SlideShare a Scribd company logo
1 of 22
Download to read offline
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bunyi
Bunyi secara fisis adalah penyimpangan tekanan akibat pergeseran partikel benda
pada medium udara. Adapun tiga elemen utama yang perlu diperhatikan dalam setiap
situasi akustik adalah sumber, jejak perambatan, telinga si penerima, contoh bunyi yang
sampai ketelinga kita tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1. Situasi Akustik Tiga Elemen
Peristiwa penyimpangan tekanan tersebut biasanya disebabkan oleh benda yang
bergetar seperti garpu tala yang dipukul. Penjalaran gelombang bunyi yang diakibatkan
oleh pukulan tersebut di udara akan berubah tekanan dan getarannya. Penjalaran bunyi,
perambatan, serta tekanan dari bunyi tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Perubahan Tekanan Garpu Tala
Universitas Sumatera Utara
Pada sumber bunyi yang ditransmisikan di udara terdapat tekanan dan frekwensi,
dimana frekuensi yang dapat ditangkap oleh telinga kita adalah 20-20000 Hz, dengan
panjang gelombang 17-25 m. Frekuensi diatas 20000 Hz disebut frekuensi Ultra Sonic [10].
Pada frekuensi ultra sonic tersebut telinga manusia tak dapat menerima maupun
mendengarkan bunyi tersebut.
Secara umum tingkat frekuensi yang dipakai dalam pengukuran akustik
lingkungan adalah 125, 250, 500, 1000, 2000 dan 4000 Hz atau 128, 256, 512, 1024, 2048
Hz. Tekanan bunyi sangat membawa pengaruh kebisingan kepada telinga kita bila
dibandingkan dengan frekuensi. Kenaikan tingkat tekanan bunyi sampai mencapai 30 dB
akan sangat berpengaruh sekali terhadap pendengaran. Kenaikan frekuensi bila tidak diikuti
dengan kenaikan tingkat tekanan bunyi maka kurang berpengaruh sekali terdadap
pendengaran kita, walaupun kenaikan frekuensi mempunyai pengaruh terhadap sensasi
pendengaran di telinga kita. Sebagai contoh bunyi yang mempunyai frekuensi 1000 Hz,
jika tekananannya rendah sebesar 4 dB hampir tidak terdengar oleh kita, tetapi bunyi yang
mempunyai frekuensi 63 Hz dengan tekanan bunyi 35 dB dapat didengar. Dari penjelasan
di atas bahwa tekanan bunyi mempunyai pengaruh yang sangat besar terhadap tingkat
kebisingan. Tingkat tekanan bunyi yang diukur dengan satuan decible, apabila terlalu besar
akan dapat membahayakan pada sistem pendengaran kita dan kenaikan tekanan darah dan
kepanikan, yang pada akhirnya dapat mengurangi aktivitas dan produktivitas kerja.
Universitas Sumatera Utara
Hubungan frekuensi dan tingkat tekanan bunyi dapat dilihat pada Gambar 2.3 yakni
grafik gelombang kekerasan bunyi atau equal loudness countours.
Gambar 2.3. Grafik Gelombang Kekerasan Bunyi
Pada grafik gelombang kekerasan bunyi dengan nada 63 Hz mempunyai TTB (Tingkat
Tekanan Bunyi) sebesar 53. Untuk nada 125 Hz mempunyai TTB sebesar 40 dB.
2.2. Bising
Bising adalah suara keras yang mengganggu, ini umumnya disebabkan oleh
kenaikan tekanan bunyi itu sendiri. Kebisingan dapat dirasakan apabila pada bunyi tersebut
mempunyai tekanan diatas 60 dB, sebuah penelitian telah dilakukan pada berbagai sumber
Universitas Sumatera Utara
bunyi yang terjadi pada lingkungan hidup kita sehari–hari. Kondisi berbagai sumber bunyi
tersebut dapat kita lihat pada tabel 2.1.
Tabel 2.1. Kondisi Akustik Lingkungan Kita
No Uraian Tingkat Tekanan Bunyi (dB) Keterangan
1 Jet tinggal landas
Tembakan meriam
Mengeling
120-130 Menulikan
2 Sonic boom
Musik orkestra
Band rock
100-120 Sangat Keras
3 Truk tanpa knalpot
Bising lalu lintas
Semprit polisi
80-100 Keras
4 Kantor yang bising
Mesin tik yang tenang
Radio pada umumnya
60-80 Sedang
5 Kantor pribadi
Rumah yang tenang
Percakapan yang tenang
20-40 Lemah
6 Gemersik daun
Orang berbisik
Napas manusia
10-20 Sangat lemah
2.3. Mesin Sebagai Sumber Kebisingan
Temperatur gas yang keluar dari saluran buang mesin (Exhaust port) dapat
mencapai 300 - 500°C (pada putaran langsam), dan pada putaran tinggi temperatur gas
buang dapat mencapai 700 s/d 1000 °C [11]. Tekanan gas yang keluar dari saluran gas
buang tersebut berkisar antara 1–5 bar yang masuk dalam knalpot dapat menimbulkan
suara kebisingan. Penyebab naik dan turunnya tingkat kebisingan tersebut sangat
tergantung oleh putaran mesin. Semakin tinggi putaran mesin, maka kecepatan gerakan
Universitas Sumatera Utara
piston, tempratur, tekanan gas buang semakin tinggi pula, dan akibatnya pada mesin akan
mengeluarkan suara kebisingan yang dapat menulikan telinga kita (mobil tanpa knalpot).
Informasi tentang tekan kerja motor, temperatur, derajat poros engkol dan temperatur
pembakaran serta proses kerja pada motor bensin 4 tak (Gasoline four strokes engine)
dapat dilihat pada Gambar 2.4 dan Tabel 2.2. Sedangkan untuk aliran gas buang yang
keluar dari mesin menuju ke knalpot mobil dapat dilihat pada Gambar 2.5,
Gambar 2.4. Proses Kerja Motor Bensin 4 Tak
Tabel 2.2. Kondisi Proses Kerja Motor 4 Tak
Uraian Langkah Isap
Langkah
Kompresi
Langkah Usaha Langkah Buang
Temperatur
Gas 120° C
Temperatur
300-600° C
Pembakaran
2000- 3000 ° C
Gas buang
1300 -1600 ° C
Tekanan Gas 0.9 bar 8-15 bar 30-50 bar 1- 5 bar
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.5. Gas Buang yang Masuk dalam Tabung Knalpot
2.4. Knalpot
Knalpot merupakan alat untuk mereduksi kebisingan pada kendaraan. Knalpot yang
dipasang pada kendaraan mempunyai banyak macam dan jenis serta ukuran. Masing–
masing pabrik knalpot merancang sedemikian rupa bentuk dan modelnya, sehingga sesuai
dengan jenis kendaraan dan tipe kendaraan yang dipesan oleh pabrik pemesanannya. Tinggi
dan rendahnya suara kebisingan pada knalpot akan tergantung pada faktor dibawah ini :
1. Volume knalpot.
2. Bentuk dan konstruksi knalpot.
3. Panjang saluran keluar antara mesin ke knalpot.
4. Bahan yang dipakai pada knalpot.
2.5. Knalpot Komposit
Komposit adalah material yang dibentuk dari dua atau lebih material dasar,
Universitas Sumatera Utara
yang mempunyai sifat berbeda dari material pembentuknya. Sifat dan karakteristik
komposit akan berbeda satu dengan lain, hal ini akan tergantung pada bahan yang dipakai
pada komposit itu sendiri. Knalpot komposit yang akan dibuat dari bahan rockwool dengan
pengikat resin dari jenis thermoset. Dengan bahan tersebut diharapkan knalpot mampu
menurunkan tingkat kebisingan dan tahan terhadap panas serta dapat dipakai.
Tabung knalpot komposit saluran tunggal dan knalpot komposit saluran ganda
tersebut menggunakan resin BTQN 157. Tabung knalpot tersebut dibuat dengan 3 lapis
serat, dengan tebal dinding 6 mm. Metode pengerjaan pembuatan knalpot tersebut, yakni
dengan menggunakan sistem penguasan (Hand-lay up). Sebagaimana penjelasan diatas,
bahwa knalpot komposit saluran tunggal dan knalpot komposit saluran ganda yang dibuat
dari bahan komposit, yakni hanya pada tabung pembungkus luarnya saja, sedangkan isi
dalamnya seperti sekat dan pipa masuk, pipa keluar, dibuat dari logam sebagaimana
knalpot standar.
Bahan komposit yang umumnya mempunyai koefisien penyerapan yang besar bila
di banding dengan logam, tentunya mampu menyerap tingkat tekanan bunyi yang besar,
sehingga knalpot tersebut dapat menurunkan tingkat kebisingan yang begitu besar pula.
Khusus saluran masuk yang berada didalam knalpot komposit saluran ganda dibuat dengan
pipa berlubang berdiameter luar 4,2 cm (pipa 1). Pada bagian tengah pipa1 dibuat banyak
lubang. Selain pipa1 yang terdapat pada saluran masuk juga dilengkapi dengan pipa 2.
Pipa 2 yang tersebut membungkus pipa 1. Tujuan dibuatnya saluran ganda tersebut yakni
Universitas Sumatera Utara
mengurangi kecepatan gas yang masuk pada kamar 4 dan kamar 5 pada ruang knalpot.
Kecepatan gas yang tinggi tentunya akan menghasilkan gaya pemukulan yang semakin
besar pada dinding knalpot, sehingga menghasilkan tingkat kebisingan yang besar pula.
Bentuk knalpot dan Aliran gas pada knalpot standar, knalpot komposit saluran tunggal
dan knalpot komposit saluran ganda tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.6 - 2.9.
Gambar 2.6. Knalpot Standar Gambar 2.7. Aliran Gas pada Knalpot Standar
Gambar 2.8. Aliran Gas Knalpot Gambar 2.9. Aliran Gas Knalpot
Komposit Saluran Tunggal Komposit Saluran Ganda
2.6. Komposit
2.6.1. Klasifikasi komposit
Bahan komposit yang pada umumnya terdiri dari serat dan matrik, secara umum
dapat dibagi atas:
Universitas Sumatera Utara
1. Komposit serat atau fibricus composite, yaitu komposit yang terdiri dari serat
dan matriks (bahan dasar) yang diproduk secara fabrikasi, misalnya serat + resin
sebagai bahan perekat.sebagai contoh adalah FRP (Fiber Reinforce Plastic),
atau plastik diperkuat dengan serat, yang sering disebut fiber glass.
2. Komposit lapis atau laminated composite, yaitu komposit yang terdiri dari lapisan
dan matriks, yaitu lapisan yang diperkuat oleh resin sebagai contoh plywood,
laminated glass yang sering digunakan sebagai bahan bangunan dan
kelengkapannya.
3. Komposit partikel atau particulate composite, yaitu komposit yang terdiri
dari partikel dan matriks yaitu butiran (batu, pasir) yang diperkuat dengan
semen yang kita jumpai sebagai bahan untuk beton.
2.6.2. Keungulan bahan komposit
Sifat-sifat mekanikal dan fisikal:
1. Pada umumnya pemilihan bahan matriks dan serat memainkan peranan penting
dalam menentukan sifat-sifat mekanik dan sifat komposit.
2. Bahan komposit mempunyai density yang jauh lebih rendah berbanding dengan
bahan konvensional. Ini memberikan implikasi yang penting dalam penggunaan
karena komposit akan mempunyai kekuatan dan kekakuan spesifik yang lebih
tinggi dari bahan konvensional. Implikasi kedua ialah produk komposit yang
Universitas Sumatera Utara
dihasilkan akan mempunyai kerut yang lebih rendah dari logam. Pengurangan
berat adalah satu aspek yang penting dalam industri pembuatan, seperti mobil
dan pesawat ruang angkasa. Hal ini sangat berhubungan erat dengan
penghematan bahan bakar.
3. Banyak bahan komposit yang digunakan pada industri angkasa, industri
otomotif, dunia kedokteran dan lain sebagainya. Mengingat bahan komposit
dapat mempunyai sifat tahanan terhadap pengikisan, temperatur yang tinggi,
anti korosi, anti kimia dan mampu menurunkan tingkat kebisingan pada suara
knalpot, dan lain sebagainya.
4. Bahan komposit juga digunakan dalam industri otomotif, pembuatan komponen
tersebut terutama pada blok silinder mesin dan kepala silinder, dan komponen
lainya kmoponen mesin lainya. Bahan yang disebutkan tersebut tahan terhadap
panas yang tingi dan tahan terhadap tekanan dan pengikisan.
2.7. Penyerapan Bunyi Pada Material
Gas yang masuk pada knalpot akan menjadi gaya pukul pada dinding knalpot, besar
kecilnya gaya pukul dan penyerapan energi gelombang bunyi akan menentukan tingkat
kebisingan bunyi yang keluar. Penyerapan dan pantulan bunyi tersebut dapat dilihat pada
Gambar 2.10.
Universitas Sumatera Utara
11cρ 22cρ
Gambar 2.10. Pemantulan dan Penyerapan Bunyi pada Dua Media Akustik
Misalkan dua media akustik dengan sifat impedansi 11cρ dan 22cρ , dimana
gelombang bunyi datang dari arah kiri merambat tegak lurus terhadap permukaan datar,
jika 11cρ lebih kecil dari 22cρ , maka sebagian energi gelombang bunyi akan diserap atau
ditramisisikan kedalam material akustik dan sebagian lagi akan dipantulkan. Semakin besar
perbedaan nilai 11cρ dan 22cρ semakin besar daya penyerapan gelombang bunyi oleh
material akustik.
Pemantulan bunyi adalah fenomena dimana gelombang bunyi dibalikkan dari suatu
permukaan yang memisahkan dua media. Pemantulan bunyi ini juga mengikuti kaidah
pemantulan, dimana sudut datangnya bunyi selalu sama dengan sudut pantulan bunyi.
Jumlah energi bunyi yang dipantulkan oleh suatu permukaan bergantung pada luas
permukaan yang dikenainya. Dinding lantai, dan langit-langit datar dapat menjadi pemantul
yang baik maupun sebaliknya. Bahan-bahan yang kurang tegar dan berpori seperti kain,
tirai dan taplak perabotan merupakan bahan penyerap bunyi yang sangat baik, besar tingkat
penyerapan bunyi akan tergantung dari sifat material, frekuensi dan sudut gelombang bunyi
Benda Padat
Universitas Sumatera Utara
ketika mengenai permukaan material akan memantul dan sebagian akan terserap, tetapi
secara teoritis ada bunyi yang seluruh nya terpantul , sehingga tak ada yang terserap.
Semakin besar koefisien serap bunyi maka bunyi yang akan keluar semakin kecil.
Koefisien serap bunyi berbagai macam material tersebut dapat dilihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Koefisien Serap Bunyi (α) dari Beberapa Material
Sound Absorption
Material
Coefficient - α
Plaster walls 0.01 - 0.03
Unpainted brickwork 0.02 - 0.05
Painted brickwork 0.01 - 0.02
3 mm plywood panel 0.01 - 0.02
6 mm cork sheet 0.1 - 0.2
6 mm porous rubber sheet 0.1 - 0.2
12 mm fiberboard on battens 0.3 - 0.4
25 mm wood wool cement on battens 0.6 - 0.07
50 mm slag wool or glass silk 0.8 - 0.9
12 mm acoustic belt 0.5 - 0.5
Hardwood 0.3
25 mm sprayed asbestos 0.6 - 0.7
Rumus untuk memperoleh koefisien serapan bunyi (α) adalah :
α = Ia / Ii ( 2.1)
Dimana :
Ia = Intensitas bunyi yang diserap (watt/m2).
Ii = Intensitas bunyi yang terjadi (watt/m2).
Universitas Sumatera Utara
Total luas daerah yang diserap (total room sound absorption):
α = S1 α1 + S2 α2 + .. + Sn αn = ∑ Si αi (2.2)
Dimana :
α = Luas permukaan bahan yang diserap (m2
)
Sn = Luas daerah permukaan bahan (m2
)
αn = Koefisien serapan dari permukaan bahan
2.8. Hubungan Kecepatan Gas Terhadap Bahan dan Tempratur Gas
Proses pemindahan daya bunyi atau pengurangan tingkat tekanan bunyi dalam
ruangan tertentu disebut penyerapan bunyi. Proses ini berkaitan dengan penurunan jumlah
energi di udara yang menjalar hingga mengenai suatu media berpori atau fleksibel. Energi
terserap ketika gelombang bunyi yang dipantulkan disebut koefisien serapan bunyi. Harga
koefisien serapan bunyi akan berbeda – berbeda pada suatu benda, hal ini akan sangat
tergantung pada jenis materialnya.
Kecepatan rambat bunyi pada media gas atau udara dipengaruhi oleh kerapatan,
suhu, dan tekanan :
c =
ρ
γ aΡ.
(2.3)
Universitas Sumatera Utara
Dimana :
c = Cepat rambat bunyi di udara (m/s)
γ = Rasio panas spesifik (Untuk udara = 1,41)
Pa = Tekanan udara luar (Pascal)
ρ = Rapat masa udara (kg/m3
)
Pada media udara kecepatan rambat bunyi bergantung pada modulus elastisitas dan
kerapatan bahan yang dipakai, sedangkan pada media cair bergantung pada modulus bulk
dan kerapatan. Kecepatan rambat bunyi pada bahan dapat dihitung dengan menggunakan
rumus ini :
c =
ρ
E
(2.4)
Dimana :
E = Modulus elasitas young bahan (Mpa)
ρ = Massa jenis bahan (kg/m3
)
2.9. Hubungan Radiasi dan Intensitas bunyi
Intensitas bunyi adalah aliran energi yang dibawa gelombang udara dalam suatu daerah per
satuan luas. Intensitas bunyi pada tiap titik dari sumber dinyatakan dengan rumus :
I =
A
W
(2.5)
Universitas Sumatera Utara
Dimana :
I = Intensitas bunyi (watt/m2
)
W = Daya akustik (watt)
A = Luas area (m2
)
Untuk menghitung Intensitas bunyi rata-rata adalah :
10/)120(
10 −
= Ii
I (2.6)
Intensitas bunyi sangat penting diperhatikan untuk mengetahui radiasi total yang
menuju udara oleh sumber bunyi dan untuk mengetahui tekanan bunyi. Intensitas bunyi
tergantung pada posisi dalam daerah persatuan luas dimana gelombangnya bergerak secara
pararel. Intensitas bunyi akan bernilai maksimum jika arah gelombangnya tegak lurus dari
sumber bunyi.
Hubungan intensitas bunyi, tekanan bunyi, kecepatan rambat bunyi dan kerapatan
partikel di udara adalah sebagai berikut adalah :
cIp masrms ..2
ρ= (2.7)
Dimana :
rmsp = Sumber tekanan bunyi (Pa)
I = Intensitas bunyi (watt/m2
).
ρ = Kerapatan partikel di udara (kg/m3
).
c = Kecepatan bunyi di udara (m/s).
Universitas Sumatera Utara
2.10 Hubungan Kecepatan Gas, Frekwensi,Tekanan Bunyi dan Daya Bunyi
Kecepatan gas yang keluar dari hasil pembakaran menimbulkan gelombang aliran
gas yang menyebabkan timbulnya frekuensi yang akan menjalar pada dinding knalpot,
rumus untuk menghitung frekuensi :
T=1 / f (2.8)
Dimana :
f = Frekuensi (cycle/s).
T = Waktu (s).
Frekuensi mempunyai hubungan erat terhadap panjang gelombang dan kecepatan
rambat bunyi dalam tabung knalpot. Panjang gelombang bunyi pada knalpot tersebut dapat
dilihat pada Gambar 2.11.
Gambar 2.11. Gelombang Longitudinal
Panjang gelombang bunyi pada sumber bunyi akan semakin kecil apabila angka
frekuensi semakin besar. Hubungan antara kecepatan rambat gelombang dan frekuensi
dapat dicari melalui rumus ini :
Universitas Sumatera Utara
Tav CSL ++ log10
λ = c / f (2.9)
Dimana :
λ = Panjang gelombang (m)
ƒ = Frekuensi sumber bunyi (Hz)
c = Kecepatan rambat bunyi di udara (340 m/s)
Tingkat tekanan bunyi tersebut dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
SPL = 20 Log 10 ( Ps / Pref ) (2.10)
Dimana :
Pref = Tekanan referensi 2 10-5
( Pa).
Ps = Tekanan sumber bunyi (Pa)
Tingkat tekanan bunyi rata-rata (Lav) adalah :
(2.11)
Dimana :
N = Jumlah titik pengukuran = 16.
Li = Tingkat tekanan bunyi pada titik ke i (dB).
Tingkat daya bunyi total (Lw total ) :
Lwtotal = (2.12)
Dimana :
S = Luas area setengah bola = 2πR2
.
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
= ∑=
N
i
Li
N
Lav
1
10/
10
1
log10
Universitas Sumatera Utara
R = Jarak pengukuran dari tabung knalpot (m).
Faktor koreksi (CT ) :
TC =
cρ
400
log10 (2.13)
c = Kecepatan bunyi di udara (m/s).
ρ = Kerapatan udara (kg/m3
).
Tingkat daya bunyi pada Sumber :
W = I S (2.14)
Dimana :
I = Intensitas (watt/m2
).
S = Luas penampang pipa (m2
).
Perhitungan tingkat intensitas bunyi dapat digunakan rumus (LI):
LI = Tav CL log10+ (2.15)
Dimana :
LI = Tingkat daya bunyi rata-rata (dB).
Lav = Tingkat tekanan tekanan bunyi rata-rata (dB).
CT = Faktor koreksi.
Daya akustik pada sumber bunyi (Wa) dalam tabung knalpot dapat dihitung dengan
menggunakan rumus dibawah ini yakni
vAPWa Δ= (2.16)
Universitas Sumatera Utara
Wo
Wa
LogLwin 10=
Dimana :
ΔP = Tekanan gas (pa).
A = Luas penampang pipa (m2
).
V = Kecepatan gas masuk (m)
Intensitas bunyi sumber (I) dalam tabung knalpot adalah :
Intensitas bunyi I = 2
4 r
Wa
π
(2.17)
Dimana :
ΔP = Tekanan gas (pa)π
A = Luas penampang pipa (m2
)
V = Kecepatan gas masuk (m)
π = 3,14
r = Radius tabung / pipa (m)
Untuk menghitung tingkat daya bunyi pada sumber (Lwm) :
(2.18)
Dimana :
Wo = Daya akustik referensi (10-12
watt).
Tingkat tekanan bunyi bunyi dalam tabung knalpot dapat dihitung dengan
menggunakan rumus dibawah ini :
Universitas Sumatera Utara
Lpin = 20 log
0p
p
(2.19)
Dimana :
P = Tekanan gas keluar (pa).
Po = Tekanan referensi (2.10-5
pa).
TL = 10 log10 [ 1 + 0,25( ⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
λ
πLc
Se
Sc 2
sin)
Sc
Se
- 22
] dB (2.20)
Dimana :
Dimana TL = Transmission loss (dB)
Se = Luas daerah masuk atau keluar (m2
)
Sc = Luas daerah knalpot (m2
)
Lc = Panjang knalpot (m)
λ = Panjang gelombang (m)
λ
πLc2
= Sudut pantul, dalam radians
Penurunan tingkat kebisingan (noise reduction) akibat penyerapan suara oleh
material mild steel pada knalpot standar :
NR(α) = 1,05 x 4,1
α
S
pL ×
(2.21)
Dimana :
L = Panjang knalpot (0,52 m).
P = Keliling penampang knalpot (m).
Universitas Sumatera Utara
hc
c
f
l
c
81,1
)1( 2/122
μ−
=
S = Luas penampang knapot (m2
).
α = Koefisien absorpsi mild steel .
Frekuensi kritis yang diperoleh pada bahan :
(2.22)
Dimana :
c = Kecepatan bunyi di udara (m/s) = 20,04 T .
Kecepatan bunyi pada mild steel Ecl ρ= = (m/s ).
ρ = Massa jenis mild steel ( kg/m3
).
E = Modulus elastisitas mild steel (Gpa).
μ = Angka poisson rasio mild steel.
h = Tebal mild steel (m).
Transmission loss mild steel pada bahan adalah :
TL1 = 20log (fcm) +10logη - 45 (2.23)
Dimana :
m = Massa bahan (kg).
fc = Frekuensi kritis (Hz).
Universitas Sumatera Utara
Suara Kebisingan
Knalpot Standar
Knalpot Komposit Saluran Tunggal
Knalpot Komposi Saluran Ganda
Variable
Variasi Putaran
Mesin Mobil
Data Penelitian
Tingkat Tekanan Bunyi
Kecepatan Gas Buang
Tekanan Gas Buang
Temperatur Gas Buang
Pengolahan Data
(Program Excell )
Kesimpulan dan Saran
Permasalahan
Suara Kebisingan
Kontrol Variable
Engine Tune up Tester
Exhaust Gas Analyzer
2.11. Kerangka Konsep
Untuk lebih jelasnya dalam penelitian ini, maka alur penelitian yang akan dilakukan
seperti Gambar 2.12 pada bagan dibawah ini :
Gambar 2.12 Kerangka Konsep Penelitian
Universitas Sumatera Utara

More Related Content

What's hot (8)

Bising noising
Bising noisingBising noising
Bising noising
 
Tugas kebisingan
Tugas kebisinganTugas kebisingan
Tugas kebisingan
 
Gelombang bunyi
Gelombang bunyiGelombang bunyi
Gelombang bunyi
 
Gelombang bunyi
Gelombang bunyiGelombang bunyi
Gelombang bunyi
 
Gelombang bunyi
Gelombang bunyiGelombang bunyi
Gelombang bunyi
 
3. bioakustik
3. bioakustik3. bioakustik
3. bioakustik
 
Gelombang Bunyi XI IPA
Gelombang Bunyi XI IPAGelombang Bunyi XI IPA
Gelombang Bunyi XI IPA
 
Soal gelombang bunyi
Soal gelombang bunyiSoal gelombang bunyi
Soal gelombang bunyi
 

Similar to Chapter ii2

Presentasi fis ling kebisingan
Presentasi fis ling   kebisinganPresentasi fis ling   kebisingan
Presentasi fis ling kebisingan
Muh Akbar Triana
 
Tata Udara Terapan - Pengukuran Kualitas Udara di Dalam Ruangan (Indoor Air Q...
Tata Udara Terapan - Pengukuran Kualitas Udara di Dalam Ruangan (Indoor Air Q...Tata Udara Terapan - Pengukuran Kualitas Udara di Dalam Ruangan (Indoor Air Q...
Tata Udara Terapan - Pengukuran Kualitas Udara di Dalam Ruangan (Indoor Air Q...
Senia Firlania
 
Bab 4 pencemaran hingar
Bab 4   pencemaran hingar Bab 4   pencemaran hingar
Bab 4 pencemaran hingar
MarlizaAshiqin
 

Similar to Chapter ii2 (20)

2 karakterstik serapan suara komposit polyester
2 karakterstik serapan suara komposit polyester2 karakterstik serapan suara komposit polyester
2 karakterstik serapan suara komposit polyester
 
SOUND LEVEL METER
SOUND LEVEL METERSOUND LEVEL METER
SOUND LEVEL METER
 
Chapter ii
Chapter iiChapter ii
Chapter ii
 
Kliping pencemaran suara
Kliping pencemaran suaraKliping pencemaran suara
Kliping pencemaran suara
 
Kliping pencemaran suara
Kliping pencemaran suaraKliping pencemaran suara
Kliping pencemaran suara
 
Bab 2 gelombang bunyi
Bab 2 gelombang bunyi Bab 2 gelombang bunyi
Bab 2 gelombang bunyi
 
lapres Akustik & Getaran [noise mapping]
lapres Akustik & Getaran [noise mapping] lapres Akustik & Getaran [noise mapping]
lapres Akustik & Getaran [noise mapping]
 
Laporan Fisdas Resonansi
Laporan Fisdas ResonansiLaporan Fisdas Resonansi
Laporan Fisdas Resonansi
 
Bab ii
Bab iiBab ii
Bab ii
 
Pencemaran bunyi
Pencemaran bunyiPencemaran bunyi
Pencemaran bunyi
 
Presentasi fis ling kebisingan
Presentasi fis ling   kebisinganPresentasi fis ling   kebisingan
Presentasi fis ling kebisingan
 
Polusi suara
Polusi  suaraPolusi  suara
Polusi suara
 
Lapres Akustik & Getaran [Noise Barrier]
Lapres Akustik & Getaran [Noise Barrier]Lapres Akustik & Getaran [Noise Barrier]
Lapres Akustik & Getaran [Noise Barrier]
 
Tata Udara Terapan - Pengukuran Kualitas Udara di Dalam Ruangan (Indoor Air Q...
Tata Udara Terapan - Pengukuran Kualitas Udara di Dalam Ruangan (Indoor Air Q...Tata Udara Terapan - Pengukuran Kualitas Udara di Dalam Ruangan (Indoor Air Q...
Tata Udara Terapan - Pengukuran Kualitas Udara di Dalam Ruangan (Indoor Air Q...
 
Bab 4 pencemaran hingar
Bab 4   pencemaran hingar Bab 4   pencemaran hingar
Bab 4 pencemaran hingar
 
Bab 4 pencemaran hingar
Bab 4   pencemaran hingar Bab 4   pencemaran hingar
Bab 4 pencemaran hingar
 
media_Akustik_pada_ruangan.pptx
media_Akustik_pada_ruangan.pptxmedia_Akustik_pada_ruangan.pptx
media_Akustik_pada_ruangan.pptx
 
Laporan Proses Pembuatan Recorder Prinsip Pipa Organa Terbuka
Laporan Proses Pembuatan Recorder Prinsip Pipa Organa TerbukaLaporan Proses Pembuatan Recorder Prinsip Pipa Organa Terbuka
Laporan Proses Pembuatan Recorder Prinsip Pipa Organa Terbuka
 
bab11.pdf
bab11.pdfbab11.pdf
bab11.pdf
 
bab11.pdf
bab11.pdfbab11.pdf
bab11.pdf
 

Chapter ii2

  • 1. BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Bunyi Bunyi secara fisis adalah penyimpangan tekanan akibat pergeseran partikel benda pada medium udara. Adapun tiga elemen utama yang perlu diperhatikan dalam setiap situasi akustik adalah sumber, jejak perambatan, telinga si penerima, contoh bunyi yang sampai ketelinga kita tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.1. Gambar 2.1. Situasi Akustik Tiga Elemen Peristiwa penyimpangan tekanan tersebut biasanya disebabkan oleh benda yang bergetar seperti garpu tala yang dipukul. Penjalaran gelombang bunyi yang diakibatkan oleh pukulan tersebut di udara akan berubah tekanan dan getarannya. Penjalaran bunyi, perambatan, serta tekanan dari bunyi tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.2. Gambar 2.2 Perubahan Tekanan Garpu Tala Universitas Sumatera Utara
  • 2. Pada sumber bunyi yang ditransmisikan di udara terdapat tekanan dan frekwensi, dimana frekuensi yang dapat ditangkap oleh telinga kita adalah 20-20000 Hz, dengan panjang gelombang 17-25 m. Frekuensi diatas 20000 Hz disebut frekuensi Ultra Sonic [10]. Pada frekuensi ultra sonic tersebut telinga manusia tak dapat menerima maupun mendengarkan bunyi tersebut. Secara umum tingkat frekuensi yang dipakai dalam pengukuran akustik lingkungan adalah 125, 250, 500, 1000, 2000 dan 4000 Hz atau 128, 256, 512, 1024, 2048 Hz. Tekanan bunyi sangat membawa pengaruh kebisingan kepada telinga kita bila dibandingkan dengan frekuensi. Kenaikan tingkat tekanan bunyi sampai mencapai 30 dB akan sangat berpengaruh sekali terhadap pendengaran. Kenaikan frekuensi bila tidak diikuti dengan kenaikan tingkat tekanan bunyi maka kurang berpengaruh sekali terdadap pendengaran kita, walaupun kenaikan frekuensi mempunyai pengaruh terhadap sensasi pendengaran di telinga kita. Sebagai contoh bunyi yang mempunyai frekuensi 1000 Hz, jika tekananannya rendah sebesar 4 dB hampir tidak terdengar oleh kita, tetapi bunyi yang mempunyai frekuensi 63 Hz dengan tekanan bunyi 35 dB dapat didengar. Dari penjelasan di atas bahwa tekanan bunyi mempunyai pengaruh yang sangat besar terhadap tingkat kebisingan. Tingkat tekanan bunyi yang diukur dengan satuan decible, apabila terlalu besar akan dapat membahayakan pada sistem pendengaran kita dan kenaikan tekanan darah dan kepanikan, yang pada akhirnya dapat mengurangi aktivitas dan produktivitas kerja. Universitas Sumatera Utara
  • 3. Hubungan frekuensi dan tingkat tekanan bunyi dapat dilihat pada Gambar 2.3 yakni grafik gelombang kekerasan bunyi atau equal loudness countours. Gambar 2.3. Grafik Gelombang Kekerasan Bunyi Pada grafik gelombang kekerasan bunyi dengan nada 63 Hz mempunyai TTB (Tingkat Tekanan Bunyi) sebesar 53. Untuk nada 125 Hz mempunyai TTB sebesar 40 dB. 2.2. Bising Bising adalah suara keras yang mengganggu, ini umumnya disebabkan oleh kenaikan tekanan bunyi itu sendiri. Kebisingan dapat dirasakan apabila pada bunyi tersebut mempunyai tekanan diatas 60 dB, sebuah penelitian telah dilakukan pada berbagai sumber Universitas Sumatera Utara
  • 4. bunyi yang terjadi pada lingkungan hidup kita sehari–hari. Kondisi berbagai sumber bunyi tersebut dapat kita lihat pada tabel 2.1. Tabel 2.1. Kondisi Akustik Lingkungan Kita No Uraian Tingkat Tekanan Bunyi (dB) Keterangan 1 Jet tinggal landas Tembakan meriam Mengeling 120-130 Menulikan 2 Sonic boom Musik orkestra Band rock 100-120 Sangat Keras 3 Truk tanpa knalpot Bising lalu lintas Semprit polisi 80-100 Keras 4 Kantor yang bising Mesin tik yang tenang Radio pada umumnya 60-80 Sedang 5 Kantor pribadi Rumah yang tenang Percakapan yang tenang 20-40 Lemah 6 Gemersik daun Orang berbisik Napas manusia 10-20 Sangat lemah 2.3. Mesin Sebagai Sumber Kebisingan Temperatur gas yang keluar dari saluran buang mesin (Exhaust port) dapat mencapai 300 - 500°C (pada putaran langsam), dan pada putaran tinggi temperatur gas buang dapat mencapai 700 s/d 1000 °C [11]. Tekanan gas yang keluar dari saluran gas buang tersebut berkisar antara 1–5 bar yang masuk dalam knalpot dapat menimbulkan suara kebisingan. Penyebab naik dan turunnya tingkat kebisingan tersebut sangat tergantung oleh putaran mesin. Semakin tinggi putaran mesin, maka kecepatan gerakan Universitas Sumatera Utara
  • 5. piston, tempratur, tekanan gas buang semakin tinggi pula, dan akibatnya pada mesin akan mengeluarkan suara kebisingan yang dapat menulikan telinga kita (mobil tanpa knalpot). Informasi tentang tekan kerja motor, temperatur, derajat poros engkol dan temperatur pembakaran serta proses kerja pada motor bensin 4 tak (Gasoline four strokes engine) dapat dilihat pada Gambar 2.4 dan Tabel 2.2. Sedangkan untuk aliran gas buang yang keluar dari mesin menuju ke knalpot mobil dapat dilihat pada Gambar 2.5, Gambar 2.4. Proses Kerja Motor Bensin 4 Tak Tabel 2.2. Kondisi Proses Kerja Motor 4 Tak Uraian Langkah Isap Langkah Kompresi Langkah Usaha Langkah Buang Temperatur Gas 120° C Temperatur 300-600° C Pembakaran 2000- 3000 ° C Gas buang 1300 -1600 ° C Tekanan Gas 0.9 bar 8-15 bar 30-50 bar 1- 5 bar Universitas Sumatera Utara
  • 6. Gambar 2.5. Gas Buang yang Masuk dalam Tabung Knalpot 2.4. Knalpot Knalpot merupakan alat untuk mereduksi kebisingan pada kendaraan. Knalpot yang dipasang pada kendaraan mempunyai banyak macam dan jenis serta ukuran. Masing– masing pabrik knalpot merancang sedemikian rupa bentuk dan modelnya, sehingga sesuai dengan jenis kendaraan dan tipe kendaraan yang dipesan oleh pabrik pemesanannya. Tinggi dan rendahnya suara kebisingan pada knalpot akan tergantung pada faktor dibawah ini : 1. Volume knalpot. 2. Bentuk dan konstruksi knalpot. 3. Panjang saluran keluar antara mesin ke knalpot. 4. Bahan yang dipakai pada knalpot. 2.5. Knalpot Komposit Komposit adalah material yang dibentuk dari dua atau lebih material dasar, Universitas Sumatera Utara
  • 7. yang mempunyai sifat berbeda dari material pembentuknya. Sifat dan karakteristik komposit akan berbeda satu dengan lain, hal ini akan tergantung pada bahan yang dipakai pada komposit itu sendiri. Knalpot komposit yang akan dibuat dari bahan rockwool dengan pengikat resin dari jenis thermoset. Dengan bahan tersebut diharapkan knalpot mampu menurunkan tingkat kebisingan dan tahan terhadap panas serta dapat dipakai. Tabung knalpot komposit saluran tunggal dan knalpot komposit saluran ganda tersebut menggunakan resin BTQN 157. Tabung knalpot tersebut dibuat dengan 3 lapis serat, dengan tebal dinding 6 mm. Metode pengerjaan pembuatan knalpot tersebut, yakni dengan menggunakan sistem penguasan (Hand-lay up). Sebagaimana penjelasan diatas, bahwa knalpot komposit saluran tunggal dan knalpot komposit saluran ganda yang dibuat dari bahan komposit, yakni hanya pada tabung pembungkus luarnya saja, sedangkan isi dalamnya seperti sekat dan pipa masuk, pipa keluar, dibuat dari logam sebagaimana knalpot standar. Bahan komposit yang umumnya mempunyai koefisien penyerapan yang besar bila di banding dengan logam, tentunya mampu menyerap tingkat tekanan bunyi yang besar, sehingga knalpot tersebut dapat menurunkan tingkat kebisingan yang begitu besar pula. Khusus saluran masuk yang berada didalam knalpot komposit saluran ganda dibuat dengan pipa berlubang berdiameter luar 4,2 cm (pipa 1). Pada bagian tengah pipa1 dibuat banyak lubang. Selain pipa1 yang terdapat pada saluran masuk juga dilengkapi dengan pipa 2. Pipa 2 yang tersebut membungkus pipa 1. Tujuan dibuatnya saluran ganda tersebut yakni Universitas Sumatera Utara
  • 8. mengurangi kecepatan gas yang masuk pada kamar 4 dan kamar 5 pada ruang knalpot. Kecepatan gas yang tinggi tentunya akan menghasilkan gaya pemukulan yang semakin besar pada dinding knalpot, sehingga menghasilkan tingkat kebisingan yang besar pula. Bentuk knalpot dan Aliran gas pada knalpot standar, knalpot komposit saluran tunggal dan knalpot komposit saluran ganda tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.6 - 2.9. Gambar 2.6. Knalpot Standar Gambar 2.7. Aliran Gas pada Knalpot Standar Gambar 2.8. Aliran Gas Knalpot Gambar 2.9. Aliran Gas Knalpot Komposit Saluran Tunggal Komposit Saluran Ganda 2.6. Komposit 2.6.1. Klasifikasi komposit Bahan komposit yang pada umumnya terdiri dari serat dan matrik, secara umum dapat dibagi atas: Universitas Sumatera Utara
  • 9. 1. Komposit serat atau fibricus composite, yaitu komposit yang terdiri dari serat dan matriks (bahan dasar) yang diproduk secara fabrikasi, misalnya serat + resin sebagai bahan perekat.sebagai contoh adalah FRP (Fiber Reinforce Plastic), atau plastik diperkuat dengan serat, yang sering disebut fiber glass. 2. Komposit lapis atau laminated composite, yaitu komposit yang terdiri dari lapisan dan matriks, yaitu lapisan yang diperkuat oleh resin sebagai contoh plywood, laminated glass yang sering digunakan sebagai bahan bangunan dan kelengkapannya. 3. Komposit partikel atau particulate composite, yaitu komposit yang terdiri dari partikel dan matriks yaitu butiran (batu, pasir) yang diperkuat dengan semen yang kita jumpai sebagai bahan untuk beton. 2.6.2. Keungulan bahan komposit Sifat-sifat mekanikal dan fisikal: 1. Pada umumnya pemilihan bahan matriks dan serat memainkan peranan penting dalam menentukan sifat-sifat mekanik dan sifat komposit. 2. Bahan komposit mempunyai density yang jauh lebih rendah berbanding dengan bahan konvensional. Ini memberikan implikasi yang penting dalam penggunaan karena komposit akan mempunyai kekuatan dan kekakuan spesifik yang lebih tinggi dari bahan konvensional. Implikasi kedua ialah produk komposit yang Universitas Sumatera Utara
  • 10. dihasilkan akan mempunyai kerut yang lebih rendah dari logam. Pengurangan berat adalah satu aspek yang penting dalam industri pembuatan, seperti mobil dan pesawat ruang angkasa. Hal ini sangat berhubungan erat dengan penghematan bahan bakar. 3. Banyak bahan komposit yang digunakan pada industri angkasa, industri otomotif, dunia kedokteran dan lain sebagainya. Mengingat bahan komposit dapat mempunyai sifat tahanan terhadap pengikisan, temperatur yang tinggi, anti korosi, anti kimia dan mampu menurunkan tingkat kebisingan pada suara knalpot, dan lain sebagainya. 4. Bahan komposit juga digunakan dalam industri otomotif, pembuatan komponen tersebut terutama pada blok silinder mesin dan kepala silinder, dan komponen lainya kmoponen mesin lainya. Bahan yang disebutkan tersebut tahan terhadap panas yang tingi dan tahan terhadap tekanan dan pengikisan. 2.7. Penyerapan Bunyi Pada Material Gas yang masuk pada knalpot akan menjadi gaya pukul pada dinding knalpot, besar kecilnya gaya pukul dan penyerapan energi gelombang bunyi akan menentukan tingkat kebisingan bunyi yang keluar. Penyerapan dan pantulan bunyi tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.10. Universitas Sumatera Utara
  • 11. 11cρ 22cρ Gambar 2.10. Pemantulan dan Penyerapan Bunyi pada Dua Media Akustik Misalkan dua media akustik dengan sifat impedansi 11cρ dan 22cρ , dimana gelombang bunyi datang dari arah kiri merambat tegak lurus terhadap permukaan datar, jika 11cρ lebih kecil dari 22cρ , maka sebagian energi gelombang bunyi akan diserap atau ditramisisikan kedalam material akustik dan sebagian lagi akan dipantulkan. Semakin besar perbedaan nilai 11cρ dan 22cρ semakin besar daya penyerapan gelombang bunyi oleh material akustik. Pemantulan bunyi adalah fenomena dimana gelombang bunyi dibalikkan dari suatu permukaan yang memisahkan dua media. Pemantulan bunyi ini juga mengikuti kaidah pemantulan, dimana sudut datangnya bunyi selalu sama dengan sudut pantulan bunyi. Jumlah energi bunyi yang dipantulkan oleh suatu permukaan bergantung pada luas permukaan yang dikenainya. Dinding lantai, dan langit-langit datar dapat menjadi pemantul yang baik maupun sebaliknya. Bahan-bahan yang kurang tegar dan berpori seperti kain, tirai dan taplak perabotan merupakan bahan penyerap bunyi yang sangat baik, besar tingkat penyerapan bunyi akan tergantung dari sifat material, frekuensi dan sudut gelombang bunyi Benda Padat Universitas Sumatera Utara
  • 12. ketika mengenai permukaan material akan memantul dan sebagian akan terserap, tetapi secara teoritis ada bunyi yang seluruh nya terpantul , sehingga tak ada yang terserap. Semakin besar koefisien serap bunyi maka bunyi yang akan keluar semakin kecil. Koefisien serap bunyi berbagai macam material tersebut dapat dilihat pada Tabel 2.3. Tabel 2.3 Koefisien Serap Bunyi (α) dari Beberapa Material Sound Absorption Material Coefficient - α Plaster walls 0.01 - 0.03 Unpainted brickwork 0.02 - 0.05 Painted brickwork 0.01 - 0.02 3 mm plywood panel 0.01 - 0.02 6 mm cork sheet 0.1 - 0.2 6 mm porous rubber sheet 0.1 - 0.2 12 mm fiberboard on battens 0.3 - 0.4 25 mm wood wool cement on battens 0.6 - 0.07 50 mm slag wool or glass silk 0.8 - 0.9 12 mm acoustic belt 0.5 - 0.5 Hardwood 0.3 25 mm sprayed asbestos 0.6 - 0.7 Rumus untuk memperoleh koefisien serapan bunyi (α) adalah : α = Ia / Ii ( 2.1) Dimana : Ia = Intensitas bunyi yang diserap (watt/m2). Ii = Intensitas bunyi yang terjadi (watt/m2). Universitas Sumatera Utara
  • 13. Total luas daerah yang diserap (total room sound absorption): α = S1 α1 + S2 α2 + .. + Sn αn = ∑ Si αi (2.2) Dimana : α = Luas permukaan bahan yang diserap (m2 ) Sn = Luas daerah permukaan bahan (m2 ) αn = Koefisien serapan dari permukaan bahan 2.8. Hubungan Kecepatan Gas Terhadap Bahan dan Tempratur Gas Proses pemindahan daya bunyi atau pengurangan tingkat tekanan bunyi dalam ruangan tertentu disebut penyerapan bunyi. Proses ini berkaitan dengan penurunan jumlah energi di udara yang menjalar hingga mengenai suatu media berpori atau fleksibel. Energi terserap ketika gelombang bunyi yang dipantulkan disebut koefisien serapan bunyi. Harga koefisien serapan bunyi akan berbeda – berbeda pada suatu benda, hal ini akan sangat tergantung pada jenis materialnya. Kecepatan rambat bunyi pada media gas atau udara dipengaruhi oleh kerapatan, suhu, dan tekanan : c = ρ γ aΡ. (2.3) Universitas Sumatera Utara
  • 14. Dimana : c = Cepat rambat bunyi di udara (m/s) γ = Rasio panas spesifik (Untuk udara = 1,41) Pa = Tekanan udara luar (Pascal) ρ = Rapat masa udara (kg/m3 ) Pada media udara kecepatan rambat bunyi bergantung pada modulus elastisitas dan kerapatan bahan yang dipakai, sedangkan pada media cair bergantung pada modulus bulk dan kerapatan. Kecepatan rambat bunyi pada bahan dapat dihitung dengan menggunakan rumus ini : c = ρ E (2.4) Dimana : E = Modulus elasitas young bahan (Mpa) ρ = Massa jenis bahan (kg/m3 ) 2.9. Hubungan Radiasi dan Intensitas bunyi Intensitas bunyi adalah aliran energi yang dibawa gelombang udara dalam suatu daerah per satuan luas. Intensitas bunyi pada tiap titik dari sumber dinyatakan dengan rumus : I = A W (2.5) Universitas Sumatera Utara
  • 15. Dimana : I = Intensitas bunyi (watt/m2 ) W = Daya akustik (watt) A = Luas area (m2 ) Untuk menghitung Intensitas bunyi rata-rata adalah : 10/)120( 10 − = Ii I (2.6) Intensitas bunyi sangat penting diperhatikan untuk mengetahui radiasi total yang menuju udara oleh sumber bunyi dan untuk mengetahui tekanan bunyi. Intensitas bunyi tergantung pada posisi dalam daerah persatuan luas dimana gelombangnya bergerak secara pararel. Intensitas bunyi akan bernilai maksimum jika arah gelombangnya tegak lurus dari sumber bunyi. Hubungan intensitas bunyi, tekanan bunyi, kecepatan rambat bunyi dan kerapatan partikel di udara adalah sebagai berikut adalah : cIp masrms ..2 ρ= (2.7) Dimana : rmsp = Sumber tekanan bunyi (Pa) I = Intensitas bunyi (watt/m2 ). ρ = Kerapatan partikel di udara (kg/m3 ). c = Kecepatan bunyi di udara (m/s). Universitas Sumatera Utara
  • 16. 2.10 Hubungan Kecepatan Gas, Frekwensi,Tekanan Bunyi dan Daya Bunyi Kecepatan gas yang keluar dari hasil pembakaran menimbulkan gelombang aliran gas yang menyebabkan timbulnya frekuensi yang akan menjalar pada dinding knalpot, rumus untuk menghitung frekuensi : T=1 / f (2.8) Dimana : f = Frekuensi (cycle/s). T = Waktu (s). Frekuensi mempunyai hubungan erat terhadap panjang gelombang dan kecepatan rambat bunyi dalam tabung knalpot. Panjang gelombang bunyi pada knalpot tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.11. Gambar 2.11. Gelombang Longitudinal Panjang gelombang bunyi pada sumber bunyi akan semakin kecil apabila angka frekuensi semakin besar. Hubungan antara kecepatan rambat gelombang dan frekuensi dapat dicari melalui rumus ini : Universitas Sumatera Utara
  • 17. Tav CSL ++ log10 λ = c / f (2.9) Dimana : λ = Panjang gelombang (m) ƒ = Frekuensi sumber bunyi (Hz) c = Kecepatan rambat bunyi di udara (340 m/s) Tingkat tekanan bunyi tersebut dapat dihitung dengan menggunakan rumus : SPL = 20 Log 10 ( Ps / Pref ) (2.10) Dimana : Pref = Tekanan referensi 2 10-5 ( Pa). Ps = Tekanan sumber bunyi (Pa) Tingkat tekanan bunyi rata-rata (Lav) adalah : (2.11) Dimana : N = Jumlah titik pengukuran = 16. Li = Tingkat tekanan bunyi pada titik ke i (dB). Tingkat daya bunyi total (Lw total ) : Lwtotal = (2.12) Dimana : S = Luas area setengah bola = 2πR2 . ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ = ∑= N i Li N Lav 1 10/ 10 1 log10 Universitas Sumatera Utara
  • 18. R = Jarak pengukuran dari tabung knalpot (m). Faktor koreksi (CT ) : TC = cρ 400 log10 (2.13) c = Kecepatan bunyi di udara (m/s). ρ = Kerapatan udara (kg/m3 ). Tingkat daya bunyi pada Sumber : W = I S (2.14) Dimana : I = Intensitas (watt/m2 ). S = Luas penampang pipa (m2 ). Perhitungan tingkat intensitas bunyi dapat digunakan rumus (LI): LI = Tav CL log10+ (2.15) Dimana : LI = Tingkat daya bunyi rata-rata (dB). Lav = Tingkat tekanan tekanan bunyi rata-rata (dB). CT = Faktor koreksi. Daya akustik pada sumber bunyi (Wa) dalam tabung knalpot dapat dihitung dengan menggunakan rumus dibawah ini yakni vAPWa Δ= (2.16) Universitas Sumatera Utara
  • 19. Wo Wa LogLwin 10= Dimana : ΔP = Tekanan gas (pa). A = Luas penampang pipa (m2 ). V = Kecepatan gas masuk (m) Intensitas bunyi sumber (I) dalam tabung knalpot adalah : Intensitas bunyi I = 2 4 r Wa π (2.17) Dimana : ΔP = Tekanan gas (pa)π A = Luas penampang pipa (m2 ) V = Kecepatan gas masuk (m) π = 3,14 r = Radius tabung / pipa (m) Untuk menghitung tingkat daya bunyi pada sumber (Lwm) : (2.18) Dimana : Wo = Daya akustik referensi (10-12 watt). Tingkat tekanan bunyi bunyi dalam tabung knalpot dapat dihitung dengan menggunakan rumus dibawah ini : Universitas Sumatera Utara
  • 20. Lpin = 20 log 0p p (2.19) Dimana : P = Tekanan gas keluar (pa). Po = Tekanan referensi (2.10-5 pa). TL = 10 log10 [ 1 + 0,25( ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ λ πLc Se Sc 2 sin) Sc Se - 22 ] dB (2.20) Dimana : Dimana TL = Transmission loss (dB) Se = Luas daerah masuk atau keluar (m2 ) Sc = Luas daerah knalpot (m2 ) Lc = Panjang knalpot (m) λ = Panjang gelombang (m) λ πLc2 = Sudut pantul, dalam radians Penurunan tingkat kebisingan (noise reduction) akibat penyerapan suara oleh material mild steel pada knalpot standar : NR(α) = 1,05 x 4,1 α S pL × (2.21) Dimana : L = Panjang knalpot (0,52 m). P = Keliling penampang knalpot (m). Universitas Sumatera Utara
  • 21. hc c f l c 81,1 )1( 2/122 μ− = S = Luas penampang knapot (m2 ). α = Koefisien absorpsi mild steel . Frekuensi kritis yang diperoleh pada bahan : (2.22) Dimana : c = Kecepatan bunyi di udara (m/s) = 20,04 T . Kecepatan bunyi pada mild steel Ecl ρ= = (m/s ). ρ = Massa jenis mild steel ( kg/m3 ). E = Modulus elastisitas mild steel (Gpa). μ = Angka poisson rasio mild steel. h = Tebal mild steel (m). Transmission loss mild steel pada bahan adalah : TL1 = 20log (fcm) +10logη - 45 (2.23) Dimana : m = Massa bahan (kg). fc = Frekuensi kritis (Hz). Universitas Sumatera Utara
  • 22. Suara Kebisingan Knalpot Standar Knalpot Komposit Saluran Tunggal Knalpot Komposi Saluran Ganda Variable Variasi Putaran Mesin Mobil Data Penelitian Tingkat Tekanan Bunyi Kecepatan Gas Buang Tekanan Gas Buang Temperatur Gas Buang Pengolahan Data (Program Excell ) Kesimpulan dan Saran Permasalahan Suara Kebisingan Kontrol Variable Engine Tune up Tester Exhaust Gas Analyzer 2.11. Kerangka Konsep Untuk lebih jelasnya dalam penelitian ini, maka alur penelitian yang akan dilakukan seperti Gambar 2.12 pada bagan dibawah ini : Gambar 2.12 Kerangka Konsep Penelitian Universitas Sumatera Utara