modul p1
TRANSCRIPT
Sumber
bunyi
r
R
PERCOBAAN P-1
TINGKAT TEKANAN BUNYI (TTB) FUNGSI JARAK DAN
DIRECTIVITY INDEX
1.1 LATAR BELAKANG
Dalam peristiwa sehari-hari telah diketahui bahwa semakin jauh seseorang dari orang lain
yang memanggilnya, maka semakin lemah suara yang didengarnya. Oleh karena itu bila kita
memanggil orang yang posisinya sangat jauh dari kita, maka kita harus memperkeras suara
kita (berteriak). Ini berarti bahwa tingkat tekanan bunyi semakin berkurang dengan
bertambahnya jarak dari sumbernya. Untuk nilai berapa pengurangan tingkat tekanan bunyi
dengan bertambahnya jarak dari sumber bunyi akan dipelajari pada percobaan ini. Prinsip
pengurangan tingkat tekanan bunyi terhadap jarak ini akan dimanfaatkan untuk merancang
akustik suatu bangunan misalnya masjid dan teater. Selain itu setiap sumber bunyi
mempunyai pola keterarahan yang berbeda-beda. Suatu sumber bunyi titik adalah sumber
bunyi yang ideal yang mempunyai pola keterarahan seperti permukaan bola. Sumber bunyi
yang mempunyai pola keterarahan seperti permukaan bola adalah sumber bunyi yang
mempunyai intensitas yang sama pada jarak yang sama untuk arah (terhadap sumbu sumber
bunyi) yang berbeda. Pada umumnya, setiap sumber bunyi mempunyai intensitas yang tidak
sama pada jarak yang sama dan pada arah sudut yang berbeda.
1.2 TUJUAN
a. Mahasiswa memahami cara menggunakan intrumentasi pengukur bunyi (tingkat
tekanan bunyi)
b. Membuktikan teori bahwa Tingkat Tekanan Bunyi (TTB) akan berkurang 6 dB bila
jarak dari sumber bunyi bertambah menjadi 2 x.
c. Mahasiswa mampu mengetahui pola keterarahan dari speaker.
1.3 TEORI
1.3.1 Teori Tingkat Tekanan Bunyi Fungsi Jarak
Sumber bunyi titik mempunyai pola penyebaran gelombang berbentuk bola, sehingga
intensitas gelombang bunyi dapat dituliskan :
Intensitas,
dengan W = daya bunyi Watt, merupakan karakteristik sumber bunyi
d = jarak, dan 4 d2 adalah luas bola dengan jari-jari d
Untuk jarak r dan R dari sumber bunyi titik, maka titik-titik tersebut terletak pada
permukaan bola dengan jari-jari r dan R, seperti terlihat pada gambar di bawah. Luas masing-
masing bola konsentris tersebut adalah 4 r2
dan 4 R2.
2d 4 I
W
Pada jarak d = r, Tingkat Tekanan Bunyinya = Lpr
Pada jarak d = R, Tingkat Tekanan Bunyinya = LpR
Karena dan maka
Ir dan IR = Intensitas pada jarak r dan R dari sumber.
Dari definisi Tingkat teknan bunyi dan intensitas bunyi pada Bab I, maka dapat ditulis :
dan
maka :
Kalau R = 2r, maka
sehingga
LpR = Lpr - 6 dB
Jadi setiap penambahan dua kali jarak, tingkat tekanan bunyi berkurang sebesar 6 dB, untuk
sumber bunyi yang pola penyebarannya berbentuk bola.
Pengurangan tersebut akan menjadi lebih dari 6 dB bila disekitar sumber bunyi terdapat
rumput-rumputan, semak-semak atau penghalang lainnya.
1.3.2 Teori Keterarahan Bunyi
Loudspeaker merupakan transduser yang berfungsi merubah energi listrik menjadi energi
bunyi. Di dalam perambatannya, loudspeaker memiliki arah penyebaran tertentu. Hal inilah
yang disebut sebagai faktor keterarahan (Q). Faktor keterarahan dari sebuah sumber bunyi
didefinisikan sebagai perbandingan antara intensitas bunyi pada suatu titik berjarak r dari
sumber bunyi dengan intensitas bunyi pada titik tersebut yang dipancarkan oleh sumber titik
dengan daya yang sama. Faktor keterarahan ini dapat dinyatakan sebagai berikut :
Dengan :
Ir = Intensitas bunyi pada jarak r dari sumber bunyi yang diamati.
Ist = Intensitas bunyi yang dipancarkan oleh sumber titik.
Intensitas I di sebuah titik yang berjarak r dari pusat sumber bunyi dalam ruang
bebas ditentukan oleh harga kuadrat tekanan bunyi dan dapat dinyatakan sebagai
2
2
R
r
r
R
I
I
2rr 4
I
W
ref
r
rpI
I log 10 L
ref
R
RpI
I log 10 L
R
r
RprpI
I log 10 L - L
2
2
r
R log 10
r
R log 20 LP - LP Rr
63010,0202log20r
2r log 20 L - L pRpr x
2RR 4
I
W
Dengan :
Ir = Intensitas bunyi pada jarak r dari sumber bunyi
Pr = Tekanan bunyi pada jarak r dari sumber bunyi
r o = Rapat jenis medium
c = Kecepatan rambat bunyi
Jika sumbernya sumber titik, maka di dalam ruang bebas daya akustik total yang
dipancarkan adalah :
Dengan :
Wst = Daya akustik sumber titik
Ist = Intensitas bunyi sumber titik
Banyak sumber bunyi, seperti misalnya pengeras suara (loudspekear) yang tekanannya tidak
tergantung pada sudutf , sehingga dapat digunakan persamaan :
Dengan :
Pac = Tekanan bunyi yang diukur pada jarak r, sudut q = 0° dan sudut f = 0° sebagai acuan.
P(q ,f )= Tekanan bunyi yang diukur pada jarak, sudut q = 0° dan sudut f = 0°
Pada pengukuran yang dilakukan, pengambilan titik ukur tidak kontinu (diskrit), sehingga
faktor keterarahan didapat dengan cara menjumlahkan (secara biasa) tekanan bunyi di titik –
titik dengan sudut n q pada bidang horisontal yang mengelilingi sumber. Oleh karena itu
persamaan diatas menjadi :
Persamaan diatas berlaku untuk sumber bunyi yang mempunyai sifat tidak simetris
terhadap sumbu horisontal. Faktor keterarahannya menjadi :
Dengan :
n Dq = Jarak antara titik pengukuran yang dinyatakan dalam derajad.
180°/q atau 360°/q adalah jumlah pengukuran yang dilakukan.
57,3 adalah konversi dari radian ke derajad. ( 1 radian = 57,2958°).
1.3 ALAT-ALAT YANG DIPERGUNAKAN
a. Sound Level Meter (alat ukur tingkat tekanan bunyi)
b. Roll meter
c. Laptop
d. Speaker aktif
e. Sumber bunyi (berupa file untuk dimainkan di laptop/PC)
f. Busur
1.5 CARA MELAKUKAN PERCOBAAN
1.5.1 Percobaan TTB Fungsi Jarak
a. Rangkai peralatan seperti pada gambar 1.
b. Copilah file ”sumber bunyi.mp3” pada laptop atau PC yang akan digunakan sebagai
percobaan dengan frekuensi 250 Hz, 1000 Hz, dan 4000 Hz.
c. Mainkan file ”sumber bunyi.mp3” pada laptop/PC dengan software Winamp/window
media player/software lainnya, dengan mode looping, sehingga akan berbunyi terus
menerus tanpa henti.
d. Ukur tingkat tekanan bunyi pada jarak 1 meter dari sumber bunyi (speaker aktif)
dengan menggunakan Sound Level Meter (SLM) sebanyak 3 kali pengambilan data.
e. Ulangi langkah di atas untuk jarak 2 meter, 3 meter, 4 meter, 5 meter, 6 meter, 8
meter, 10 meter, 12 meter, dan 16 meter.
Gambar 1 : Rangkaian Peralatan Percobaan P-1
1.5.2 Percobaan Keterarahan Bunyi
a. Mencari medan bebas untuk pengukuran
b. Membuat skema pengukuran seperti gambar 2.
c. Menempatkan speaker di tengah – tengah area pengukuran.
d. Mencatat tingkat tekanan bunyi pada titik – titik di sekeliling sumber bunyi pada jarak
3 m dari sumber bunyi. Dipilih titik - titik berjarak sama setiap selisih sudut 10°.
Gambar 2 : Titik Pengukuran pada Jarak yang Sama dan Sudut Berbeda
Gambar 3 : Untuk ploting hasil pengukuran. Lingkaran paling dalam merupakan nilai TTB
yang terbesar, lingkaran terluar nilai TTB yang terkecil. Garis-garis tengah
garis yang menunjukkan sudut.
TUGAS LAPORAN RESMI
Percobaan TTB Fungsi Jarak
a. Buatlah tabel dan grafik TTB fungsi jarak, mulai jarak 1 m, 2 m, 3 m, dst sampai 16
m. Apakah grafiknya merupakan fungi linier (TTB berbanding lurus dengan jarak) ?
b. Buatlah tabel dan grafik TTB fungsi jarak, untuk jarak 1 m, 2 m, 4 m, 8 m, 16 m, lalu
3 m, 6 m, 12 m, setelah itu 5 m, 10 m. Apakah terbukti bahwa dengan bertambahnya
jarak menjadi 2x, TTB nya berkurang 6 dB, seperti yang tertulis dalam teori. Apakah
penyebabnya ?
Percobaan Keterarahan Bunyi
a. Plotkan data hasil pengukuran pada gambar 3, kemudian buatlah pola keterarahan
dengan cara menghubungkan masing-masing titik hasil plot tersebut !
b. Carilah nilai Q dari speaker tersebut !
c. Simpulkan hasil percobaan saudara !