Uji coba penggunaan gelombang audio frekuensi 5 kHz untuk menentukan bulk density tanah

UJICOBA PENGGUNAAN

GELOMBANG AUDIO FREKUENSI

5

kHz

UNTUK

M

E N E N T U U N BULK

DEIVSITY

TANIUi

Oleh:

INDRA Y U L l E PRASETYO F1410-1073

2008

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

INDR4 Y U L l E PRASETYO. FIS101073. Ujicoba Penggunaan Gelombang Audio Frekuensi 5 kHz Untuk Menentukan Bulk Densigr Tanab. Di bawah bimbingan : Ir. Susilo Sanvono dan Dr. Ir. E. Namaken Sembiring, hIS. 2008.

lstilah ianah mempunyai pengenian yang sangat luas dan mi yang berbeda sesuai dengan perunrukannya. Hal yang dimaksud adalah ranah merupakan bagian atas kulir bumi yang ielah mengalami pelapukan yang didalamnya terdapat akiivius biologi (Islanii dan Uionio. 1995). Dalam bidang penanian mempelajari karakteristik ianah adalah ungat penling k a n a b e r h u b u n p dengan kemampuan

ianah dalam mendukung kehidupan ianaman.

Dalam upaya menciplllkan kondisi ekonomi nasional yang lebih baik? sektor pertanian mempunyai peranan yang peniing mengingat bah\\a Indonesia merupakan negara gang ekonominya masih benumpu pada sektor penanian. Untuk meciprakan sektor penanian yang lebih baik perlu adanya pengetahuan tentang bebenpa sifai-sifat unah. yaitu sifai kimia maupun sifai fisik dari sebuah

unah penanian. Sifar kimia ranah niiulnya unsur hara: mineral dan air yang tekandung dalam ranah. Sedangkan sifat fisik tanah y gpeniing untuk diketahui salah sarunya adalah kepadaian tanah (btrlk densiry) ranah karena berkaitan lanpung dengan daya dukung lahan untuk menjaga produktifius lahan pertanian (Islami dan Huiomo, 1985).

Peningkatan daya dukung lahan dapat dilakukan dengan can pemadaian

mnah (soil cont/xrcrion). Teknologi pemadatan ianah ini benujuan untuk mengunngi kebutuhan air irigasi, menekan laju perkolasi sehinop-a diperoleh lapisan padat (plo117 sole) yang baik. Pemadatan ini dilakukan pada kedalaman ieneniu di b a \ d lapisan olah (top soil) (Pmo\vijoto, 2000).

C a n pengukunn kepadaian unah (brrlk desrtirj~) yang saai ini sering digunakan adalah

den^

cara menggunakan penemmeter kerucul (cone penerromerer ), baik d e n p c a n statis maupun dinamis. Hasil pengukuran bempa penebasi kerucur (nini) kemudian dikonversi menjadi indeks kerucur kgflcm2 (Panowijoio. 2000). Selain men=-unakan penemmeter kerncut uniuk mengukur kepadaan unah (bt11k de~r.~ify), saar ini ielah kembangkan merode untuk mengukur kepadaian ianah yaiiu dengan c a n meman faaikan si fat-si fat resisiansi lisuik dalam tanah. Pemaanfaaian sifat misiansi lisuik dalam ianah diukur d e n 9 can menop-unakan penancapan sepasang kaioda &lam unah dan menggmakan sepasang speaker (pemancar dan penerima) untuk memancadcan dan menerima gelombang suan (audio).

Hasil penelirian Nugnha (2004) menunjukkan b a h w meiode ) m g digunakan untuk menentukan nilai btrlk dcrtsirj* tanah dengan can menganalisa sifai-sifar resistansi lisirik yang ada dalam ianah, yairu dengan c a n m e m a s h sepasang elektroda kedalani tanah yang diuji dapat di1al;ukan. Metode pengukuran bulk dertsiry unah dengan menggunakan sepasang elekrroda juga dilakukan oleh

Eka (2005) dengan niemanfaatkan sifai-sifat resistensi lisirik pada unah.

bunyi dapar menmbat nielalui medium teEantung gap-gaya anma panikel- panikel penyusun dari niedium tersebur (Kane dan Srernheim,l988). Prinsip penzunaan gelombang suan adalah sama dengan metode penancapan sepasang el&- lapi yang menibedakan xpasang elektroda akan diganti dengan sebuah speaker pemancar dan speaker penerima.

A4enumr Kane dan Sternheim (l9SS), gelombang akusrik bisa digolon-$an menjadi tiga macam berdasarkan b rfrekuensinya. yaitu gelombang inhiwnik : gelombang sonik (audio),

dan

gelombang u l t m n i k . Gelombang audio adalah rermas.uk dalani spektmm gelombang akuuik vang memiliki rentang frekuensi antan 2 Hz sampai dengan 20 k H z

elo om bang

frekuensi 5 kHz menpakan bagian dari rentang gelombang sonik (audio) dimana pada frekuemi tersebur gelombang masih &par terdengr oleh telinga manusia. Gelombang suara

mempakan gelombang mekanik yang perarnbatannya membutuhkan sebuah peranian karena gelombang ini ridak &pat menmbat pada sebuah ruang hampa (Halliday dan Resnick. 1998). kledium dalam penmbatannya &pat berupa bahan padat,

w.

dan cair.

Tujuan dari penelitian ini adalah unruk mengetahui nilai bulk densicy pada suatu lahan penanian dengan menggunakan gelombang audio yang akan divisualisasikan mensunakan oscilloscpoce d e n p keluaran bempa amplitudo pada berbagai ringkat dan jenis perlakuan. Adapun tujuan khusus

dari

penelitian ini adalah untuk mengerahui amplitudo gelombang audio yang dipanrulkan

dan

dirambarkan oleh medium tanah pada berbagai nilai btrlk densi~y dan kadar air. Selain iru, penelitian ini juga digunakan unruk menduga kedalaman lapisan padar di ha\\& tanah lapisan olah pada lahan penanian.

Bahan yang disunakan pada penelitian ini adalah ranah jenis latosol benv-ama coklat kenienhan yang diperoleh di daerah Leuurikopo. Peralatan u m a l a g digunakan pada penelirian ini melipuri: I) .4rrdio generulor, unruk men-&silkan gelombang audio pada frekuensi sebesar 5 k H z 2) Oscilloscope,

untuk menivisualisasikan o_+lornbang audio. 3) R a n k a i m penerima yang digunakan untuk rnenanpkap gelombang audio, membahnya menjadi besaran

elekuis dan melakukan penguatan sinyal gelombang audio. 4) \\'adah uji yang terdiri dari kocak besi dan silinder kaleng. 5) Pipa silinder.

Jenis perlakuan yang dilakukan pada penelirian ini melipuri: I) perlakuan pada kadar air ranah yang terdiri dari 3 tingkar yaitu 3OO/o, 40??

dan

jOO/o. 2) perlakuan pada btrlk rlrr~sir?; mnah y g terdiri dari 2 t i n g k a ~ yairu: 1.0: 1.2

dan

1.4 grlcm'. 3) perlakuan pendahuluan. yang terdiri dari; perlakuan horizonral, perlakuan venikal dan perlakuan s u d u ~ 4) perlakuan rebal lapisan olah.

Kaimpulan yang diperoleh

dari

penelirian ini adalah I) Pada perlakuan horizontal. seniakin besar jarak antan speaker pemancar dan penerima maka

densin?

dan

kadar air tanah maka akan semakin besar juga penerimaan gelombang audionya. 4) Pada psrlakuan tebal lapisan olah, semakin tebal lapisan olah

(TLO)

maka semakin kecil penerimaan gelombang audionp. Pada perlakuan ini juga dapar dikerahui bahwa semakin besar kadar air yang rerdapat pada lapisan padat maka penerimaan gelombang audonya akan semakin kecil. 5 ) Pada pendugaan besarnya btrlk densiiy [anah

dan

pensntuan kedalaman lapisan padat menggunakan gelombang audio, nilai amplitudo gelombang audio yang terukur cenderung

-

berubah dengan berubahnya nilai kadar air kanah. 6) Besamya nililai amplitudo gelombang audio yang temkur pada setiap periakuan masih sangar kecil, p i t u

-

UJlCOBA PENGGUNAAN

GELOMBANG AUDIO FREKUENSI

5 kHz

UNTUK MENENTUKAN BULK DEi\SITYTANAH

SKRIPSI

Sebagai salah saru syarar unruk memperoleh gelar

S.ARJANA TEKNOLO~CI PERTANIAN

Pada Depanemen Teknik Perranian,

F&ulws Teknologi Pertanian,

Insritut Penanian Boo_or

Oleh

INDRA \'ULIE PRASETYO

F1410-1073

ZOOS

.

FAKULTAS TEKNOLOGl PERTANIAN

MSlTlWT PERTANIAN BOGOR

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTAMAN

MSTITUT PERTANIAN BOGOR

UJICOBA

PENGGUNAAN

GELOMBANG AUDIO FREKUENSI

5

kHz

U?VTUK

W3NENTUKA.N

BULK

DENSITY

TANAH

SKRIPSI

sebagaisalahsatusyanrtuntugmemperolebgeiar

SARJANA

TEKNOLOGI PERTANIAN

PadaDeptawaTehikPertanian

FakL&as

Teknologi Pezmi2.n

Inst;tutPertaDimBogor

Oleb :

MDRA YIlLIE PRASETYO

F1410Q073

Dr.

IT. DariaL M-Eug

RIWAYAT HlDUP

. .

Peaulis d d a b d a

di

Sukohajo pada taggal 6 Juli 1986.

Penulis

adalah

am& pertama dari pmgm Bapak Dahlan Munito dan Ibu

Eodah

Yuuami.

Pada tahun 1998

penulis

telah

menyelesai%an pendidikan

dasar

di

SD Negeri 1 Jatipuro.

F'ada tahun

2001

penulis

juga telah rnenyelesaikan pendidikan sekolah lanjutan

tingka! pertama di SLlT Negeri 2 Ngawi. Kemudian penulis rnelanjutkao studi ke

sekolah

mmmgab

atas

dan

telah

rnenyelesai%an pd~dikarmya pada

tahun

2004

di

SMA Negeri 2 Ngawi. F'ada

tahun

2004

penulis

diterima m;wk M M

Pertanian

Bogor (IPB) rnelalui jaltu USMJ dan diterima

pada

Departemen TekniL

Pertaniaq

Fakulta. Telrwlogi

Pertanian

F'ada

tahun

2006

penulis

rnemilih Mtulr

masuk ke dalam subprogram studi Eagonomika

dm

Elektronika Pert&

Selama rneajadi mahasiswa

penulis

pernah mendapat amsnat Mtulr

menjadi asisten praktikum mata kuliab Mekanika Ruida (2006)

dan

Motor Bakar dan Temga

Pertaniao

(2007). F'ada

tahun

ini penulis juga rnelakukan kegiaian praktek lapng

di

PT.

Condong Gantt, Gantt, J a w Barat mem& judul

Mempelajari Mesin-mesin Pengotahan Pada Indastri Pengolahan Kelapa &wit di PT. Condong Garnt, Jawa Barat Tahun 2008 sew

penulis

sedang

rnelakukan penelitian

di bawah bimbirtgan

Ir. Slnilo Sanwno dan Dr. Ir. E Namalren Sembiring,

MS

dengan judul Ujiwba Peuggunaan Wornbang Aadio

UJICOBA PENGGUNAAN

GELOMBANG AUDIO FREKUENSI 10 kHz

UNTUK MENENTUKAN

BULK DENSITY

TANAH

Oleh: DENI F14103048

2007

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

2007

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN 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 Dr. Ir. E. Namaken Sembiring, MS

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Mengetahui,

Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS

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

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.

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

gah 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. pendidikan menen

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

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

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

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1. (a) Sebuah gelombang transversal. (b) Sebuah gelombang longitudinal.

(c) Grafik yang sama yang dapat menyatakan komponen dari

masing-masing 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