LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA EKSPERIMEN II
TARAF INTENSITAS BUNYI
Disusun oleh: Nama Judul Hari/Tanggal Asisten
: RIYANTO H1C004006 ANGGORO H1C004009 : Taraf Intensitas Bunyi : 3 April 2006 : Sugito, M.Si
DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN PROGRAM SARJANA MIPA JURUSAN FISIKA 2007
TARAF INTENSITAS BUNYI Oleh : Riyanto H1C 004006 Anggoro H1C004009 ABSTRAK Praktikum taraf intensitas bunyi telah dilakukan pada tanggal 3 April 2007. Praktikum ini bertujuan untuk menentukan taraf intensitas bunyi sebuah sumber bunyi (sirine) dan menentukan serapan energi gelombang bunyi serta mendeskripsikan faktorfaktor yang berpengaruh saat gelombang bunyi menjalar. Pengukuran taraf intensitas bunyi dilakukan di daerah yang cukup sepi untuk memperkecil kesalahan pengukuran akibat pengaruh sumber bunyi di daerah sekitar. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan sound level meter untuk mengukur taraf intensitas bunyi yang berasal dari sirine pada berbagai jarak dan arah mata angin. Data yang diperoleh digambarkan dalam bentuk grafik dan peta kontur untuk mengetahui pengaruh jarak terhadap taraf intensitas bunyi. Hasil analisa menunjukkan bahwa taraf intensitas bunyi berbanding terbalik dengan jarak dan selama penjalaran gelombang bunyi terjadi penyerapan energi oleh udara. Kata kunci : taraf intensitas bunyi, serapan energi gelombang bunyi, sound level meter. ABSTRAC Keyword :
I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Gelombang bunyi sangat penting peranannya dalam kehidupan manusia, karena dengan gelombang bunyi itu manusia dapat saling berkomunikasi satu dengan lainnya. Adanya gangguan pada gelombang bunyi ini dapat menyebabkan komunikasi kita terganggu, yang biasanya disebabkan oleh gelombang bunyi frekuensi tinggi. Gangguan gelombang bunyi frekuensi tinggi yang sering disebut dengan kebisingan dapat disebabkan oleh kesibukan lalu lintas maupun indstri (Sugito dkk., 2003). Gangguan kebisingan yang serius dapat menyebabkan kerusakan klinis pada indera pendengaran manusia (Eleftheriou, 2002).
Tujuan Tujuan dari percobaan ini yaitu dapat menentukan Taraf Intensitas bunyi dari sumber bunyi (sirine), menentukan serapan energi gelombang bunyi di udara, dan menentukan factor-faktor yang berpengaruh pada penjalaran gelombang bunyi.
II. DASAR TEORI Gelombang bunyi didefinisikan sebagai gelombang mekanik longitudinal berfrekuensi 20-20.000 Hz yang menjalar melalui medium elastis dan dapat ditangkap oleh indera dengar manusia (Halliday dan Resnick, 1978). Bunyi dengan frekuensi kurang dari 20 Hz tidak terdengar oleh indera dengar manusia, dan disebut sebagai infrasonik. Sedangkan bunyi dengan frekuensi lebih besar dari 20.000 Hz dissebut ultrasonik dan bunyi ini mempunyai efek rasa sakit pada pendengaraan menusia. Gelombang bunyi mempunyai kelajuan yang berbeda-beda di dalam berbagai medium. Untuk medium yang sama, beberapa faktor yang mempengaruhi penjalaran gelombang bunyi adalah bentuk geometri sumber, keadaan atmosfer di sekitarnya, dan efek peermukaan (Truax, 1999). Geometri sumber gelombang bunyi beerpengaruh pada arah penyebaran energi gelombang bunyi sebagai akibat penyebaran muka gelombang. Geometri sumber ini tidaak beergantung pada frekuensi gelombang bunyi dan mempunyai efek yang sama untuk semua keadaan. Ada dua macam geometri sumber gelombang, yaitu geometrri berbentuk bola dan silinder (gambar 1 dan 2). Gelombang bunyi akan kehilangan energinya akibat penyebaraan ini sesuai dengan bentuk geometri tersebut beberapa dB (decibel).
Point Source
A
B
Gambar 1. Sumber gelombang berbentuk titik dengan penjalaran geometri bola.
B A
L in e S o u rc e
Gambar 2. Sumber gelombang berbentuk garis dengan penjalaran geometri silinder.
Keadaan atmosfer berpengaruh pada penjalaran gelombang bunyi melalui dua jenis mekanisme, yaitu relaksasi molecular dan efek viscositas. Untuk gelombang bunyi frekuensi tinggi akan terserap oleh atmosfer lebih banyak dari pada gelombang frekuensi rendah. Jumlah penyerapan gelombang bunyi oleh atmosfer ini juga bergantung pada temperatur dan kelembaban. Gambar 3 menunjukkan variasi penyerapan gelombang bunyi akibat perbedaan temperatur dan kelembaban.
3-
4 Khz 2-
12 Khz
10 20 30 RELATIVE HUMIDITY
ATTENTUATION (dB/100m)
ATTENTUATION (dB/100m)
5-
4-
10%
3-
20% 40%
2-
110
20
30
40
50
TEMPERATURE ( C)
Gambar 3. Pengaruh kelembaban udara dan temperatur terhadap Penyerapan gelombang akustik.
Di dalam medium gas (udara) pada umumnya gelombang bunyi mempunyai kelajuan yang dapat dirumuskan sebagai: v=
pγ
ρ
(1)
dengan p menyatakan tekanan tak terganggu dan γ adalah cp/cv, yaitu rasio kalor jenis gas pada tekanan tetap terhadap kalor jenis gas pada volume tetap. Untuk gas dwiatomik seperti oksigen, nitrogen dan udara nilai γ-nya adalah 7/5 atau 1,4. Intensitas gelombang bunyi di suatu titik didefinisikan sebagai laju garis gelombang bunyi rata-rata yang ditransmisikan dalam arah tertentu melalui satu satuan luasan yang tegak lurus. Intensitas gelombang bunyi (I) secara matematis dinyatakan sebagai: I =
W A
(2) dengan I = intensitas (watt/m2), A = luasan yang melingkupi sumber (m2) dan W = daya (watt). Intensitas suatu sumber gelombang bunyi juga bergantung pada jenis atau tipe sumber tersebut. Untuk sumber yang berbentuk titik, missalnya sumber berupa mesin, pesawat atau pabrik, intensitas gelombang tersebut merupakan fungsi jarak r dari sumber tersebut, yaitu: I=
W 4πr 2
(3)
Kekerasan gelombang bunyi biasanya dinyatakan dalam satuan desibel (dB), yaitu: SL ( dB ) = 10 log
I I0
(4)
dengan I = intensitas dan I0 = intensitas ambang (10-12 W/m2)
III. METODE 3.1. Metode
Metode yang digunakan dalam percobaan ini adalah pengukuran taraf Intensitas bunyi dari sirine secara langsung menggunakan Sound Level Meter (SLM). Sirine diletakkan pada suatu titik, dan SLM diletakkan pada jarak yang ditentukan yaitu 2 m, 5 m, 10 m, 20 m, 30 m dan 50 m sebelah utara, selatan, barat dan timur sirine. Pada saat sirine dibunyikan, SLM akan mencatat Intensitas bunyi dari sirine tersebut. Kemudian praktikan mencatat nilai yang tercatat pada SLM.
3.2. Waktu dan Tempat Percobaan Taraf Intensitas Bunyi dilaksanakan pada hari Selasa tanggal 3 April 2007 di 3.3. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini antara lain: 1. Sound Level Meter (SLM) 2. Annemometer 3. Termometer 4. Higrometer 5. Accu/Batterai 6. Sirine dan meteran pita dengan panjang 50 m
Cara Kerja 1. Meletakkan sumber bunyi berupa sirine dengan frekuensi tertentu pada ketinggian ± 150 cm.
2. Menghidupkan sumber bunyi dengan volume maksimum. 3. Mengukur taraf intensitas bunyi sirine tersebut dengan sound level meter pada jarak 2 m, 5 m, 10 m, 20 m, 30 m, 50 m, masing-masing 2 kali pada tempat yang berbeda-beda, yaitu sebelah barat, timur, utara dan selatan sumber bunyi. 4. Mengukur sumber bunyi latar yang berasal dari sumber bunyi lain yang ada, misalnya kendaraan bermotor, angin dan lain-lain pada tempat-tempat pengukuran. 5. Mengukur kecepatan angin, suhu dan kelembaban udara selama pengukuran berlangsung. 6. Mengulang pengukuran nomor 3 s/d 5 mulai pada jarak 50 m, 30 m, 20 m, 10 m, 5 m, dan 2 m. 7. Membuat peta kontur dari hasil pengukuran yang diperoleh, kemudian menganalisis hasilnya.
3.3.
Diagram Alir Apakah sudah mengulang pengukuran nomor 3 s/d 5 Mulai mulai pada jarak 50 dengan m, 30 sound level meter Mengukur taraf intensitas bunyi sirine m, 20 m, 10 m, 5 m, pada jarak 2 m, 5 m, 10 m, 20 m, 30 m, 50dan m,2masing-masing 2 kali m ?yaitu pada tempat yang berbeda-beda, sebelah barat, timur, utara Meletakkan sumber bunyi berupa sirine dengan Mengukur kecepatan angin, suhulatar dan kelembaban Mengukur sumber bunyi pada dan selatan sumber bunyi. Menghidupkan sumber bunyi dengan volume maksimum frekuensi tertentu pada ketinggian ± 150 cm. udaratempat-tempat selama pengukuran berlangsung. pengukuran.
tidak
ya
selesai
IV. DATA PENGAMATAN Tabel 1. Tabel hasil percobaan No
Arah
Jarak
Intensitas (dB)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Selatan Selatan Selatan Selatan Selatan Selatan Utara Utara Utara Utara Utara Utara Barat Barat Barat Barat Barat Barat Timur Timur Timur Timur Timur Timur
2 5 10 20 30 50 2 5 10 20 30 50 2 5 10 20 30 50 2 5 10 20 30 50
86.55 79.42167 73.78333 67.8333 62.06667 56.41667 89.98333 82.25 76.85 71.433 62.41667 60.31667 87.11667 78.25 73.51667 64.51667 61.81667 88.23333 79.5 77.81667 69.38 63.8 -
Intenitas (dB)
90 80 70
Series1
60 50 0
10
20
30 Jarak (m)
40
50
60
INTENSITAS (W/m^2)
HUBUNGAN INTENSITAS BUNYI DENGAN JARAK 100 90 80
Series1
70 60 50 0
10
20
30
40
50
60
JARAK (m)
INTENSITAS (W/m^2)
HUBUNGAN INTENSITAS BUNYI DENGAN JARAK 90 80 70
Series1
60 50 0
10
20 JARAK (m)
30
40
INTENSITAS BUNYI (W/m^2)
HUBUNGAN INTENSITAS BUNYI DENGAN JARAK 100 90 80
Series1
70 60 50 0
10
20
30
JARAK (m)
V. PERHITUNGAN Tabel 2. Tabel hasil perhitungan
40
No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Arah Selatan Selatan Selatan Selatan Selatan Selatan Utara Utara Utara Utara Utara Utara Barat Barat Barat Barat Barat Barat Timur Timur Timur Timur Timur Timur
X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 5 10 20 30 50 -2 -5 -10 -20 -30 -50
Y 2 5 10 20 30 50 -2 -5 -10 -20 -30 -50 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
W 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12
I (W/m^2) 0.238636 0.038182 0.009545 0.002386 0.001061 0.000382 0.238636 0.038182 0.009545 0.002386 0.001061 0.000382 0.238636 0.038182 0.009545 0.002386 0.001061 0.000382 0.238636 0.038182 0.009545 0.002386 0.001061 0.000382
Gambar 5. Peta kontur hasil percobaan
VI. HASIL & PEMBAHASAN
SL (dB) 103.7774 95.81857 89.79797 83.77737 80.25554 75.81857 103.7774 95.81857 89.79797 83.77737 80.25554 75.81857 103.7774 95.81857 89.79797 83.77737 80.25554 75.81857 103.7774 95.81857 89.79797 83.77737 80.25554 75.81857
Berdasarkan hasil yang telah diperoleh diketahui bahwa nilai Intensitas gelombang bunyi yang terukur tidak sama dengan nilai Intensitas gelombang bunyi dalam perhitungan. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya adalah: 1. Adanya angin yang berhembus dari berbagai arah yang menyebabkan tidak akuratnya nilai yang terukur oleh Sound Level Meter (SLM). 2. Suara yang dikeluarkan sirine terserap oleh tumbuh-tumbuhan yang ada di sekitarnya. 3. Adanya pengaruh kecepatan angin, yang menyebabkan nilai Intensitas gelombang bunyi yang terukur lebih kecil dari hasil perhitungan. Namun demikian, nilai dari hasil pengukuran dan perhitungan hampir sama (mendekati). VII. KESIMPULAN Berdasarkan hasil yang telah diperoleh, praktikan menyimpulkan bahwa: 1.
Hal-hal yang berpengaruh pada penjalaran gelombang bunyi yaitu
kecepatan angin dan benda-benda di sekitar sirine yang dapat menyerap gelombang bunyi seperti tumbuh-tumbuhan dan lain-lain. 2.
Nilai hasil perhitungan mendekati nilai hasil percobaan. Adapun
nilai yang diperoleh berdasarkan perhitungan adalah sebagai berikut:
VIII. DAFTAR PUSTAKA Ganiyanti, A.S., 1981, Gelombang dan Optik. Universitas Indonesia, Jakarta M.O. Tjia, 1994, Gelombang. Dabara Publishers, Solo Sutrisno, 1982, Fisika Dasar. ITB, Bandung Tipler, P. A., 1991, Fisika Untuk Sains dan Teknik Edisi Ketiga. Erlangga, Jakarta
