Intensitas Bunyi [PDF]

Citation preview

INTENSITAS BUNYI DAN TARAF INTENSITAS BUNYI (KEBISINGAN) Bayangkanlah jika anda berada dalam kerumunan kemacetan yang diilustrasikan pada gambar di bawah ini.



Gambar 1. Banyaknya Kendaraan yang mengeluarkan bunyi yang dapat menyebabkan kebisingan



Bisingkah?. Suara bising tidak lain disebabkan oleh bunyi kendaraan yang berada di tempat tersebut. Pada kesempatan kali ini, akan dibahas seputar gelombang bunyi yaitu tepatnya intensitas bunyi dan taraf intensitas bunyi. Mari kita simak penjelasannya berikut: Intensitas Gelombang Bunyi Seperti yang kita ketahui bersama bahwa gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal. Agar pembaca dapat memahami tentang intensitas bunyi pembaca harus sudah membaca dan memahami konsep dari gelombang bunyi itu sendiri. INGAT KEMBALI MATERI BUNYI Beberapa hal yang perlu diingat kembali pada materi bunyi, diantaranya : 1. Bunyi termasuk gelombang longitudinal, artinya bunyi menjalar ke segala arah 2. Bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar 3. Bunyi mengalami pelemahan karena beberapa hal pada mediumnya (suhu, halangan, jarak, dll) 4. Keras lemahnya bunyi tergantung letak tempat terhadap sumber bunyi Intensitas bunyi (I) ialah daya yang dipindahkan setiap satuan luas, daya yang dimaksud tentunya adalah daya dari gelombang bunyi. Kita juga memahami prinsip dari daya (P) adalah digunakannya energi (W) tiap satuan waktu (t) atau usaha yang dilakukan tiap satuan waktu, sehingga intensitas bisa diketahui dengan menggunakan persamaan berikut: I=P/A ditulis dengan rumusan spreadsheet



I=W/(t*A)......



I=



w tA



Satu sumber akan memancarkan bunyi ke segala arah dan bersifat sferis (seperti kulit bola) sehingga energi yang keluarkan oleh sumber dan dihantarkan oleh partikel udara akan memiliki energi yang sama untuk tiap jarak yang sama bila diukur dari sumber bunyi (sering kita sebut sebagai jari-jari). Maka dari itulah, pada persamaan intensitas gelombang bunyi, luas yang digunakan adalah luas dari bola, bukan kubus, balok ataupun kerucut. Oleh karena itu, persamaan intensitas gelombang bunyi dapat dirumuskan menjadi: I=P/(4*π *R^2)



I=



P 4 π R2



Dengan keterangan simbol sebagai berikut: I = Intensitas bunyi dalam watt/(m^2) P = Daya gelombang bunyi dalam watt R = jarak titik pengamat diukur dari sumber bunyi dalam m t = waktu / durasi sumber bunyi saat mentransmisikan gelombang bunyi dalam sekon W = energi yang dibutuhkan atau dikeluarkan oleh sumber sewaktu sumber berbunyi dalam joule Menggunakan persamaan di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa semakin jauh jarak sumber bunyi maka bunyi akan terdengar lemah, sayup-sayup. Akan tetapi, jika sumber tersebut mendekat atau terletak di tempat yang dekat maka bunyi tersebut akan terdengar sangat keras. Hal ini dikarenakan adanya hubungan kuadrat terbalik antara intensitas bunyi dan jarak pengamat terhadap sumber bunyi. Jika jaraknya terhadap sumber menjadi setengahnya, maka intensitas bunyi akan menjadi 4 kali dari intensitas semula. Jika jaraknya menjadi ¼ kali, maka intensitasnya akan menjadi 16 kalinya.  Telinga manusia memliki karakteristik berupa I0 dan IP. I0 adalah intensitas gelombang bunyi terendah agar dapat didengar oleh Telinga manusia. Sedangngkan I P adalah intensitas gelombang bunyi tertinggi yang yang dapat kita dengar tanpa rasa sakit. I0 Telinga manusia memiliki nilai (10^-12) W/(m^2). Di lain pihak, intensitas ambang perasaan Telinga manusia adalah 1 W/(m^2). Contoh soal: Satu petasan kecil meledak dengan dengan daya sebesar 2000 π watt, maka tentukanlah intensitas bunyi yang diterima oleh seorang anak yang berada 10 meter dari ledakan petasan tersebut! Selesaikan dengan menuliskan operasi dalam spreadsheet! Diketahui : P = 2000 π W r = 10 meter Ditanya : I . . . ? jawab : I = P/ A



dan A adalah luas kulit bola



I = P / 4*π *(R^2) I= 2000π / 4*π *(10^2) I= 2000π /4*π *100 I=2000π /400π I=5 watt/(m^2) Penyelesaian dengan spreadsheet



P (watt) π 2000 3,142857



R(m) 10



R 2 (m 2 ) I=P/4πR 2 (watt/m 2 ) 100 5



Karena nilai dari ledakan petasan tersebut adalah lebih dari nilai ambang perasaan maka anak tersebut akan merasa tidak nyaman dengan ledakan petasan tersebut. Jika anaknya memiliki pendengaran yang normal. Contoh soal: Satu speaker aktive dengan daya 20 W mampu memancarkan bunyi secara berkesinambungan. Jika seseorang berada pada jarak 2 m dari speaker tersebut maka intensitas bunyi yang diterima oleh orang tersebut adalah ..... A. 0,12 Watt/m2 B. 0,26 Watt/m2 C. 0,39 Watt/m2 D. 0,42 Watt/m2 E. 0,64 Watt/m2 Jawaban : C Pembahasan : Daya sumber P = 20 Watt Radius R = 2 m



Penyelesaian dengan spreadsheet



P (watt) π 20 3,142857



R(m) 2



R 2 (m 2 ) I=P/4πR 2 (watt/m 2 ) 4 0,397727273



PERBANDINGAN INTENSITAS BUNYI Dari persamaan intensitas bunyi pada bidang bola di atas dapat diketahui bahwa intensitas bunyi I berbanding terbalik dengan kuadrat radius dari sumber bunyi (R2). Maka perbandingan intensitas bunyi di titik A pada radius RA dan intensitas bunyi di titik B pada radius RB dari sumber bunyi yang sama adalah :



Taraf Intensitas Gelombang Bunyi (TI) Taraf intensitas gelombang bunyi ditemukan oleh Alexander Graham Bell. Secara matematis taraf intensitas gelombang bunyi merupakan logaritma perbandingan antara intensitas bunyi dengan intensitas ambang pendengaran manusia. Dalam artian lain, taraf intensitas gelombang bunyi adalah tingkat kebisingan yang akan diterima seseorang ( manusia normal) terhadap bunyi-bunyian tersebut. Sebagai contoh peristiwa intensitas bunyi yang sering kita jumpai adalah suara beberapa mesin kendaraan yang sedang menyala, klakson yang dibunyikan bersama oleh beberapa pengemudi mobil pada saat terjadi kemacetan. Taraf intensias gelombang bunyi dapat dirumuskan sebagai berikut: TI=log(I/I0) Satuan TI adalah Bell (B) 1 deci Bell = 1. 10-1 B= 1/10 B atau 1B = 10 dB Sehingga jika dinyatakan dengan satuan dB, menjadi: TI=10*log(I/I0) Keterangan dari persamaan di atas adalah: TI = taraf intesitas bunyi (deci Bell = dB) I = intensitas bunyi dengan satuan W/(m^2) I0 = Intensitas ambang yaitu (10^-12) W/(m^2) Jika sumber bunyi lebih dari satu, dengan asumsi sumber bunyi identik (sama persis), sehingga intensitas yang dihasilkan memiliki nilai yang sama dan didengarkan oleh seorang



pengamat dari jarak yang sama terhadap sumber bunyi. Maka intensitas gelombang bunyi dari n sumber bunyi adalah: TIn=TI+10*log n Dengan keterangan sebagai berikut: n = banyaknya sumber bunyi TI = taraf intensitas gelombang bunyi oleh sumber bunyi dengan satuan W/(m^2) Contoh soal : 10 mesin ketik di letakkan dalam satu ruang. Taraf intensitas gelombang bunyi dari satu mesin ketik sebesar 50dB, jika 10 mesin tik tersebut diaktifkan secara serentak maka berapakah taraf intensitas yang dirasakan oleh orang yang berada di dalam ruang tersebut? Diketahui : TI = 50 dB n= 10 Ditanya: TIn . . . ? Jawab : TIn= TI + 10*log n TI10 = 50 + 10*log 10 TI10 = 50 + 10 *1 TI10 = 60 dB Penyelesaian dengan SpreadSheet TI 50



Basis 10



n 10



log n TIn = TI+10*log n 1 60



Pada kasus yang berbeda, yaitu jika jarak pendengar terhadap sumber bunyi berbeda, misalnya pendengar bergerak mendekati atau menjauhi sumber dari gelombang bunyi. Maka taraf intensitas bunyi dirumuskan menjadi: TI2 = TI1 – 10.log ((R2/R1)2) Ditulis dengan spreadsheet TI2 = TI1 – 10*log ((R2/R1)^2) Dengan keterangan sebagai berikut: TI2 = taraf intensitas pada tempat ke dua dalam dB TI1 = taraf intensitas pada tempat pertama dalam dB R2 = jarak ke dua dari sumber bunyi dalam meter (jarak terdekat) R1 = jarak pertama dari sumber bunyi dalam meter(jarak terjauh)



Contoh soal : Taraf intensitas dari tempat perbaikan jalan sejauh 1000 m adalah 110 dB. tentukan taraf intensitas bunyi apabila pendengar berada pada 10 m dari tempat perbaikan jalan. Diketahui : TI1 = 110 dB, R1 = 1000m, R2 = 10m Ditanya : TI2 . . . ? Rumus: TI2 = TI1 – 10*log ((R2/R1)^2) Jawab : TI2 = TI1 + 10*log ((10/1000)^2) TI2 = 110 – 10*log (10^-4) TI2 = 110 – 10*(-4) TI2 = 110 – (-40) TI2 = 110 + 40 TI2 = 150 dB Contoh soal: Taraf intensitas dari sebuah pabrik sejauh 100 m adalah 300 dB. tentukan taraf intensitas bunyi apabila pendengar berada pada 10000 m dari pabrik tersebut. Diketahui : TI1 = 300 dB, R1 = 100 m, R2 = 10000 m Ditanya : TI2 . . . ? Jawab : TI2 = TI1 - 10*log ((10000/100)^2) TI2 = 300 – 10*log (100^2) TI2 = 300 – 10*(4) TI2 = 300 – (40) TI2 = 300 - 40 TI2= 260 dB Sebenarnya, persamaan untuk menghitung taraf intensitas tersebut dapat diubah ke dalam bentuk lain dengan mengubah nilai kuadrat ke dalam logaritmanya, sehingga persamaan tersebut akan menjadi: TI2 = TI1 – 20*log (R2/R1)



Untuk perhitungan di atas TI2= 300-20.log(10000/100) TI2= 300-20.log(100) TI2= 300-40 TI2 = 260 dB



TUGAS PRAKTIKUM: Judul Praktikum: Mengukur kebisingan di: 1. Kelas yang sunyi 2. Kelas percakapan antar siswa 3. Perpustakaan sunyi 4. Perpustkaan ramai 5. Lingkungan pasar tradisional 6. Lingkungan pasar swalayan 7. Tepi jalan dengan lalulintas sedang 8. Tepi jalan dengan lintas ramai Tujuan Praktikum Melalui tugas praktikum mengukur kebisingan diberbagai lokasi, diharapkan mahasiswa dapat: 1. Menggunakan besaran-besaran fisika untuk menjelaskan kebisingan 2. Memilih dan menginstal aplikasi pengukur kebisingan untuk smartphone. 3. Mengkalibrasi aplikasi sound meter pada smartphone 4. Mengukur kebisingan di berbagai tempat menggunakan aplikasi sound meter pada smartphone 5. Merekam hasil pengukuran kebisingan di suatu tempat menggunakan aplikasi sound meter. 6. Mencatat dalam tabulasi data hasil pengukuran kebisingan di berbagai tempat 7. Menampilkan grafik perekaman kebisingan di berbagai tempat 8. Mengolah data dalam tabulasi untuk menyimpulkan kesan kebisingan di berbagai tempat Alat Praktikum: 1. Smartphone dengan aplikasi Sound Meter 2. Laptop atau Personal computer (PC) Prosedur Praktik: 1. Menyiapkan Alat Ukur Kebisingan (Sound Level Meter) Praktik pengukuran kebisingan pada saat ini sudah sangat mudah dilakukan, bahkan anda dapat melakukankannya hanya dengan menggunakan smartphone. Salah satu aplikasi untuk pengukuran kebisingan adalah Sound Meter.



Salah satu aplikasi terbaru (Maret 2019) adalah “Decibel & kebisingan detector”. Siapkanlah aplikasi tersebut melalui Play Store, pada Google play ketikkan “sound meter” Kemudian pilih “Decibel & kebisingan detector”, sebagaimana gambar 2.



Gambar 2. Hasil pencarian aplikasi pada smartphone melalui PlayStore.



Pilih seperti yang ditunjuk dan install sehingga didapat seperti Gambar 3 berikut.



Gambar 3. Hasil unduhan dan penginstallan aplikasi “Decibel & kebisingan detector” malaui Play Store



Ada 2 mode tampilan setelah aplikasi di BUKA, sebagai berikut.



Gambar 4. Aplikasi Sound Meter pada mode screen black



Menu



Gambar 5. Aplikasi Sound Meter pada mode screen White Selanjutnya pada pojok kiri atas seperti yang ditunjuk dalam gambar 5 adalah menu sound meter. Jika menu di ketuk akan didapatkan menu pull down seperti gambar 6.



Gambar 6. Menu Sound meter.



2. Pengkalibrasian Untuk pertama kali menggunakan aplikasi, lakukan pengkalibrasian (calibrate). Calibrate adalah menyesuaikan mikrophon android/smartphone sehingga sesui dengan keadaan tempat (yang memiliki suara lingkungan) di tempat terendah. Suara terendah sampai yang tertinggi yang mampu dideteksi aplikasi ini dapat dilihat dengan mengetuk “Level of Noise”, kita dapat lihat hasilnya seperti gambar 7.



Gambar 7. Tingkat kebisingan yang mampu dideteksi Aplikasi Sound Meter



Pada gambar 7 terendah yang dapat dideteksi 20 dB Leaves rusting (pergesekan dedaunan) kemudian 30 dB whisper (bisik-bisik) hingga 120 dB Jert planes taking off (pesawat jet lepas landas). Misal dilakukan calibrate di tempat sunyi, ketuk Calibrate dari menu, biarkan aplikasi membaca sehingga dapat mendeteksi keadaan suara di sekitar nilai ± 20 dB dan terbaca “leaves rusting” jika sudah seperti itu berarti aplikasi telah terkalibrasi. Kemudian keluar untuk memulai melakukan pengukuran kebisingan di suatu tempat.



3. Mengukur kebisingan di suatu tempat Setelah mengalibrasi selesai dilakukan, untuk melakukan pengukuran kebisingan ketuk tombol refresh pada pojok kanan atas. Lakukan pengukuran per 12 detik dengan memperhatikan rekaman grafik, setelah mencapai 12 detik ketuk tombol Pause. Lakukan print screen pada smartphone pindahkan hasilnya ke laptop maka diperoleh satu file gambar (beri nama file gambar sesuai tempat) rekaman data kebisingan. Demikian selanjutnya untuk mengukur kebisingan di tempat lain dimulai dengan mengetuk tombol refresh. Contoh hasil print screen yang telah dipindah ke laptop.



Gambar 8. Hasil rekaman pengukuran selama 3,8 detik di perpustakaan yang tenang.



Hasil pengkuran di perpustkaan yang tenang tersebut adalah: 1. Kebisingan terendah 29 dB 2. Kebisingan maksimum 50 dB 3. Rata-rata kebisingan 41 DB



4. Mencatat data hasil pengukura kebisingan Setelah semua tempat diukur kebisingannya dan direkam melalui print screen. Menggunakan data semua print screen yang sudah dipindahkan ke laptop. Isikan hasil pengukuran kebisingan ke Tabel. Tabel 1. Data pengukuran kebisingan Hasil ukur kebisingan (dB) Tempat



1.      Kelas yang sunyi 2.      Kelas dengan percakapan antar siswa 3.      Perpustakaan sunyi 4.      Perpustkaan ramai 5.      Lingkungan pasar tradisional 6.      Lingkungan pasar swalayan 7.      Tepi jalan dengan lalu lintas sedang 8.      Tepi jalan dengan lalu lintas ramai



Terendah Tertinggi Rerata



Sangat Nyaman



Kesan dirasakan Kurang Tidak Nyaman Nyaman Nyaman



5. Analisis Data Analisislah data dalam tabel 1 untuk menentukan ukuran kebisingan dari rasa nyaman hingga sangat nyaman dan ukuran kebisingan dari tidak nyaman sampai kurang nyaman.



6. Menyimpulkan Berdasarkan analisis data simpulkan ukuran kebisingan dari: 1. rasa nyaman hingga sangat nyaman 2. tidak nyaman sampai kurang nyaman 7. Membuat Laporan Buatlah laporan tercetak per kelompok 1 laporan dan laporan perorangan melalui submit assighment di schoology melalui ketikan langsung di creat.



Format Laporan Praktikum Kelompok: (Buat terjilid sederhana, kesemuanya-termasuk sampul dengan kertas HVS A4, tanpa lakban. 1 kelompok 1 laopran maksimum 5 orang perkelompok) Halaman Sampul Kata Pengantar Daftar Isi I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. X.



Judul Praktikum Tujuan Praktikum Dasar Teoritik Peralatan Praktikum Prosedur Rekaman data (printscreen/screenshot) Tabel Data Hasil Pengukuran Kebisingan Analisis Data Kesimpulan Daftar Pustka



Format Laporan Praktikum Perorangan melalui Schoology Laporan melalui ketikan langsung melalui Submit Assighment pada Creat dengan format: Laporan Praktikum Menghukur Kebisingan Praktikan: ……………nama…………………….NIM…………………… Anggota kelompok Nama



NIM



………………………….



………………………….



………………………….



………………………….



………………………….



………………………….



………………………….



………………………….



I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. X.



Judul Praktikum Tujuan Praktikum Dasar Teoritik Peralatan Praktikum Prosedur Rekaman data (printscreen/screenshot) Tabel Data Hasil Pengukuran Kebisingan Analisis Data Kesimpulan Daftar Pustka