ROPAGASI SUARA DALAM AIR

Laut memiliki batas atas laut (permukaan laut) dan batas bawah laut (dasar laut) yang

merupakan medium untuk propagasi suara yang kompleks. Batas-batas laut tersebut memberikan

banyak pengaruh bagi suara yang diemisikan dari proyektor bawah air. Permukaan laut

merupakan reflektor yang bervariasi dari sangat halus sampai sangat kasar (permukaan turbulen)

dimana dapat memantulkan suara secara acak. Beragamnya karakteristik tersebut,

memungkinkan untuk memperkirakan pola yang berhubungan dengan kondisi lingkungan dan

lokasi geografi. Data acoustic loss untuk batas-batas laut ditentukan berdasarkan pengalaman dan

teori, dan dinyatakan oleh kecepatan angin, grazing angle, karakteristik dasar laut dan frekuensi. 

Oleh karena itu dalam perjalanannya melewati laut, sebuah sinyal suara bawah air akan menjadi

lambat dan lemah. Pengurangan energi transmisi (transmission loss) merupakan salah satu

fenomena yang menyertai propagasi suara di laut.

Bagaimana kecepatan suara dapat berbeda dalam lautan?

-     Kecepatan suara bervariasi berdasarkan suhu, tekanan dan kadar garam. Terdapat

perbedaan kecepatan suara secara geografi (perbedaan kedalaman) maupun secara musim /

harian.

-     Variasi kecepatan suara secara horizaontal sangat kecil kemungkinan terjadi disebabkan

kecilnya perubahan / perbedaan suhu, kadar garam dan tekanan. Pengecualian dapat terjadi

di daerah estuari atau di sekitar tepi-tepi sistem laut.

-    Semakin besar perbedaan suhu, kadar garam dan tekanan yang terjadi maka akan semakin

besar perbedaan kecepatan suara yang terjadi.

Gbr 1. Contoh sederhana skema diatas menunjukan kondisi ideal profil suhu dan kecepatan suara secara vertikal.

Contoh tersebut dapat kita bagi dalam tiga zona.

Dekat dengan permukaan, kita sebut sebagai zona 1, terdapat lapisan isothermal (lapisan

dengan sebaran suhu yang hampir seragam). Lapisan ini terjadi karena pengadukan yang

dilakukan oleh angin dan gelombang. Lapisan ini dapat mencapai kedalaman 200m, kecepatan

suara akan bertambah secara perlahan seiring dengan bertambahnya tekanan.

Lapisan kedua, tertulis zona 2, adalah lapisan thermocline (lapisan dengan gradient

penurunan suhu yang sangat besar). Pada lapisan ini kecepatan suara akan berkurang secara

cepat sesuai dengan kedalaman dan turunnya suhu. Lapisan permanent thermocline  pada

dasarnya dapat ditemukan pada kedalaman yang bervariasi tergantung pada lintang, tetapi

seringkali dijumpai pada kedalaman 1000m.

Daerah paling dalam, zona 3, dibawah permanent thermocline ini perubahan / penurunan

suhu tidak terlalu besar sehingga kecepatan suara akan meningkat sesuai dengan bertambahnya

tekanan seperti halnya pada lapisan zona1 di dekat permukaan.

Gbr 2. Sound Fixing And Ranging (SOFAR) Channels

Bentuk profile vertikal kecepatan suara sangat penting dalam propagasi suara di laut. Seperti

yang kita lihat pada pembelokan energi suara akan tertekan memfokus kepada kecepatan suara

yang rendah. Dua kecepatan suara yang lebih rendah tampak pada gambar diatas,  satu

dipermukaan dan yang lainnya berada diantara zona 1 dan zona 2. Area ini digambarkan pada

diagram dibawah ini. Area ini secara efektif akan menjebak gelombang suara dan disebut

dengan sound channels. Suara dapat bergerak sangat efisien dalam sound channel dan karena

alasan ini maka seringkali di gunakan untuk kepentingan komunikasi. Sound channel yang dalam

seringkali disebut dengan Sound Fixing And Ranging (SOFAR) channel. Kedalamansofar

channel bervariasi tergantung pada kondisi geografisnya. Seringkali dijumpai pada kedalaman

1500m di lintang-lintang menengah, pada kedalaman 500m pada 50° s.d. 60° utara (dekat

Inggris). Dan mencapai permukaan di daerah kutub. Rata-rata kedalaman sofar channeladalah

1000m. Kedalaman sofar channel juga dipengaruhi oleh bentuk topografi, karena dapat terjadi

pencampuran air antara air pada kedalaman dengan yang terdapat di permukaan, yang akan

merubah profil suhu dan kecepatan suara di daerah tersebut. Untuk informasi lebih lanjut tentang

variasi geografi dan pengaruhnya terhadap sound channel.

2.5 TRANSMISSION LOSS

Ketika gelombang bunyi yang merambat di udara mengenai atau menumbuk permukaan

dinding, maka sebagian energi yang ada pada gelombang bunyi tersebut akan diteruskan dan

sebagian lagi akan hilang karena energy gelombang bunyi tersebut dapat mengalami refleksi,

difraksi, difusi maupun absorbsi (dapat dilihat diskripsinya pada gambar 2.19). Energi

gelombang bunyi yang diserap oleh penghalang sebagian akan diubah menjadi energi panas

maupunbentuk energi lainnya. Bila sebagian energi gelombang bunyi diubah menjadienergi

kinetik, maka akan terjadi getaran pada penghalang yang bersangkutan, danhal ini akan menjadi

sumber bunyi baru.

Gambar 3. Diskripsi Reflection, Sound Absorbtion, dan Transmission Loss

Sehingga dari gambar 2.19 tersebut dapat disimpulkan bahwa :

Energi bunyi datang (Ed) = Energi bunyi keluar (Et)

= R + A + TL

dimana : R = Energi bunyi dipantulkan (dB)

A = Energi bunyi diserap (dB)

TL = Transmission Loss (dB)

Selain nilai koefisien absorbsi bunyi, faktor yang dinilai pada karakteristik suatu bahan

akustik adalah nilai Transmission Loss (TL) material akustik, yaitu kemampuan bahan untuk

tidak meneruskan bunyi atau menginsulasi bunyi dari suatu ruang sumber bunyi ke ruang

penerima di sebelahnya. Transmission Loss (TL) atau rugi transmisi bunyi menyatakan besarnya

sebagian energi yang hilang karena gelombang bunyi melewati suatu penghalang (Hemond,

1983) seperti ditunjukkan pada gambar 2.20 berikut.

Gambar 4. Proses terjadinya Transmission Loss pada material akustik

Pada gambar 2.20 terjadi pengurangan intensitas bunyi, pengurangan ini terjadi karena

karakter material akustik merubah energi bunyi menjadi bentuk energy lainnya, apakah melalui

proses konduksi, konveksi atau transmitansi. Dengan adanya proses perubahan tersebut, maka

yang tersaring dan keluar menjadi energy bunyi lagi hanya sebagian saja. Proses inilah yang

dimaksud dengan rugi tranmisi bunyi atau transmission loss (TL). Untuk mengetahui berapa

besar intensitas bunyi sebelum dan sesudah melalui partisi atau penghalang dapat dilakukan

pengukuran dengan alat Sound Level Meter (SLM), satuannya dalam decibel (dB). Di dalam

bangunan atau ruang mesin, kemungkinan TL dapat terjadi pada semua bahan pada elemen

bangunan, misalnya bahan lantai bertingkat, dinding ruang eksterior maupun interior, bahan

bukaan (pintu dan jendela), maupun plafond. Untuk menghindari penyimpangan yang sangat

menyesatkan dalam pengujian atau pengukuran untuk mengetahui harga rata-rata dari sound

transmission loss tersebut, maka sebaiknya mengacu pada pengukuran standar yang telah

ditetapkan. Pengukuran standar untuk mengetahui transmission loss sangat banyak, diantaranya

adalah ASTM E-90, ASTM E-1050, ISO DIS 140-1, ISO 354 dan lainnya. Pengukuran dengan

ASTM E-1050 adalah metode pengukuran dengan tabung impedansi untuk mendapatkan nilai

transmission loss sebagaimana seperti gambar 2.21 berikut.

Gambar 5. Sound Transmission Loss Measurement System

Rugi transmisi ini berhubungan erat dengan reduksi bising (noise reduction) yang terjadi

antara ruang sumber bunyi dengan ruang penerima bunyi. Reduksi bising merupakan selisih

tingkat tekanan bunyi rata-rata dalam ruang sumber bunyi dengan tingkat tekanan bunyi rata-rata

dalam ruang penerima. Secara matematis reduksi bising dinyatakan dalam persamaan berikut:

NR = L1 – L2 (2.27)

dimana : NR = Reduksi bising (dB)

L1 = Tingkat tekanan bunyi dalam ruang sumber bunyi (dB)

L2 = Tingkat tekanan bunyi dalam ruang penerima (dB)

Sedangkan hubungan antara rugi transmisi (TL) dengan reduksi bising (NR) dinyatakan dalam

persamaan 2.28 berikut:

TL = NR + 10 log (2.28)

dimana : TL = Transmission Loss (dB)

NR = Noise Reduction ( dB)

S = Luas permukaan antara ruang sumber bunyi dengan ruang

penerima (m2)

A2 = Penyerapan total ruang penerima (sabin.m2)

= S1.α1 + S2.α2 . . . + Sn.αn

Ada suatu pengklasifikasian nilai transmission loss ke dalam standar tertentu, yaitu STC

(Sound Transmission Class). Semakin tinggi nilai STC suatu material maka semakin baik

kemampuan kontruksi material tersebut dalam mereduksi kebisingan. Sound Transmission Class

(STC) adalah bilangan tunggal yang digunakan untuk menilai suatu sistem akustik yaitu dengan

menyatakan kemampuan mereduksi bising dari suatu kontruksi struktur material pada nilai

frekuensi yang berbeda-beda. Penentuan nilai STC ini telah ditetapkan dalam suatu harga standar

yang mengacu pada standar ASTM E-413 “ Classification for Rating Sound Insulation“. Nilai

STC suatu material ditentukan dengan membandingkan grafik TL pengukuran dengan kontur

acuan standar STC yaitu dengan menggeser kontur STC secara vertikal relatif terhadap kurva TL

hingga didapat posisi kontur STC paling tinggi yang dapat dicapai terhadap kurva TL dengan

mengikuti ketentuan berikut:

1. Jumlah penyimpangan dibawah kontur STC tidak melebihi atau sama

dengan 32 dB.

2. Penyimpangan maksimum pada tiap frekuensi percobaan tunggal tidak

melebihi 8 dB.

3. Nilai STC dibaca pada frekuensi kontur STC 500 Hz.

Penentuan nilai STC tersebut sebagaimana pada gambar grafik 2.22 standar

kontur STC yang mengacu pada standar ASTM E-413 berikut ini.

Gambar 6. Penentuan nilai sound transmission class dengan kurva TL tertentu

Pada gambar grafik 2.22, kontur yang menunjukkan standar kontur STC adalah kurva yang

berwarna hitam. Sedangkan kurva berwarna biru adalah plot dari STL (sound transmission loss)

tertentu. Dari grafik tersebut maka diperoleh nilai STC-nya adalah 50. Kontur STC ini terbagi

menjadi tiga bagian yaitu bagian frekuensi rendah (125 Hz – 400 Hz) dengan kenaikan TL

sebesar 15 dB, bagian frekuensi menengah (400 Hz – 1250 Hz) dengan kenaikan TL sebesar 5

dB dan bagian frekuensi tinggi ( > 1250 Hz ) tanpa kenaikan dan penurunan TL. Nilai sound

transmission class sangat tergantung kepada keseluruhan sistem kontruksi yang dipakai oleh

suatu bahan. Kemampuan penghalangan bunyi pada suatu dinding sangat dipengaruhi oleh

beberapa faktor yaitu massa dinding, kekakuan bahan dinding, redaman internal serta cara

pemasangan dinding atau kontruksi dinding.

TUGAS AKUSTIK KELAUTAN

” PENYERAPAN SUARA DI LAUT ( PENGURANGAN ENERGI TRANSMISI ) ”

DISUSUN OLEH :

BENNY T. SIAGIAN DIDA PRATAMA

K2E 008 009 K2E 008

CHIQUITA T. R DINDA MAZEDA

K2E 008 010 K2E 008

PROGRAM STUDI OSEANOGRAFI

JURUSAN ILMU KELAUTAN

FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2011