bab i pendahuluan

BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Seiring dengan berkembangnya teknologi, peranan gelombang bunyi kini
menjadi semakin besar. Bunyi dapat dimanfaatkan pada beragam keperluan
misalnya bidang kedokteran (dikenal alat USG), bidang kelautan (SONAR atau
Sound Navigation and Ranging) dan pada bidang industri (Non Destructive
Testing).
Bunyi telah dikenal sejak pertama kali manusia ada di muka bumi ini.
Sebelum ilmu fisika berkembang lebih jauh, manusia hanya mengetahui bahwa
bunyi berasal dari benda yang bergetar atau hasil tumbukan dari dua benda. Bunyi
(berasal dari benda bergetar) dirambatkan melalui udara sebagai gelombang
longitudinal dan gelombang itu berupa variasi tekanan udara (Irwanto, 2005).
Bentuk gelombang yang teratur (nada) umumnya dapat menimbulkan rasa yang
menyenangkan, dan menenangkan sehingga berkembanglah industri musik, baik
musik tradisional maupun modern (Kristianto, 2008).
Menurut Kinsler (1958), keberadaan vibrasi dan gelombang akustik
berkaitan erat dengan fenomena pembangkitan, transmisi dan interaksi tenaga
dalam bentuk gelombang longitudinal pada benda. Banyak jenis vibrasi yang
terjadi pada perambatan dan penyerapan gelombang akustik. Ragam vibrasi
menjangkau dari gelombang bunyi sinusoidal sederhana yang dihasilkan di udara
oleh garputala pada frekuensi karakteristiknya, gelombang periodik kompleks
yang dihasilkan oleh dawai biola, hingga gelombang tak periodik yang disebut
noise.
Saat ini, fenomena vibrasi menjadi hal yang menarik karena sejumlah
peristiwa sehari-hari melibatkan peristiwa vibrasi. Jam dinding yang berdetak,
suara dapat didengar telinga, hingga getaran internal yang terjadi pada molekul
tingkat atomik. Semua contoh itu berkaitan dengan fenomena vibrasi. Melalui
peristiwa vibrasi dapat pula dikaji peristiwa lain yang berhubungan dengan
1
2
penyerapan tenaga gelombang yang diterima oleh bahan dari sistem luar, yaitu
peristiwa resonansi.
Resonansi merupakan kondisi yang terjadi saat bahan dapat menyerap
tenaga yang diterimanya pada intensitas maksimal dan menimbulkan amplitudo
yang relatif lebih besar. Dalam hal ini tenaga yang diterima bahan dapat berupa
tenaga gelombang akustik maupun non akustik. Untuk mengkaji fenomena
resonansi, dapat dilakukan secara sederhana dengan meninjau sistem bahan
sebagai sistem osilator harmonik terendam terpaksa (forced damped harmonic
oscillation). Sistem pegas dan pendulum serta dua garputala merupakan contoh
sistem sederhana yang digunakan untuk mempelajari fenomena resonansi.
Aplikasi sistem resonansi yang lebih kompleks salahsatunya terdapat pada
komponen elektronik yang mengandung rangkaian R – L – C. Rangkaian benda
pada komponen yang digunakan untuk membangkitkan medan listrik maupun
magnet pada eksperimen elektrooptika maupun magnetooptika. Sistem resonansi
yang jauh lebih rumit terjadi seperti halnya sistem shock–breaker pada kendaraan
baik itu sepeda motor, mobil, kereta api maupun pesawat terbang atau sistem
antena televisi dan radio, rangka bangunan bertingkat tinggi dan jembatan. Dalam
hal ini fenomena resonansi memiliki peranan yang sangat penting karena
berkaitan erat dengan ketahanan sistem tersebut.
Pada tahun 1940, jembatan Tacoma Narrowa Bridge di Puget Sound,
Washington, AS hancur setelah empat bulan diresmikan (Gambar 1.1). Hembusan
angin yang lembut membuat jembatan tersebut berosilasi, sampai akhirnya
bentangan utamanya patah, terputus dari kabel-kabelnya dan tercebur ke dalam
sungai di bawahnya. Dalam hal ini angin dapat menimbulakan gaya resultan
berfluktuasi yang beresonansi dengan frekuensi alamiah jembatan, sehingga
terjadi kenaikan amplitudo ayunan yang mampu menghancurkan jembatan
tersebut. Hancurnya jembatan tersebut membuktikan pada kita betapa fenomena
resonansi dapat memberikan efek yang begitu besar pada kehidupan manusia.
3
Gambar 1.1 Tacoma Narrows bridge di Puged Sound, Washington, AS.
Hembusan angin menimbulkan gaya resultan berfluktuasi
yang beresonansi dengan frekuensi alamiah jembatan,
sehingga terjadi kenaikan amplitudo ayunan yang
menghancurkan jembatan tersebut pada tanggal 7 November
1940 (Halliday dan Resnick, 1990).
Sumber bunyi yang biasa dijumpai dalam kehidupan sehari-hari beraneka
ragam. Musik merupakan salah satu sumber bunyi dari cabang seni yang menjadi
kebutuhan hidup masyarakat yang tak lepas dari fungsi yang ada dalam musik itu
sendiri, antara lain sebagai media estetika, ekspresi, ritual keagamaan dan hiburan.
Musik mampu untuk mengekspresikan perasaan dari bahasa baik lisan maupun
tulisan.
Pada bidang musik, peristiwa resonansi akustik dimanfaatkan pada gitar,
biola dan sistem pada pipa organa untuk menaikan amplitudo yang dihasilkan.
Musik merupakan bagian dari kebutuhan manusia. Musik disusun oleh nada,
kombinasi dan hubungan temporal untuk menghasilkan komposisi suara yang
memiliki kesatuan serta kesinambungan. Musik atau karya seni ini tidak luput dari
dukungan sejarah, budaya, lokasi dan selera baik individu ataupun kelompok.
Di Indonesia terdapat sejumlah aliran musik baik asli dari dalam negeri
maupun import dari luar negeri. Hingga saat ini sudah sangat berkembang seperti
pop, jazz, blues, rock, reagea dan R&B serta musik-musik daerah, yang sangat
berpengaruh terhadapa budaya Indonesia. Musik daerah memiliki alat musik yang
khas, contoh: sasando alat musik tradisional NTB, gamelan jawa alat musik
tradisional jawa dan beraneka ragam lainya yang ada di Indonesia. Salah satu alat
4
musik tradisional Indonesia yang sudah di akui UNESCO yaitu angklung. Telah
ditunjukan bahwa peristiwa resonansi memiliki aplikasi dan peranan yang luas,
terutama pada keilmuan fisika dan teknik. Efek yang dihasilkan merambah pada
bidang ilmu yang lain. Berdasar argumen tersebut, maka peristiwa resonansi
dipandang menjadi hal yang menarik untuk dieksplorasi dan dikembangkan.
Beragam penelitian telah dilakukan dalam topik resonator dan resonansi
akustik. Denardo dan bernard (1996) telah merancang resonator akustik tak
seragam (tempang lintangnya) yang dapat diubah ketakseragamannya dan
mengukur perubahan-perubahan frekuensi resonansi yang terjadi akibat perubahan
tersebut. Sebelumnya Denardo dan Alkov (1994) telah menjabarkan teori yang
mendasarinya. Pengamatan fenomena gelombang dan pengukuran spektrum
resonansi akustik pada kamar (chamber) resonator telah dilakukan oleh Smith,
Moore, dan Nicholson Jr. (1974). Studi eksperimental tentang resonansi
Helmholtz pada violin (biola) telah dilakukan oleh Vandegrift (1993). Di LAB
Fisika Atom Inti FMIPA UGM, pengukuran faktor kualitas (Q) resonator akustik
silindris telah dilakukan oleh Setiawan dkk (2003) dengan menggunakan alat yang
berbantuan komputer. Sedangkan Moloney (2003) telah melakukan pengukuran
faktor kualitas (Q) pada resonator Helmholz.
Dalam skripsi ini, penulis mengamati fenomena resonansi yang terjadi pada
pipa paralon dengan beberapa sampel panjang dan diameter pipa. Caranya,
meletakkan loudspeaker pada penjepit statif dengan jarak tetap diatas permukaan
pipa dan terhubung dengan AFG. Sementara itu, microphone pada sound level
meter diletakkan di atas permukaan pipa, untuk mendeteksi intensitas bunyi .
Variabel yang dimanipulasi yaitu diameter pipa yang berbeda, kedalaman pasir
yang bebeda pada pipa, serta frekuensipada AFG berubah-ubah. Selain itu
penelitian ini bisa diterapkan untuk membantu pabrik semen dalam melihat berapa
kedalaman semen pada saat memproduksi semen dengan mendekatkan hubungan
antara ilmu dasar (fisika) dengan ilmu terapan (fisika).
5
1.2
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang permasalahan yang telah diuraikan di atas, maka
dapat diperoleh 2 rumusan masalah, kedua rumusan masalah tersebut diuraikan
dibawah ini.
1. Dapatkah dibuat model penentuan kedalaman semen dengan metode resonansi
bunyi?
2. Dapatkah semen tersebut diganti dengan bahan pasir?
1.3
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk meramalkan kedalaman pasir pada
pipa paralon dengan gejala resonansi bunyi terhadap perubahan diameter pipa
berbeda, kedalaman pasir yang bebeda pada pipa, serta frekuensi AFG yang
berubah-ubah.
1.4
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang diperoleh untuk Tri Darma Perguruan Tinggi (PT)
adalah Penelitian, Pendidikan dan Pengajaran (Dikjar), pengabdian kepada
masyarakat. ketiga manfaat tersebut diuraikan dibawah ini.
1. Dikjar, bisa diterapkan untuk pengetahuan dan ketrampilan.
2. Penelitian, bisa menambah pengalaman penelitian tentang resonansi bunyi.
3. Pengabdian kepada masyarakat, didapat informasi skala lab tetapi dapat
digunakan oleh pabrik semen.
1.5
Batasan Masalah
Batasan masalah pada penelitian tugas akhir ini antara lain: Penelitian
dilakukan dengan menggunakan pipa paralon variasi 5 diameter dan maksimal
panjang pipa 54 cm, dan Sampel bahan yang diteliti yaitu pasir.
1.6
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan laporan tugas akhir ini berdasarkan metode yang
digunakan penulis untuk menyusun tugas akhir, yaitu:
1. Studi Literatur
Studi Literatur dilakukan dengan mempelajari kembali pengetahuan yang
diperoleh selama kuliah, pengetahuan pustaka, dan mengkaji buku, jurnal karya
6
ilmiah dan artikel-artikel baik dari sumber asli maupun situs-situs internet yang
valid yang dapat menjadi acuan dalam penelitian yang akan dilakukan.
2. Konsultasi dan peminjaman alat
Melakukan konsultasi dengan dosen pembimbing tugas akhir dan peminjaman
alat di Laboratarium Fisika Dasar MIPA UGM untuk jalannya penelitian.
3. Penelitian dan Analisa
Melakukan penelitian terhadap pipa organa dengan bahan pasir menggunakan
AFG (Audio Function Generator) dan menganalisa hasil data serta garfik pada
excel 2013 dan kaladia graph.
4. Penulisan Laporan
Pada tahap ini dilakukan penulisan laporan tugas akhir secara lengkap
mengenai penelitian yang telah dilakukan sesuai panduan penulian tugas akhir.
Secara garis besar, penulisan skripsi dibagi menjadi tiga bagian yaitu bagian
awal, bagian isi, dan bagian akhir. Berikut adalah bagian-bagian yang
dimaksud :
Bagian awal terdiri dari halaman sampul luar, halaman judul, halaman
pengesahan, halaman pernyataan, halaman persembahan, prakata, daftar isi, daftar
tabel, daftar gambar, daftar lampiran, intisari (bahasa Indonesia), dan abstract
(bahasa Inggris).
Bagian isi pada skripsi ini melibatkan 6 bab. Topik paparan pada keenam
bab tersebut diuraikan dibawah ini.
a. Bab I Pendahuluan, meliputi latar belakang, perumusan masalah,tujuan
penelitian, batasan masalah, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.
b. Bab II Tinjauan Pustaka, berisikan tentang ringkasan penelitian-penelitian yang
telah dilakukan sebelumnya dan berhubungan dengan topik dari penelitian ii.
c. Bab III Dasar Teori, berisikan materi-materi yang merupakan dasar ataupun
pendukung dari topik penelitian ini. Adapun materi yang bersangkutan seperti,
gelombang bunyi, cepat rambat, gelombang longitudinal, resonansi, pipa
organa tertutup dan terbuka.
7
d. Bab IV Metodologi Penelitian, berisikan tentang waktu dan tempat penelitian,
alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian, dan langkah kerja yang
dilakukan dalam penelitian.
e. Bab V Hasil dan Pembahasan, berisikan hasil dari penelitian dan pembahasan
dari hasil yang ada.
f. Bab VI kesimpulan dan Saran, berisikan kesimpulan dari hasil penelitian yang
telah dilakukan, serta saran yang berkaitan dengan hasil penelitian.
Bagian akhir dari skripsi ini memuat daftar pustaka yang merupakan acuan
dalam penyelesaian skripsi.