Kebisingan yang berlebihan akan sangat berpengaruh terhadap indera pendengaran. Seseorang yang terlalu sering berada pada kawasan dengan kebisingan yang tinggi setiap harinya dapat mengalami gangguan pendengaran sementara atau bahkan permanen. Dampak lain akibat kebisingan adalah gangguan konsentrasi dan komunikasi.[2] Kondisi yang berbeda menyebabkan tingkat kebisingan yang berbeda. Ruang dengan jarak yang lebih jauh dari jalan raya akan memiliki tingkat kebisingan lebih rendah dibandingkan ruang yang lebih dekat dengan jalan raya.[3] Dengan kata lain, tingkat tekanan bunyi berbanding terbalik dengan jarak dari sumber bunyi ke penerima. Untuk ruang yang dekat dengan jalan raya, penggunaan penghalang (barrier) diperlukan untuk mengurangi tingkat kebisingan. [4] Penelitian ini bertujuan untuk merancang desain penghalang yang diaplikasikan di luar ruangan dan menentukan posisi penghalang yang efektif terhadap sumber. Penelitian ini difokuskan pada posisi penghalang yang efektif terhadap sumber bunyi agar diperoleh reduksi bunyi yang paling besar. Dalam penelitian ini akan diuji bahan kayu, dalam hal ini kayu sengon yang diperkirakan dapat meredam kebisingan secara efisien, dari segi ekonomi dan manfaat. Penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan data akustik sebagai penghalang kebisingan sehingga nantinya dapat diaplikasikan pada penempatan dinding penghalang terhadap bangunan sebagai peredam kebisingan yang efektif dan efisien. TINJAUAN PUSTAKA A. Perambatan Bunyi di Luar Ruangan Pada ruang terbuka, energi bunyi yang dipancarkan oleh sumber bunyi akan diterima langsung oleh penerima bunyi jika tidak ada penghalang yang dilaluinya. Selama perambatan bunyi dapat terjadi pengurangan atau bahkan penambahan tingkat tekanan bunyi. Pengurangan tingkat tekanan bunyi diakibatkan adanya penyerapan energi bunyi oleh udara. Dengan adanya penghalang, maka bunyi yang semula akan diterima langsung oleh penerima dapat dihambat sehingga tingkat tekanan bunyi yang diterima menjadi lebih kecil. Hal ini terjadi karena energi bunyi yang datang kepada penghalang tersebut ada yang diserap, dipantulkan kembali kearah sumber bunyi dan ada yang merambat melalui penghalang tersebut sehingga masih diterima oleh penerima bunyi. Difraksi gelombang bunyi pada tepi atas penghalang dapat mereduksi tingkat bising sehingga intensitas bunyi yang sampai pada pendengar menjadi berkurang. [5] Efektifitas suatu penghalang kebisingan diselidiki dari jumlah reduksi bunyi yang diperoleh pada posisi penerima dengan menggunakan penghalang dan tanpa menggunakan penghalang. [4]
ITP IL 10 log , IP
2
(1)
dengan IL adalah tingkat intensitas, ITP adalah intensitas dari sumber bunyi titik tanpa menggunakan penghalang dan IP adalah intensitas dari sumber bunyi titik dengan menggunakan penghalang. Pada pengukuran di lapangan dengan menggunakan alat ukur sederhana dihasilkan tingkat tekanan bunyi dan bukan tingkat intensitas. Sehingga digunakan tingkat tekanan bunyi (L) yang didefinisikan sebagai: 2
P dB L 10 log P TP P
PTP L 20 log dB PP
(2) dengan L adalah tingkat tekanan bunyi, PTP adalah tekanan bunyi tanpa penghalang (dB), dan PP adalah tekanan bunyi dengan menggunakan penghalang (dB). Menurut jenis sumber bunyi, sumber bunyi dapat berupa bunyi tunggal (single tone) dan bunyi majemuk (multi tone). Salah satu jenis sumber multi tone adalah white noise. White noise merupakan kombinasi dari berbagai frekuensi pada range frekuensi yang dapat didengar (audible range), 20 Hz – 20 kHz dengan intensitas bunyi yang sama di sekitar pusat sumber. Selain menurut jenis sumber, sumber bunyi juga dapat dibedakan menurut jumlah sumbernya, bunyi yang berasal dari sumber berbentuk titik dan bunyi yang berasal dari sumber berbentuk garis. Dalam penelitian ini akan digunakan sumber titik. Sumber titik merupakan sumber yang muncul oleh adanya satu buah getaran saja (getaran tunggal) dan terdistribusi atau merambat dengan kekuatan yang sama ke segala arah, sehingga seolah-olah membentuk ruangan berwujud bola dengan sumber bunyi sebagai pusatnya. [6] Dengan kata lain, penyebarannya dalam bentuk bola-bola konsentris dengan sumber kebisingan sebagai pusatnya sehingga intensitas bunyi akan menurun setiap kuadrat jarak dari sumber.[7] Lr LR
r
R
Gambar 1. Luas permukaan sebuah bola proporsional terhadap kuadrat jari-jarinya. Intensitas bunyi akan menurun sebanding dengan kuadrat jarak dari sumber titik. (Digambar ulang dari ref.7)
3
dengan r adalah jarak penerima dari sumber dan R adalah 2r, Ir adalah intensitas pada jarak r dari sumber, IR adalah intensitas pada jarak R dari sumber, dan Lr adalah kuat tekanan bunyi pada jarak r dari sumber. Dengan demikian:
Lr L R 10 log10
Ir IR 2
R Lr L R 10 log10 2 r R Lr L R 20 log10 r
(3)
Diperoleh bahwa penurunan tingkat tekanan bunyi dari sumber untuk setiap penggandaan jarak adalah 6 dB.
2r r 20 0 , 3010 x Lr L R Lr L R 6dB
Lr L R 20 log10
(4)
B. Pengurangan Kebisingan oleh Dinding
dp
ds
H
Dp
Ds
tp
ts
Gambar 2. Hubungan antara sumber dan penerima ke dinding.
Pengurangan bunyi dengan menggunakan dinding atau pagar hanya efektif jika penghalang lebih besar daripada panjang gelombang bunyi. Hal ini ditunjukkan sebagai: = ( =
+
)
1+
(5) −1 +
4
1+
−1
(6)
dengan jarak penerima (Dp) terhadap penghalang tidak lebih besar daripada jarak sumber (Ds ) terhadap penghalang (Dp < Ds).[7] Selisih lintasan tanpa penghalang dan dengan menggunakan penghalang (jika ts tidak berbeda jauh dengan tp dan ts = tp) adalah: ΔS = dp + ds dengan x adalah selisih lintasan untuk tiap
(7)
, ds adalah jarak lintasan dari sumber ke
penghalang, dP adalah jarak lintasan dari penerima ke penghalang, H adalah tinggi penghalang di atas posisi sumber dan penerima (m), adalah panjang gelombang bunyi (m), Ds adalah jarak dari sumber ke penghalang (m), Dp adalah jarak dari penerima ke penghalang (m), ts adalah tinggi sumber (m), dan tp adalah tinggi penerima (m). Karena: P
1 r
(8)
2
Maka:
PTP PP
r r
2
P 2
(9)
TP
L 20 log
r r
P
TP
L 20 log
D s D P d P d s D s D P
d dP L 20 log1 s Ds DP x L 20 log1 2D s D P
(10)
METODE PENELITIAN 1. Desain Penghalang Penghalang ini dibuat dengan persentase lubang 1% dari luasan penghalang. Bagian depan papan berlubang diberi kisi dengan lebar celah antar kisi adalah 3 cm dan tebal kisi 1,5 cm. Di balik papan berlubang diisi bahan untuk memperbesar koefisien absorpsi papan tersebut, yakni serat sabut kelapa (cocofiber) yang sudah kering (berwarna cokelat).
5
2m Lubang
1m 0,13 m
Gambar 3. Desain penghalang
2.
Pengukuran Tingkat Tekanan Bunyi
Tingkat tekanan bunyi diukur dengan menggunakan Sound Level Meter (SLM). Pada penelitian ini digunakan dua sumber bunyi, yaitu sinyal generator sebagai sumber bunyi tunggal (single tone) dengan frekuensi 800 Hz, 1000 Hz dan 1250 Hz, dan Adobe Audition 3.0 sebagai sumber bunyi multi tone, dalam penelitian ini yang digunakan adalah white noise. Pengukuran tingkat tekanan bunyi dilakukan dengan menggunakan penghalang dan sebagai pembandingnya adalah pengukuran tanpa menggunakan penghalang (seperti pada gambar 4). speaker
SLM
2m a)
penghalang difraksi
diserap
sumber
daerah bayang-bayang
langsung
diteruskan
penerima
dipantulkan
b) Gambar 4. a)Tanpa penghalang diantara sumber dan penerima, dan b) dengan penghalang diantara sumber dan penerima. (Digambar ulang dari ref.4)
Penghalang didesain dengan ukuran panjang 2,0 m, lebar 0,13 m dan tinggi 1,0 m. Jarak antara sumber dan penerima adalah 2,0 m. Posisi penghalang dibuat 3 variasi 6
(0,5 m, 1,0 m dan 1,5 m) dari sumber. Pada pengukuran tanpa adanya penghalang, tinggi sumber dibuat bervariasi: 0,4 m, 0,6 m, 0,8 m dan 1,0 m dari permukaan tanah. Demikian juga untuk ketinggian penerima, mulai dari permukaan tanah, 0,2 m, 0,4 m, 0,6 m, 0,8 m dan 1,0 m. Pengukuran diulang dengan menggunakan penghalang. Pengukuran dilakukan pada malam hari antara pukul 19.00-22.00 WIB di lapangan bola yang terletak di tengah kampus UKSW, dengan tingkat tekanan bunyi sekitar (back ground noise) selama pengukuran adalah 45,5 dB – 54,9 dB. Kondisi lapangan berumput dan basah. Pada seluruh bagian tepi lapangan terdapat pepohonan dan di kedua sisi lapangan (sisi utara dan selatan) terdapat ruang kelas. Di sisi barat lapangan terdapat Balairung Utama dan di sisi timur terdapat taman, bukit dan kafe. HASIL DAN PEMBAHASAN Dalam pembahasan di bawah ini didefinisikan posisi 1 sampai posisi 24 seperti pada Tabel 1. Tabel 1. Posisi antara sumber dan penerima dengan frekuensi 800 Hz. Posisi Ds (m) Dp (m) ts (m) tp (m) H (m) x 1 1.0 1.0 1.0 1.0 0.0 0.00 2 1.0 1.0 1.0 0.8 0.1 0.06 3 1.0 1.0 1.0 0.6 0.2 0.23 4 1.0 1.0 1.0 0.4 0.3 0.51 5 1.0 1.0 1.0 0.2 0.4 0.85 6 1.0 1.0 1.0 0.0 0.5 1.37 7 1.0 1.0 0.8 1.0 -0.1 0.06 8 1.0 1.0 0.8 0.8 0.0 0.00 9 1.0 1.0 0.8 0.6 0.1 0.06 10 1.0 1.0 0.8 0.4 0.2 0.23 11 1.0 1.0 0.8 0.2 0.3 0.51 12 1.0 1.0 0.8 0.0 0.4 0.89 13 1.0 1.0 0.6 1.0 -0.2 0.23 14 1.0 1.0 0.6 0.8 -0.1 0.06 15 1.0 1.0 0.6 0.6 0.0 0.00 16 1.0 1.0 0.6 0.4 0.1 0.06 17 1.0 1.0 0.6 0.2 0.2 0.23 18 1.0 1.0 0.6 0.0 0.3 0.51 19 1.0 1.0 0.4 1.0 -0.3 0.51 20 1.0 1.0 0.4 0.8 -0.2 0.23 21 1.0 1.0 0.4 0.6 -0.1 0.06 22 1.0 1.0 0.4 0.4 0.0 0.00 23 1.0 1.0 0.4 0.2 0.1 0.06 24 1.0 1.0 0.4 0.0 0.2 0.23 Posisi dijelaskan sebagai selisih antara tinggi sumber dengan penerima. Posisi 1 adalah selisih antara tinggi sumber 1 m dengan tinggi penerima 1 m, posisi 2 adalah selisih antara
7
tinggi sumber 1 m dengan tinggi penerima 0,8 m, dan seterusnya (kolom 1 berhubungan dengan kolom 4 dan 5 pada tabel 1). 1) Pengukuran tingkat tekanan bunyi untuk frekuensi yang berbeda dengan menggunakan penghalang dan tanpa menggunakan penghalang.
(a)
(b)
(c)
(d)
Grafik 1. Posisi penerima terhadap tingkat tekanan bunyi dengan ( ) tanpa penghalang, ( ) Ds = 0,5 m, ( ) Ds = 1,0 m, ( ) Ds = 1,5 m. (a) untuk frekuensi 800 Hz, (b) 1000 Hz, (c) 1250 Hz, dan (d) white noise.
Dari grafik 1 ditunjukkan bahwa pengukuran tanpa menggunakan penghalang memiliki tingkat tekanan bunyi yang lebih besar bila dibandingkan dengan pengukuran menggunakan penghalang. Pada sumber bunyi single tone, perbedaan pengukuran tingkat tekanan bunyi antara tanpa menggunakan penghalang dan menggunakan penghalang terlihat dengan jelas. Sedangkan pada sumber bunyi multi tone, tingkat tekanan bunyi tanpa menggunakan penghalang relatif sama dengan tingkat tekanan bunyi dengan menggunakan penghalang pada posisi penghalang di tengah. Untuk sumber bunyi single tone, pada frekuensi 800 Hz dan 1250 Hz, posisi penghalang dekat dengan sumber (0,5 m) mengalami penurunan tingkat tekanan bunyi yang paling besar. Sedangkan pada frekuensi 1000 Hz penurunan tingkat tekanan bunyinya yang paling besar adalah pada posisi penghalang 1,5 m dari sumber. Dengan demikian, pada frekuensi 800 Hz dan 1250 Hz memiliki pola yang sama. Untuk sumber bunyi multi tone (white noise), penurunan yang paling besar adalah pada posisi penghalang yang dekat dengan penerima. Jika dibandingkan antara sumber bunyi single tone dan multi tone, penurunan dengan sumber white noise terlihat
8
lebih jelas. Ini berarti bunyi single tone rentan terhadap lingkungan sekitar, sedangkan multi tone tidak rentan terhadap lingkungan sekitar tempat pengukuran. Hal ini terjadi karena jika ada salah satu frekuensi yang rentan terhadap bidang pemantul, pengaruhnya tidak terlihat jelas. Diantara frekuensi bunyi single tone dan multi tone, penurunan tingkat tekanan bunyi paling besar adalah pada bunyi multi tone. Pada posisi penghalang di tengah, reduksi bunyi untuk semua frekuensi single tone relatif sama. Dengan demikian, untuk bunyi single tone tidak dapat dipastikan penurunan tingkat tekanan bunyi yang paling besar adalah pada posisi penghalang dekat sumber ataupun penerima, tetapi keduanya menunjukkan adanya penurunan tingkat tekanan bunyi. 2) Hubungan tingkat tekanan bunyi (L) dengan x pada tiap frekuensi dengan posisi penghalang tetap. (a)
(i)
(b)
(i)
(c)
(i)
(ii)
(iii)
(ii)
(ii)
(iii)
(iii)
Grafik 2. Tingkat tekanan bunyi (L) terhadap x pada setiap frekuensi dengan posisi penghalang tetap. (a) Ds = 0,5 m, (b) Ds = 1,0 m, dan (c) Ds = 1,5 m. (i) untuk frekuensi 800 Hz, (ii) 1000 Hz, dan (iii) 1250 Hz. Dengan ( ) tekanan bunyi dari hasil perhitungan, dan ( ) tekanan bunyi hasil pengukuran.
Pada grafik 2 data x yang digunakan dipilih dari beberapa data x yang sama, sehingga jumlah data pada setiap pengukuran tidak selalu sama. Pengurangan tingkat
9
tekanan bunyi paling besar untuk setiap frekuensi adalah pada posisi penghalang dekat dengan sumber. Pada posisi penghalang di tengah, besarnya pengurangan tingkat tekanan bunyi untuk setiap frekuensi relatif sama dan merupakan pengurangan tingkat tekanan bunyi yang paling kecil diantara ketiga posisi penghalang. Untuk setiap perubahan x diperoleh pengurangan tingkat tekanan bunyi yang relatif sama pada setiap frekuensi dengan posisi penghalang yang tetap, tetapi pada frekuensi 1250 Hz dengan posisi penghalang 0,5 m dari sumber terjadi pengurangan tingkat tekanan bunyi yang cukup besar. Ini berarti pada posisi penghalang yang dekat dengan sumber, frekuensi 1250 Hz lebih efektif. KESIMPULAN Berdasarkan hasil analisis data dan pembahasan, dapat disimpulkan bahwa: 1. Posisi penghalang yang efektif untuk menghasilkan reduksi yang paling besar adalah berada dekat dengan sumber ataupun dengan penerima bunyi. 2. Penurunan tingkat tekanan bunyi paling kecil adalah bila penghalang berada di tengah sumber dan penerima, baik untuk bunyi single tone maupun multi tone. 3. Penggunaan penghalang akan terlihat jelas penurunan tingkat tekanan bunyinya jika sumber bunyinya adalah multi tone.
DAFTAR PUSTAKA [1] Keputusan MENLH-48/11/1996. [2] Chowdhury, Rubel Biswas. Extent of traffic induced noise in the noise sensitive institutions of Chittagong city, Bangladesh. Noise&VibrationWorldwide. [3] Maknun, Johar, dkk. Pengaruh Kebisingan Lalu Lintas terhadap Efektivitas Proses Belajar Mengajar (Studi Kasus pada Sekolah Menengah Atas Negeri 6 Bandung). [4] Sebastian Pârlac, Constantin Onescu, Ion Iorga Simăn, Ioan Stefănescu. 2009. An Experimental Study of Noise Barriers In Suburban Area. Copyright of Progress of Cryogenics & Isotopes Separation is the property of ICSI Raminicu Valcea. [5] Akil, Husein A. Achmad S.,suwono & Yayat S. Pangujian Berbagai Model Penghalang Bising (Noise barriers) untuk menangkal Kebisingan lalu Lintas dengan Teknik Model Skala Akustik. [6] Mediastika, Christina E. 2005. Akustika Bangunan: Prinsip-prinsip dan Penerapannya di Indonesia. Hal. 4-6,Jakarta: Erlangga. [7] Environmental Physics. Longman. Ltd., 1971.
10
