commit to user
i
PENGEMBANGAN ACOUSTIC MIRROR BERBASIS BATOK KELAPA
UNTUK APLIKASI AUDIO AKUSTIK
Disusun oleh:
EKI MUQOWI M 0209019
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian
persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Fisika
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET
commit to user
ii
HALAMAN PENGESAHAN
Skripsi dengan judul : PENGEMBANGAN ACOUSTIC MIRROR BERBASIS BATOK KELAPA UNTUK APLIKASI AUDIO AKUSTIK
Yang ditulis oleh:
NAMA : EKI MUQOWI NIM : M0209019
Telah diuji dan dinyatakan lulus oleh dewan penguji pada Hari : Kamis
Tanggal : 19 Desember 2013
Anggota Tim Penguji :
1. Drs. Hery Purwanto, M.Sc. ... NIP. 19590518 198703 1 002
2. Dr. Nuryani, S.Si., M.Si. ... NIP. 19690303 200003 1 001
3. Drs. Iwan Yahya, M.Si ... NIP. 19670730 199302 1 001
4. Drs. Harjana, M.Si., Ph.D ... NIP. 19590725 198601 1 001
Disahkan oleh Ketua Jurusan Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta
commit to user
iii
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa isi skripsi saya yang berjudul “PENGEMBANGAN ACOUSTIC MIRROR BERBASIS BATOK KELAPA UNTUK APLIKASI AUDIO AKUSTIK” adalah hasil kerja saya dan
sepengetahuan saya. Skripsi ini tidak berisi materi yang telah dipublikasikan
atau ditulis oleh orang lain atau materi yang telah diajukan untuk
mendapatkan gelar kesarjanaan di Universitas Sebelas Maret atau di
Perguruan Tinggi lainnya. Jika ada, maka telah dituliskan dalam daftar
pustaka skripsi ini. Isi skripsi ini boleh dirujuk atau di fotokopi secara bebas
tanpa harus memberitahu penulis.
commit to user
iv
PENGEMBANGAN ACOUSTIC MIRROR BERBASIS BATOK KELAPA
UNTUK APLIKASI AUDIO AKUSTIK
Eki Muqowi
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Sebelas Maret
ABSTRAK
Berbagai desain corong yang dirancang sebagai acoustic mirror untuk
aplikasi audio akustik telah dibuat dan dianalisa kinerja akustiknya, ragam bentuk
yang diuji meliputi corong kerucut persegi dan corong eksponenial. Corong
kerucut persegi diberi perlakuan pelapisan dengan bahan serbuk batok kelapa
gading Cocos nucifera varietas Eburnea dan serbuk gergaji kayu dari pohon
trembesi dengan nama latin Samanea saman, kemudian diuji koefisien refleksinya
serta dampak perubahan tekanan dalam rongga ditinjau dari segi jumlah maupun
konfigurasi corong di dalam resonator.
commit to user
v
DEVELOPMENT OF ACOUSTIC MIRROR BASED ON COCONUT
SHELL FOR AUDIO ACOUSTIC APPLICATION
Eki Muqowi
Department of Physics, Faculty of Mathematic and Natural Science, Sebelas Maret University
ABSTRACT
Some kind designs of horn that are designed as acoustic mirror for audio
acoustic application have been made and analyzed their acoustic performance.
The various shapes as a square cone and exponential horn also would be observed.
The square cone horn would be coated by the powder of coconut shell Cocos
nucifera var. Eburnea and compare it with the powder of sawdust Samanea
Saman from the tamarind tree, and then observed their reflection coefficient and
the change of pressure in the cavity in term of the number as well as the horn
configuration in resonator.
commit to user
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat, hidayah, dan
bimbingan-Nyalah penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Adapun tujuan
penulisan skripsi ini adalah untuk memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai
gelar sarjana Sains pada Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Penelitian ini merupakan kajian yang diorientasikan bukan hanya pada
potensi pemanfaatan limpah serbuk batok kelapa dan serbuk kayu untuk aplikasi
audio akustik melainkan bagian dari skema penelitian terfokus di iARG
khususnya dalam pengembangan power generating sound absorber. Pembiayaan
penelitian ini didukung dari skema penelitian unggulan perguruan tinggi dengan
nomor kontrak 159a/UN27.11/PN/2013.
Penulis menghaturkan terima kasih kepada semua pihak yang telah
berpartisipasi dalam penelitian dan penulisan skripsi ini, khususnya kepada:
1. Bapak Drs. Iwan Yahya, M. Si. selaku pembimbing skripsi yang dengan
sabar dan penuh pengertian telah memberikan banyak bantuan dalam
penelitian dan penulisan skripsi ini.
2. Bapak Drs. Harjana, M.Si., Ph.D. selaku pembimbing skripsi yang telah
banyak memberikan dorongan dan masukan-masukan yang berharga.
3. Bapak Ahmad Marzuki, S.Si., Ph.D. selaku Ketua Jurusan Fisika Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UNS.
4. Bapak Ibu dosen yang telah berkenan menyampaikan ilmunya.
5. Keluarga tercinta yang telah memberikan sumbangan besar baik moril
maupun materil.
6. Teman seperjuangan sejak masuk jurusan Fisika UNS atas segala bantuan
dan doanya.
7. Teman-teman angkatan 2009 Fisika FMIPA UNS.
Dengan segala keterbatasan yang ada, penulis berharap skripsi ini dapat
digunakan sebagaimana mestinya.
commit to user
vii
PUBLIKASI
Devitasari, Y, E., Chorida A., Muqowi E., Haryanti N., Harjana., dan Yahya I.
2014. Pengaruh Sisipan Resonator Celah Sempit terhadap Serapan dan Respon
Spasial Quadratic Residue Diffuser. Jurnal Fisika dan Aplikasinya (JFA). Vol.
commit to user
viii
MOTTO
Tidak ada yang tidak mungkin jika Tuhan telah berkehendak, Tidak ada yang
mungkin terjadi bila Tuhan tidak berkehendak, bahkan matahari pun bisa bersinar
commit to user
ix
PERSEMBAHAN
Alhamdulillah atas segala karunia dan nikmat dari Allah SWT., karya ini saya
persembahkan kepada:
Keluarga tercinta yang telah memberikan dukungan penulis dalam bidang
akademis maupun non-akademis yang bergitu besar.
Dosen-dosen jurusan Fisika FMIPA UNS Pak Iwan, Pak Harjana, Pak Ari, Bu
Parmi, Pak Cari, Pak Usman, Pak Ahmad, Pak Hery, Pak Suharyana, Pak
Darmanto, Pak Syamsurizal, Pak Agus, Pak Fahru, Pak Risa, Bu Riyatun, Bu
Utari, Bu Yofentina, Bu Viska, Pak Darsono, Pak Budi Purnama, Pak Budi
Legowo, Pak Mohtar, Pak Nuryani, Pak Khairuddin, Bu Kusumandari, serta Pak
Artono yang telah berkenan memberikan ilmu-ilmu yang berharga selama ini dan
mungkin yang akan datang.
Teman-temanku Fisika 2009 Ajeng, Ida, Erna, Nining, Evi, Nafi, Elyas, Riana,
Veetha, Teguh, Rizki, Meisya, Ika, Elsa, RR, Tira, Silvi, Dwi, Nela, Yaya, Nanik,
Nani, Irfi, Ain, Didi, Fajar, Iwan, Kusnan, Rian, Satria, Wachid, Yudha, Alif,
Aziz, Dibya, Dodi, Egyn, Heri, Ilham, Panji, Yoga, Ashib, Farid. Terimakasih
buat semangat dan doanya. Semoga kenangan-kenangan sewaktu kuliah menjadi
pelajaran yang berharga dan tak akan tergantikan.
Grup belajar akustik iARG khususnya Mbak Restu, Mbak Zulfa, Mbak Dian,
Mas Fahru, Ida, Erna, Nining, Nina, Melati.
Kakak dan adik tingkat jurusan fisika FMIPA
Seluruh civitas akademika UNS yang penulis berharap karya ini akan berguna
dalam penelitian selanjutnya, serta penulis juga berharap kritik dan saran untuk
commit to user
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Batasan Masalah ... 2
1.3. Perumusan Masalah ... 2
1.4. Tujuan Penelitian ... 3
1.5. Manfaat Penelitian ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1. Gelombang Bunyi ... 4
2.1.1. Perambatan bunyi di dalam batang ... 4
2.1.2. Perambatan bunyi di dalam gas ... 6
2.2. Analogi Listrik dan mekanik ... 8
2.3. Resonator Helmholtz ... 9
2.4. Corong Eksponensial ... 10
commit to user
xi
BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 13
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ... 13
3.2.Alat dan Bahan Penelitian ... 13
3.2.1. Alat yang Digunakan ... 13
3.2.2. Bahan yang Digunakan ... 13
3.3. Metode Penelitian ... 14
3.3.1. Pembuatan Piranti audio akustik iARG-EMX1... 14
3.3.2. Pembuatan Corong Berlapiskan Serbuk Batok dan Kayu ... 15
3.3.3. Perhitungan Massa Jenis Lapisan ... 15
3.3.4. Pengujian Corong berlapiskan Serbuk Batok dan Kayu ... 15
3.3.5. Ragam konstruksi dan Pengujian Corong dalam Rongga ... 16
BAB IV HASIL DAN PAMBAHASAN ... 19
4.1. Uji Sifat Material Batok ... 19
4.2. Uji Corong ... 20
4.2.1. Uji corong tanpa lapisan ... 20
4.2.2. Uji corong dengan lapisan serbuk batok dan serbuk kayu ... 23
4.3. Uji Corong dalam Satu dan Dua rongga ... 26
4.3.1. Corong dalam satu rongga ... 26
4.3.2. Corong dalam dua rongga... 28
BAB V PENUTUP ... 31
5.1. Kesimpulan ... 31
5.2.Saran ... 31
DAFTAR PUSTAKA ... 32
LAMPIRAN ... 34
Lampiran 1. Persamaan Diferensial Webster... 34
Lampiran 2. Corong Kerucut ... 36
Lampiran 3. Corong Eksponensial ... 39
Lampiran 4. Resonator Helmholtz ... 43
Lampiran 5. Grafik pengujian corong ... 45
commit to user
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 3. 1 Spesifikasi rangkaian Piranti audio akustik iARG-EMX1 ... 14
Tabel 4. 1 Pengukuran bahan tanpa dan dengan lapisan serbuk batok dan kayu 20 Tabel 6. 1 Grafik rasio tekanan terhadap frekuensi pada corong berlapis serbuk batok dan kayu ketika chamber terhubung dengan rongga depan dan belakang (N) ... 45
Tabel 6. 2 Grafik rasio tekanan terhadap frekuensi pada corong berlapis serbuk batok dan kayu ketika chamber terhubung dengan rongga depan speaker (D) ... 46
Tabel 6. 3 Grafik rasio tekanan terhadap frekuensi pada corong berlapis serbuk batok dan kayu ketika chamber terhubung dengan rongga belakang speaker (B) ... 47
Tabel 6. 4 Perbandingan K1&B1 terhadap K2&B2 pada sinyal 2 atau belakang speaker (B) ... 48
Tabel 6. 5 Perbandingan K1&B1 terhadap K2&B2 pada sinyal 3 atau chamber(C)... 49
Tabel 6. 6 Perbandingan K1&B1 terhadap K2&B2 pada sinyal 1 atau depan speaker (D) ... 49
Tabel 6. 7 Data pengukuran massa jenis yellow board ... 53
Tabel 6. 8 Data pengukuran massa jenis lapisan serbuk batok kelapa ... 53
commit to user
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 (a) Penggambaran daerah compression dan rarefaction
gelombang suara di udara. (b) Grafik tekanan terhadap waktu dari keadaan compression dan rarefaction gelombang bunyi di udara. 4 Gambar 2. 2 Sebuah batang yang mengalami deformasi elastik
dengan arah memanjang. ... 5
Gambar 2. 3 Analogi antara listrik, mekanik, dan akustik ... 9
Gambar 2. 4 Resonator Helmholtz sederhana ... 10
Gambar 2. 5 Corong eksponensial ... 11
Gambar 2. 6 Corong kerucut ... 12
Gambar 3. 1 Desain Piranti audio akustik iARG-EMX1 ... 14
Gambar 3. 2 Desain corong (kiri) dengan ukuran tampang lintangnya (kanan) ... 15
Gambar 3. 3 Peletakan corong di dalam Piranti audio akustik iARG-EMX1 . 15 Gambar 3. 4 Ukuran corong (horn) eksponensial ... 16
Gambar 3. 5 Desain pengujian dua corong (2H1C) ... 16
Gambar 3. 6 Desain pengujian satu corong (1H1C) ... 16
Gambar 3. 7 Desain pengujian dua leher tanpa corong (2N0H1C) ... 17
Gambar 3. 8 Desain pengujian satu leher (1N0H1C) ... 17
Gambar 3. 9 Diagram alir penelitian ... 18
Gambar 4. 1 Grafik koefisien refleksi terhadap frekuensi pada lapisan serbuk batok dan kayu ... 19
Gambar 4. 2 Rasio tekanan pada sinyal 1 hingga frekuensi 16kHz (kiri) dan 1kHz (kanan) ... 20
Gambar 4. 3 Rasio tekanan pada sinyal 2 hingga frekuensi 16kHz (kiri) dan 1kHz (kanan) ... 21
Gambar 4. 4 Rasio tekanan pada sinyal 3 hingga frekuensi 16kHz (kiri) dan 1kHz (kanan) ... 21
Gambar 4. 5 Rasio tekanan suara pada sinyal 1 / depan speaker di dalam piranti audio akustik iARG-EMX1 hingga frekuensi 16kHz (kiri) dan 1kHz (kanan) ... 23
commit to user
xiv
Gambar 4. 7 Rasio tekanan suara pada sinyal 3 / chamber di dalam piranti audio akustik iARG-EMX1 hingga frekuensi 16kHz (kiri) dan 1kHz (kanan) ... 23 Gambar 4. 8 Rasio tekanan terhadap frekuensi ketika satu corong (1H1C) dan
dua corong dalam satu rongga (2H1C) ... 26 Gambar 4. 9 Rasio tekanan terhadap frekuensi ketika satu leher (1N0H1C) dan dua leher dalam satu rongga (2N0H1C)... 27 Gambar 4. 10 Rasio tekanan terhadap frekuensi ketika dua leher (2N0H1C) dan
dua corong dalam satu rongga (2N2H1C) ... 27 Gambar 4. 11 Grafik rasio tekanan ketika tanpa corong pada rongga pertama
dan kedua ... 28 Gambar 4. 12 Grafik rasio tekanan ketika terpasang corong pada rongga
pertama dan tanpa corong pada rongga kedua ... 28 Gambar 4. 13 Grafik rasio tekanan ketika terpasang corong pada rongga
pertama dan kedua... 29
Gambar 6. 1 Grafik rasio tekanan terhadap frekuensi 1kHz pada rongga
pertama ... 50 Gambar 6. 2 Grafik rasio tekanan terhadap frekuensi 1kHz pada rongga
kedua-atas (second-top) ... 51 Gambar 6. 3 Grafik rasio tekanan terhadap frekuensi 1kHz pada rongga kedua
... 51 Gambar 6. 4 Grafik rasio tekanan terhadap frekuensi 4 dan 6 kHz pada saat
dengan corong di kedua rongga (WHWB)... 51 Gambar 6. 5 Grafik rasio tekanan terhadap frekuensi 4 dan 6 kHz pada saat
commit to user
xv
DAFTAR SIMBOL
Satuan
Luas penampang m2
a Luas tampang lintang ujung leher corong cm2
α Koefisien redaman
β,k Koefisien fase atau angka gelombang m-1
c Kecepatan suara m/s
C Kompliansi akustik N-1m5
Kapasitansi listrik F
CM Kompliansi Mekanis N-1m
cp Kapasitas panas saat tekanan konstan
cv Kapasitas panas saat volume konstan
Fraaksi perubahan volume
e Tegangan listrik V
ϵ Koefisien pelebaran eksponensial
ξ Perpindahan partikel m
f Frekuensi Hz
Kompresibilitas Volume kg-1s2m
L Induktansi listrik H
l Panjang leher m
M Inertansi akustik kg/m4
Modulus Young N m-2
m Massa kg
Densitas medium kg/m2
commit to user
xvi
P Tekanan akustik N/m2
P0 Tekanan udara statis/kesetimbangan N/m2
R Resistansi listrik Ω
Resistansi akustik kg m-4 s
Rr Resistansi radiasi kg/s
s Fraksi perubahan kerapatan
t Waktu s
U Kecepatan volume m/s
u Kecepatan mekanik m/s
V Volume m3
v Kecepatan partikel m/s
ω Frekuensi sudut Hz
X Perpindahan volume m
Koefisien perambatan
Nisbah kapasitas panas (cp/cv)
Z,ZA Impedansi akustik N s m-5
ZE Impedansi listrik V/A
