TARAF INTENSITAS BUNYI Muhammad Adam Alfath (140310140052), Diyan Unmu Dzujah (140310140047) Program Studi Fisika, FMIPA Universitas Padjadjaran Jum’at, 13.00-15.00 7 April 2017 Asisten: Yati Maryati Abstrak Percobaan taraf intensitas bunyi bertujuan untuk menentukan taraf intensitas bunyi dari sumber bunyi sirine, menentukan serapan energi gelombang bunyi di udara, menentukan hal-hal yang berpengaruh pada penjalaran gelombang bunyi, dan membuat peta sebaran intensitas bunyi. Sebuah sirine 15W diletakan pada ketinggian 150 cm sebagai sumber bunyi yang akan diukur intensitasnya pada variasi jarak antara 2 m sampai 30 m untuk 8 arah mata angin. Diperoleh grafik hubungan antara taraf intensitas bunyi dengan jarak pengukuran dan se;anjutnya data diplot sesuai dengan sumbu kartesian dan diperoleh peta sebaran taraf intensitas bunyi. Dari hasil perhitungan manual dan dari data untuk jarak yang sama terdapat perbedaan, hal tersebut dikarenakan adanya faktor yang mempengaruhi intensitas bunyi yaitu, kecepatan angin, suhu, kelembaban. Serapan energi rata-rata yang diperoleh dari percobaan ini yaitu 84.72 ± 1.29 W/m2. Kata kunci: sound intensity, sound intensity level
1. Pendahuluan Gelombang bunyi ini merupakan vibrasi/getaran molekul-molekul zat dan saling beradu satu sama lain namun demikian zat tersebut terkoordinasi menghasilkan gelombang serta mentransmisikan energi bahkan tidak pernah terjadi perpindahan partikel [1]. Bunyi sering dikaitkan dengan indra pendengaran beserta fisiologi telinga dan otak. Gelombang bunyi mampu menginterpretasikan sesuatu yang datang ke telinga. Intensitas bunyi yang dapat didengar oleh telinga hanya berkisar 20-20000 Hz. Jika terlalu kecil atau terlalu besar, maka telinga tidak dapat menangkapnya (mendengar). Agar penggunaan bunyi sesuai dengan daya tangkap telinga (khususnya telinga manusia), maka diperlukan pengukuran intensitas bunyi [1].
Gambar 1. Sumber gelombang berbentuk titik dengan penjalaran geometri bola.
2. Teori Dasar Geometri sumber gelombang bunyi berpengaruh karena hal tersebut akan menyebabkan pengaruh pada arah penyebaran energi gelombang bunyi sebagai akibat penyebaran muka gelombang. Geometri sumber tidak bergantung pada frekuensi dan akan memiliki efek yang sama pada semua keadaan [2]. Ada 2 macam geometi sumber gelombang yaitu bola dan silinder. Gelombang bunyi akan kehilangan energinya akibat penyebaran ini sesuai dengan bentuk geometri tersebut beberapa decibel (dB) [3].
Gambar 2. Sumber gelombang berbentuk garis dengan penjalaran geometri silinder. Intensitas bunyi menggambarkan laju aliran enrgy tiap satu satuan unit daerah dalam satu titik dalam ruang. Dalam SI satuan intensitas bunyi adalah watt per meter persegi. Ketika tekanan udara merupakan sebuah besaran skalar sedangkan intensitas bunyi merupakan sebuah besaran vektor yang memiliki besar dan arah. [3]
Intensitas gelombang bunyi di suatu titik didefinisikan sebagai laju garis gelombang bunyi rata-rata yang diasumsikan sebagai laju garis gelombang bunyi rata-rata yang ditransmisikan dalam arah tertentu melalui satu satuan luasan yang tegak lurus. Intensitas gelombang bunyi (I) dalam sebaran bola sebagai fungsi dari jarak secara matematis dinyatakan sebagai: I
W 4πr
(1)
Kekerasan gelombang bunyi biasanya dinyatakan dalam satuan decibel (dB), yaitu: TI
10 log
I I
(2)
dengan I adalah intensitas ambang yang bernilai 10 W/m [3].
3. Percobaan 3.1. Alat dan Bahan Peralatan yang digunakan percobaan ini yaitu Sound Level Meter (SLM) sebagai alat ukur intensitas bunyi, annemometer sebagai alat ukur kecepatan udara, termometer sebagai alat ukur suhu udara, higrometer sebagai alat ukur kelembaban udara, accu sebagai sumber daya sirine, sirine sebagai sumber bunyi dengan daya 15W,meter pita 50 m sebagai alat ukur jarak pengamatan dari sumber dan tiang penyangga 150 m sebagai tempat diletakannya sirine [4].
4. Data dan Analisa 4.1. Data Percobaan Dari percobaan di lapangan, diperoleh data intensitas suara yang diolah menjadi taraf intensitas sesuai Tabel 1. Tabel 1. Nilai Taraf Intensitas Eksperimen. X (m) -2 -5 -10 -15 -20 -25 -30 2 5 10 15 20 25 30
Y (m) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
TI (dB) 93,53 87,07 81,50 77,63 75,67 75,53 72,53 93,67 86,93 81,47 75,63 76,17 74,17 72,70
X (m) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Y (m) 2 5 10 15 20 25 30 -2 -5 -10 -15 -20 -25 -30
TI (dB) 94,90 86,73 81,90 76,63 74,33 75,03 73,20 95,03 88,03 82,27 76,47 76,53 73,90 74,13
dengan X positif yaitu timur, X negatif yaitu barat, Y positif yaitu utara, dan Y negatif yaitu selatan. Selanjutnya didapat pula nilai taraf intensitas bunyi secara analitik dari persamaan yang ada dengan hasil ditunjukan pada Tabel 2. Tabel 2. Nilai Taraf Intensitas Analitik. r (m) 2 5 10 15 20 25 30
I (W/m2) 0,298416 0,047746 0,011937 0,005305 0,002984 0,001910 0,001326
TI (dB) 114,7482 106,7894 10,0,7688 97,24699 94,74821 92,81001 91,22639
Sebaran taraf intensitas bunyi ditunjukan pada Gambar 4 dan Gambar 5
Gambar 3. Pengaturan percobaan. 3.2. Metode Eksperimen Pada percobaan ini ditempatkan sirine sebagai sumber bunti pada ketinggian 150 m. Intensitas bunyi diukur pada jarak 2 m, 5 m, 10 m, 15m, 20 m, 25 m, dan 30 m sebanyak 3 kali untuk 8 arah mata angin. Kemudian nilai taraf intensitas dapat ditentukan dari nilai intensitasnya [4]. Gambar 4. Peta sebaran taraf intensitas bunyi 2 dimensi
Daftar Acuan Buku [1] Resnick & Halliday. Fisika untuk Sains dan Teknik. Jakarta, Penerbit Erlangga (1992). [2] Vinh Trinh. Measurement of sound intensity and sound power. Australia, DSTO Materials research laboratory (1994).
Gambar 5. Peta sebaran taraf intensitas bunyi 3 dimensi 4.2. Analisis Data Ketika sirine dinyalakan maka gelombang tersebut akan mulai menjalar dan akan terjadi beberapa hal selama proses tersebut berlangsung. Salah satunya adalah penurunan nilai energi per satuan luas seiring bertambahnya jarak dari sumber bunyi tersebut, hal ini biasa disebut sebagai geometrical spreading. Karena bentuk dari muka gelombang ini berbentuk bola, maka gejala ini juga sering disebut sebagai spherical divergence [3]. Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa sebaran intensitas bunyi membentuk sebuah lingkaran yang hampir sempurna , dan semakin jauh dengan sumber maka intensitasnya semakin berkurang seiring bertambahnya jarak dan waktu dari sumbernya. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi nilai intensitas bunyi bisa berbeda satu sama lain meskipun memiliki jarak yang sama dari sumber antara lain, kecepatan angin, temperatur dan kelembapan. Sumber bunyi yang digunakan adalah sumber dengan frekuensi tinggi dan frekuensi tinggi akan terserap oleh atmosfer lebih banyak dari pada frekuensi rendah. Dari perbedaan nilai eksperimen dan analitik juga dapat diketahui bahwa intensitas pengamatan lebih rendah dari seharusnya. Hal ini menerangkan adanya serapan energi yang terjadi di udara dengan nilainya sebesar 84.72 ± 1.29 W/m2.
5. Kesimpulan Dalam percobaan ini diketahui bahwa taraf intensitas bunyi dapat ditentukan dari intensitasnya. Nilai intensitas bunyi sebagai fungsi dari jarak menunjukan perbandingan terbalik dimana semakin besar jarak dari sumbernya, maka semakin berkurang nilai intensitasnya. Hal-hal yang berpengaruh pada penjalaran gelombang bunyi antara lain kecepatan angin, temperature, kelembaban serta faktor serapan energi oleh udara yang dalam eksperimen bernilai 84.72 ± 1.29 W/m2.
Paper [3] Brüel & Kjær, Intensity Measurements, Collection of papers. BA 7196 (1988). [4] Rahmat M. Y. & M. Padilah W., Taraf Intensitas Bunyi, Fisika Inti dan Material. Universitas Jendral Soedirman (2016).
