2. LANDASAN TEORI
2.1. Bunyi
Bunyi atau suara adalah kompresi mekanikal atau gelombang longitudinal yang merambat melalui medium. Medium atau zat perantara ini dapat berupa zat cair, padat, dan gas. Jadi gelombang bunyi dapat merambat misalnya di dalam air, batu bara, atau udara. Kebanyakan suara adalah merupakan gabungan berbagai sinyal, tetapi suara murni secara teoritis dapat dijelaskan dengan kecepatan osilasi atau frekuensi yang diukur dalam Hertz (Hz) dan amplitudo, atau kenyaringan bunyi dengan pengukuran dalam desibel (Wikipedia, 2012).
Dalam klarifikasi bunyi berdasarkan frekuensi, bunyi dapat dibagi menjadi tiga golongan, yaitu:
Infrasonik, yaitu bunyi yang memiliki frekuensi kurang dari 20 Hz. Bunyi infrasonik ini tidak dapat didengar oleh manusia, beberapa hewan saja dapat mendengar bunyi infrasonik, seperti anjing dan jangkrik.
Audiosonik, yaitu bunyi yang memiliki frekuensi antara 20 Hz – 20.000 Hz. Bunyi audiosonik adalah gelombang bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusia.
Ultrasonik, yaitu bunyi yang memiliki frekuensi lebih dari 20.000 Hz. Bunyi ini tidak dapat didengar oleh telinga manusia, bunyi ini dapat didengar oleh beberapa hewan saja, seperti lumba – lumba dan kelelawar. Bunyi ultrasonik ini juga sering digunakan oleh manusia pada aplikasi radar untuk mendeteksi kedalaman laut dan objek tertentu, serta dapat digunakan untuk mengukur panjang gua dan ketebalan logam di industri.
Berdasarkan keteraturan frekuensinya, bunyi itu dapat dibagi menjadi tiga golongan, yaitu :
Nada, yaitu bunyi yang memiliki frekuensi yang teratur. Contohnya seperti bunyi alat musik.
Desah, yaitu bunyi yang memiliki frekuensi tidak teratur. Contohnya seperti bunyi desiran angin dan piring jatuh.
Dentum, yaitu bunyi desah yang sangat keras dan dapat mengagetkan pendengaran. Contohnya seperti bunyi bom, ledakan, atau halilintar.
Kebanyakan bunyi merupakan gabungan dari berbagai sinyal, tetapi suara murni secara teoritis dapat dijelaskan dengan kecepatan osilasi atau frekuensi yang diukur dalam Hertz (Hz) dan amplitudo atau intensitas bunyi yang dapat diukur dengan pengukuran dalam desibel (dB). (wikipedia, 2011)
2.2. Frekuensi
Frekuensi adalah ukuran jumlah putaran ulang per peristiwa dalam selang waktu yang diberikan. Untuk memperhitungkan frekuensi, seseorang menetapkan jarak waktu, menghitung jumlah kejadian peristiwa, dan membagi hitungan ini dengan panjang jarak waktu. Sehingga pada suara frekuensi dapat diartikan sebagai tingkat pengulangan dari gelombang suara yang diukur dalam siklus per detik. Hasil perhitungan ini dinyatakan dalam satuan hertz (Hz) yaitu nama pakar fisika Jerman Heinrich Rudolf Hertz yang menemukan fenomena ini pertama kali. Frekuensi sebesar 1 Hz menyatakan peristiwa yang terjadi satu kali tiap detik. Frekuensi sebesar 100 Hz menyatakan peristiwa yang terjadi seratus kali tiap detik. Frekuensi juga dapat diukur dengan cara mengukur waktu antara dua buah kejadian atau peristiwa (dan menyebutnya sebagai periode), lalu memperhitungkan frekuensi ( f ) sebagai hasil kebalikan dari periode ( T ), seperti
Tabel 2.2 Range of frequencies Sumber : Hemond (1983, p.5 ) Sources Frequency Range ( Hz) Receivers Frequency Range ( Hz) Human 85-5000 Human 20-20000 Dog 450-1080 Dog 15-50000 Cat 780-1520 Cat 60-65000 Piano 30-4100 Bat 1000-120000
Standard Musical Pitch 440 Cricket 100-15000
Trumpet 190-990 Robin 250-21000
Kettle Drum 95-180 Porpoise 150-150000
Bat 10000-120000 Cricket 7000-100000 Robin 2000-13000 Porpoise 7000-120000 Jet engine 5-50000 Automobile 15-30000 2.3. Gelombang Bunyi
Gelombang bunyi terdiri dari molekul – molekul udara yang bergetar maju mundur. Tiap saat, molekul – molekul itu berdesakan di beberapa tempat, sehingga menghasilkan wilayah tekanan tinggi, tapi di tempat lain merenggang, sehingga menghasilkan wilayah tekanan rendah. Gelombang bertekanan tinggi dan rendah secara bergantian bergerak di udara, menyebar dari sumber bunyi. Gelombang bunyi ini menghantarkan bunyi ke telinga manusia.Gelombang bunyi tersebut adalah gelombang longitudinal. (wikipedia, 2011)
2.4. Kecepatan Bunyi
Kecepatan gelombang suara tergantung pada properti fisik media perambatannya ketika gelombang suara tersebut dirambat. Untuk media perambatannya melalui udara , kecepatan suara dapat dihitung melalui aplikasi rumus umum termodinamika sebagai berikut ;
dimana : c = Kecepatan suara ( m/s)
= Rasio panas spesifik pada tekanan konstan dengan panas spesifik pada volume konstan ( 1,4 untuk udara ) G = Gas konstan ( 8317 m2/s2K)
To = Temperatur dalam Kelvins (K)
Sedangkan kecepatan suara pada media perambatan yang solid sebanding akar kuadrat dari rasio modulus elastisitasnya dengan kepadatan materialnya.Pada tabel 2.3 menunjukkan kecepatan suara pada media perambat yang umum. Bunyi yang dirambat oleh suatu media dapat dibedakan dalam 2 jenis yaitu ;
Airborne Sound
Structure-Borne Sound(Hemond, 1983) Tabel 2.4 Speed of sound
Sumber : Hemond (1983, p.12 ) Material ft/s m/s Air (at STP) 1100 335 Lead 3700 1128 Water (fresh) 4500 1385 Concrete 10200 3109 Wood ( soft) 11100 3417 Glass 15500 4771 Steel 16000 4925
2.5. Sound Pressure Level ( SPL )
Sound pressure level (SPL) adalah level pengukuran logaritma dari suatu tekanan intensitas efektif bunyi yang terjadi terhadap suatu nilai titik referensinya, yang diukur dalam satuan decibel (dB). SPL dapat diukur menggunakan alat ukur Sound-level Meter .(Hemond, 1983)
(Hemond, 1983)
Tabel 2.5. Tingkat Intensitas Beberapa Sumber Bunyi
2.6. Noise Criterion( NC )
Noise Criterion adalah rating kriteria kenyamanan suatu ruangan akan
kebisingan. Dalam menentukan kriteria ini terdapat 2 variabel yang berpengaruh, yaitu Sound Pressure Level dan frekuensi yang bisa didapatkan kriteria tersebut dari Noise Rating Curve.(noise criterion, 2011)
Gambar 2.6.1 Grafik Noise Criterion Curve Sumber : The Engineering Toolbox (2011
Tabel 2.6.2 Type of Recommended NC Level Room Type of Room - Space Type Recommended NC Level
NC Curve Residences Apartment Houses 25-35 Assembly Halls 25-30 Churches 30-35 Courtrooms 30-40 Factories 40-65
Private Homes, rural and suburban 20-30
Private Homes, urban 25-30
Hotels/Motels
Individual rooms or suites 25-35
Meeting or banquet rooms 25-35
Service and Support Areas 40-45
Halls, corridors, lobbies 35-40
Offices
Conference rooms 25-30
Private 30-35
Open-plan areas 35-40
Business machines/computers 40-45
Hospitals and Clinics
Private rooms 25-30 Operating rooms 25-30 Wards 30-35 Laboratories 35-40 Corridors 30-35 Public areas 35-40 Schools
Lecture and classrooms 25-30
Open-plan classrooms 35-40
Movie motion picture theaters 30-35
Libraries 35-40 Legitimate theaters 20-25 Private Residences 25-35 Restaurants 40-45 TV Broadcast studies 15-25 Recording Studios 15-20
Concert and recital halls 15-20
Sport Coliseums 45-55
Sound broadcasting 15-20
2.7. Absorption
Konsep absorption dalam akustik dapat diartikan sebagai hilangnya energi yang terjadi ketika gelombang suara datang dan memantul pada permukaan. Energi gelombang suara yang hilang tersebut diserap oleh material pada permukaannya dan energi tersebut berubah menjadi panas. Besarnya nilai koefisien absorption pada suatu material bergantung pada banyak energi suara yang terserap oleh permukaan material tersebut. Besarnya nilai tersebut berkisar dari 0.0 sampai 1.0, jika nilai koefisien tersebut 0.0 berarti tidak ada energi suara yang terserap . Pada keadaan seperti ini dapat dikatakan dalam akustik material tersebut “hard”, sehingga semua energi suara yang terjadi sama dengan energi suara yang direfleksikan kembali. Apabila koefisien tersebut 1.0 maka material itu secara akustik dapat disebut sebagai material “soft“.
Gambar 2.7.1 Reflection of sound energy off a plane surface Sumber : Hemond (1983 , p. 46 )
Sehingga total gelombang energi suara yang terjadi dapat ditunjukkan melalui persamaan Absorption coefficient (α) + transmission coefficient ( tc ) = 1 Besarnya nilai Absorption coefficient juga dipengaruhi frekuensi gelombang suara. Panjang gelombang yang lebih pendek ( frekuensi lebih tinggi )
akan mempunyai karakteristik yang lebih mudah menembus penghalang ( barrier ) dan dikonversikan ke energi panas dibanding dengan gelombang suara
yang mempunyai frekuensi lebih rendah. Sehingga hubungan α dan frekuensi dapat ditunjukkan oleh grafik berikut :
Gambar 2.7.2 Grafik range of absorption coefficients Sumber : Hemond (1983, p. 47 )
Sedangkan pada material absorption atau yang disebut absorber koefisien
absorption nya juga dipengaruh oleh frekuensi dan bentuk karakteristik material
tersebut. Sehingga masing-masing jenis memiliki karakteristik dalam penyerapan bunyi ( pada frekuensi tertentu lebih efektif ) yang dapat ditunjukkan pada grafik berikut :(Egan, 1972)
Gambar 2.7.3 Grafik Absorder Response Curves Sumber : Egan (1972)
2.8. Transmission Loss ( TL ) dan Noise Reduction ( NR )
Transmission Loss ( TL ) dan Noise Reduction ( NR ) antar ruangan adalah
dua konsep dasar dari semua permasalahan akan kebisingan. Noise Reduction ( NR ) adalah perbedaan level intesitas bunyi antara ruangan yang menjadi sumber bunyi dengan ruangan penerima bunyi yang dipisahkan oleh suatu media, seperti dinding partisi. Sedangkan besarnya nilai isolasi bunyi dari suatu bahan partisi pada berbagai frekuensi dinyatakan sebagai Transmission Loss ( TL ) yang dinyatakan dalam dB. Sehingga NR dan TL dalam isolasi kebisingan sangat berkaitan satu sama lain. Sehingga hubungan keduanya dapat dinyatakan dalam rumus sebagai berikut :
NR = SPL1-SPL2 TL = NR + 10 A = α. L Dimana :
NR = Noise Reduction( dB )
SPL1 = SPL rata-rata ruang sumber bunyi ( dB ) SPL2 = SPL rata-rata ruang penerima bunyi ( dB ) TL = Transmission Loss( dB )
S = Luas bidang partisi ( m2 )
A = Tingkat absorpsi ruang penerima (m2.Sabins )
α = Koefisien absorpsi material pada ruang penerima
L = Luasan bidang pada ruang penerima ( m2 ) (Egan, 1972)
2.9. Noise Control
Pada noise control ini terdapat tiga elemen dasar bising yang penting dalam pengontrolan bising, yaitu sumber bunyi, media rambat dan penerimanya. Dan dari ketiga elemen tersebut kita akan mengontrol kebisingan dengan tiga langkah, yaitu :
a. Kontrol/atenuasi bising pada sumbernya b. Kontrol/atenuasi bising pada media rambatnya
2.10. Jerami
Jerami merupakan salah satu bahan yang begitu dekat dengan kehidupan masyarakat,terutama masyarakat Indonesia. Jerami merupakan bahan sisa dari tanaman padi, dimana ketika dipanen, yang kemudian diambil adalah padi yang nantinya akan dipisahkan dari kulit padi dan menjadi beras. Indonesia sebagai salah satu negara agraris sudah sejak lama bergantung pada beras, dan beras juga menjadi makanan pokok. Dalam pemanfaatan tanaman padi ini, setelah panen, biasanya sisa tanaman padi atau batang padi dibuang atau ditumpuk dan dibiarkan begitu saja. Batang padi inilah yang kemudian disebut jerami, dan karena umumnya tidak dipergunakan setelah panen, maka dianggap sebagai limbah alam atau limbah pertanian. Biasanya hanya dibakar atau digunakan sebagai makanan ternak.
2.11. Pelepah Pisang
Pelepah pisang merupakan salah satu bagian dari pisang yang terdiri dari
kumpulan pelepah yang bersusun atau berhimpitan sedemikian rupa dan tumbuh tegak. Serat yang diperoleh dari pelepah pisang merupakan serat yang cukup kuat dan memiliki daya simpan yang tinggi serta memiliki jaringan seluler dengan pori-pori yang saling berhubungan
2.12. Serabut Kelapa
Serabut kelapa merupakan bagian yang cukup besar dari buah kelapa,
yaitu 35 % dari berat keseluruhan buah. Sabut kelapa terdiri dari serat dan gabus yang menghubungkan satu serat dengan serat lainnya. Serat adalah bagian yang berharga dari sabut. Setiap butir kelapa mengandung serat 525 gram (75 % dari sabut), dan gabus 175 gram (25 % dari sabut).
2.13. Gypsum Board
Ketebalan gypsum bervariasi, rata-rata di pasaran adalah 9 mm, 12 mm dan 15 mm untuk tipe gypsum standar. Bahan papan gypsum standar relatif lunak sehingga bahan gypsum relatif bisa menyerap suara dengan baik daripada dinding bata. Papan gypsum cocok digunakan untuk ruang-ruang yang memerlukan peredaman suara. Pemakaian papan gypsum sebagai pelapis dinding dapat membantu meredam gema yang ditimbulkan akibat pantulan balik suara, karena sifat peredaman gypsum yang baik inilah maka beberapa produsen mengeluarkan panel peredam suara yang lebih baik dengan berbahan dasar gypsum.
