7 2.1 BUNYI DAN KEBISINGAN
2.1.1 Bunyi dan Sifat-sifatnya
Kata “bunyi” menurut Doelle:1993, memiliki dua definisi: (1) Secara fisis, bunyi adalah penyimpangan tekanan, pergeseran partikel dalam medium akustik seperti udara. Ini adalah bunyi obyektif. (2) Secara fisiologis, bunyi adalah sensasi pendengaran yang disebabkan penyimpangan fisis yang digambarkan di atas. Ini adalah bunyi subyektif.
Bunyi memiliki beberapa sifat dan besaran fisis. Sifat-sifat bunyi antara lain: dapat dipantulkan, dapat berinterferensi, dan dapat dibelokkan. Bunyi merupakan salah satu jenis gelombang sehingga memiliki besaran-besaran gelombang seperti kecepatan, frekuensi, panjang gelombang, periode, tekanan bunyi, intensitas bunyi, dan daya akustik.
Apabila bunyi yang menumbuk suatu permukaan akan mengalami beberapa kondisi, (Suptandar, 2004) yaitu:
a. Pemantulan bunyi
Pemantulan bunyi terjadi jika gelombang bunyi menimpa salah satu pembatas ruangan, maka sebagian energinya akan dipantulkan dari permukaannya, sebagian diserap dan bagian lainnya ditransmisi. Semakin masif permukaan bidang maka semakin tinggi bagian energi bunyi yang terpantul. Konsekuensinya energi bunyi yang terserap dan ditransmisi menjadi lebih kecil. b. Penyerapan bunyi
c. Transmisi bunyi
Bunyi yang merambat pada lapisan permukaan diteruskan ke semua penjuru atau ruang-ruang lain dan sifatnya tergantung pada kesesuaian tingkat kemampuan transmisi material. Untuk menghindari kebisingan ruang yang berakustik digunakan material yang bertransmisi rendah serta perhitungan kontruksi pada pasangan lapisan penyerap.
d. Difraksi bunyi
Merupakan suatu gejala pembelokan bunyi yang disebabkan oleh benda penghalang, seperti sudut ruang (corner), kolom, tembok-tembok, balok-balok dan perabot lainnya.
2.1.2 Definisi Kebisingan dan Sumbernya
Kebisingan merupakan suara yang tidak dikehendaki, kebisingan yaitu bunyi yang tidak diinginkan dari usaha atau kegiatan dalam tingkat dan waktu tertentu yang dapat menimbulkan gangguan kesehatan manusia dan kenyamanan lingkungan (KepMenLH No.48 Tahun 1996) atau semua suara yang tidak dikehendaki yang bersumber dari alat-alat proses produksi dan atau alat-alat kerja pada tingkat tertentu dapat menimbulkan gangguan pendengaran. Kebisingan umumnya dinyatakan dalam satuan desibel (dB).
Kebisingan yang umumnya terjadi dibedakan menjadi : (1) Kebisingan latar belakang yaitu tingkat kebisinganyang terpapar terus menerus pada suatu area, tanpa adanya sumber-sumber yang signifikan. Kebisingan ini terjadi tanpa menimbulkan gangguan yang berarti, besarnya intensitas kebisingan kurang dari 40dB. (2) Kebisingan ambient yaitu total tingkat kebisingan meliputi kebisingan lain yang muncul pada suatu waktu yang melebihi tingkat kebisingan latar belakang, umumnya kebisingan ini menimbulkan gangguan (Suhardiman, 2010).
Menurut KepMenLH No.48 Tahun 1996, Baku tingkat kebisingan adalah batas maksimal tingkat kebisingan yang diperbolehkan dibuang ke lingkungan dari usaha atau kegiatan sehingga tidak menimbulkan gangguan kesehatan manusia dan kenyamanan lingkungan. Nilai Ambang Batas (NAB) bising yang dianjurkan dan diperbolehkan seperti pada tabel 2.1 berikut :
Tabel 2.1 Baku Tingkat Kebisingan, Nilai Ambang Batas (NAB) kebisingan
Zona Peruntukan
Sumber : (KLH 1996, No.48 Tahun 1996)
2.2 MATERIAL AKUSTIK
Setiap material memiliki sifat akustik yang berbeda dan dalam penyerapan suara banyak ditentukan oleh ketebalan, porositas, konstruksi, serta frekuensi. Secara garis besar, material penyerap bunyi terbagi menjadi tiga jenis, yaitu bahan berpori (porous material), penyerap panel (panel absorber), dan resonator rongga (Helmholtz).
a. Bahan berpori, berfungsi menyerap energi suara melalui energi gesekan yang terjadi antara komponen kecepatan gelombang suara dengan permukaan materialnya. Pada frekuensi tinggi, semakin tebal lapisan bahan penyerap akan semakin efisien Gambar (2.1a). Misalnya serat kacang (rock woll), glasswool, serat kayu, papan komposit serat (fiber board), seperti karpet, korden, foam, cellulose fiber, dan material lunak lainnya.
space backing). Bergetarnya panel ketika menerima energi suara serta transfer energi getaran tersebut ke lapisan udara, menyebabkan terjadinya efek penyerapan suara. Membran penyerap sangat efisien bekerja pada frekuensi rendah. Karakteristik penyerapan membran penyerap seperti pada Gambar (2.1b). Misalnya kaca, pintu, panel kayu.
c. Penyerap resonator rongga (Helmhotz), berfungsi untuk mengurangi energi melalui gesekan dan interefleksi pada lubang dalam yang bekerja pada frekuensi rendah. Contohnya sound block, resonator panel berlubang dan resonator celah, panel kayu tipis. Resonator Helmhotz yang bekerja pada frekuensi tertentu, tergantung pada ukuran lubang, leher, dan volume ruang udaranya. Karakteristik penyerapannya seperti pada Gambar (2.1c)
(a) (b)
(c)
Gambar 2.1 Karakteristik Penyerapan (a) Penyerap Berpori, (b) Penyerap Membran, (c) Penyerap Resonator Tunggal dan Multiple Helmholtz
2.3 KOEFISIEN ABSORPSI
Efisiensi penyerapan bunyi suatu material pada frekuensi tertentu dinyatakan oleh koefisien absorpsi bunyi. Koefisien ini dinyatakan dengan lambang (alpha). Semakin besar α maka semakin baik digunakan sebagai peredam suara. Nilai α berkisar dari 0 sampai 1. Jika α bernilai 0, artinya tidak ada bunyi yang diserap sedangkan jika α bernilai 1, artinya 100% bunyi yang datang diserap oleh bahan (Khuriati A. dkk, 2006).
Sifat gelombang bunyi yang menumbuk permukaan material ditentukan dengan nilai koefisien absorpsinya yaitu:
1. Koefisien absorpsi = 0 maka bunyi dipantulkan semua. 2. Koefisien absorpsi = 1 maka bunyi diserap semua.
3. Koefisien absorpsi 0<<1 maka sebagian bunyi dipantulkan,sebagian diserap. Terdapat dua metode untuk mengukur koefisien absorpsi suara, yaitu dengan tabung impedansi (impedance tube) yang dapat mengukur koefisien absorpsi suara normal, serta pengukuran dengan ruang dengung (reverberation room) yang dapat mengukur koefisien absorpsi suara sabine. Pada Tabel 2.2 menunjukkan nilai koefisien absorpsi bunyi dari beberapa material seperti
gypsum, kayu, batu bata dan beton yang dituang. Koefisien absorpsi bunyi sangat tergantung dari frekuensi yang diberikan.
2.4 METODE TABUNG IMPEDANSI
2.4.1. Metode Tabung Impedansi Dua Mikrofon
Metode Tabung Impedansi Dua Mikrofon (Two Microphones Impedance Tube Method) merupakan salah satu metode untuk mengukur karakteristik material penyerap bunyi yang menggunakan satu konfigurasi. Dengan pendekatan fungsi pindah, maka koefisien refleksi dari sampel dapat diketahui mengingat koefisien refleksi tidak dapat diukur secara langsung. Bila nilai koefisien refleksi dapat diketahui maka karakteristik akustik lainnya dapat diketahui.
Gambar 2.2. Set up metode dua rongga. (Ersoy, S., H. Kucuk, 2009)
Pada Gambar 2.2. di atas, impedansi permukaan z1 dan z1’ dari sampel dengan tebal d diukur dengan dua rongga udara yang mempunyai panjang L dan L’. Panjang rongga dapat diubah dengan menggerakkan piston sepanjang tabung impedansi. Bilangan gelombang dan Karakteristik impedansi kompleks dapat diturunkan dari teori gelombang bidang (Tao et.al, 2003). Dengan pendekatan
transfer matrix, koefisien refleksi dan koefisien absorpsi bunyi dapat ditentukan.
Gambar 2.3. Tabung impedansi dua mikropon s
#1 #2
pi
Dalam tabung impedansi terjadi perbedaan volume udara dan tekanan. Jika piston digerakkan ke depan (ke kiri), maka volume ruang di depan piston akan berkurang atau menyempit, sehingga tekanannya makin besar. Jika piston digerakkan ke belakang (ke kanan), maka volume ruang di depan piston makin besar, sehingga tekanan udara makin kecil.
Mengacu pada Gambar (2.3), dengan s adalah jarak antara mikropon. Dari gambar menunjukkan bahwa 1 dan adalah tekanan akustik acak pada mikropon satu dan mikropon dua. Tekanan yang terjadi pada tiap mikropon dapat dituliskan sebagai berikut (Kinsler, 2000):
(2.1)
(2.2)
Jika diasumsikan tidak ada gelombang yang keluar dari tabung impedansi dan mengabaikan kerugian pada dinding tabung maka dapat dinyatakan dan , dengan
(2.3)
(2.4)
dimana k adalah bilangan gelombang dan s adalah jarak mikropon.
2.4.2 Fungsi Pindah (Transfer Function)
Secara fisis fungsi pindah (transfer function) merupakan gambaran respon sistem terhadap masukan tertentu, yang dapat dinyatakan dalam bentuk perbandingan transformasi Fourier tekanan akustik pada dua lokasi mikrofon . yaitu tekanan pada mikropon pertama (yang paling dekat dengan sumber bunyi) dan mikropon yang berada sejauh s dari mikropon pertama. Dengan konsep fungsi pindah ini, koefisien refleksi dapat dituliskan sebagai berikut. Fungsi pindah dinyatakan dalam persamaan (2.5) berikut (ASTM 1050-90, 1998) :
̅
| ̅|
̅ merupakan fungsi pindah hasil pengukuran dari sinyal dua mikrofon, adalah cross spectrum dari sinyal tekanan akustik pada mikrofon di lokasi 1 dan 2, adalah auto spectrum dari tekanan akkustik pada mikrofon di lokasi 1 dan 2, ̅ adalah fungsi pindah bagian real dan ̅ adalah fungsi pindah bagian imajiner.
Fungsi pindah digunakan untuk menentukan koefisien refleksi mengingat nilai koefisien refleksi tidak dapat diukur secara lanagsung. Dengan mengetahui nilai koefisien refleksi maka karakteristik akustik lainya dapat diketahui. Dengan menggunakan koefisien fungsi pindah, koefisien refleksi dapat ditentukan sebagai berikut (ASTM 1050-90, 1998):
(2.6)
dengan R adalah koefisien refleksi kompleks, adalah fungsi pindah, k adalah bilangan gelombang, l adalah jarak dari sampel ke mikropon terdekat, s adalah jarak antara kedua mikropon. Fungsi dan masing-masing adalah fungsi pindah gelombang datang dan fungsi pindah gelombang pantul .
2.4.3 Matrix Pindah
Pendekatan transfer matrix diperkenalkan untuk mengevaluasi dan menganalisis karakteristik akustik dari material akustik yang berlapis-lapis. Pendekatan ini dapat diaplikasikan untuk mereduksi pantulan bunyi dan/atau transmisi secara efektif. Dari persamaan fungsi pindah, dapat diperoleh koefisien refleksi dan koefisien transmisi. (Cai et. al, 2001).
Untuk material berlapis, seperti pada Gambar 2.4 di atas, tekanan bunyi p
dan kecepatan partikel v pada kontak permukaan dari material berlapis dapat dinyatakan dengan (Tao et. al, 2003):
[
] [
] [
]
(2.7)di mana [ ]adalah total transfer matrix akustik dari lapisan 1 hingga lapisan ke-n, diperoleh dengan mengalikan transfer matriks dari masing-masing lapisan, T1, T2,...,Tn, yaitu (Tao et. al, 2003) :
[ ] [ ][ ][ ] [ ] [ ] (2.8)
di mana AT, BT, CT, DT adalah seluruh four pole parameter dari lapisan 1 hingga lapisan ke-n. Untuk permukaan yang keras pada lokasi n+1, koefisien refleksi R
untuk sudut datang Ф 0 adalah (Tao et. al, 2003) :
(2.9)
dengan R adalah koefisien refleksi,
adalah massa jenis material (kg/m3),
c adalah kecepatan suara di udara (m/s).
Selanjutnya, impedansi permukaan normal Zindapat diperoleh dari :
(2.10)
dan koefisien absorpsi bunyi
α
adalahα =1–
| |
(2.11)2.5.1 Definisi Komposit
Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material pembentuknya melalui campuran yang tidak homogen, dimana sifat mekanik dari masing-masing material pembentuknya berbeda. Dari campuran tersebut dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya.
Komposit terdiri dari 2 bagian utama yaitu : Matriks, berfungsi untuk perekat atau pengikat dan pelindung filler (pengisi) sedangkan filler berfungsi sebagai penguat dari matriks. Contoh matriks : carbon, glass, kevlar, dll. Ada tiga faktor yang menentukan sifat-sifat komposit yaitu (Suryati, 2012) :
1. Material pembentuk. Sifat-sifat intrinsik material pembentuk memegang peranan yang sangat penting terhadap pengaruh sifat kompositnya.
2. Susunan struktur komponen. Dimana bentuk serta orientasi dan ukuran tiap-tiap komponen penyusun struktur dan distribusinya merupakan faktor penting yang memberi kontribusi dalam penampilan komposit secara keseluruhan. 3. Interaksi antar komponen, kombinasi komponen-komponen yang berbeda
baik dalam hal bahannya maupun bentuknya, maka sifat kombinasi yang diperoleh pasti akan berbeda.
2.5.2 Klasifikasi Bahan Komposit
Klasifikasi komposit dapat dibentuk dari sifat dan strukturnya. Bahan komposit dapat diklasifikasikan kedalam beberapa jenis. Secara umum klasifikasi komposit yang sering digunakan antara lain (Widodo, 2008):
1. Klasifikasi menurut kombinasi material utama, metal-organic atau metal anorganic.
2. Klasifikasi menurut karakteristik bulk-form, seperti sistem matrik atau
laminate.
3. Klasifikasi menurut distribusi unsur pokok, seperti continous dan
discontinous.
4. Klasifikasi menurut fungsinya, seperti elektrikal atau struktural
1. Komposit berserat (fiber composite) yaitu komposit yang menggunakan serat sebagai penguatnya. Serat yang digunakan antara lain seperti, serat gelas (fiber glass), serat karbon, serat grafit dan lain sebagainya.
Gambar 2.5 Jenis-jenis dari fiber reinforced composites
Sumber : (Suryati, 2012)
2. Komposit laminer atau laminat yaitu komposit terdiri dua atau lebih yang digabungkan menjadi satu dan setiap lapisannya memiliki karakteristik khusus. Umumnya berpenguat dalam bentuk lembaran seperti kertas, kain. Komposit ini dibuat dari beberapa macam lamina atau lapisan yang diorientasikan dalam arah yang diinginkan dan digabungkan bersama sebagai sebuah unit struktur. Mikrostruktur lamina dan jenis-jenis dari arah serat dapat dilihat pada Gambar 2.6 dibawah ini :
Gambar 2.6 Mikrostruktur lamina
3. Komposit partikel atau partikulat yaitu komposit yang menggunakan partikel atau serbuk sebagi penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriks. Penguat dalam bentuk butiran seperti kerikil, pasir, filler lain dalam matrik kontinyu. Komposit partikel ini berbeda dengan jenis serat acak sehingga bersifat isotropis. Kekuatan komposit dipengaruhi oleh tegangan koheren di antara fase partikel dan matriks yang menunjukkan sambungan yang baik.
Komposit struktural dibentuk oleh reinforce-reinforce yang memiliki bentuk lembaran-lembaran. Berdasarkan struktur, komposit dapat dibagi menjadi dua yaitu struktur laminate dan struktur sandwich, ilustrasi dari kedua struktur komposit tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.7 berikut :
A b
Gambar 2.7 Ilustrasi komposit berdasarkan Strukturnya : a. Struktur laminate b. Sandwich panel
Sumber : (Widodo,2008)
Komposit ini sangat cocok untuk menahan beban lentur, impak, meredam getaran dan suara. Komposit sandwich dibuat untuk mendapatkan struktur yang ringan tetapi mempunyai kekakuan dan kekuatan yang tinggi. Biasanya pemilihan bahan untuk komposit ini syaratnya adalah ringan, tahan panas dan korosi, serta harga juga dipertimbangkan. Komposit ini dapat diaplikasikan sebagai struktural maupun non-struktural bagian internal dan eksternal pada kereta, bus, truk, dan kendaraan lainnya.
2.6 Plywood
Plywood atau sering disebut tripleks adalah sejenis papan pabrikan yang
terdiri dari lapisan kayu (veneer kayu) yang direkatkan bersama. Plywood
merupakan salah satu produk kayu yang paling sering digunakan, bersifat fleksibel, murah, dapat dibentuk, dapat didaur ulang, dan tidak memiliki teknik pembuatan yang rumit. Plywood biasanya digunakan untuk menggunakan kayu solid karena lebih tahan retak, susut, atau bengkok.
Gambar 2.8 Jenis-jenis plywood (tripleks) Sumber: (http://www.konarkply.com/plywood.html)
Lapisan plywood (veneer) direkatkan bersama dengan sudut urat (grain)
yang disesuaikan untuk menciptakan hasil yang lebih kuat. Biasanya lapisan ini ditumpuk dalam jumlah ganjil untuk mencegah terjadinya pembelokan (warping)
Saat ini plywood tersedia dalam berbagai ketebalan, mulai dari 0,8 mm hingga 25 mm dengan tingkat kualitas yang berbeda-beda. Penggolongan Kayu Lapis Berdasarkan penggunaannya, kayu lapis dike lompokkan menjadi dua yaitu interior dan eksterior plywood.
Menurut Iswanto (2008), berdasarkan Vinir mukanya, plywood dapat dikelompokan menjadi 2 yaitu :
1. Ordinary Plywood yaitu kayu lapis dimana vinir mukanya dihasilkan dari proses rotary cutting.
2. Fancy Plywood yaitu kayu lapis dimana vinir mukanya terbuat dari kayu-kayu indah dan dihasilkan dari proses slice cutting atau half rotary cutting.
Plywood atau kayu lapis ini banyak dimanfaatkan sebagai material untuk insulasi partisi peredam suara, baik sebagai partisi dinding, lantai, maupun plafon. Karena penggunaan plywood ini dapat meredam getaran yang ditimbulkan dari sumber suara.
2.7Poliuretan
Poliuretan (polyurethane) terdiri dari polyol dengan isocyanate. Komponen
utama dari suatu polyurethaneadalahgugus isocyanate yang molekulnya berisidua kelompokisocyanateataudiisocyanates. Molekul ini juga dikenal sebagai monomersataumonomerunit sebab digunakan untuk menghasilkan isosianat polimerik yang mengandung tiga atau lebih gugus fungsional isosianat.
Isocyanatesdapat berbau harum, seperti diphenyl-methane diisocyanate (MDI) dan toluene diisocyanate (TDI) ataualifatik.
Saat ini, aplikasi poliuretan paling banyak (sekitar 70%) adalah sebagai bahan busa. Pembuatan busa dari poliuretan dimungkinkan dengan menggunakan agen pengembang (blowing agent), yang akan menghasilkan gas pada saat terjadi reaksi sehingga poliuretan dapat membentuk busa. Jika poliuretan yang digunakan bersifat lunak, maka yang dihasilkan adalah busa lunak seperti pada kasur busa, alas kursi dan jok mobil. Ada juga jenis busa kaku (rigid foam), seperti pada insulasi dinding, insulasi lemari es, atau insulasi kedap suara.
Busa poliuretan bersifat ulet dan tidak mudah putus. Dalam aplikasi sebagai insulasi dinding, poliuretan dapat dibuat menjadi tahan api dengan penambahan senyawa halogen.
Gambar 2.9 Busa Poliuretan
2.8SERAT SABUT KELAPA
Menurut Palungkun (1992) dalam Yusril (2009) Dari hasil penelitian diketahui bahwa dari 6 butir kelapa dapat menghasilkan 4,2 kg sabut kelapa, berarti tiap kelapa rata-rata menghasilkan 700 gr sabut kelapa. Dapat disimpulkan bahwa rata-rata sabut kelapa yang dihasilkan di Indonesia adalah lebih dari satu juta ton/tahun.
Menurut Awang (1991) mengemukakan bahwa sabut kelapa terdiri dari 13,9% serat kasar, 25,9% serat halus, dan 60,2% debu atau serbuk. Kandungan sabut kelapa adalah selulosa, lignin, asam pyrolignin, tannin dan potassium Jaringan sabut kelapa mengandung lignin dan selulosa yang menimbulkan sifat kasar dan kegetasan. Komposisi kimia serat sabut dan serbuk kelapa disajikan pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Komposisi kimia serat sabut dan serbuk kelapa (% bobot kering)
Komponen Serbuk Serat sabut
Sumber : Joseph dan Kindangen (1993) dalam Yusril (2009)
2.9 Kain Perca
Kain perca atau sering disebut kain majun, merupakan kain sisa potongan industri tekstil. Kain perca adalah sisa-sisa guntingan kain yang ada setelah membuat pakaian atau karya kerajinan tekstil lainnya. Umumnya kain perca dimanfaatkan sebagai bahan baku daur ulang limbah untuk pembuatan keset, lap, ataupun benda lainnya, dengan menambah nilai guna limbah kain tersebut. Selain itu kain perca telah dimanfaatkan juga sebagai campuran dalam pembuatan asbes /
plasterboard. Dan sekarang ini kain perca juga telah digunakan sebagai bahan tambahan peredam suara, sebagai pengisi diantara panel.
Gambar 2.10 Kain Perca Jenis Kain Katun
2.10 Uji Sifat Fisis Dan Mekanis 2.10.1 Pengujian Kerapatan (Densitas)
Pengujian kerapatan dilakukan pada kondisi kering udara dan volome kering udara. Berat bahan yang diuji ditimbang, lalu diukur rata-rata panjang, lebar dan tebal untuk menentukan volume contoh uji. Nilai densitas atau kerapatan papan komposit dihitung dengan menggunakan persamaan :
(2.11)
Dimana :
2.10.2 Pengujian Impak
Pengujian impak merupakan suatu pengujian yang mengukur ketahanan bahan terhadap beban kejut. Inilah yang membedakan pengujian impak dengan pengujian tarik dengan pengujian tarik dan kekerasan dimana pembebanan dilakukan secara perlahan-lahan. Pengujian impak merupakan suatu pengujian yang mengukur ketahanan bahan terhadap beban yang datang secara tiba-tiba.
Prinsip dasar pengujian impak ini adalah penyerapan energi potensial dari pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu dan menumbuk benda uji sehingga benda uji mengalami deformasi. Pengujian impak dapat dilakukan dengan cara pengujian Charpy, Izod atau dengan bola jatuh.(Nurmaulita 2008), dalam Irfandi (2011). Harga Impak dapat dihasilkan dengan menggunakan persamaan 2.12:
(2.12)
Dimana :
HI = Nilai Impak (J/m2) E = Energi yang diserap (J) A = Luas Penampang (m2)
2.10.3 Pengujian Kuat Tekan
Pengukuran kuat tekan sampel papan blok dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut (Surdia dan Saito, 1985) dalam Irfandi (2011) :
(2.13)
Dimana
: Kuat Tekan (N/m2)
