyi impuls dari Realtime analizer. ii. Amplifier : berfungsi sebagai penguat bunyi yang dikeluarkan dari PC sebelum masuk ke spiker. iii. Speaker : berfungsi menggeluarkan bunyi yang telah dikuatkan oleh amplifier dan merupakan sebagai sumber bunyi. iv. Sound Lever Meter (SLM): berfungsi sebagai microfon untuk pembaca nilai peluruhan bunyi yang terjadi. v. Sumur persegi : berfungsi sebagai ruang sumber dimana speaker ditaruh. vi. Platisin : berfungsi untuk melekatkan bahan uji di atas mulut ruang sumber. vii. Softwere Microsoft exel berfungsi untuk menganalisa data dan memodelkan pola hamburan. B. Ruang sumber dan ruang pendengar Dalam penelitian ini digunakan sumur persegi sebagai ruang sumber dimana speaker diletakkan. Sumur persegi ini memiliki pada bagian alasnya terdapat beton padat dan keras
JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol.24, No.1, (2013) 1-5 dengan permukaan bagian dalamnya dilapisi banyak batu agar menimbulkan pemantulan difus. Selain itu dinding dasar dibuat dari beton agar porsi energi pantul dari dasar lebih besar, sementara batu-batu yang diletakkan pada dasar ruang ditujukan untuk mencegah terjadinya gelombang berdiri atau stasioner yang dapat memicu efek pelemahan bunyi (interferensi dekstruktif) Ukuran geometri dari ruang sumber ini dapat dilihat pada Tabel 3.1. Tabel 3.1 Ukuran ruang sumber Besaran Ukuran dalam Ukuran Luar Panjang 100 cm 109,5 cm Lebar 100 cm 108,5 cm Tinggi 97 cm 104,5 cm Ruang sumber ini berada di dalam ruang pendengar yaitu Laboratarium instrument akustik G-108 Jurusan Fisika, FMIPA ITS. Volume pendengar tersebut adalah sekitar 157,61 m3 dan luas permukaannya sekitar 181,22 m2.
2. 3.
Variasi kedua sama seperti variasi pertama namun ruang diantara kedua partisi diberi rockwoll. Variasi ke tiga sama seperti variasi pertama namun ruang diantara kedua partisi diberi Gypsum. 5 mm
80 cm
1 cm 75 Cm 5 mm
80 cm 1 cm 75 Cm
Gambar 3.3 Variasi bahan dengan ruang diantara 2 partisi
Gambar 3.1 Sumur persegi C. Pembuatan Bahan Bahan yang digunakan adalah polikarbonat dan polipropilen. Bahan Polikarbonat yang digunakan bermerk Twin Light dengan warna biru dan ketebalan 5 mm, sedangkan bahan Polipropilin yang digunakan bermerk linier dengan warna biru dan memiliki ketebalan 0,7 mm. Ukuran bahan polikarbonat dan polipropilin yang akan diuji adalah 75 cm x 80 cm.
Gambar 3.2 Bahan Polipropilin dan Polikarbonat Kedua bahan ini diuji dengan berbagai variasi yang diberikan. Variasi-variasi ini diberikan agar dapat diketahui pengaruh penggandaan massa dan pemberian ruang diantara kedua bahan terhadap nilai TL nya. Penjelasan selengkapnya dijelaskan dibawah ini : 1. Variasi kesatu yaitu pemberian ruang udara diantara dua partisi bahan polikarbonat dan bahan polipropilin. Ruang tersebut berjarak sekitar 1 cm.
D. Proses Pengambilan Data Pengukuran rugi sisipan (IL) dilakukan dengan pada mulanya diukur SPL ruang pendengar tanpa partisi terlebih dahulu. Pengukuran ini dilakukan dengan jarak mic terhadap lubang sumber adalah 4 cm. Setelah itu partisi dipasang dan dilekatkan dengan menggunakan platisin di tepi-tepinya agar tidak terjadi kebocoran bunyi melalui dari tepian partisi dapat dilihat pada Gambar 3.4. Setelah itu diukur SPL pada ruang pendengar setelah partisi dipasang pada jarak mic 4 cm.
Gambar 3.4 Pengukuran SPL sebelum partisi dipasang dan setelah partisi dipasang Pengukuran ΔL dilakukan dengan cara mengukur waktu dengung pada ruang sumber sebelum partisi dipasang dan setelah partisi dipasang. Mengukur waktu dengung digunakan SLM NL-20 yang telah dihubungkan ke laptop. Namun sebelum pengukuran dilakukan SLM dikalibrasi terlebih dahulu dengan perangkat lunak Y-Mec. Pengukuran waktu dengung dilakukan dengan pemberian Impulse pada ruang sumber seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. Selain itu, pengukuran waktu dengung juga dilakukan pada ruang pendengar. Dengan prosedur yang sama saat pengukuran
JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol.24, No.1, (2013) 1-5 waktu dengun ruang sumber namun pada ruang pendengar speaker di taruh di ruang pendengar bukan di dalam ruang sumber lagi. Nilai ΔL (dB)
4.000 3.000
Bahan 1a
2.000
Bahan 2a
1.000
Bahan 3a
0.000 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz
Nilai ΔL pada bahan Polipropilin
Nilai ΔL (dB)
IV. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN A. Pengukuran IL Pengukuran IL dilakukan untuk semua bahan (polikarbonat dan polipropilin) dengan beberapa perlakuan variasi sumber bunyi yang diberikan yaitu White Noise 80, 90 dan 100 dB. Pengukuran ini dilakukan untuk tiap kenaikan bunyi satu oktaf yaitu pada jangkauan frekuensi 125 - 4000 Hz dengan tujuan untuk mengetahui nilai TL optimum. Dari analisa data nilai TL didapatkan nilai TL pada sumber white noise 80,90 dan 100 dB tidak jauh berbeda sehingga pada pembahasan selanjutnya hanya terbatas pada sumber bunyi 90 dB.
Nilai ΔL pada bahan Polikarbonat
3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 0.500 0.000
Bahan 1a Bahan 2a Bahan 3a Bahan 1b
10.00
Bahan 2a
0.00
Bahan 3b
Bahan 3a 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz
Gambar 4.1 Diagram nilai IL Berdasarkan Gambar 4.1 diatas baik bahan Polikarbonat maupun bahan polipropilen nilai IL saat diisi gypsum lebih besar dibandingkan di isi udara mapun di isi rockwoll. Terlihat juga bahwa nilai IL pada frekuensi rendah dengan pemberian gypsum hampir sama. B. Hasil perhitungan waktu dengung Pengukuran waktu dengung yang disebutkan dalam hal ini ada 2 yaitu waktu dengung pada ruang sumber dan waktu dengung pada ruang pendengar. Pengukuran Waktu dengung pada ruang sumber dibedakan menjadi dua yaitu waktu dengung ruang sumber saat partisi belum dipasang dan setelah partisi dipasang. Dari data hasil waktu dengung yang telah didapatkan, maka dapat ditentukan nilai penyerapan total di ruang sumber saat partisi sebelum dipasang (A0) dan sudah dipasang (A1) serta total penyerapan di ruang pendengar (A2). Dari data penyerapan total maka dapat dihitung nilai ΔL. Berikut data perhitungan ΔL ditunjukan pada Gambar 4.2
Gambar 4.2 Diagram nilai ΔL pada (a) bahan polikarbonat, (b) bahan polipropilin Berdasarkan Gambar 4.2, dapat diamati jika nilai ΔL pada awalnya cenderung turun hingga frekuensi 500 Hz setelah itu nilai ΔL nya naik sampai pada frekuensi 2000 Hz dan mengecil lagi di Frekuensi 4000 Hz. Dari hasil ΔL yang telah didapatkan pada Gambar 4.2, nilai secara kesuluruhan ΔL cukup kecil dibandingkan nilai IL. Hal ini dapat menjelaskan bahwa nilai ΔL tidak terlalu berpengaruh terhadap nilai TL dibandingkan dengan IL karena nilai ΔL merupakan besar SPL yang dipantulkan kembali oleh partisi dan terpantul berulang didalam ruang sumber. C. Hasil pengukuran TL Setelah didapatkan hasil pengukuran IL dan hasil pengukuran waktu dengung pada ruang sumber dan ruang pendengar serta perhitungan nilai ΔL, maka nilai TL dari partisi dapat dicari. Berikut hasil perhitungan nilai TL. Grafik nilai TL polibonat karterhadap frekuensi
Nilai TL (dB)
Nilai IL (dB)
40.00
20.00
Bahan 2b
125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz
Nilai IL pada sumber bunyi white noise 90 dB
30.00
Bahan 1b
30.000 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 0.000 -5.000 -10.000
Bahan 1a Bahan 2a Bahan 3a
125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz
JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol.24, No.1, (2013) 1-5 Grafik nilai TL polipropilin terhadap Frekuensi
Nilai TL (dB)
30.000 20.000 Bahan 1b
10.000
Bahan 2b
0.000
Bahan 3b
-10.000 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz
Gambar 4.3 Grafik nilai TL terhadap frekuensi bahan polikarbonat dan polipropilin diisi udara, rockwoll dan gypsum. Berdasarkan Gambar 4.3 dapat dilihat pada frekuensi rendah nilai TL saat di isi bahan rockwoll dan udara bernilai negatif, hal ini menunjukan pada frekuensi rendah terjadi getaran partisi sehingga menimbulkan sumber bunyi baru pada partisi. Karena sumber bunyi baru ini nilai SPL L p’ menjadi lebih besar sehingga nilai IL yang didapatkan menjadi lebih kecil dan menyebabkan nilai TL nya menajdi negatif. Selain itu, dapat dilihat nilai TL saat menngunakan bahan gypsum secara keseluruhan bernilai positif. Hal ini dapat menjelaskan bahwa dengan pemberian bahan gypsum sebagai pengisi ruang dapat meredam getaran pada partisi sehingga menyebabkan nilai IL nya cukup besar dan membuat nilai TL nya positif. Pada frekuensi tinggi dari kedua bahan saat di isi rockwoll memiliki nilai TL lebih besar dibandingkan saat diisi gypsum. hal ini menunjukan bahwa bahan rockwoll lebih baik saat sumber bunyi yang datang tinggi dibandingkan gypsum. Dari kedua grafik pada Gambar 4.3 dapat dilihat nilai TL bahan polikarbonat lebih besar dibandingkan nilai TL polipropilin. V.
KESIMPULAN
Dari hasil pengukuran dan perhitungan pada tugas akhir ini dapat disimpulkan berberapa hal sebagai berikut : 1. Energi bunyi yang ditransmisikan ke ruang pendengar melalui partisi nilainya lebih kecil dibandingkan energi bunyi yang datang pada permukaan partisi 2. Nilai rugi transmisi (TL) bahan polikarbonat lebih besar dibandingkan dengan nilai rugi transmisi (TL) bahan polipropilin. 3. Pemberian ruang berisi gypsum diantara dua partisi membuat nilai rugi transmisi (TL) lebih besar di frekuensi rendah dan di frekuensi tinggi dengan berisi rockwoll DAFTAR PUSTAKA [1] Leslie L, Doelle. 1972. Environmental Acoustic. New York: Mc. Graw Hill Book Company [2] Presetio, L. 2003. Akustik. Surabaya Hibah pengajaran Jurusan Fisika FMIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
[3] Prastowo, T. 1992. Penentuan Nilai Rugi Transmisi (TL) Beberapa Bahan Akustik Dengan Metode Pengukuran Rugi Sisipan (IL). Skripsi (tidak dipublikasikan). Surabaya : Jurusan Fisika FMIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember. [4] Santoso, Arif. 2012. Penentuan Nilai Rugi Transmisi (TL) Kaca dan Triplek Melalui Pengkuran Rugi Sisipan (IL) dan Waktu Dengung(RT). Surabaya : Jurusan Fisika FMIPA, Universitas Negeri Surabaya [5] Pabby, Anil K, S. S. H. Rizvi and A. M. Sastre. 2009. Handbook of Membrane Separations Chemical, Pharmaceutical, Food,and Biotechnological Applications. CRC Press Taylor & Francis Group, New York, pp. 66 – 100 [6] H. Domininghaus. 1993. Plastics foe Engineers. Hanser Publishers. Munich. Vienna. New York. Barcelona [7] Gachter. M. 1990. Plastic Addictives Handbook. Third Edition. Munich: Hanser Publisher
