PENGARUH CAMPURAN SERAT SABUT KELAPA DAN GIPSUM SEBAGAI MATERIAL PENYERAP SUARA.

PENGARUH CAMPURAN SERAT SABUT KELAPA DAN GYPSUM SEBAGAI MATERIAL PENYERAP SUARA

Oleh:

Bed Jesamon Sipayung NIM 408221015 Program Studi Fisika

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

iii

Pengaruh Campuran Serat Sabut Kelapa dan Gipsum Sebagai Material Penyerap Suara

Bed Jesamon Sipayung (408221015)

Abstrak

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui nilai koefisien absorpsi dari material komposit untuk variasi serat sabut kelapa dan untuk mengetahui nilai koefisien absorpsi dari material komposit untuk variasi gypsum.

Bahan sampel terdiri dari sabut kelapa, gipsum dan air. Sampel dibagi kedalam dua variasi, variasi sabut kelapa dengan jumlah komposisi untuk sampel pertama 5% serbuk sabut kelapa, 50% gipsum, 45% air .Sampel kedua dengan jumlah komposisi untuk serbuk sabut kelapa 7.5 %, 50% gipsum dan 42,5% air.Sampel ketiga 10% serbuk sabut kelapa, 50% gipsum dan 40% air. Dengan jumlah seluruh komposisi material untuk setiap sampel sebesar 200 gram. Variasi gipsum untuk sampel pertama 2,5% serbuk sabut kelapa, 45% gipsum, 52,5% air .Sampel kedua dengan jumlah komposisi untuk serbuk sabut kelapa 2,5 %, 47,5% gipsum dan 50% air.Sampel ketiga 2,5% serbuk sabut kelapa, 50% gipsum dan 47,5% air.pengujian dilakukan dengan menggunakan tabung impedansi.

DAFTAR 1S1

1.4. Tujuan Penelitian 4

1.5. Manfaat Penelitian 4

BAB U TINJAUAN TEO1UTIS 5

2.1. Komposit 5

2.1.1. Jenis-jenis Material Komposit 6

22. Serat sabut Kelapa 7

2.3. Gypsum 9

2.3.1. Papan Gypsum 10

2.4. Teori Gelombang dan Bunyi 11

2.4.1. Pengertian Gelombang 11

2.4.2. Frekuensi 13

2.4.3. Periode 15

2.4.4. Pengertian Bunyi 15

2.4.5. Sifat-sifat Bunyi 18

2.4.5.1. Asal dan Perambatan Bunyi 19

2.4.5.2. Cepat .Rambat Bunyi 19

2.4.5.3. Panjqng Gelombang 20

2.4.5.4. Intensitas Bunyi 21

2.4.5.5. Kecepatan Partikel 22

2.4.5.6.Tekanan Bunyi dan Tingkat Tekanan Bunyi 22

2.5. Material Akustik 23

2.5.1. Gejala Penyerapan Suara Dalam Material 25

2.6. Koefisien Serap Bunyi 26

2.7. Metode Tabung Impedansi 29

2.8.Visual Analyzer 33

BAB III METODE PENELITLA_N 35

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 35

vii

3.2. Alat dan Bahan 35

3.2.1. Mat 35

3.2.1. Bahan 35

3.3. Prosedur Penelitian 36

3.3.1. Pembuatan Serat Sabut Kelapa 36 3.3.2. Pembuatan. Sampel Material Peredam Suara 36

3.3.3. Pengujian Sampel 37

3.4. Diagram Alir 39

3.5. Teknik Analisis Data 39.

3.6. Prinsip Pengukuran 40

BAB IV HASIL DAN PEMBAIIASAN 42

4.1. Hasil 42

4.1.1. Pengujian Koefisien Penyerapan Suara 42

4.2. Pembahasan 45

4.2.1. Variasi Serbuk Sabut Maim 45

4.2.2. Variasi Gipsum 46

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 48

5.1. Kesimpulan 48

5.2. Saran 49

ix

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabe12.1. KkeriSiell absotpsi papan gypsum 11

Tabel 23. BalaSari _{Frekuensi 14}

label 2A. Cepat rarthat bunyi pada berbagai material 20

Mkt 2,.5, Skala Intensitas Kebisingan 21

label 2.6 Koefisien penyerapan bunyi dari material akustik 27

label 3.1 Alai —Mat )ang digunakan 35

Tabe132. Baban — baban yang digunakan 35

label 33, Variasi massa gyp 36

Tabe13.4. Variasi massa serat sabut kelapa 37

'label 3.5. Data sampel variasi gypsum 41

label 3.6. Data sampei variasi sabut kelapa 41

label 4.1. 1-lubungan tegangan, waktu dan fekuensi pada sampel 1 42

label 42. Hubungan tegangan, waktu dan fekuensi pada sampel 1 43

label 43. KOeflaitil penyempan sabat kelapa 44

viii

(a) Rambatan Gelombang Bunyi dari Medium Kurang

Rapat ke Medium Lebib Rapat 17

(b) Rambatan Gelombang Bunyi dari Medium Lebib

Rapat ke Medium Kurang Rapat 17

Radiasi Bunyi dari Bel 18

Data Impels Tunggal yang memiliki ketinggian (magnitude)

atau amplitude berbeda jault dari sumber bunyi 18

liastrasi Penyerapan. Energi Suara 016. Balm Akustik 25 Pemantulan dan Penyerapan Bunyi dari Media Alutsta 28

Tatung Impedansi 29

Data Gelombang yang Merambat dengan Arab Berlawanan 30

Bustrasi Pengukuran Gelombang 32

Menunjukkan basil pengolaban sinyal bunyi pada

Frekuensi 200 Hz dengan menggunakan visual analyzer 34

Sususan Peralatan untuk Menguji Baban Absorpsi 37

Mat Eiji Koefisien Absorpsi yang Terdapat di Laboratorium

Fisika USU 38

Ihtstrasi penguktuan gelombang 40

Grafik hubungan tegangan dan waktu pada sampel 1 43 Grafik hubungan tegangan dan waktu pada sampel 1 44 Grafik Koefisien Penyerapan Suara pada Variasi

5.4.12.gt Kg.14pa 46

Grafik Koefisien Penyerapan Suara pada Variasi Gypsum 47

x

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran I Perhitungan Penyerapan Suara 53

Lampiran 2. label dan thafik 'Pada. Swope} Sabut Mare d Gypsugn 5:6

Lampiran 3 Data Koefisien Penyerapan Bahan 59

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. LATAR BELAKANG

Kebisingan menjadi salah satu kendala yang harus diperhatikan, berbagai upaya sudah mulai dilakukan yaitu dengan cara pembuatan peredam suara. Fungsi dari peredam suara adalah untuk mengurangi intensitas resonansi bunyi yang sampai ke telinga. Pemasangan material peredam suara biasanya menggunakan rockwool atau glaswool. Tetapi bahan – bahan tersebut umumnya mahal. Untuk mengatasi hal tersebut di kembangkan berbagai jenis bahan peredam suara.

Bahan peredam suara digunakan untuk mengurangi kebisingan dapat menggunakan bahan-bahan jadi yang sudah ada, diantara bahan-bahan yang sudah ada tersebut antara lain adalah bahan berpori, resonator dan panel (Lee, 2003), namun dapat juga diganti dengan gabus maupun bahan yang berkomposisi serat dan bahan berlignoselulosa. Bahan berlignoselulosa yang diketahui memiliki sifat penyerapan yang baik adalah sekam padi, jerami, serat rami, dan sabut kelapa. Pembuatan peredam suara ada berbagai macam, mulai dari bahan berserat, berlignoselulosa dan penggabungan bahan yang satu dengan yang lain atau yang sering dikenal dengan komposit.

Bahan komposit pada umumnya terdiri dari dua unsur, yaitu serat (fiber) sebagai pengisi dan bahan pengikat serat yang disebut matrik. Penggunaan serat sendiri yang utama adalah menentukan karakteristik bahan komposit, seperti kekakuan, kekuatan serta sifat mekanik lainnya.

Selain itu karateristik akustik dari suatu material komposit dapat juga ditentukan, kualitas dari bahan peredam suara ditunjukkan dengan harga α (koefisien penyerapan bahan

terhadap bunyi), 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 material. Penggabungan dari dua jenis bahan yang berbeda sudah pernah diteliti oleh Khairul Suhada dari USU (2010) yang meneliti tentang kajian koefisien absorbi bunyi dari material komposit serat gergajian batang sawit dan gypsum sebagai material penyerap suara menggunakan metode tabung impedansi.

2

dengan ketebalan 3 cm yaitu 0,408. Nilai Koefisien absorpsi yang paling rendah pada variasi serat gergajian batang sawit adalah pada campuran 0,1:1 pada frekuensi 250 Hz dengan ketebalan 3 cm yaitu 0,115.Nilai Koefisien absorpsi yang paling tinggi pada variasi gypsum adalah pada pada campuran 0,2:1,25 pada frekuensi 150 Hz dengan ketebalan 2 cm yaitu 0,223. Nilai koefisien absorpsi yang paling rendah pada variasi gypsum adalah pada pada campuran 0,2:2 pada frekuensi 4000 Hz dengan ketebalan 2 cm yaitu 0,055. Penyerapan suara semakin melemah pada frekuensi rendah yaitu dari frekuensi 150 Hz sampai 250 Hz dan semakin menguat pada frekuensi tinggi yaitu dari frekuensi 250 Hz sampai 4000 Hz pada variasi serat gergajian batang sawit dan penyerapan suara melemah dari frekuensi rendah 150 Hz dan semakin melemah pada frekuensi 4000 Hz pada variasi gypsum. Disini dapat kita lihat bahwa pemanfataan sisa pemotongan gergajian batng sawit dapat digunakan sesuatu yang bermanfaat dalam pembuatan material komposit penyerap suara.

Koizumi (2002) telah mengembangkan bahan peredam suara dari serat bambu yang mutunya bisa sebagus glasswool. Youneung Lee (2003) telah mengembangkan peredam suara dari serat polyester daur ulang. Dan Seung Yang (2003) telah melakukan penelitian tentang penggunaan jerami untuk campuran bahan bangunan yang bisa meningkatkan penyerapan bunyi Begitu juga halnya dengan penggunaan jerami untuk dinding dan plafon yang bisa meningkatkan penyerapan bunyi hingga 0.9 (Mediastika, 2007).

Jika ditinjau lebih mendalam benda-benda di sekeliling kita yang tampak kurang berguna, ada kemungkinan dapat dimanfaatkan sebagai peredam suara. Pada penelitian ini peneliti akan membuat penyerap suara dari serat sabut kelapa yang memiliki serat yang bisa digunakan sebagai material penyerap suara

Sabut kelapa merupakan bagian terluar dari buah kelapa. Ketebalan sabut kelapa berkisar 5-6 cm yang terdiri atas lapisan terluar (exocarpium) dan lapisan dalam (endocarpium) Endocarpium mengandung serat halus sebagai bahan pembuat tali, karpet, sikat, keset, isolator panas dan suara, filter, bahan pengisi jok kursi/mobil dan papan hardboard. Satu butir buah kelapa menghasilkan 0,4 kg sabut yang mengandung 30% serat.

3

kelapa yang sangat melimpah karena sabut kelapa yang dihasilkan dari sebuah kelapa adalah sekitar 35% berat buah (Ristek.go.id, 2004). Namun, belum semua sabut kelapa yang ada dimanfaatkan dengan optimal. Pembuatan material dari penyerap suara ini tidak hanya menggunakan sabut kelapa melainkan menyatukan serat sabut kelapa dengan semen gipsum. Gipsum ( Ca SO4 .2H20), adalah senyawa kimia tersusun dari unsur kalsium, gugus sulfat dan

air. Gipsum memiliki sifat tidak berat dan tahan api, dengan massa jenis 2,32 g/cm3. Pemakaian gipsum sebagai material komposit penyerap suara yang di satukan dengan sabut kelapa karena gipsum memiliki Karakteristik bersifat mereduksi bising dan penyerap bunyi yang baik. Sehingga disini penelitian yang dilakukan adalah bagaimana pengaruh penggabungan dari dua material berbeda mampu melakukan penyerapan suara yang baik sehingga diperoleh koefisien penyerapan yang sempurna.

Berdasarkan penjelasan diatas maka penelitian ini sangat penting dilaksanakan agar diperoleh benda material komposit memilki nilai koefisien penyerapan suara yang baik dan dapat dimanfaatkan dikemudian hari. Oleh karena itu peneliti mengambil judul “Pengaruh Campuran Serat Serbuk Sabut Kelapa dan Gipsum Sebagai Material Komposit

Penyerap Suara” sebagai penelitian. 1.2. BATASAN MASALAH

Adapun yang menjadi batasan masalah pada penelitian ini adalah untuk mengetahui seberapa besar nilai koefisien penyerapan material komposit dari setiap jenis variasi yang akan dilakukan. Adapun variasi yang akan dilakukan adalah variasi bahan dan variasi frekuensi. Dimana variasi bahan yang dilakukan adalah variasi serat sabut kelapa dan variasi gypsum, untuk frekuensi akan divariasikan 3000Hz, 2000Hz, 400Hz, dan 200Hz.

1.3. RUMUSAN MASALAH

Adapun rumusan masalah dari penelitian ini adalah :

1. Berapa nilai koefisien absorpsi dari material komposit untuk variasi serat sabut kelapa?

2. Berapa nilai koefisien absorpsi dari material komposit untuk variasi gypsum?

1.4. TUJUAN PENELITIAN

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :

4

2. Untuk mengetahui berapa nilai koefisien absorpsi dari material komposit untuk variasi gypsum

1.5. MANFAAT PENELITIAN

Manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Sebagai bahan kajian dalam mengembangkan material kedap suara dengan bahan dasar gipsum dan serat sabut kelapa untuk penelitian selanjutnya

2. Mengunakan serat alam yang sebelumnya tidak dimanfaatkan menjadi sesuatu material yang sangat berguna.

48

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. KESIMPULAN

1. Nilai koefisien absorpsi dari material komposit untuk variasi serat sabut kelapa pada frekuensi 200 Hz untuk sampel 1, 2, dan 3 secara berurutan yaitu 0,18857, 0.40814, dan 0,29289. Pada Frekuensi 400 Hz untuk sampel 1, 2, dan 3 secara berurutan yaitu 0,42012, 0,58342 dan 0,34148. Pada frekuensi 2000 Hz untuk sampel 1, 2, dan 3 secara berurutan yaitu 0,47887, 0,58587, 0,64035. Pada frekuensi 3000 Hz untuk sampel 1, 2, dan 3 secara berurutan yaitu 0,47904, 0,67225, 0,64054. Nilai koefisien yang diperoleh dari variasi sabut kelapa > 0,2 sehingga sabut kelapa dapat digunakan sebagai material penyerap suara yang baik pada frekuensi 200 Hz, 400 Hz, 2000 Hz dan 3000 Hz namun untuk sampel 1 pada frekuensi 200 Hz penyerapan suara kurang baik karena nilai koefisien serapan yang diperoleh < 0,2.

49

5.2. SARAN

Berdasarkan pembahasan dan kesimpulan yang telah dikemukakan di atas maka peneliti menyarankan hal-hal berikut:

1. Bagi peneliti yang ingin meneliti topik yang sama, ketika melakukan pengujian lakukanlah di ruang kedap suara agar hasil yang diperoleh hasil koefisien penyerapan suara yang lebih baik.

2. Ukuran sampel yang akan diteliti sebaiknya diukur sesuai dengan tabung agar ketika melakukan pengujian suara tidak keluar dari tabung dan hasil yang diperoleh lebih baik.

3. Penggunaan air dapat diganti dengan resin agar permukaan sampel menjadi lebih lembut sehingga proses penyerapan menjadi lebih baik. 4. Untuk penelitian selanjutnya dalam pembuatan material penyerap suara

5 0

DAFTAR PUSTAKA

Harahap, R.N.,(2011), Kajian Eksperitnental Karelaeristik Material Akustik Dari Campuran Serat Batang Kelapa Sawit Dan Polyurethane Dengan Metode Impedance Tube, Skripsi, USU, Medan

Giancoli, D.C.,(2001), Fisika Jilid I, Penerbit Erlangga, Jakarta.

Nababan, N.P., (2011), Sifat Mekanik Komposit Polipropilena Daur Ulang Dengan Filler Sabut Kelapa, Skripsi, UNIMED, Medan

Suhada, K.,(2010), Kajian Koefisien Absorpsi Bunyi dart Material Komposit Serat Gergajian Batang Sawit dan Gypsum sebagai Material Penyerap Suara Menggunakan Metode Impedance Tube, Tesis, USU, Medan

Zulkifli, R., (2010), Noise Control Using Coconut Coir Fiber Sound Absorber With Porous Layer Backing and Perforated Panel, American Journal of Applied Sciences 7 (2): 260-264

ITS (2012) http://digilib.its.ac.id/public/ITS_Undergraduated-12039-4204100071- Paper.pdf. Diakses April 2012

UNDIP(2012)http://eprints.undip.ac.id/2135/1/Disain_Peredam_Suara_Berbahan Dasar Sabut_Kelapa_dan_Pengukuran_Koefisien_Penyerapan_Buny inya.pdf. Diakses Maret 2012

Wikipedia (2012) http://id.wikipedia.org/wiki/frekuensi. Diakses Februari 2012 Gypsum (2012) http://images04.olx.co.id/u1/6/86/64/1278438871_103588264 20-

UDRIFKI-SUNDAWA-GYPSUM-CILACAP-Indonesia-1278438871.jpg.Diakses Februari 2012

LIPI (2012) http://isjd.pdii.lipi.goid/admin/jurnal/241095159.pdf. Diakses April 2012

Wordpress (2012) http://lantailthyoe.wordpress.com/2012/04/16/gypsum/. Diakses Maret 2012

Ebook (2012) http://openpdf-com/ebooldimpedanoe-tube-transmissionlosspdf9.html. Diakses Maret 2012