SEMINAR NASIONAL 2nd Lontar Physics Forum 2013
ISBN:978-602-8047-80-7
Pembuatan dan Pengujian Bahan Peredam Suara dari Berbagai Serbuk Kayu Pradana Adi Wibowo*, Rahmawan Wicaksono, AgusYulianto Email*:
[email protected] Jurusan Fisika, Universitas Negeri Semarang Jalan Raya Sekaran, Gunungpati, Semarang
Abstrak - Dalam penelitian ini, dilakukan pembuatan dan pengujian bahan peredam bunyi dari limbah serbuk kayu (kayu Pinus, Keruing, Jati, Rengas, Kelapa, Ulin dan Mahoni ) yang bertujuan untuk mengetahui hubungan serbuk kayu dengan nilai koefesien redaman suara. Serbuk kayu berasal dari limbah hasil mesin serut kayu. Pembuatan sampel bahan peredam berbentuk silinder berdiameter 4 cm dibuat menggunakan mesin press dengan perbandingan serbuk kayu dan perekat sebesar 1 : 1. Perekat dibuat menggunakan tepung kanji. Setelah itu, dilakukan pengukuran intensitas bunyi pada ruangan tertutup menggunakan Sound Level Meter. Sesuai dengan Hukum kekekalan energi maka koefesien absorbsi dapat diketahui. Berdasarkan hasil penelitian didapatkan bahwa semakin besar nilai intensitas awal, maka nilai koefesien redaman suara (α) akan semakin kecil. Dari data pengamatan didapatkan urutan nilai α rata-rata terbesar yaitu dimulai dari kayu Ulin (480x10-4), kayu pohon Kelapa (463x10-4), Jati (447x10-4), Rengas (436x10-4), Mahoni (435x10-4), Pinus (434x10-4) dan Keruing (430x10-4). Kayu Ulin memiliki nilai α terbesar karena berukuran paling besar diantara serbuk kayu lainnya. Sedangkan kayu Keruing memiliki nilai α terkecil karena berukuran paling kecil atau halus dibandingkan dengan serbuk kayu lainnya. Kata Kunci : Limbah, kayu, peredam, koefisien peredam suara
I. PENDAHULUAN Serbuk kayu pada industri pemotongan kayu biasanya hanya digunakan sebagai bahan pengganti kayu bakar, masyarakat umum masih kurang tahu bahwa serbuk kayu dapat dijadikan sebagai bahan peredam suara. Hal ini dapat bernilai lebih ekonomis apabila limbah serbuk kayu dapat dijadikan sebagai bahan peredam suara. Bahan peredam berfungsi untuk mengurangi kebisingan. Kebisingan adalah suara yang mengganggu. Menurut Keputusan Menteri Lingkungan Hidup dalam Hidayati (2007), kebisingan adalah bunyi yang tidak dinginkan suatu usaha atau kegiatan dalam tingkat dan waktu tertentu yang menimbulkan gangguan kesehatan manusia dan kenyamanan lingkungan. Untuk meminimalkan kebisingan, perlu adanya suatu peredam bunyi. Lee dalam Khuriati (2006) menyatakan bahwa jenis bahan peredam bunyi yang sudah ada yaitu bahan berpori, resonator dan panel. Dari ketiga jenis bahan tersebut, bahan
berporilah yang sering digunakan. Hal ini karena bahan berpori relatif lebih murah dan ringan dibanding jenis peredam lain (Simatupang. 2011). Salah satu bahan untuk peredam bunyi adalah serbuk kayu karena sifatnya berpori. Maka dari itu tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui hubungan serbuk kayu dengan nilai koefesien redaman suara dengan variasi intensitas awal. Intensitas merupakan jumlah ratarata energi yang dibawa oleh gelombang per satuan waktu per satuan luas yang tegak lurus arah rambatan (Khanafiyah. 2004) atau intensitas bunyi merupakan mengalirnya energi bunyi per unit waktu melalui luas suatu medium (luas) dimana arah gelombang bunyi tegak lurus dengan medium. Penyerapan / peredaman bunyi adalah perubahan energi bunyi menjadi suatu bentuk lain, biasanya berbentuk panas ketika melewati suatu bahan atau ketika menumbuk suatu permukaan. Bila bunyi menumbuk suatu permukaan, maka akan dipantulkan atau diserap
LPF1354-1
SEMINAR NASIONAL 2nd Lontar Physics Forum 2013
ISBN:978-602-8047-80-7
(Simatupang. 2011). Jumlah panas yang dihasilkan pada perubahan energi ini sangat kecil. Efisiensi penyerapan bunyi suatu bahan dinyatakan oleh koefisiensi penyerapan bunyi. Koefisiensi penyerapan bunyi suatu permukaan adalah bagian energi bunyi yang datang, yang diserap, atau tidak dipantulkan oleh permukaan. Gambar skema bunyi ketika mengenai suatu medium dapat dilihat pada Gbr 1 dibawah.
Kemudian mencampurkan dan menumbuk serbuk kayu dengan perekat hingga keduanya tercampur rata dengan komposisi 10 gram serbuk kayu dan 10 gram perekat. Sampel dicetak dengan cara memasukkan hasil tumbukan seberat 12 gram ke dalam alat pengepres berdiameter 4 cm dan mendiamkannya selama 25 menit di dalam alat pengepres agar sampel yang dihasilkan padat. Kemudian sampel tersebut dikeringkan tanpa terkena sinar matahari secara langsung untuk menghilangkan kandungan air selama 3 hari. Sampel di uji dengan alat seperti pada Gbr 2 didalam ruang tertutup berukuran 1,5 m x 2 m.
Gbr 1. Gelombang bunyi mengenai bidang
Kualitas bahan peredam suara ditunjukkan dengan harga α (koefisien penyerapan bahan terhadap suara), semakin besar α maka semakin baik digunakan sebagai peredam Suara. Hassal (1988) dalam Simatupang menyebutkan bahwa nilai koefesien serapan 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. 2006). II. METODE PENELITIAN Bentuk rangkaian alat uji yang digunakan pada penelitian ini berbentuk seperti pada Gbr 2 berikut ini. Dalam penelitian ini serbuk kayu yang digunakan adalah serbuk kayu Pinus, Keruing, Jati, Mahoni, Rengas, Ulin dan kayu pohon Kelapa yang berasal dari hasil mesin serutan kayu. Pembuatan sampel dilakukan dengan mengeringkan serbuk kayu dalam oven pada temperatur 115° C selama 30 menit agar serbuk kayu kering. Perekat dibuat dari campuran tepung kanji dan air mendidih dengan komposisi 50 gram kanji dan 100 ml air.
Gbr 2. Alat uji peredam suara
Frekuensi yang dipakai pada penelitian ini sebesar 300 Hz. Hal ini dilakukan sesuai penyataan Doelle dalam Khuriati (2006) yaitu efisiensi akustik bahan peredam berpori membaik pada frekuensi rendah dengan bertambahnya ketebalan. Frekuensi diatur dari AFG. Selanjutnya mengatur level pada AFG agar pada Sound Level Meter (SLM) menunjukkan nilai 65 (nilai 65 menunjukkan intensitas suara awal Io dari speaker dalam satuan dB (desibel)). Setelah mendapatkan Io, selanjutnya adalah memasukkan sampel ke dalam pipa hingga menempel dimuka speaker, kemudian meletakkan sensor SLM pada lubang pipa hingga sensor tersebut menempel sampel. Pada SLM akan tertera angka yang menunjukkan nilai intensitas akhir I. Setelah didapatkan data untuk Io 65 dB, langkah berikutnya adalah mengatur Io sebesar 70, 80, 90, 100, 110 dan 120 dB secara berturutturut untuk masing-masing sampel. Berdasarkan hukum kekekalan energi bahwa, R + T = 1, (Ramalis. 2001)
LPF1354-2
SEMINAR NASIONAL 2nd Lontar Physics Forum 2013
ISBN:978-602-8047-80-7
dimana R = koefesien reflektansi dan T = koefesien transmisi. Tetapi pada penelitian ini, selain reflektansi dan transmisi bunyi, terdapat juga absorbsi bunyi karena gelombang melewati medium yang berpori dan berserat, sehingga persamaannya menjadi: R + (T + α) = 1 (1) dimana α merupakan koefesien redaman suara. Nilai R dianggap enol karena sampel peredam bunyi berimpitan dengan sumber bunyi yaitu speaker sehingga dianggap tidak ada bunyi yang terpantulkan, dengan begitu besarnya nilai R = 0. Jadi persamaanya menjadi: R + (T + α) = 1 0 + (T + α) = 1 α=1–T (2) dimana T = I/Io. III. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil dari penilitian ini berupa nilai intensitas akhir dari setiap bahan peredam. Tabel 1 di bawah menunjukkan nilai intensitas awal dan akhir untuk semua bahan peredam. Secara umum, berdasarkan Tabel 1 menunjukkan bahwa semakin tinggi nilai intensitas awal, maka akan semakin besar pula nilai intensitas akhir. Hal ini dapat dibuktikan dengan grafik yang didapatkan dari hasil hubungan Io dengan I. Grafik yang diperoleh untuk semua berbentuk linear yang ditunjukkan pada Gbr 3 (Gbr Grafik hubungan Io dengan I). Dari grafik terlihat bahwa hubungan yang terjadi adalah linear. Dari persamaan (2), didapatkan data nilai α (koefesien redaman suara) seperti pada tabel 2 yang menunjukkan hasil nilai α untuk semua sampel peredam. Berdasarkan Tabel 2, nilai α terbesar untuk sampel serbuk kayu Keruing adalah 540 x10-4 pada nilai Io sebesar 70,3 dB sedangkan nilai terkecilnya adalah 370 x10-4 pada nilai Io sebesar 100 dB. Hasil α rata-rata untuk semua data sampel Keruing adalah sebesar 430 x10-4. Nilai α pada sampel serbuk kayu Rengas yang terbesar adalah 538x10-4 pada nilai Io sebesar 79,9 dB sedangkan nilai terkecilnya adalah 341x10-4 pada nilai Io sebesar 120 dB. Hasil α rata-rata untuk semua data sampel Rengas sebesar 436x10-4.
Nilai α pada sampel serbuk kayu Pinus yang terbesar adalah 540x10-4 pada nilai Io sebesar 70,3 dB sedangkan nilai terkecilnya adalah 358x10-4 pada nilai Io sebesar 120 dB. Hasil α rata-rata untuk semua data sampel Pinus sebesar 433x10-4. Untuk nilai α pada sampel serbuk kayu Ulin yang terbesar adalah 625x10-4 pada nilai Io sebesar 70,3 dB sedangkan nilai terkecilnya adalah 375x10-4 pada nilai Io sebesar 120 dB. Hasil α rata-rata untuk semua data sampel Ulin sebesar 430x104 . Nilai α pada sampel serbuk kayu Jati yang terbesar adalah 563x10-4 pada nilai Io sebesar 79,9 dB sedangkan nilai terkecilnya adalah 375x10-4 pada nilai Io sebesar 120 dB. Hasil α rata-rata untuk semua data sampel Jati sebesar 447x10-4. Dari semua data jenis limbah serbuk kayu yang didapat, nilai koefisien absorbsi terbesar berada pada saat dikenai intensitas awal berkisar antara 70 dB sampai 80 dB sedangkan untuk nilai intensitas yang besar (90-120 dB) didapatkan nilai koefesien absorbsi semakin kecil. Hal ini sesuai dengan persamaan α = 1- (I/Io), karena hubungan Io dan I adalah linear sehingga semakin besar nilai Io, akan didapatkan nilai I yang besar pula. Dengan begitu akan didapatkan nilai α yang semakin kecil. Dalam penelitian ini, untuk semua sampel peredam, nilai α pada saat dikenai Io sebesar 64,8 lebih kecil dari pada saat dikenai Io sebesar 70 dB dan 80 dB. Hal ini disebabkan karena kecilnya nilai Io sehingga sensor dari SLM juga masih tanggap terhadap bunyi di lingkungan sekitar tempat pengambilan data. Kayu Ulin mempunyai nilai α yang terbesar seperti yang ditunjukkan pada Gbr 4. Hal ini disebabkan oleh sifat kayu Ulin yang mempunyai ukuran serbuk lebih besar dibandingkan dengan kayu lainnya sehingga sampel yang dihasilkan dari serbuk kayu Ulin ini lebih renggang yang menyebabkan gelombang bunyi lebih mudah melewatinya dan bunyi mudah terserap. Nilai α terkecil dimiliki oleh kayu Keruing, hal ini disebabkan oleh sifat dari kayu Keruing yang memiliki serbuk kayu paling halus dibandingkan dengan kayu lainnya sehingga sampel yang didapatkan
LPF1354-3
SEMINAR NASIONAL 2nd Lontar Physics Forum 2013
ISBN:978-602-8047-80-7
mempunyai sifat fisis lebih padat. Semakin padat sampel maka nilai koefesien absorbsi semakin kecil. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa bahan peredam dari serbuk kayu dapat menyerap suara. Hal ini karena
karakteristik dari serbuk kayu yang memenuhi persyaratan penting dari karakteristik dasar bahan akustik yaitu bahan berpori yang memiliki selulosa dengan pori-pori yang saling berhubungan.
TABEL 1. HASIL NILAI INTENSITAS AWAL (IO) DAN INTENSITAS AKHIR (I) BERBAGAI SERBUK KAYU No
Freq (Hz)
Io (dB)
I (dB) Pinus
Keruing
Jati
Rengas
Kelapa
Ulin
Mahoni
1
64.8
62.1
62.2
62.1
62.3
61.9
62
62.1
2
70.3
66.5
66.5
66.7
66.8
66.5
65.9
66.6
79.9
76.1
76
75.4
75.6
75.4
75.8
75.5
90
85.7
85.9
86
85.6
85.7
85.7
86
5
100
96.2
96.3
95.6
95.9
95.4
94.8
95.9
6
110
105.7
105.3
105.8
105.7
105.6
105.4
106
7
120
115.7
116
115.5
115.9
115.7
115.5
116
3 300
Grafik hubungan Io dengan I pada semua sampel 140 Intensitas Akhir I (dB)
4
Pinus
120 Keruing
100 80
Jati
60
Rengas
40
Kelapa
20 0
Ulin 0
20
40
60
80
100
120
140
Mahoni Intensitas Awal Io (dB)
Gbr 3. Grafik hubungan Io dan I untuk semua sampel peredam
TABEL 2. NILAI Α UNTUK SEMUA SAMPEL PADA TIAP-TIAP NILAI IO α (x 10 - 4)
No
Io (dB)
Pinus
Keruing
Jati
Rengas
Kelapa
Ulin
Mahoni
1
64.8
416
401
416
385
447
432
416
2
70.3
540
540
512
497
540
625
526
3
79.9
475
488
563
538
563
513
550
4
90
477
455
444
488
477
477
444
5
100
380
370
440
410
460
520
410
6
110
391
427
381
390
400
418
363
7
120
358
333
375
341
358
375
333
Rata-rata
433
430
447
435
463
480
434
LPF1354-4
SEMINAR NASIONAL 2nd Lontar Physics Forum 2013
ISBN:978-602-8047-80-7
Grafik Hubungan Jenis Serbuk Kayu dengan Koef. Absorbsi
Koef. Absorbsi (x10 - 4)
490 480 470 460 450 440 430 420 410 400 ULIN
KELAPA
JATI
RENGAS
MAHONI
PINUS
KERUING
Jenis serbuk kayu
Gbr 4. Grafik hubungan jenis serbuk kayu terhadap nilai koefesien absorbsi
IV. KESIMPULAN
[2]
Dari hasil penelitian diatas dapat disimpulkan : 1. Serbuk kayu dapat dijadikan sebagai bahan peredam suara. 2. Sampel peredam suara dari serbuk kayu Ulin memiliki nilai α terbesar, sedangkan untuk nilai α terkecil adalah dari serbuk kayu Keruing
[3] [4]
[5] [6]
DAFTAR PUSTAKA [1] Hidayati, Nurul.2007.Pengaruh arus lalu lintas terhadap kebisingan (Studi beberapa zona pendidikan di Surakarta). Surakarta: Universitas Muhammadiyah Surakarta.
LPF1354-5
Indriwati, Evi. 2009. Skripsi: Koefesien Penyerapan Bunyi Bahan Akustik Dari Pelepah Pisang Dengan Kerapatan Yang Berbeda.Malang : Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang Khafiyah, Siti.dkk.2004.Fisika Lingkungan. Semarang: Universitas Negeri Semarang Khuriati, Ainie.dkk.2006.Disain Peredam Suara Berbahan Dasar Serabut Kelapadan Pengukuran Koefesien Penyerapan Bunyinya.Semarang: Universitas Diponegoro Ramalis, Ramlan Taufik.2001.Gelombang Dan Optik.Bandung:Universitas Pendidikan Indonesia Simatupang, Rio.dkk.2011.Pengaruh Penggunaan Serat Waru (Hibiscus Tiliaceus L ) Sebagai Penguat Pada Komposit Polimer Dengan Matriks Polipropilena Masplein 2161 Terhadap Koefesien Serapan Bunyi. Surabaya : Universitas Negeri Surabaya.
