## CAKRAM
Jurnal Teknik Mesin:
PENGARUH PANJANG  DAN DIAMETER KOLOM UDARA TERHADAP PERFORMA TABUNG IMPEDANSI SEBAGAI ALAT PENENTU CEPAT RAMBAT BUNYI DI UDARA
Sulanjari 1 , Didik Aryanto 1,2 , Adimas wicaksana 1
1 Program Studi Teknik Mesin, Universitas Pamulang, Tangerang selatan, Indonesia, 15417
2 Pusat Penelitian Fisika,LIPI, Tangerang selatan, Indonesia, 15310 Email: dosen01182@unpam.ac.id
Masuk : 4 Maret 2021
Direvisi :  21 Maret 2021           Disetujui : 8 April 2021
Abstrak :  Ukuran  Tabung  impedansi  sangat  berperan  penting  dalam  menentukan  hasil  pengukuran  dari  alat pengukur cepat rambat bunyi di udara. Jika dapat menentukan ukuran tabung impedansi yang paling efektif  dapat ditentukan,  maka  pemanfaatan  alat  ini  bisa  berkelanjutan.  Metode  yang  digunakan  adalah  menentukan  nilai kesalahan relatif dari pengukuran. Jika nilai kesalahan relatif yang di dapat kecil maka ketelitiannya semakin tinggi. Tingkat ketelitian tertinggi pengukuran dari alat ini adalah pada diameter paralon 3 inchi dan panjang paralon 1 m dengan tingkat kesalahan relatif sebesar 0,9 % pada frekuensi 705,21 Hz.. Tingkat ketelitian terendah adalah pada diameter  paralon2,5  inchi  dan  panjang  paralon  2  m  dengan  dengan  tingkat  kesalahan  relatif  sebesar  7,8%  pada frekuensi 705,21 Hz.
Kata kunci: tabung impedansi, efektif, kesalahan relatif, panjang paralon, diameter paralon.
Abstract: The  size  of  the  impedance  tube  was  very  important  in  determine  the  measurement  results  of  the  sound measuring device in the air. If it can determine the most effective impedance tube size can be determined, then the usage  of  this  device  can  be  suitable  for  the  next  investigation.  The  used  methode  was  determined  to  the  relative error  value  of  the  measurement.  If  the  relative  error  value  is  small,  then  the  accuracy  was  higher.  The  highest accuration  of  measurement  which  at  a  paralon  diameter  of  3  inches  and  a  length  of  paralon  1  m  with  a  relative error rate of 0.9% at a frequency of 705.21 Hz. The lowest accuration was at a paralon diameter of  2.5 inches and a length of paralon 2 m with a relative error rate of 7.8% at a frequency of 705.21 Hz.
Keywords : : impedance tube, effective, relative error, paralon length, paralon diameter

## PENDAHULUAN
Gelombang bunyi merupakan bagian dari ilmu fisika yang dipelajari diberbagai perguruan tinggi. Gelombang bunyi tidak bisa  dilihat,  hanya  bisa  di  dengarkan  sehingga  mempersulit  pemahaman  mahasiswa.  Untuk  membantu  visualisasi  tentang gelombang bunyi maka perlu alat yang bisa menyajikan bentuk nyata dari gelombang bunyi, dengan begitu mahasiswa akan lebih  mudah  dalam  memahami [1].  Bunyi bisa  didengar karena  ada  medium  untuk  merambat. Bunyi  termasuk  gelombang longitudinal  yaitu  arah  getarnya  sejajar  dengan  arah  rambatnya.  [2].  Rentang  frekuensi  yang  bisa  didengar  telinga  manusia adalah 20 sampai dengan 20 kHz [3]. Panjang gelombang bunyi dan cepat rambat bunyi berubah selama gelombang bunyi merambat, tapi untuk frekuensi bernilai tetap[2]. Cepat rambat bunyi udara pada zat padat lebih cepat dibandingkan dengan zat cair. Cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s [4] .
Nilai cepat rambat bunyi di udara yang diperoleh dalam penelitian lubis adalah (340,33±1,92) m/s dengan frekuensi 1-12 kHz[1]. Sedangkan nilai cepat rambat bunyi diudara yang didapat nurkholis adalah (341±0,634) m/s menggunakan transduser ultrasonik  berbasis  mikrokontroler  ATmega8535[5].  Astuti  memperoleh  nilai  cepat  rambat  bunyi  di  udara  sebesar (335,27±5,80) m/s menggunakan metode Time of Flight (TOF) dan berbantuan software audacity[6]. Penelitian Sulanjari nilai cepat rambat bunyi di udara yang diperoleh (349±13) m/s dengan koefisien korelasi 99,5% tingkat akurasinya 97,4% rentang frekuensi  yang  digunakan  adalah  300  sampai  1000  Hz  [7].  Tujuan  pada  penelitian  ini  adalah  akan  melanjutkan  penelitian sulanjari  sebelumnya  dengan  memvariasi  panjang  dan  diameter  kolom  udara  sehingga  diperoleh  ukuran  tabung  impedansi yang paling efektif  untuk selanjutnya digunakan sebagai alat penentu cepat rambat bunyi di udara. Diameter kolom udara yang digunakan adalah 2,5 inchi dan 3 inchi, sedangkan panjang kolom udara yang digunakan adalah 1 m dan 2 m pada frekuensi 576.01 Hz, 705,21 Hz, 1006,68Hz.
.

## METODOLOGI
Alat  dan  bahan  yang  digunakan  adalah  paralon,  karpet,  generator  sinyal,  kabel,  speaker,  mic  condensor,  amplifier. Langkah  berikutnya  membuat  tabung  impedansi,  menyelimuti  karpet  di  dalam  tabung  paralon  agar  meredam  pantulan gelombang  bunyi  saat  pengambilan  data.  Selanjutnya  merangkai  semua  alat  dan  bahan  seperti  gambar1.  Menyalakan Generator sinyal dengan frekuensi tertentu, begitu juga amplifier dinyalakan untuk memperkuat amplitudo keluaran generator sinyal. Speaker akan mengeluarkan gelmbang bunyi yang ditangkap mic condensor. Simpul dan perut gelombang bisa dicari dengan  menggeser  maju  mundur  batang  A-B.  Jika  Amplitudo  maksimum  maka  itu  merupakan  perut  gelombang.  Jika amplitudo minimum maka itu merupakan simpul gelombang.
Gambar 1. Desain Penelitian
Tabung impedansi Louds microphn e sinyal ampli BatangA-B

## Gambar 2. Rangkaian Alat
Data yang diperoleh adalah x dan amplitudo. x merupakan jarak mic terhadap speaker. Dengan mengukur selisih  jarak antara posisi mic pada amplitudo maksimum dan minimum, maka diperoleh jarak simpul perut ( S ).  Karena jarak simpul perut yang didapat berulang maka untuk menentukan nilai S dan S  menggunakan rumus berikut:
N S S  = ) 1 ( ) ( ) ( 1 2 2 − − =    N S S N N S Dengan: S = Jarak simpul-perut gelombang (cm)
S  = ketidakpastian nilai S (cm) N = Banyaknya perulangan Untuk menentukan kesalahan  relatif (KR):
% 100 .
S S KR  =

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Berikut ini adalah tampilan software spectra Lab pada frekuensi 1006,68 Hz:
Gambar 3. Tampilan software Spectra Lab

## Tabel 1. Kesalahan Relatif  dengan variasi diameter ( panjang paralon tetap 1 m)
Frekuensi Diameter Jarak simpul-perut Kesalahan Relatif (Hz) (Inchi) (cm) (%) 576.01 2.5 13.5±0.2 1.5 3 14.3±0.3 2.1 705.21 2.5 11.3±0.3 2.7 3 11.3±0.1 0.9 1006.68 2.5 7.7±0.4 5.2 3 8.2±0.3 3.7
Untuk  mengetahui  pengaruh  diameter  paralon  terhadap  performa  alat  maka  panjang  paralonnya  dibuat  tetap  dan memvariasikan  diameter  paralon.  Berdasarkan  hasil  perhitungan  di  atas  dengan  panjang  paralon  tetap  yaitu  1  m,  dan memvariasikan diameter paralon yaitu 2.5 inchi dan 3 inchi. Pada frekuensi 705,21 Hz dan 1006,68 Hz dengan bertambahnya diameter paralon dapat mengurangi kesalahan relatif dari pengukuran. Sedangkan pada frekuensi 576,01 Hz terjadi kenaikan kesalahan relatif ketika nilai diameternya 3 inchi.
Tabel 2. Kesalahan Relatif  dengan variasi diameter ( panjang paralon tetap 2 m)
Frekuensi Diameter Jarak simpul-perut Kesalahan relative (Hz) (Inchi) (cm) (%) 576.01 2.5 13.4±0.2 1.5 3 13.8±0.3 2.2 705.21 2.5 10.2±0.8 7.8 3 11.5±0.3 2.6 1006.68 2.5 6.2±0.2 3.2 3 8.1±0.1 1.2
Untuk  mengetahui  pengaruh  diameter  paralon  terhadap  performa  alat  maka  panjang  paralonnya  dibuat  tetap  dan memvariasikan  diameter  paralon  Berdasarkan  tabel  perhitungan  di  atas  dengan  panjang  paralon  tetap  yaitu  2  m,  dan memvariasikan diameter paralon yaitu 2.5 inchi dan 3 inchi. Pada frekuensi 705,21 Hz dan 1006,68 Hz dengan bertambahnya diameter paralon dapat mengurangi kesalahan relatif dari pengukuran. Sedangkan pada frekuensi 576,01 Hz terjadi kenaikan kesalahan relatif ketika nilai diameternya 3 inchi.
Tabel 3. Kesalahan Relatif  dengan variasi panjang  (diameter paralon tetap 2.5 inchi)
Frekuensi Panjang Paralon Jarak simpul-perut Kesalahan relatif (Hz) (m) (cm) (%) 576.01 1 13.5±0.2 1.5 2 13.4±0.2 1.5 705.21 1 11.3±0.3 2.7 2 10.2±0.8 7.8 1006.68 1 7.7±0.4 5.2 2 6.2±0.2 3.2
Untuk  mengetahui  pengaruh  panjang  paralon  terhadap  performa  alat  maka  diameter  paralonnya  dibuat  tetap  dan memvariasikan  panjang  paralon  Berdasarkan  tabel  perhitungan  di  atas  dengan  diameter  paralon  tetap  yaitu  2.5  inchi,  dan memvariasikan panjang paralon yaitu 1 m dan 2 m. Pada frekuensi 705,21 Hz dengan bertambahnya panjang paralon dapat menambah kesalahan relatif dari pengukuran. Sedangkan pada frekuensi 1006,68 Hz terjadi penurunan nilai kesalahan relatif ketika  nilai  panjang  paralonnya  2  m.  Kemudian  pada  frekuensi  576,01  tidak  terjadi  perubahan  kesalahan  relatifnya  ketika panjang paralon menjadi 2 m.
Tabel 4. Kesalahan Relatif  dengan variasi panjang  (diameter paralon tetap 3 inchi) Frekuensi Panjang Paralon Jarak simpul-perut Kesalahan relative (Hz) (m) (cm) (%) 576.01 1 14.3±0.3 2.1 2 13.8±0.3 2.2 705.21 1 11.3±0.1 0.9 2 11.5±0.3 2.6 1006.68 1 8.2±0.3 3.7 2 8.1±0.1 1.2
Untuk  mengetahui  pengaruh  panjang  paralon  terhadap  performa  alat  maka  diameter  paralonnya  dibuat  tetap  dan memvariasikan  panjang  paralon  Berdasarkan  tabel  perhitungan  di  atas  dengan  diameter  paralon  tetap  yaitu  3  inchi,  dan memvariasikan panjang paralon yaitu 1 m dan 2 m. Pada frekuensi 576,01 Hz dan 705,21 Hz dengan bertambahnya panjang paralon  dapat  menambah  kesalahan  relatif  dari  pengukuran.  Sedangkan  pada  frekuensi  1006,68  Hz  terjadi  penurunan  nilai kesalahan  relatif  ketika  nilai  panjang  paralonnya  2  m.  Kemudian  pada  frekuensi  576,01  tidak  terjadi  perubahan  kesalahan relatifnya ketika panjang paralon menjadi 2 m.

## KESIMPULAN
Kesimpulan pada penelitian ini adalah pada frekuensi 576,01 Hz nilai kesalahan relatif tabung impedansi berdiameter 2,5 inchi lebih kecil dibanding dengan diameter 3 inchi. Sedangkan untuk kesalahan relatif pada panjang kolom udara 1 m lebih kecil dibanding pada panjang kolom 2m. Pada frekuensi 705,21 Hz diameter 3 inchi memiliki kesalahan relatif yang lebih kecil dibanding diameter 2,5 inchi. Sedangkan untuk panjang kolom udara 1 m lebih kecil dibanging yang 2 m. Untuk frekuensi 1006,68  Hz  diameter  3  inchi  memiliki  kesalahan  relatif  yang  lebih  kecil  dibanding  diameter  2,5  inchi.  Sedangkan  panjang kolom udara 2m memiliki kesalahan relatif yang lebih kecil dibanding  panjang kolom udara 1 m.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]. Lubis,  Ashar  Muda  dan  Lizalidiawati.,  Rancang  bangun  alat  penentu  kecepatan  bunyi  di  udara  berbasis instrumentasi, Gradien, 2005,  1, 10-15.
[2]. Priyambodo,  Tri  Kuncoro  dan  Jati,  Bambang  Murdaka  Eka.,  2008,  Fisika  dasar  untuk  mahasiswa  ilmu komputer dan informatika, Yogyakarta, ANDI.
[3]. Soedojo, Peter., 2004, Fisika dasar, Yogyakarta, ANDI.
[4]. Giancoli, D. C., 2001, Fisika( 5 ed., Vol. 1), Jakarta, Erlangga.
[5]. Nurkholis,  Junaidi,  dan  A.  Surtono.,  Rancang  bangun  sistem  akuisisi  data  resonansi  gelombang  bunyi menggunakan  transduser  ultrasonik  berbasisi  mikrokontroler  ATmega8535,  Teori dan  aplikasi  fisika,  2014, 2,2.
[6]. Astuti, IAD., Pengembangan alat eksperimen cepat rambat bunyi dalam medium udara dengan menggunakan metode Time of Flight (TOF) dan berbantuan software audacity, UPEJ, 2016, 5, 3.
[7]. Sulanjari.,  Rancang  bangun  alat  penentu  cepat  rambat  gelombang  bunyi  di  udara  menggunakan  tabung impedansi, cakram, 2018,1,1.