UJICOBA PENGGUNAAN GELOMBANG AUDIO FREKUENSI 10 kHz UNTUK MENENTUKAN BULK DENSITY TANAH
Oleh: DENI F14103048
2007 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
UJICOBA PENGGUNAAN GELOMBANG AUDIO FREKUENSI 10 kHz UNTUK MENENTUKAN BULK DENSITY TANAH
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor
Oleh DENI F14103048
2007 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
UJICOBA PENGGUNAAN GELOMBANG AUDIO FREKUENSI 10 kHz UNTUK MENENTUKAN BULK DENSITY TANAH SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh : DENI F14103048
Tanggal lulus:
Agustus 2007
Disetujui, Bogor, Agustus 2007
Ir. Susilo Sarwono Dosen Pembimbing I
Dr. Ir. E. Namaken Sembiring, MS Dosen Pembimbing II Mengetahui,
Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS Ketua Departemen Teknik Pertanian
DAFTAR ISTILAH
Akustik. Ilmu yang mempelajari tentang bunyi dan gelombang bunyi. Amplitudo. Besar tegangan AC dari pengamatan pada suatu gelombang. Audio. Rentang frekuensi yang dapat didengar oleh manusia. Bunyi. Sesuatu yang diadakan oleh benda dan dapat didengar. Frekuensi. Jumlah perioda (siklus) pada satuan waktu. Gelombang. Gangguan periodik dalam suatu medium/ruang Getaran. Gerak bolak-balik secara berulang-ulang dari titik kesetimbangan Suara. Bunyi yang dikeluarkan dari mulut manusia/hewan.
DENI. F14103048. Ujicoba Penggunaan Gelombang Audio Frekuensi 10 kHz Untuk Menentukan Bulk Density. Di bawah bimbingan : Ir. Susilo Sarwono dan Dr. Ir. E. Namaken Sembiring, MS. 2007.
RINGKASAN Dewasa ini prinsip pertanian telah berkembang dari sekedar memaksimalkan output. Pengembangan metode-metode pertanian bertujuan untuk meningkatkan efisiensi dari penggunaan sumberdaya pertanian itu sendiri. Salah satu metode pertanian yang kini berkembang adalah metode precission farming. Ide dibelakang precission farming ini adalah untuk mengetahui karakteristik dari tanah dan tanaman pada suatu lahan yang spesifik dan mengoptimalkan input produksi (pupuk, insektisida, air dll) pada lahan tersebut. Pengolahan tanah yang dilakukan dengan menggunakan peralatan pertanian dapat meningkatkan pemadatan tanah yang bila dibiarkan terus menerus akan mengurangi produktivitas tanaman. Bulk density merupakan salah satu parameter yang berkaitan dengan karakteristik fisik suatu tanah. Informasi mengenai bulk density tanah penting untuk diketahui karena berkaitan dengan daya dukung lahan untuk dapat menjaga produktivitas tanaman. Informasi bulk density juga dapat digunakan untuk menentukan jenis pengolahan yang optimal bagi suatu lahan pertanian. Gelombang akustik telah banyak digunakan sebagai salah satu metode pendeteksian non destruktif. Gelombang audio termasuk dalam spektrum gelombang akustik. Penggunaan gelombang audio sangat memungkinkan untuk pendugaan nilai bulk density tanah. Selain itu, penggunaan gelombang audio pun memungkinkan untuk pendeteksian letak lapisan padat pada suatu penampang tanah. Pengukuran dengan metode ini lebih lanjut dapat menjanjikan hasil pengukuran yang cepat, mudah dan, akurat. Penelitian ini bertujuan untuk menduga besarnya bulk density tanah menggunakan gelombang audio. Tujuan khusus dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan nilai amplitudo dari gelombang audio yang dipantulkan maupun yang ditransmisikan oleh tanah pada berbagai bulk density dan kadar air tanah. Selain itu penelitian ini juga bertujuan untuk menentukan kedalaman lapisan padat pada suatu penampang tanah. Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah tanah jenis latosol coklat kemerahan yang diperoleh di daerah Leuwikopo. Peralatan utama yang digunakan pada penelitian ini meliputi: 1) Audio generator, untuk menghasilkan gelombang audio pada frekuensi sebesar 10kHz. 2) Oscilloscope, untuk memvisualisasikan gelombang audio. 3) Rangkaian penerima yang digunakan untuk menangkap gelombang audio, merubahnya menjadi besaran elektris dan melakukan penguatan sinyal gelombang audio. 4) Wadah uji yang terdiri dari kotak besi dan silinder kaleng. Jenis perlakuan yang dilakukan pada penelitian ini meliputi: 1) perlakuan pada kadar air tanah yang terdiri dari 3 tingkat yaitu 30%, 40% dan 50%. 2) perlakuan pada bulk density tanah yang terdiri dari 3 tingkat, yaitu: 1.0, 1.2 dan 1.4 gr/cm3. 3) perlakuan pendahuluan, yang terdiri dari; perlakuan horizontal, perlakuan vertikal dan perlakuan sudut. 4) perlakuan tebal lapisan olah.
Kesimpulan yang diperoleh dari penelitian ini adalah : 1) Pada pendugaan besarnya bulk density tanah dan penentuan kedalaman lapisan padat menggunakan gelombang audio, nilai amplitudo gelombang audio yang terukur akan berubah dengan berubahnya nilai kadar air tanah. 2) Pada perlakuan horizontal semakin besar jarak maka semakin kecil penerimaan gelombang audionya. 3) Pada perlakuan vertikal semakin tebal lapisan tanah maka semakin kecil penerimaan gelombang audionya. 4) Pada perlakuan sudut semakin besar sudut maka semakin besar penerimaan gelombang audionya. 5) Pada perlakuan tebal lapisan olah, semakin tebal lapisan olah (TLO) maka semakin kecil penerimaan gelombang audionya. 6) Secara umum pada perlakuan horizontal, semakin besar kadar air dan bulk density maka semakin kecil penerimaan amplitudo gelombang audionya. Secara umum pada perlakuan vertikal dan perlakuan sudut, semakin besar kadar air dan bulk density maka semakin besar penerimaan gelombang audionya. 7) Besarnya nilai amplitudo gelombang audio yang terukur pada setiap perlakuan masih sangat kecil, yaitu masih dalam rentang satuan milivolt (mV).
RIWAYAT HIDUP
Deni, dilahirkan di Bogor pada tanggal 16 Januari 1985. Anak ke-2 dari pasangan Bapak Aang Sunendar dan Ibu Komalasari Winarti. Pada tahun 1997 penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SDN Polisi V Bogor, kemudian menyelesaikan pendidikan menengah pertama di SLTPN I Bogor pada tahun 2000. Penulis kemudian melanjutkan pendidikan menengah atas di SMUN I Bogor dan menyelesaikannya pada tahun 2003. Pada tahun itu juga penulis diterima di Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur USMI pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Pada tahun 2005 penulis mengambil sub-program studi Ergonomika dan Elektronika Pertanian. Selama menjadi mahasiswa, penulis pernah menjabat asisten dosen pada mata kuliah Pengukuran Lingkungan (2005) serta mata kuliah Motor Bakar dan Tenaga Pertanian (2006). Pada tahun 2006 Penulis melakukan praktek lapang di PTPN VII Perkebunan Kertajaya, Lebak, Banten dengan judul Mempelajari Aspek Keteknikan Pada Proses Pengolahan Kelapa Sawit Di PTPN VIII Kertajaya Banten.
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena hanya dengan rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Tugas akhir yang berjudul Ujicoba Penggunaan Gelombang Audio Frekuensi 10 kHz Untuk Menentukan Bulk Density Tanah ini penulis laksanakan sejak bulan Maret hingga Juli 2007. Tema dari tugas akhir ini adalah pengujian non destruktif untuk menentukan bulk density tanah. Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan rasa terima kasih kepada: 1. Ir. Susilo Sarwono dan Dr. Ir. E. Namaken Sembiring, MS selaku Dosen Pembimbing I dan Dosen Pembimbing II yang telah banyak memberikan bimbingan dan pengarahan kepada penulis selama melaksanakan tugas akhir. 2. Ir. Parlaungan Rangkuti, MSi yang telah menguji dan memberi masukan kepada penulis. 3. Mama, Papa, Teteh, Mas Ade dan Ara yang selalu memberikan dorongan, kasih sayang dan doa. 4. Arif dan Anas teman-teman seperjuanganku. 5. Erli, Dewi, Dias, Ale, Yuni, Shinta dan keluarga besar TEP 40 yang telah banyak membantu selama penulis melaksanakan tugas akhir. 6. Basuki, Renato dan kakak-kakak kelasku yang telah banyak membagi ilmu dan pengalamannya. 7. Pak Parma, Pak Abas dan keluarga besar Departemen Teknik Pertanian yang banyak memberikan bantuan secara teknis maupun nonteknis. Tidak ada gading yang tidak retak. Semoga tugas akhir ini bermanfaat bagi penulis dan pihak-pihak yang kelak menggunakannya.
Bogor, Agustus 2007
Penulis
i
DAFTAR ISI
Halaman KATA PENGANTAR....................................................................................
i
DAFTAR ISI...................................................................................................
ii
DAFTAR GAMBAR .....................................................................................
iii
DAFTAR TABEL ................................................................................. ........
v
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................
vi
I.
PENDAHULUAN ....................................................................................
1
A. Latar Belakang .....................................................................................
1
B. Tujuan ..................................................................................................
2
II. TINJAUAN PUSTAKA ..........................................................................
3
A. Gelombang Akustik .............................................................................
3
B. Alat Ukur Elektronik............................................................................
5
C. Tanah dan Sifat Fisik Tanah ................................................................
10
D. Pemadatan Tanah .................................................................................
15
E. Pengukuran Kepadatan Tanah..............................................................
16
F. Sifat Resistansi Listrik Pada Tanah......................................................
17
III. METODE PENELITIAN .......................................................................
19
A. Tempat dan Waktu ...............................................................................
19
B. Bahan dan Alat.....................................................................................
19
C. Perlakuan..............................................................................................
27
D. Metode Penelitian ................................................................................
32
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN................................................................
41
A. Perlakuan Pendahuluan ........................................................................
41
B. Perlakuan Tebal Lapisan Olah .............................................................
47
V. KESIMPULAN DAN SARAN................................................................
49
A. Kesimpulan .......................................................................................
49
B. Saran..................................................................................................
50
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
51
LAMPIRAN....................................................................................................
53
ii
DAFTAR GAMBAR
Halaman 1.
(a) Sebuah gelombang transversal. (b) Sebuah gelombang longitudinal. (c) Grafik yang sama yang dapat menyatakan komponen dari masingmasing gelombang. (Kane, 1988)...........................................................
4
2..
Diagram blok pemancar dan penerima gelombang audio.......................
5
3.
Rangkaian pembagi tegangan .................................................................
6
4.
Rangkaian penguat selisih.......................................................................
8
5.
Rangkaian penguat selisih yang digunakan pada penelitian ...................
8
6.
Diagram segitiga tekstur tanah berdasarkan Sistem USDA (Braja, 1986)...........................................................................................
12
7.
Hubungan tiga fase dalam tanah (Kalsim dan Asep, 1993) ....................
13
8.
(a) Kotak besi. (b) dan silinder kaleng ....................................................
20
9.
(a) Speaker pemancar. (b) Speaker penerima .........................................
21
10.
Audio generator ......................................................................................
21
11.
Oscilloscope ............................................................................................
21
12.
(a) Catu daya. (b) Rangkaian catu daya ..................................................
22
13.
(a) Papan rangkaian op-amp. (b) Rangkaian op-amp..............................
23
14.
Baterai .....................................................................................................
24
15. (a) Timbangan analog. (b)Timbangan digital .........................................
24
16.
Oven ........................................................................................................
25
17.
Wadah tanah............................................................................................
25
18.
Saringan tanah.........................................................................................
26
19.
Desikator .................................................................................................
26
20.
Gelas ukur ...............................................................................................
27
21.
Perlakuan horizontal ...............................................................................
29
22.
Perlakuan vertikal ...................................................................................
30
23.
Perlakuan sudut .......................................................................................
31
24.
Perlakuan pada ketebalan lapisan tanah olah ..........................................
32
25.
Diagram alir prosedur kerja tahap pengecekan kadar air awal tanah......
33
26.
Diagram alir prosedur kerja tahap pengkondisian kadar air tanah..........
34 iii
