menentukan kedalaman lapisan padat tanah menggunakan ... · gangguan pada audio generator...

101
MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN GELOMBANG AKUSTIK SKRIPSI NIKODEMUS GINTING F14070031 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2012

Upload: truongdan

Post on 02-Mar-2019

236 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH

MENGGUNAKAN GELOMBANG AKUSTIK

SKRIPSI

NIKODEMUS GINTING

F14070031

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2012

Page 2: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

NIKODEMUS GINTING. F14070031. Menentukan Kedalaman Lapisan Padat Tanah

Menggunakan Gelombang Akustik. Di bawah bimbingan E. Namaken Sembiring dan Susilo

Sarwono. 2012

RINGKASAN

Tanah mempunyai pengertian yang sangat luas dan arti yang berbeda sesuai peruntukannya.

Dalam bidang pertanian, tanah diartikan sebagai media tumbuh bagi tanaman darat (Sarwono, 1987).

Mempelajari karakteristik tanah sangat penting dilakukan dalam bidang pertanian karena berhubungan

dengan kemampuan tanah dalam mendukung kehidupan tanaman.

Indonesia merupakan negara yang sebagian besar pendapatan ekonominya masih bertumpu

pada sektor pertanian sehingga sektor pertanian mempunyai peranan penting dalam upaya

menciptakan kondisi ekonomi nasional yang lebih baik. Pengetahuan mengenai beberapa sifat-sifat

tanah seperti sifat kimia maupun sifat fisik dari suatu tanah pertanian diperlukan untuk menciptakan

sektor pertanian yang lebih baik. Sifat kimia tanah misalnya unsur hara, mineral, dan air yang

terkandung dalam tanah. Sedangkan sifat fisik tanah merupakan sifat yang paling mudah diamati dan

dari sifat ini sebagian besar kondisi tanah sudah dapat diketahui. Sifat fisik tanah yang penting untuk

diketahui adalah tekstur, struktur, konsistensi, densitas tanah (bulk density), serta permeabilitas tanah.

Bulk density merupakan salah satu sifat fisik tanah yang penting diketahui karena berkaitan langsung

dengan daya dukung lahan untuk menjaga produktifitas lahan pertanian (Islami dan Utomo, 1995).

Daya dukung lahan dapat ditingkatkan dengan cara pemadatan tanah (soil compaction).

Teknologi pemadatan tanah ini bertujuan untuk mengurangi kebutuhan air irigasi, menekan laju

perkolasi sehingga diperoleh lapisan padat (plow soil) yang baik. Pemadatan ini dilakukan pada

kedalaman tertentu dibawah lapisan olah (top soil) (Partowijoto, 2000 dalam Prasetyo, 2008).

Kepadatan tanah hingga saat ini sering diukur menggunakan penetrometer kerucut (cone

penetrometer), baik dengan cara statis maupun dinamis. Hasil pengukurannya merupakan penetrasi

kerucut (mm) kemudian dikonversi menjadi indeks kerucut kgf/cm2 (Partowijoto, 2000 dalam

Prasetyo, 2008). Selain menggunakan penetrometer kerucut, saat ini telah dikembangkan metode lain

untuk mengukur kepadatan tanah yaitu dengan cara memanfaatkan sifat-sifat resistansi listrik dalam

tanah. Pemanfaatan sifat resistansi listrik dalam tanah diukur dengan cara menancapkan sepasang

katoda dalam tanah, kemudian menggunakan sepasang speaker (pemancar dan penerima) untuk

memancarkan dan menerima gelombang audio.

Nugraha (2004) menunjukkan bahwa metode yang digunakan pada penelitian untuk

menentukan nilai bulk density tanah dengan cara menganalisa sifat-sifat resistansi listrik yang ada

dalam tanah, yaitu dengan cara menancapkan sepasang elektroda kedalam tanah yang diuji terbukti

dapat dilakukan. Metoda yang sama juga dilakukan Widianti (2005).

Selain menggunakan dua pasang elektroda, gelombang suara juga dapat digunakan untuk

mengetahui nilai resistansi listrik. Gelombaang bunyi dapat merambat melalui medium tergantung

gaya-gaya antar partikel-partikel penyusun dari medium tersebut (Kane dan Sternheim, 1988). Prinsip

penggunaan gelombang suara adalah sama dengan metode penancapan sepasang elektroda, yang

membedakan adalah sepasang elektroda akan diganti dengan sepasang speaker (pemancar dan

penerima).

Kane dan Sternheim (1988) menjelaskan bahwa menurut frekuensinya, gelombang akustik

dapat dikelompokan menjadi tiga jenis gelombang yaitu gelombang infrasonik yang berada pada

Page 3: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

rentang frekuensi kurang dari 20 Hz, gelombang sonik yang berada pada rentang frekuensi antara 20

Hz hingga 20 kHz, dan gelombang ultrasonik yang berada pada rentang frekuensi diatas 20 kHz.

Gelombang suara merupakan gelombang mekanik yang perambatannya memerlukan perantara.

Gelombang ini tidak dapat merambat pada ruang hampa (Halliday dan Resnick, 1998). Medium

perambatannya dapat berupa bahan padat, cair, maupun gas.

Tujuan penelitian adalah menindaklanjuti penelitian yang sudah dilakukan oleh para peneliti

terdahulu, untuk membuat alat ukur kerapatan tanah menggunakan gelombang akustik. Hasil

pengukuran divisualisasikan menggunakan oscilloscope untuk mempresentasikan hasil pengukuran.

Hasil pengukuran ditunjukkan dengan keluaran berupa amplitudo pada berbagai tingkat frekuensi dan

perlakuan tebal lapisan olah, serta posisi bebas rangkaian pemancar dan penerima. Penelitian juga

digunakan untuk menduga letak lapisan padat dibawah tanah lapisan olah pada skala laboratorium.

Adapun tujuan khusus penelitian ini adalah untuk mengetahui amplitudo gelombang akustik yang

diterima akibat pantulan ataupun rambatan oleh medium tanah dengan perlakuan tebal lapisan olah.

Selain itu, penelitian juga digunakan untuk menduga kedalaman lapisan padat di bawah tanah lapisan

olah.

Bahan penelitian yang digunakan adalah tanah contoh berjenis Latosol yang diambil dari

Leuwikopo. Peralatan utama yang digunakan meliputi: 1) audio generator, untuk menghasilkan

berbagai tingkat frekuensi, 2) oscilloscope, untuk memvisualisasikan gelombang audio, 3) rangkaian

penerima, untuk menangkap gelombang audio yang dipancarkan kemudian mengubahnya menjadi

besaran elektris dan melakukan penguatan sinyal gelombang audio, 4) wadah uji yang terdiri dari

kotak logam dan baskom plastik, 5) pipa silinder.

Penelitian dilaksanakan pada kadar air 30% dan posisi speaker membentuk sudut antara 30o

dengan perlakuan 2 tingkat kerapatan tanah, yaitu 1.0 gram/cm3 dan 1.3 gram/cm

3. Penelitian

dilaksanakan pada beberapa tingkatan lapisan olah dilakukan pada tebal lapisan olah 0, 5 10, 15, dan

20 cm.

Kesimpulan yang diperoleh dari penelitian adalah 1) Tebal lapisan olah tanah berpengaruh

terhadap penerimaan amplitudo gelombang audio. Semakin tebal lapisan olah menyebabkan semakin

kecil penerimaan amplitudo gelombang audionya, dengan kata lain pengaruh tebal lapisan olah akan

berbanding terbalik dengan penerimaan amplitudo gelombang audio. Pengamatan pengaruh kadar air

terhadap penerimaan amplitudo gelombang audio pada penelitian terdahulu diketahui bahwa semakin

besar kadar air yang terdapat pada lapisan padat menyebabkan penerimaan amplitudo gelombang

audio akan semakin kecil. 2) Pendugaan kedalaman lapisan padat menggunakan gelombang audio,

terlihat bahwa nilai amplitudo gelombang audio cenderung berubah pada setiap perubahan lapisan

padat tanah. Amplitudo yang diterima akan semakin kecil pada peningkatan lapisan olah tanah. 3)

Gangguan pada audio generator sangat berpengaruh terhadap gelombang audio yang dipancarkan.

Gangguan pada audio generator mengakibatkan terjadi pengurangan energi gelombang audio yang

dipancarkan sehingga energi gelombang yang dipancarkan menjadi kecil. 4) Gelombang audio yang

terlalu kecil akan sangat sulit dibaca pada pengukuran menggunakan oscilloscope karena pada

pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang sinus atau

gelombang kotak yang masih harus dikonversi lagi menjadi skala miliVolt dengan mengalikan jumlah

kotak yang dilalui amplitudo gelombang terhadap nilai skala miliVolt yang digunakan, sehingga

diperlukan alat ukur lain yang dapat memberikan hasil pengamatan lebih teliti langsung dalam bentuk

angka digital. 5) Op-amp dengan penguatan lebih besar akan mampu memberikan hasil pengukuran

yang lebih teliti, selain itu diperlukan penambahan rangkaian filter untuk mencegah terjadinya noise,

serta pemberian daya yang sesuai agar intensitas gelombang yang dipancarkan akan lebih baik.

Page 4: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

DETERMINING THE DENSE SOIL DEPTH

USING ACOUSTIC WAVE

Nikodemus Ginting, E. Namaken Sembiring, and Susilo Sarwono

Department of Agricultural Engineering, Faculty of Agricultural Technology, Bogor Agricultural

University, IPB Darmaga Campus, PO Box 220, Bogor, West Java, Indonesia.

Phone 0858 8893 0053, e-mail: [email protected]

ABSTRACT

Determining the dense soil depth using acoustic wave is one of the attempts of non-destructive

detection method development. This method is applied since the ultrasonic wave detection has been

widely conducted and applied in other fields, besides agriculture. The particular purpose of the

research is to determine the amplitude of the acoustic waves received as the bouncing effect or the

propagation on soil by the cultivating treatment on the dense soil depth.

The research tools and materials applied is a sample soil of Latosol, which is connected

through circuit of a series of signal generator used as the sinusoidal signal generator, and processed

to transmitter speakers in several frequencies. Op-amp circuit functions as the amplifier and the audio

waves stabilizer gained by receiver speakers, and they are connected to oscilloscope to visualize the

results. Op-amp circuit with bigger amplified level, equipped with a filter circuit, and uses the

appropriate power on the transmitter speakers circuit will cause the intensified waves transmitted

according to the expected results. The use of the same kind of speakers eases the research to produce

results as needed.

The research is conducted at 30 % of water content by the speaker position forming 300 angles

with bulk density of 1.0 gram/cm3 and 1.3 gram/cm

3 in the cultivation layer of 0, 5, 10, 15, and 20 cm.

In the treatment of cultivation layer thickness is known that the denser or thicker cultivation layer the

smaller receiver of the audio wave amplitude. In the estimation of the dense soil depth using audio

waves, it is seen that the audio wave amplitude value received will be smaller in the increase of

cultivated soil layer. The making of the instrument is adjusted with the result of the previous research.

The noise influences the sound waves produced and transmitted, and also the amplitude waves

received. The noise covers the transmitted sound waves so that the sound waves is not detected by the

oscilloscope.

Keywords : acoustic wave, non-destructive detection, the dense soil depth

Page 5: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH

MENGGUNAKAN GELOMBANG AKUSTIK

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Pada Departemen Teknik Mesin dan Biosistem,

Fakultas Teknologi Pertanian,

Institut Pertanian Bogor

Oleh

NIKODEMUS GINTING

F14070031

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2012

Page 6: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

Judul Skripsi : Menentukan Kedalaman Lapisan Padat Tanah

Menggunakan Gelombang Akustik

Nama : Nikodemus Ginting

NIM : F14070031

Menyetujui,

Pembimbing I, Pembimbing II,

(Dr. Ir. E. Namaken Sembiring, M.S) (Ir. Susilo Sarwono)

NIP 19461013 197306 1 001 NIP 19480925 197301 1 003

Mengetahui :

Ketua Departemen,

(Dr. Ir. Desrial, M.Eng)

NIP 19661201 199103 1 004

Tanggal lulus :

Page 7: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI

Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul Menentukan Kedalaman

Lapisan Padat Tanah Menggunakan Gelombang Akustik adalah hasil karya sendiri dengan arahan

Dosen Pembimbing Akademik, dan belum diajukan dalam bentuk apapun pada perguruan tinggi

manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak

diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di

bagian akhir skripsi ini.

Bogor, 2012

Yang membuat pernyataan

Nikodemus Ginting

F14070031

Page 8: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

© Hak cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2012

Hak cipta dilindungi

Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari

Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apapun, baik cetak,

fotocopi, mikrofilm, dan sebagainya

Page 9: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

BIODATA PENULIS

Nikodemus Ginting. Lahir di Indrapura, 27 Maret 1989 dari ayah S.

Ginting dan ibu S. E. Tarigan, sebagai putra ke tiga dari lima bersaudara.

Penulis menamatkan SMA pada tahun 2007 dari SMA Negeri 1 Air Putih,

Indrapura dan pada tahun yang sama diterima di IPB melalui jalur

Undangan Seleksi Masuk IPB. Penulis memilih Program Studi Teknik

Pertanian, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi

Pertanian. Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif dalam berbagai

kegiatan Organisasi termasuk menjadi Ketua Permata (pemuda) di Gereja

Batak Karo Protestan, Bogor pada tahun 2011-2013. Penulis melaksanakan Praktik Lapangan pada

tahun 2010 di Perkebunan Tebu, PG Tjoekir, Jawa Timur.

Page 10: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

iii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur dipanjatkan ke hadapan Tuhan Yang Maha Esa atas karuniaNya sehingga

skripsi ini berhasil diselesaikan. Penelitian dengan judul Menentukan Kedalaman Lapisan Padat

Tanah Menggunakan Gelombang Akustik dilaksanakan diLaboratorium CITS Pusat Antar

Universitas (PAU), Institut Pertanian Bogor sejak bulan Maret sampai Juni 2012.

Dengan telah selesainya penelitian hingga tersusunnya skripsi ini, penulis ingin menyampaikan

penghargaan dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Dr. Ir. E. Namaken Sembiring, M.S. sebagai dosen pembimbing utama.

2. Ir. Susilo Sarwono atas saran dan bantuan moril yang diberikan selaku dosen pembimbing

pendamping.

3. Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, M.Agr yang telah membantu dalam konsultasi penggunaan

instrumentasi.

4. Dr. Ir. I. Wayan Astika, M.S. sebagai dosen penguji skripsi yang telah memberikan dorongan

selama penulis melakukan studi di Departemen Teknik Mesin dan Biosistem.

5. Pak Edi, Pak Trisnadi, Pak Wana karyawan Institut Pertanian Bogor yang telah membantu

pelaksanaan penelitian.

6. S. Ginting dan S. E. Tarigan selaku Orang Tua yang selalu mendukung hingga penulis bisa

menyelesaikan studi di Fakultas Teknologi Pertanian.

7. Abang, adik, kakak, teman yang turut membantu baik dalam doa maupun tindakan untuk

penyelesaian penelitian hingga tersusunnya skripsi ini.

8. Marko Mitokona Cibro, A. Nugroho, M. Furqan, Andi P. Pamungkas, R. Harianja, P. Sagala

selaku teman berjuang mengerjakan skripsi.

9. Teman-teman seperjuangan Teknik Mesin dan Biosistem angkatan 44 (2007).

10. Seluruh pihak yang telah membantu dalam penelitian ini, baik segi moral maupun material

yang tidak dituliskan di atas.

Akhirnya penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat dan memberikan kontribusi yang

nyata terhadap perkembangan ilmu pengetahuan di bidang Teknik Mesin dan Biosistem.

Bogor, 2012

Nikodemus Ginting

Page 11: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

iv

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ............................................................................................ iii

DAFTAR PERSAMAAN ....................................................................................... vi

DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. vii

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................... ix

I. PENDAHULUAN .................................................................................................. 1

1.1 Latar Belakang ........................................................................................................ 1

1.2 Ruang Lingkup ....................................................................................................... 3

1.3 Tujuan ..................................................................................................................... 3

II. TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................................... 4

2.1 Gelombang .............................................................................................................. 4

2.2 Gelombang Akustik ................................................................................................ 4

2.3 Kebisingan .............................................................................................................. 6

2.4 Alat Ukur Elektronik ............................................................................................... 7

2.4.1 Sistem Pengindera ............................................................................................. 7

2.4.2 Sistem Penguat .................................................................................................. 8

2.4.3 Sistem Peraga .................................................................................................... 10

2.5 Software (perangkat lunak) ..................................................................................... 11

2.6 Tanah ...................................................................................................................... 11

2.7 Pemadatan Tanah .................................................................................................... 13

2.8 Pengukuran Kepadatan Tanah ................................................................................ 13

2.8.1 Bulk Density ...................................................................................................... 14

2.8.2 Penetrometer Resistance ................................................................................... 14

2.9 Resistansi Listrik pada Tanah ................................................................................. 14

2.10 Penelitian ultrasonik terdahulu ................................................................................ 16

III. METODE PENELITIAN ........................................................................................ 25

3.1 Waktu dan Tempat Pelaksanaan ............................................................................. 25

3.2 Alat dan Bahan ........................................................................................................ 25

3.2.1 Bahan ................................................................................................................ 25

3.2.2 Alat .................................................................................................................... 25

3.3 Skema Rangkaian Alat Penelitian ........................................................................... 35

3.4 Perlakuan ................................................................................................................ 36

3.5 Pengukuran Pengaruh Gangguan pada Audio Generator Terhadap Amplitudo

Gelombang Dipancarkan......................................................................................... 37

3.6 Tahap Penelitian...................................................................................................... 37

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................... 45

4.1 Pengaruh Gangguan pada Audio Generator terhadap Amplitudo Gelombang

Audio yang Dipancarkan ........................................................................................ 45

4.2 Penggunaan Rangkaian Penguat ............................................................................. 46

4.3 Pengukuran Amplitudo pada Tebal Lapisan Olah .................................................. 47

Page 12: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

v

V. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................... 51

5.1 Kesimpulan ............................................................................................................. 51

5.2 Saran ....................................................................................................................... 51

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 52

LAMPIRAN ............................................................................................................ 53

Page 13: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

vi

DAFTAR PERSAMAAN

Halaman

Persamaan 1. Persamaan pembagi tegangan ................................................................... 8

Persamaan 2. Persamaan penguat selisih ........................................................................ 9

Persamaan 3. Persamaan densitas tanah .......................................................................... 13

Persamaan 4. Persamaan wet bulk density ...................................................................... 14

Persamaan 5. Persamaan penguat op-amp yang digunakan pada penelitian ................... 33

Page 14: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

vii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1a. Gelombang transversal ................................................................................... 4

Gambar 1b. Gelombang longitudinal ................................................................................. 4

Gambar 2. Diagram blok alat ukur elektronik .................................................................. 7

Gambar 3. Rangkaian pembagi tegangan ......................................................................... 8

Gambar 4. Skema rangkaian op-amp ............................................................................... 9

Gambar 5. Rangkaian penguat selisih .............................................................................. 9

Gambar 6. Konfigurasi IC – 741 ...................................................................................... 10

Gambar 7. Pembentukan tanah dari batu-batuan .............................................................. 11

Gambar 8. Grafik hubungan tegangan output dengan jarak antar elektroda dan

kedalaman penusukan elektroda (Nugraha, 2004) .......................................... 15

Gambar 9. Grafik hubungan tegangan output dengan jarak antar elektroda dan

kedalaman penusukan elektroda (Ridwan, 2005) ........................................... 15

Gambar 10. Grafik hubungan tegangan output dengan jarak penusukan ........................... 15

Gambar 11. Grafik hubungan jarak antar speaker terhadap amplitudo diterima pada

perlakuan horizontal (Deni, 2007) .................................................................. 16

Gambar 12. Grafik hubungan jarak antar speaker terhadap amplitudo diterima pada

perlakuan vertikal (Deni, 2007) ...................................................................... 17

Gambar 13. Grafik hubungan besar sudut antar speaker terhadap penerimaan

amplitudo pada perlakuan sudut (Deni, 2007) ................................................ 17

Gambar 14. Grafik hubungan tebal lapisan olah tanah terhadap penerimaan amplitudo

pada perlakuan lapisan olah (Deni, 2007) ...................................................... 18

Gambar 15. Grafik hubungan jarak antar speaker terhadap penerimaan amplitudo pada

perlakuan horizontal (Firmansyah, 2007) ....................................................... 18

Gambar 16. Grafik hubungan jarak antar speaker terhadap amplitudo diterima pada

perlakuan vertikal (Firmansyah, 2007) ........................................................... 19

Gambar 17. Grafik hubungan besar sudut antar speaker terhadap amplitudo diterima

pada perlakuan sudut (Firmansyah, 2007) ...................................................... 19

Gambar 18. Grafik hubungan tebal lapisan olah tanah terhadap amplitudo diterima

pada perlakuan lapisan olah (Firmansyah, 2007) ........................................... 20

Gambar 19. Grafik hubungan jarak antar speaker terhadap amplitudo diterima pada

perlakuan horizontal (Farizi, 2007) ................................................................ 20

Gambar 20. Grafik hubungan jarak antar speaker terhadap amplitudo diterima pada

perlakuan vertikal (Farizi, 2007) .................................................................... 21

Gambar 21. Grafik hubungan besar sudut antar speaker terhadap amplitudo diterima

pada perlakuan sudut (Farizi, 2007) ............................................................... 21

Gambar 22. Grafik hubungan tebal lapisan olah tanah terhadap amplitudo diterima

pada perlakuan lapisan olah (Farizi, 2007) ..................................................... 22

Gambar 23. Grafik hubungan jarak antar speaker terhadap amplitudo diterima pada

perlakuan horizontal (Prasetyo, 2008) ............................................................ 22

Gambar 24. Grafik hubungan jarak antar speaker terhadap amplitudo diterima pada

perlakuan vertikal (Prasetyo, 2008) ................................................................ 23

Gambar 25. Grafik hubungan besar sudut antar speaker terhadap amplitudo diterima

pada perlakuan sudut (Prasetyo, 2008) ........................................................... 23

Gambar 26. Grafik hubungan tebal lapisan olah tanah terhadap amplitudo diterima

pada perlakuan lapisan olah (Prasetyo, 2008) ................................................ 24

Gambar 27. Audio generator .............................................................................................. 26

Gambar 28. Adaptor ........................................................................................................... 26

Page 15: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

viii

Gambar 29. Gelas ukur ...................................................................................................... 27

Gambar 30a. Timbangan digital ......................................................................................... 27

Gambar 30b. Timbangan Ohaus ......................................................................................... 27

Gambar 31. Multimeter ...................................................................................................... 28

Gambar 32. Speaker ........................................................................................................... 28

Gambar 33a. Wadah uji ...................................................................................................... 29

Gambar 33b. Skema dimensi wadah tanah......................................................................... 29

Gambar 34. Cawan ............................................................................................................. 29

Gambar 35. Saringan tanah ................................................................................................ 30

Gambar 36. Desikator ........................................................................................................ 30

Gambar 37. Oven ............................................................................................................... 31

Gambar 38. Rangkaian pipa silinder dengan speaker ........................................................ 31

Gambar 39. Stabilizer ......................................................................................................... 32

Gambar 40. Skema rangakaian penguat sinyal op-amp ..................................................... 32

Gambar 41. Rangkaian penguat sinyal op-amp .................................................................. 33

Gambar 42. Oscilloscope ................................................................................................... 34

Gambar 43. Pahat ............................................................................................................... 34

Gambar 44. Baskom ........................................................................................................... 35

Gambar 45. Ember ............................................................................................................. 35

Gambar 46. Diagram blok rangkaian alat penelitian .......................................................... 36

Gambar 47. Skema rangkaian alat pada perlakuan saat pengukuran .................................. 36

Gambar 48. Diagram alir tahap prosedur kerja pengukuran pengaruh gangguan pada

audio generator terhadap amplitudo yang dipancarkan ................................. 37

Gambar 49. Diagram alir tahap prosedur kerja pengecekan kadar air tanah awal ............. 38

Gambar 50. Diagram alir tahap prosedur pengkondisian kadar air tanah .......................... 39

Gambar 51. Diagram alir tahap prosedur kerja pengecekan kadar air tanah uji ................. 40

Gambar 52. Diagram alir tahap prosedur kerja penyiapan tanah pada wadah uji .............. 41

Gambar 53. Diagram alir tahap prosedur pengukuran amplitudo gelombang audio .......... 42

Gambar 54. Diagram alir tahap prosedur pengukuran amplitudo gelombang audio yang

dipancarkan speaker pemancar ....................................................................... 43

Gambar 55. Diagram alir tahap prosedur pengukuran amplitudo gelombang penerima

langsung ......................................................................................................... 44

Gambar 56. Grafik hasil pengukuran amplitudo gelombang audio yang dipancarkan

pada berbagai tingkat kebisingan ................................................................... 45

Gambar 57. Grafik perbandingan antara nilai amplitudo yang dipancarkan dengan nilai

amplitudo yang diterima baik dengan rangkaian penguat, tanpa rangkaian

penguat, maupun berdasarkan perhitungan .................................................... 46

Gambar 58. Grafik pengukuran amplitudo gelombang audio pada perlakuan lapisan

olah tanah dengan bulk density 1.0 gram/cm3................................................. 47

Gambar 59. Grafik pengukuran amplitudo gelombang audio pada perlakuan lapisan olah

tanah dengan bulk density 1.3 gram/cm3 ........................................................ 48

Page 16: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

ix

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang frekuensi 10 kHz

(Deni, 2007) ................................................................................................. 55

Lampiran 2. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang frekuensi 40 kHz

(Firmansyah, 2007) ...................................................................................... 57

Lampiran 3. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang frekuensi 50 kHz

(Farizi, 2007) ............................................................................................... 59

Lampiran 4. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang frekuensi 5 kHz

(Prasetyo, 2008) ........................................................................................... 61

Lampiran 5. Spesifikasi audio generator dan oscilloscope .............................................. 63

Lampiran 6. Tabel hasil pengukuran frekuensi dan amplitudo gelombang audio baik

yang dipancarkan speaker pemancar, yang diterima speaker penerima

dengan rangkaian penguat, yang diterima speaker penerima tanpa

rangkaian penguat, dan hasil perhitungan menggunakan persamaan

rangkaian penguat pada berbagai tingkat frekuensi ..................................... 64

Lampiran 7. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang audio dengan perlakuan

lapisan olah 0 cm, kadar air 30 %, kerapatan tanah 1,0 gram/cm3,

TLO 0 cm, pada berbagai frekuensi ............................................................. 65

Lampiran 8. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang audio dengan perlakuan

lapisan olah 5 cm, kadar air 30 %, kerapatan tanah 1,0 gram/cm3,

TLO 5 cm, pada berbagai frekuensi ............................................................. 66

Lampiran 9. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang audio dengan perlakuan

lapisan olah 10 cm, kadar air 30 %, kerapatan tanah 1,0 gram/cm3,

TLO 10 cm, pada berbagai frekuensi ........................................................... 67

Lampiran 10. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang audio dengan perlakuan

lapisan olah 15 cm, kadar air 30 %, kerapatan tanah 1,0 gram/cm3,

TLO 15 cm, pada berbagai frekuensi ........................................................... 68

Lampiran 11. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang audio dengan perlakuan

lapisan olah 20 cm, kadar air 30 %, kerapatan tanah 1,0 gram/cm3,

TLO 20 cm, pada berbagai frekuensi ........................................................... 69

Lampiran 12. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang audio dengan perlakuan

lapisan olah 0 cm, kadar air 30 %, kerapatan tanah 1,3 gram/cm3,

TLO 0 cm, pada berbagai frekuensi ............................................................. 70

Lampiran 13. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang audio dengan perlakuan

lapisan olah 5 cm, kadar air 30 %, kerapatan tanah 1,3 gram/cm3,

TLO 5 cm, pada berbagai frekuensi ............................................................. 71

Lampiran 14. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang audio dengan perlakuan

lapisan olah 10 cm, kadar air 30 %, kerapatan tanah 1,3 gram/cm3,

TLO 10 cm, pada berbagai frekuensi ........................................................... 72

Lampiran 15. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang audio dengan perlakuan

lapisan olah 15 cm, kadar air 30 %, kerapatan tanah 1,3 gram/cm3,

TLO 15 cm, pada berbagai frekuensi ........................................................... 73

Lampiran 16. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang audio dengan perlakuan

lapisan olah 20 cm, kadar air 30 %, kerapatan tanah 1,3 gram/cm3,

TLO 20 cm, pada berbagai frekuensi ........................................................... 74

Lampiran 17. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang audio pada berbagai

frekuensi dan tingkat kebisingan ................................................................. 75

Lampiran 18. Tabel hasil pengecekkan dan pengkondisian kadar air tanah ...................... 76

Lampiran 19. Penurunan persamaan rangkaian penguat selisih (persamaan 2)

(Blocher, 2004 dalam Prasetyo, 2008) ......................................................... 77

Page 17: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

x

Lampiran 20. Penurunan persamaan rangkaian penguat pada penelitian ........................... 78

Lampiran 21. Tabel hasil pengkondisian kadar air tanah 30% ........................................... 79

Lampiran 22. Tabel hasil pengkondisian kerapatan tanah 1.0 g/cm3 dan 1.3 g/cm

3 .......... 80

Lampiran 23. Tabel Perbandingan volume tanah olah dan tanah tidak olah ...................... 81

Lampiran 24. Contoh Perhitungan Kerapatan Tanah Berdasarkan Persamaan 3 dan

Kadar Air Tanah Berdasarkan Persamaan 5 ................................................ 82

Lampiran 25. Jadwal Pelaksanaan Rangkaian Kegiatan Penelitian ................................... 83

Page 18: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pertanian secara luas ditunjukkan untuk menghasilkan kebutuhan papan, pangan, sandang,

maupun lingkungan hidup tidak hanya untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, tetapi juga bertujuan

untuk melakukan perdagangan ekspor memenuhi kebutuhan luar negeri. Kebutuhan akan hasil

pertanian khususnya untuk kebutuhan pangan tidak jarang mengalami kekurangan. Hal ini terjadi

dengan meningkatnya kebutuhan manusia akan pangan sebagai akibat dari bertambahnya populasi

manusia yang kemudian mengurangi lahan pertanian untuk dijadikan pemukiman. Dengan demikian,

untuk memenuhi kebutuhan manusia tersebut maka lahan pertanian harus diusahakan sebaik mungkin

untuk mempertahankan kualitas tanah agar dapat terus digunakan dan diperoleh hasil maksimal dan

output seragam.

Efisiensi dalam penggunaan sumberdaya pertanian dapat ditingkatkan dengan melakukan

perubahan dari pertanian tradisional menjadi pertanian modern. Pertanian modern diikuti dengan

adanya penerapan teknologi pada beberapa bidang kegiatan atau melakukan perubahan metode

pertanian. Salah satu metode pertanian yang kini dikembangkan adalah metode pertanian presisi

(precission farming). Adapun tujuan penggunaan metode pertanian presisi pada penelitian ini adalah

untuk mengetahui karakteristik tanah dan tanaman pada lahan spesifik untuk mengoptimalkan input

produksi misalnya penggunaan pupuk, insektisida, air pada lahan, maupun pengolahan tanah yang

sesuai.

Metode pertanian presisi memerlukan informasi mengenai karakteristik tanah dari lahan yang

diusahakan. Salah satu parameter karakteristik fisik tanah adalah kerapatan tanah (bulk density).

Informasi mengenai kerapatan tanah menjadi penting karena berkaitan dengan daya dukung lahan

untuk menjaga produktifitas lahan tersebut. Selain itu, informasi kerapatan tanah juga dapat digunakan

untuk mengetahui jenis pengolahan tanah yang optimal untuk suatu lahan.

Pengolahan tanah dilakukan dengan menghancurkan tanah menggunakan alat pengolah tanah

sehingga tanah menjadi remah. Pengolahan tanah menyebabkan agregat tanah mempunyai

kemantapan rendah (Anonimous, 1994). Jika pengolahan tanah dilakukan pada lahan terbuka dan

ketika saat tersebut terjadi hujan, maka tanah dengan mudah dihancurkan dan terbawa bersama air

permukaan (erosi). Selain mempercepat kerusakan sumberdaya tanah, pengolahan tanah intensif juga

memerlukan biaya tinggi.

Pengolahan tanah minimum menjadi target masa depan, karena pada kenyataannya tidak semua

tanah memiliki kerapatan yang sama, sehingga pengolahan tanah juga harus berbeda. Pengolahan

tanah yang terus-menerus mengakibatkan pemadatan pada lapisan tanah bagian bawah lapisan olah,

hal demikian menghambat pertumbuhan akar. Untuk mengatasi kerusakan karena pengolahan tanah,

akhir-akhir ini diperkenalkan sistim pengolahan tanah minimum (Minimum Tillage) yang diikuti oleh

pemberian mulsa dapat meningkatkan produksi pertanian (Anonimous, 1994).

Pengolahan tanah minimum (Minimum Tillage) adalah pengolahan tanah yang dilakukan

secara terbatas atau seperlunya tanpa melakukan pengolahan tanah pada seluruh areal lahan

(Anonimous, 1994). Pengolahan tanah minimum pada pertanian hanya dilakukan terhadap tanah yang

kondisinya tidak baik untuk tanaman. Penelitian beberapa tahun menunjukkan bahwa pengolahan

tanah yang terlalu sering cenderung merusak disamping dapat menjadi terlalu mahal. Apalagi

pengolahan menggunakan alat-alat berat akan menyebabkan kerusakan struktur dan pemadatan tanah

(Arnon, 1972 dalam Wiroatmodjo,-).

Page 19: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

2

Pengolahan tanah minimum bertujuan untuk mencegah kerusakan tanah oleh erosi dan aliran

pemukaan, mengamankan dan memelihara produktifitas tanah agar tercapai produksi yang setinggi-

tingginya dalam waktu yang tidak terbatas, meningkatkan produksi lahan usahatani, dan menghemat

biaya pengolahan tanah, waktu dan tenaga kerja (Anonimous, 1994). Beberapa cara pengolahan tanah

minimum yaitu pengolahan tanah disekitar lobang tanaman, pengolahan tanah di sekitar tanaman, dan

tanpa pengolahan tanah (Zero Tillage) (Anonimous, 1994). Sinukaban (1987) dalam Wiroatmodjo (-)

menegaskan bahwa budidaya tanpa olah tanah dapat menekan erosi sampai sebesar 90% dan aliran

permukaan sebesar 45%. Keefektifan metoda tersebut bergantung pada presentase permukaan tanah

yang tertutup oleh sisa-sisa tanaman/gulma, kekasaran permukaan tanah dan guludan kecil yang

terbentuk, sisa tanaman/guludan yang terbenam, dan erodibilitas tanah. Pengolahan tanah minimum

dapat dilaksanakan jika kita mengetahui sifat fisik tanah, misalnya kerapatan tanah. Dengan demikian,

diperlukan alat yang dapat digunakan untuk menentukan kerapatan tanah, agar pengolahan tanah

dapat dilaksanakan pada bagian yang padat saja.

Alat yang selama ini digunakan untuk pengukuran kerapatan tanah adalah penetrometer.

Prinsip kerja penetrometer dengan mengetahui tahanan penetrasi tanah. Pengukuran tahanan penetrasi

tanah dengan penetrometer praktis dan mudah dilakukan untuk lahan sempit, namun tidak praktis

untuk lahan luas, selain itu masih memiliki beberapa kelemahan lain. Nilai tahanan penetrasi tanah

sangat dipengaruhi oleh kadar air tanah (Baver, 1978). Selain itu, pengukuran menggunakan

pnetrometer tidak dapat disertai dengan data-data sifat fisik tanah, sehingga diperlukan metode lain

untuk melakukan pengukuran kerapatan tanah tersebut.

Kerapatan tanah suatu lahan dapat juga diketahui dengan menganalisa sifat resistansi listrik

lahan tersebut. Nilai resistensi listrik tersebut diperoleh dengan cara menancapkan dua buah elektroda

kedalam tanah. Penelitian yang diakukan oleh Nugraha (2004) dan Widianti (2005) menunjukkan

bahwa kadar air yang semakin tinggi diikuti dengan semakin padatnya tanah, maka tegangan

listriknya semakin besar dan berbanding terbalik dengan resistansinya. Penelitian tersebut juga

menunjukkan bahwa jarak penusukan antar elektroda juga mempengaruhi nilai resistansi. Jarak

penusukan antar elektroda yang semakin jauh menyebabkan nilai resistansi besar dan tegangan kecil.

Namun, cara ini belum mampu memberikan informasi letak lapisan padat tanah.

Gelombang akustik biasa digunakan untuk pendeteksian non-destruktif. Salah satu gelombang

akustik yang biasa digunakan adalah gelombang audio. Gelombang audio merupakan gelombang yang

berada pada rentang gelombang sonik dan gelombang ini dapat didengar langsung menggunakan

indera pendengaran manusia. Gelombang suara merupakan gelombang mekanik yang perambatannya

membutuhkan perantara karena gelombang ini tidak dapat merambat pada ruang hampa (Halliday dan

Resnick, 1998 dalam Prasetyo, 2008). Medium perambatannya dapat berupa padat, cair, maupun gas,

sehingga gelombang audio ini sangat memungkinkan untuk pendeteksian tanah yang bertujuan untuk

penentuan nilai kerapatan tanah pada lahan. Selain itu, penggunaan gelombang audio ini dapat

digunakan untuk menentukan letak lapisan padat tanah pada suatu lahan.

Penelitian kerapatan tanah menggunakan gelombang akustik sudah dilakukan oleh Deni

(2007), Firmansyah (2007), Farizi (2007), dan Prasetyo (2008). Gelombang yang digunakan oleh

masing-masing peneliti adalah gelombang akustik dengan frekuensi 10 kHz, 40 kHz, 50 kHz, dan 5

kHz. Penelitian tersebut dilakukan dengan pengamatan pada tiga perlakuan yaitu tebal lapisan olah,

pemancar dan penerima yang menyudut, jarak horizontal pemancar dan penerima, dan jarak vertikal

pemancar dan penerima. Penelitian tersebut menunjukkan terjadi penurunan amplitudo yang diterima

dengan bartambahnya tebal lapisan olah, bertambahnya jarak pengukuran pada posisi horizontal, serta

meningkatnya amplitudo yang diterima pada posisi vertikal dan posisi menyudut jika diikuti dengan

meningkatnya kerapatan tanah.

Page 20: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

3

Oscilloscope digunakan oleh peneliti terdahulu untuk memvisualisasikan hasil pengukuran.

Namun, pengukuran belum dilakukan dengan variasi frekuensi pada posisi pemancar dan penerima

yang dapat bergerak luas. Penelitian masih dilakukan dengan nilai-nilai dan posisi yang mewakili

kondisi dilapangan, sehingga belum cukup untuk menjelaskan hubungan sifat gelombang terhadap

tanah. Pengembangan dari penelitian sebelumnya dilakukan untuk memberikan hasil pengukuran yang

lebih baik. Pengembangan dilakukan pada instrumen yang digunakan untuk pengukuran. Instrumen

dibuat mampu bergerak luas dan perubahan frekuensi dapat dilakukan setiap saat. Frekuensi

gelombang tidak statik, perbedaan ketebalan lapisan olah, serta posisi pengukuran bebas yang akan

dilakukan pada penelitian ini diharapkan akan menjelaskan hubungan tersebut. Pengaruh perlakuan

dilihat langsung pada monitor berupa amplitudo gelombang yang diterima.

Sensor dalam teknik pengukuran dan pengaturan secara elektronik berfungsi mengubah

besaran fisik menjadi besaran listrik yang proposional (Herlambang, 2010). Sensor sering digunakan

untuk pendeteksian saat melakukan pengukuran. Sharon, dkk (1982) dalam Rahmat (2008)

mengatakan, sensor adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau sinyal-

sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia,

energi biologi, energi mekanik dan sebagainya. Berdasarkan keterangan tersebut, maka gelombang

akustik dapat digunakan untuk menentukan kerapatan tanah, karena gelombang akustik merupakan

gelombang mekanik dan besaran yang diukur adalah besaran fisik seperti panjang, waktu, dan lain-

lain.

Besaran masukan pada kebanyakan sistem kendali adalah bukan besaran listrik, seperti besaran

fisika, kimia, mekanis dan sebagainya. Besaran bukan listrik akan diubah terlebih dahulu menjadi

suatu sinyal listrik melalui sebuah alat yang disebut transduser, sehingga dapat digunakan pada sistem

pengukuran, atau sistem manipulasi atau sistem pengontrolan (Rahmat, 2008).

1.2 Ruang Lingkup

Penelitian dibatasi pada jenis tanah Latosol dengan dua variasi kerapatan tanah yaitu kerapatan

tanah 1.0 gram/cm3 dipilih untuk mewakili kondisi tanah normal yang umumnya dijumpai pada

lapisan atas (top soil), sedangkan kerapatan tanah 1.3 gram/cm3 dipilih untuk mewakili kondisi tanah

yang mulai mengalami pemadatan, serta kadar air 30%.

1.3 Tujuan

Tujuan penelitian adalah untuk menindaklanjuti penelitian yang sudah dilakukan oleh para

peneliti terdahulu, menentukan kedalaman lapisan padat tanah menggunakan gelombang akustik.

Hasil pengukuran divisualisasikan menggunakan oscilloscope untuk melakukan pengolahan dan

mempresentasikan hasil pengukuran. Hasil pengukuran ditunjukkan dengan keluaran berupa

amplitudo pada berbagai tingkat frekuensi dan perlakuan tebal lapisan olah, serta posisi bebas

rangkaian pemancar dan penerima. Penelitian dilakukan untuk skala laboratorium.

Tujuan khusus dari penelitian ini adalah:

1. Mengetahui amplitudo gelombang akustik yang diterima akibat pantulan ataupun rambatan

oleh medium tanah dengan perlakuan tebal lapisan olah.

2. Pembuatan instrumen untuk pengukuran objek yang digunakan pada penelitian.

Page 21: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

4

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Gelombang

Halliday dan Resnick (1998), mendefinisikan gelombang sebagai sebuah gangguan periodik

dalam suatu medium atau ruang. Gelombang dapat diartikan juga sebagai bentuk dari getaran yang

merambat pada suatu medium. Dalam hal ini yang merambat adalah gelombangnya, bukan zat

medium perantaranya. Arifin (2001) secara umum mendefinisikan gejala gelombang sebagai peristiwa

perambatan energi dari satu tempat ketempat yang lain.

Secara umum gelombang diklasifikasikan menjadi dua kategori, yaitu gelombang mekanik dan

gelombang elektromagnetik. Gelombang mekanik memerlukan suatu medium untuk merambat

sedangkan gelombang elektromagnetik tidak memerlukan medium untuk merambat (Trisnobudi,

2006). Persamaan gelombang mekanik dapat diturunkan dari persamaan gerak Newton, sedangkan

persamaan gelombang elektromagnetik dapat diturunkan dari persamaan Maxwell (Trisnobudi, 2006).

Contoh dari gelombang mekanik adalah gelombang pada tali dan gelombang akustik, sedangkan

contoh dari gelombang elektromagnetik adalah gelombang radio dan gelombang cahaya.

Gelombang berdasarkan arah rambatannya dibagi menjadi gelombang transversal dan

gelombang longitudinal. Gelombang dapat dikelompokkan menjadi gelombang trasnversal jika

partikel-partikel mediumnya bergetar ke atas dan ke bawah dalam arah tegak lurus terhadap gerak

gelombang, sedangkan dikatakan gelombang longitudinal jika arah getaran medium sejajar dengan

arah rambat gelombang (Lohat, 2008).

2.2 Gelombang Akustik

Gelombang akustik adalah sebuah gangguan mekanika yang terkoordinasi yang melibatkan

sejumlah banyak molekul, dimana molekul-molekul tersebut bergerak dan bertumbukan ketika sebuah

gangguan gelombang datang dan melewatinya (Kane dan Sternheim, 1988).

Gelombang akustik dapat merambat baik dalam fluida maupun dalam padatan. Dalam fluida

gelombang akustik merupakan gelombang longitudinal, sedangkan dalam padatan gelombang akustik

dapat berupa gelombang longitudinal dan gelombang transversal (Trisnobudi, 2006). Sifat-sifat dari

gelombang akustik bergantung pada sifat-sifat dari medium yang dilewatinya (Trisnobudi, 2006).

Perambatan gelombang dari kedudukan awal kekedudukan lain yang masih berada pada arah

perambatan gelombang ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Gelombang transversal (a), gelombang longitudinal (b), dan grafik yang menyatakan

komponen dari masing-masing gelombang (Kane dan Sternheim, 1988).

Page 22: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

5

Gelombang akustik bila dalam penjalarannya melewati suatu bidang batas (boundary) antara

dua medium yang berbeda impedansi akustiknya maka akan terjadi peristiwa-peristiwa gelombang

seperti pemantulan (refleksi), transmisi, dan pembiasan (refraksi) (Trisnobudi, 2006). Impedansi pada

dasarnya adalah gabungan dari segala jenis hambatan pada sinyal langsung dari sebuah aliran listrik,

seperti resistansi, reaktansi, kapasitansi dan seluruh faktor mekanikal yang menimbulkan hambatan

dari transfer energi dalam sebuah sistem (Sari, 2009). Impedansi dipengaruhi oleh frekuensi sehingga

sifatnya berubah-ubah (Sari, 2009). Makin besar impedansi akustiknya, makin besar pula amplitudo

yang dipantulkan (Trisnobudi, 2006).

Kane dan Sternheim (1988) menjelaskan juga bahwa menurut frekuensinya, gelombang akustik

dapat dikelompokan menjadi tiga jenis gelombang yaitu gelombang infrasonik, gelombang sonik, dan

gelombang ultrasonik. Berikut dijelaskan mengenai ketiga jenis gelombang tersebut, antara lain:

1. Gelombang Infrasonik

Gelombang infrasonik dalah gelombang akustik yang mempunyai frekuensi sangat rendah

sehingga tidak dapat didengar langsung oleh telinga manusia. Gelombang infrasonik memiliki batasan

frekuensi kurang dari 20 Hz. Contoh gelombang infrasonik adalah suara ikan lumba-lumba.

2. Gelombang Sonik

Gelombang sonik merupakan gelombang audio yang dapat didengar langsung oleh indera

pendengaran manusia (audible range). Frekwensi gelombang ini berada pada rentang antara 20 Hz

sampai dengan 20 000 Hz. Contoh gelombang sonik adalah suara manusia.

3. Gelombang Ultrasonik

Gelombang ultrasonik adalah gelombang akustik yang mempunyai frekuensi diatas 20 000 Hz.

Gelombang ini tidak dapat didengar langsung oleh telinga manusia. Contoh gelombang ultrasonik

adalah suara kelelawar.

Gelombang ultrasonik sudah banyak digunakan pada berbagai peralatan, baik peralatan medis

untuk pendeteksian bagian dalam tubuh, maupun peralatan tambahan pada alat transportasi, baik

transportasi darat, air, maupun udara. Peralatan medis misalnya, digunakan alat ultrasonografi (USG)

untuk pendeteksian kehamilan. Penggunaan gelombang ultrasonik pada alat transportasi juga banyak

digunakan, pada transportasi darat gelombang ultrasonik banyak digunakan sebagai alat pendeteksi

jarak, pada alat transportasi laut gelombang ultrasonik banyak digunakan untuk pendeteksian

lingkungan sekitar yang dilalui, dan pada alat transportasi udara gelombang ultrasonik banyak

digunakan untuk pendeteksian ketinggian terbang. Prinsip yang digunakan pada peralatan tersebut

adalah sama yaitu dengan membangkitkan gelombang ultrasonik oleh audio generator dan

memancarkannya ke obyek lewat transducer kemudian menunggu kapan gelombang tersebut diterima

oleh receiver. Gelombang yang diterima dikuatkan kembali lewat rangkaian op-amp kemudian

diteruskan ke oscilloscope agar nilainya bisa diamati pada LCD.

Menurut Halliday dan Resnick (1998) dalam Deni (2007), gelombang bunyi adalah gelombang

mekanis longitudinal. Bunyi terjadi karena adanya kompresi dan penipisan udara disekitarnya secara

bergantian. Gelombang bunyi memerlukan media perantara untuk perambatannya. Media perantara

yang digunakan untuk perambatan galombang tersebut dapat berupa media padat, cair maupun gas.

Pertikel-partikel media yang mentransmisikan sebuah gelombang seperti itu berosilasi di dalam arah

penjalaran gelombang itu sendiri. Penjalaran pada suatu media elastis terjadi karena adanya

pergeseran dari suatu bagian media elastis dari kedudukan normalnya. Suatu gelombang mekanis

Page 23: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

6

dicirikan oleh pengangkutan tenaga melalui materi gerak oleh gerak gangguan di dalam materi

tersebut tanpa suatu gerak menggumpal yang bersangkutan dari materi itu sendiri.

Menurut Kane dan Sternheim (1988), biasanya bila sebuah gelombang melewati bidang batas

(boundary), yakni suatu titik dimana media itu berubah, maka sebagian gelombang itu akan

direfleksikan dan sebagian lagi akan diserap atau ditransmisikan. Gelombang yang ditransmisikan

pada suatu medium akan mengalami pengurangan amplitudo dan intensitas yang menunjukan adanya

pengurangan energi gelombang tersebut. Pengurangan amplitudo dapat disebabkan karena adanya

hambatan udara, perbedaan viskositas, atau gesekan (internal friction). Jika hal tersebut terjadi maka

gelombang tersebut dapat dikatakan diatenuasi (Halliday dan Resnick, 1998).

Analisis gelombang audio dilakukan dengan cara mentransmisikan gelombang pada suatu

obyek dan mendeteksi gelombang pantulan dari obyek atau mendeteksi gelombang yang

ditransmisikan oleh obyek tersebut. Pengukuran amplitudo gelombang audio pada alat peraga

dilakukan dengan cara mengukur besarnya simpangan terjauh gelombang dari sumbu kesetimbangan.

Nilai amplitudo pengukuran akan memiliki satuan besaran listrik, yaitu milivolt (mV). Perubahan

besaran fisik menjadi besaran listrik dilakukan oleh receiver yang berperan sebagai sensor penerima.

Perubahan-perubahan pada amplitudo gelombang audio yang terukur pada alat peraga digunakan

untuk menganalisis tipe obyek yang ada.

2.3 Kebisingan

Bising adalah campuran dari berbagai suara yang tidak dikehendaki ataupun yang merusak

kesehatan, saat ini kebisingan merupakan salah satu penyebab “penyakit lingkungan” yang penting (Slamet, 2006). Sedangkan kebisingan sering digunakan sebagai istilah untuk menyatakan suara yang

tidak diinginkan yang disebabkan oleh kegiatan manusia atau aktifitas-aktifitas alam (Schilling, 1981).

Pengertian yang sama juga dikatakan oleh Daud dan Anwar (2002), yang mendefinisikan bising

sebagai bunyi yang tidak dikehendaki (unwanted sound) dan terdiri dari campuran sejumlah

gelombang sederhana dari beraneka frekuensi. Di bidang elektronik, fisiologi persarafan dan teori

komunikasi bising bermakna sebagai tanda-tanda tidak dikenal yang intensitasnya selalu berubah-

ubah sepanjang waktu. Perkataan bising dipakai juga dalam bidang suara, tetapi di sini diartikan

sebagai sebuah energi akustik pendengaran yang pengaruhnya merugikan secara fisiologi atau

psikologi bagi kesejahteraan masyarakat. Anies (2005) menambahkan bahwa semakin tinggi intensitas

kebisingan, maka potensi untuk menimbulkan berbagai gangguan semakin besar. Ini sesuai dengan

definisi bising yang umum menurut Kryter (1985) yaitu suara yang tidak diinginkan.

Suma’mur (1993) mengemukakan menurut jenisnya kebisingan dibedakan sebagai berikut:

1. Kebisingan kontinyu yaitu kebisingan dengan spektrum berfrekuensi luas misal: suara yang

timbul oleh kompresor, kipas angin, dapur pijar serta spektrum yang berfrekuensi sempit

contoh: suara gergaji sirkuler, katup gas.

2. Kebisingan terputus-putus misal suara lalu lintas, suara pesawat udara yang tinggal landas.

3. Kebisingan implulsif (impulsive noise) seperti: pukulan martil, tembakan senapan, ledakan

meriam dan lain-lain.

Buchari (2007) mengemukakan bising berdasarkan pengaruhnya terhadap manusia dapat

dibagi atas:

1. Bising yang mengganggu (irritating noise) yaitu bising yang tidak terlalu keras.

2. Bising yang menutupi (masking noise) yaitu bunyi yang menutupi suara. Suara lain akan

tenggelam dalam bising.

3. Bising yang merusak (damaging/injurious noise) yaitu bunyi yang intensitasnya melampaui

nilai ambang batas pendengaran.

Page 24: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

7

Sound level meter adalah alat yang biasa digunakan untuk mengetahui intensitas bising. Sound

level meter bekerja sama seperti alat penguat suara. Mekanisme kerja Sound level meter apabila ada

benda bergetar, maka akan menyebabkan terjadinya perubahan tekanan udara yang dapat ditangkap

oleh alat ini, selanjutnya akan menggerakkan meter penunjuk. Sound Level Meter dapat mengukur

intensitas kebisingan antara 40-130 dBA pada frekuensi 20 – 20.000 Hz. Pada waktu pengukuran

Sound Level Meter di pasang setinggi telinga.

Pengendalian kebisingan merujuk pada penataan bunyi menurut Satwiko (2004) akan

melibatkan empat elemen yaitu sumber suara (sound source), media, penerima bunyi (receiver), dan

gelombang bunyi. Menurut Egan (1988) dalam Setiawan (2009) pengurangan kebisingan dapat

dilakukan pada tiga aspek yaitu sumber (source), media (sound path), dan penerima (receiver).

2.4 Alat Ukur Elektronik

Elektronika adalah cabang dari ilmu fisika yang mempelajari pengendalian elektron dan

pengaturan arus listrik maupun tegangan listrik pada suatu rangkaian (Harry Garlans, 1991 dalam

Deni, 2007) atau elektronika adalah cabang ilmu pengetahuan dan teknologi yang mempelajari teori

dan penggunaan kelas peralatan dimana penyaluran elektron terjadi lewat hampa, gas, atau

semikonduktor (Chattopadhyay, 1984 diterjemahkan Sutanto, 1989). Cabang elektronika yang

berhubungan dengan aliran elektron dalam hampa, gas, atau benda padat dinamakan elektronika fisika

(Chattopadhyay, 1984 diterjemahkan Sutanto, 1989). Sebaliknya, cabang elektronika yang berkaitan

dengan perencanaan, pengembangan, dan penggunaan peralatan elektronika dinamakn teknik

elektronika (Chattopadhyay, 1984 diterjemahkan Sutanto, 1989). Menurut Srivastava (1987), alat ukur

elektronik harus mampu memberikan hubungan antara besaran secara fisis. Pada dasarnya alat ukur

elektronik terdiri dari 3 bagian utama yaitu sistem pengindera, sistem penguat dan sistem peraga.

Skema rangkaian secara sederhana digambarkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Diagram blok alat ukur elektronik (Hamonangan, 2008 dalam Prasetyo, 2008)

1. Sistem Pengindera

Sistem pengindera merupakan bagian awal yang mendeteksi perubahan fisik dari suatu objek.

Pada rangkaian elektronik sistem pengindera digunakan untuk mengubah besaran fisis menjadi

besaran listrik. Besaran fisis yang diukur pada penelitian seperti suhu, cahaya, massa benda dan

sebagainya merupakan fenomena alam yang tidak berupa sinyal listrik. Untuk menerapkan metode

dan teknik pengukuran elektronika maka fenomena tersebut harus diubah menjadi sinyal listrik

terlebih dahulu dengan bantuan sistem pengindera.

Unsur pengindera primer merupakan unsur pertama yang mendeteksi karakterik dari obyek

yang diukur dan menghasilkan keluaran-keluaran berupa besaran listrik dalam batas-batas tertentu

(Srivastava, 1987). Unsur pengindera primer dapat berupa transduser. Transduser adalah komponen

elektronika yang bertugas mengubah besaran non-elektrik menjadi besaran elektrik dan begitu juga

sebaliknya (Pratomo, 2004 dalam Deni, 2007). Kelompok dari transduser adalah sensor. Sensor

berfungsi untuk mengubah besaran non-elektrik menjadi besaran elektrik, misalnya sensor suhu yang

mengubah besaran suhu (fisik) menjadi besaran tegangan atau kuat arus (elektrik).

Sistem pengindera Sistem penguat Sistem peraga

Page 25: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

8

Sensor adalah jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah besaran mekanis, magnetis,

panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik, sedangkan transduser adalah sebuah alat

yang bila digerakan oleh suatu energi di dalam sebuah sistem transmisi, akan menyalurkan energi

tersebut dalam bentuk yang sama atau dalam bentuk yang berlainan kesistem transmisi berikutnya.

Transmisi energi ini bisa berupa listrik, mekanik, kimia, optik (radiasi) atau termal (panas) (William,

1993 dalam Rahmat, 2008). Dalam kaitannya dengan sistem elektronik, Sensor dan transduser pada

dasarnya dapat dipandang sebagai sebuah perangkat atau device yang berfungsi mengubah suatu

besaran fisik menjadi besaran listrik, sehingga keluarannya dapat diolah dengan rangkaian listrik atau

sistem digital (Setiawan, 2009).

Bentuk dari sistem pengindera yang banyak digunakan adalah rangkaian pembagi tegangan.

Adapun gambar dari rangkaian pembagi tegangan dapat dilihat pada Gambar 3 (resistor tersusun seri):

Gambar 3. Rangkaian pembagi tegangan (Blocher, 2004 dalam Prasetyo, 2008)

Persamaan 1 digunakan untuk menghitung besarnya tegangan pada titik output, dimana

tegangan pada titik output itu sendiri bergantung pada nilai resistor yang digunakan. Persamaan 1

adalah sebagai berikut:

VinRR

RVout

21

2 ............................................................................................(1)

Dimana Vin adalah tegangan sumber, Vout adalah tegangan keluar, dan R adalah resistor yang

digunakan. Karena nilai dari tegangan sumber yang diberikan adalah tetap sehingga nilai dari

tegangan keluar bergantung pada resistor yang digunakan.

2. Sistem Penguat

Sistem penguat pada peralatan elektronika berfungsi untuk menguatkan perubahan dari besaran

yang diterima sehingga perubahan yang kecil sekalipun dapat di ukur dengan lebih teilti. Penguat

yang operatif memilik dua jalan masuk (input). Satu jalan diberi tanda (+) dan disebut jalan masuk

penguat non inversi (non inverting) dan satu jalan yang lain ditandai (-) disebut jalan masuk penguat

inversi (inverting) (Putra, 2002 dalam Deni, 2007).

Operational Amplifier, sering disingkat dengan sebutan Op-Amp, merupakan komponen yang

penting dan banyak digunakan dalam rangkaian elektronik berdaya rendah (low power). Istilah

operational merujuk pada kegunaan op-amp pada rangkaian elektronik yang memberikan operasi

aritmatik pada tegangan input (atau arus input) yang diberikan pada rangkaian. Op-amp digambarkan

secara skematik seperti Gambar 4.

Vin

Page 26: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

9

Gambar 4. Skema rangkaian op-amp

Penguat inversi sinyal masuk dibuat melaui input inverting, sedangkan pada penguat non-

inversi sinyal masuk dibuat melalui input non-inverting.. Fase keluaran dari penguat inversi akan

selalu berbalikan dengan sinyal input. Dengan demikian tegangan keluaran rangkaian ini akan satu

fasa dengan tegangan input.

Penguat op-amp merupakan penguat difrensial dengan penguatan tak hingga. Penguat

difrensial mempunyai dua masukan, voltase keluaran tergantung dari perbedaan potensial antara

kedua masukannya (Blocher, 2004 dalam Prasetyo, 2008). Op-amp pada hakekatnya adalah sebuah IC

yang didalamnya terdapat rangkaian elektronik terdiri atas beberapa resistor, transistor, dan dioda.

Jika IC dirangkaikan dengan rangkaian masukan dan rangkaian umpan balik, maka IC dapat

dipergunakan untuk mengerjakan berbagai operasi misalnya penguat audio, penguat nada, oscillator,

pembangkit gelombang, dan cirkuit. Penguat selisih yang sering digunakan ditunjukkan dalam bentuk

rangkaian penguat selisih seperti Gambar 5 dan penguatannya dapat diselesaikan dengan Persamaan 2.

Gambar 5. Rangkaian penguat selisih (Blocher, 2004 dalam Prasetyo, 2008)

1

112

1

11

22

2

R

RfVinVin

R

RfR

RRf

RfVout ................................(2)

Penggunaan penguat selisih bertujuan untuk mendapatkan selisih dari penguatan inverting dan

non-inverting, dengan cara memperbesar frekuensi masuk (Vin) sehingga keluaran (Vout) frekuensi

dapat langsung divisualisasikan oleh sistem peraga. Frekuensi yang masuk ke sistem peraga tidak

semuanya berfrekuensi tinggi, sehingga kapasitor non-polar perlu digunakan untuk memfilter

frekuensi rendah dari masukan (Vin). Dengan demikian akan diperoleh frekuensi tinggi seragam.

Page 27: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

10

Penguat selisih dibangun menggunakan sebuah IC (Integrated Circuit) dan komponen-

komponen eksternal lainnya. IC 741 digunakan pada penelitian karena memiliki dua buah op-amp

didalamnya. Konfigurasi IC 741 ditunjukkan pada Gambar 6.

Gambar 6. Konfigurasi IC - 741 (Thomas S, 2002: 101 dalam Zamroni, 2005)

Konfigurasi kaki-kaki IC 741 yaitu input membalik (–in) (inverting), input tak membalik (+in)

(non inverting), satu terminal output, kaki pencatu daya positif, kaki pencatu daya negatif, dua kaki

ground (null), dan kaki tak terhubung. Seperti terlihat pada Gambar 6 yaitu dua kaki ground

terhubung dengan ground pencatu daya, kaki inverting terhubung dengan speaker penerima, kaki non-

inverting terhubung dengan audio generator, kaki tegangan positif terhubung dengan tegangan positif

pencatu daya, kaki tegangan negatif terhubung dengan tegangan negatif pencatu daya, satu buah kaki

tidak terhubung, dan kaki output terhubung dengan hardware ADC. Tegangan positif V+ merupakan

tegangan positif terhadap ground dan tegangan negatif V– adalah tegangan lebih negatif terhadap

ground. Karena isyarat keluaran bisa berharga positif dan negatif maka Op-Amp memerlukan catu

daya dengan dua polaritas yang sama besar dan simetrik terhadap ground (Zamroni, 2005). Besar catu

daya yang akan diberikan pada rangkaian adalah 12 volt. Vout merupakan keluaran dari sistem

penguatan yang akan diteruskan kesistem peraga.

Masukan Op-Amp yang berlabel inverting (–) dan non inverting (+) merupakan masukan

bedaan (difference input). Umumnya sinyal masukan diberikan ke salah satu masukan. Adapun

masukan yang lain digunakan untuk mengendalikan karakteristik komponen. Penguatan antara

keluaran dan masukan inverting adalah negatif (membalik polaritas) sedangkan penguatan antara

keluaran dan masukan non inverting adalah positif (tak membalik polaritas) (Zamroni, 2005).

Pin offset null digunakan untuk menghilangkan tegangan ingsutan (offset) ke keluaran akibat

ketidak sepadanan transistor pada penguat keadaan masukan. Dengan menghubungkan kedua pin null

ke ujung potensiometer, sementara lengan potensiometer yang lain dihubungkan ke catu V– diatur

untuk menghilangkan tegangan ingsutan tersebut (Thomas S, 2002: 101 dalam Zamroni, 2005).

3. Sistem Peraga

Sistem peraga digunakan untuk memvisualisasikan besaran hasil pengukuran. Sistem peraga

diperlukan untuk membantu pengguna mengetahui nilai dari suatu besaran yang diukur. Beberapa

besaran listrik seperti arus dan tegangan dapat langsung dirasakan oleh sistem indera manusia namun,

belum bisa diketahui pasti nilainya. Hasil pengukuran besaran listrik harus divisualisasikan dengan

baik agar dimengerti oleh pengguna, sehingga dibutuhkan sistem peraga untuk membantu hal tersebut.

Jika tidak menggunakan alat bantu berupa sistem peraga, maka akan sulit diperoleh data akurat untuk

Page 28: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

11

Batu-batuan dan

mineral-mineral

Bahan induk Profil tanah

bisa dibuktikan. Sistem peraga yang saat ini banyak digunakan untuk menunjukan hasil pengukuran

adalah menggunakan sistem analog yang umumnya menggunakan pergerakan jarum penunjuk

ataupun dengan suatu sistem digital yang dapat memberikan keluaran berupa besaran angka dan huruf.

Oscilloscope merupakan instrumen sistem peraga yang juga dapat digunakan untuk

memvisualisasikan besaran listrik seperti arus, tegangan, daya maupun yang lainnya, sehingga dapat

dimengerti oleh indera manusia. Oscilloscope digunakan untuk mengamati bentuk gelombang dan

melakukan pengukuran secara visual. Adapun prinsip kerja oscilloscope adalah elektron dipancarkan

dalam berkas elektron berkecepatan tinggi. Berkas elektron tersebut bergerak lewat ruang hampa dari

tabung dan membentur layar pendar (flourensen), sehingga titik cahaya timbul di tempat pada layar

dimana elektron membentur. Lintasan berkas elektron tersebut dapat dibelokkan oleh tegangan yang

diberikan. Biasanya sinyal yang di pantau membelokkan titik menurut arah vertikal dilayar dan

tegangan lain yang sebanding dengan waktu membelokkan titik secara horizontal. Akibatnya peragaan

visual dari sinyal dapat dimungkinkan (Srivastava, 1987).

2.5 Software (Perangkat lunak)

Perangkat lunak adalah istilah umum untuk data yang diformat dan disimpan secara digital,

termasuk program komputer, dokumentasinya, dan berbagai informasi yang bisa dibaca dan ditulis

oleh komputer. Dengan kata lain, bagian sistem komputer yang tidak berwujud (wikipedia.org, 2011).

Perangkat lunak digunakan untuk membantu pengolahan data. Pengolahan data dapat dilakukan

menggunakan beberapa software aplikasi, sehingga diharapkan dapat memberikan hasil lebih baik.

2.6 Tanah

Tanah merupakan sistem tiga fase yang mengandung air, udara, bahan-bahan mineral dan

organik serta jasad-jasad hidup, yang karena pengaruh berbagai faktor lingkungan terhadap

permukaan bumi dan kurun waktu, membentuk berbagai hasil perubahan yang memiliki ciri-ciri

morfologi yang khas, sehingga berperan sebagai tempat tumbuh bermacam-macam tanaman

(Schoeder, 1972 dalam Hakim dkk, 1986). Dalam bidang pertanian, tanah diartikan sebagai media

tumbuh bagi tanaman darat (Sarwono dkk, 1987).

Tanah yang terbentuk dipermukaan bumi secara langsung ataupun tidak, berkembang dari

bahan mineral dari batu-batuan (Hakim, 1986). Melalui proses pelapukan, baik secara fisis maupun

kimia dibantu oleh pengaruh atmosfer, maka batu-batuan berdisintegrasi dan terdisintegrasi

menghasilkan bahan induk lepas, dan selanjutnya dibawah pengaruh proses-proses podogenik

berkembang menjadi tanah (Hakim, 1986). Proses pembentukan tanah dibawah kondisi tropis dimana

suhu tinggi dan curah hujan besar, berlangsung cepat dan berbeda dengan pembentukan tanah

didaerah temperate (Hakim, 1986). Proses pembentukan tanah dari batu-batuan dapat diringkas seperti

pada Gambar 7.

Pelapukan Ganesa tanah

Gambar 7. Pembentukan tanah dari batu-batuan

Jika hasil pelapukan masih berada di tempat asalnya, maka tanah ini disebut tanah residual

(residual soil) dan apabila telah berpindah tempatnya, disebut tanah terangkut (transported soil)

(Hardiyatmo, 1955 dalam Prasetyo, 2008).

Page 29: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

12

Latosol merupakan salah satu jenis tanah. Tanah ini terdapat hampir diberbagai tampat dan

merupakan contoh tanah yang sudah terganggu. Tanah jenis latosol berada pada ketebalan antara 130

mm sampai dengan 500 mm, batas horizon jelas, warna merah, coklat sampai kuning, pH tanah 4.5 –

6.5 dengan tekstur tanah liat dan struktur renah, daya menahan air cukup baik dan cukup baik

menahan erosi (Administrator, 2010).

Menurut Braja (1986) dalam Prasetyo (2008) tanah jenis latosol terbentang luas disekitar garis

khatulistiwa. Tanah jenis ini berwarna merah (sebagai cirinya) yang disebabkan oksidasi dan besi

yang ada. Tanah jenis latosol mempunyai sifat fisik yang baik (struktur) tetapi berkemampuan rendah

untuk menahan kation (sangat mirip dengan tanah berpasir) dan membutuhkan pemberian pupuk yang

agak sering.

Tanah memiliki berbagai macam sifat yang sangat berhubungan dengan kondisi tanah yaitu:

sifat fisik, mekanik, dan kimia. Sifat fisik tanah merupakan sifat yang paling mudah diamati dan dari

sifat ini sebagian besar kondisi tanah sudah dapat diketahui. Sifat fisik tanah yang penting untuk

diketahui adalah tekstur, struktur, konsistensi, densitas, serta permeabilitas tanah. Masing-masing sifat

fisik tersebut dijelaskan sebagai berikut:

1. Tekstur Tanah

Tekstur tanah dalam pengertian umum adalah keadaan permukaan tanah yang bersangkutan

(Das, 1993 dalam Deni, 2007). Tekstur tanah tertuju pada besarnya butir-butir mineral, terutama pada

perbandingan relatif berbagai golongan dari tanah tertentu (Buckman, 1982 dalam Prasetyo, 2008).

Menurut Kalsim dan Asep (1993) dalam Prasetyo (2008), analisa tekstur tanah dapat dilakukan

dengan granulometri. Suatu contoh tanah yang dikeringkan, secara hati-hati dihaluskan dan

dipisahkan ke dalam grup ukuran melalui ayakan bertingkat sampai diameter terkecil 50 たm. Kelompok partikel tanah yang tertinggal pada masing-masing ayakan disebut fraksi tanah.

2. Struktur Tanah

Struktur tanah adalah permasalahan yang ditimbulkan oleh susunan butir-butir tanah dalam

berbagai golongan dan agregat (Buckman, 1982 dalam Prasetyo, 2008). Struktur tanah dapat

menentukan sifat aerasi, permeabilitas dan kapasitas menahan air serta sifat-sifat mekanik dari tanah

(Kalsim dan Asep, 1993 dalam Prasetyo, 2008).

3. Konsistensi Tanah

Konsistensi tanah dipandang sebagai kombinasi sifat yang dipengaruhi oleh kekuatan mengikat

antara butir-butir tanah. Konsistensi tanah ialah istilah yang digunakan untuk menggambarkan

keadaan fisik tanah dengan kandungan air yang berbeda-beda seperti yang diperlihatkan oleh reaksi

tanah atas tekanan-tekanan mekanik (Buckman, 1982 dalam Prasetyo, 2008).

Batas-batas yang sering digunakan untuk menggambarkan konsistensi tanah adalah batas cair,

batas plastis dan batas melekat. Batas cair adalah kadar air tanah pada batas antara keadaan cair dan

keadaan plastis. Batas plastis adalah kadar air pada batas bawah daerah plastis. Sedangkan batas

melekat adalah kadar air dimana massa tanah mulai tidak melekat pada benda-benda yang

mengenainya (Braja, 1986 dalam Prasetyo, 2008).

4. Densitas Tanah

Densitas tanah (bulk density) adalah total massa tanah dibagi dengan volume tanah (Vt).

Namun, total massa akan sangat dipengaruhi oleh jumlah air yang masih terkandung di dalam tanah,

sehingga tanah tersebut perlu dikeringkan terlebih dahulu. Tanah yang telah dikeringkan disebut

Page 30: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

13

dengan massa tanah kering. Pengeringan tanah dilakukan dengan menggunakan oven pada suhu 105

˚C selama 24 jam. Selanjutnya, dari massa tanah kering yang diperoleh dapat ditentukan nilai

kerapatan tanah kering (Db) dengan cara membagi massa tanah kering (Ms) tersebut terhadap

volumenya. Persamaan yang menggambarkan hal tersebut ditunjukkan pada Persamaan 3.

Db = Ms / Vt .................................................................................................................... (3)

Nilai Db bervariasi dari 1000 sampai 1800 kg/m3. Bulk density akan semakin rendah apabila

partikel tanah semakin halus atau kandungan bahan organik tanah semakin tinggi.

5. Permeabilitas Tanah

Permeabilitas tanah adalah kecepatan air menembus tanah pada periode tertentu. Besarnya

permeabilitas tanah ditentukan oleh koefisien permeabilitas yang mempunyai satuan yang sama

dengan satuan kecepatan yaitu m/s. Koefisien permeabilitas terutama tergantung pada ukuran rata-rata

pori yang dipengaruhi oleh distribusi ukuran partikel, bentuk partikel dan struktur tanah. Secara garis

besar makin kecil ukuran partikel, makin kecil pula ukuran pori dan makin rendah koefisien

permeabilitasnya (Craig, 1991 dalam Deni, 2007).

2.7 Pemadatan Tanah

Pemadatan (compaction) adalah proses naiknya kerapatan tanah dengan memperkecil jarak

antar partikel sehingga terjadi reduksi volume udara tetapi tidak terjadi perubahan volume air yang

cukup berarti pada tanah ini (Craig, 1991 dalam Deni, 2007). Pemadatan tanah dapat diberi batasan

sebagai perubahan volume karena tanah diberi tekanan (Islami dan Utomo, 1995 dalam Prasetyo,

2008). Lumintang dan Imam (1982) dalam Prasetyo (2008) mengemukakan bahwa tanah yang

mendapat tekanan di atasnya akan mengalami perubahan volume. Tekanan ini dapat bersifat mekanis

(mechanical sources) dan alam (natural sources).

Menurut Islami dan Utomo (1995) dalam Deni (2007), aerasi tanah (kandungan O2 dan CO2 di

dalam tanah) sangat mempengaruhi sistem perakaran suatu tanaman. Aerasi sangat berhubungan

dengan bobot volume tanah yang sering digunakan sebagai petunjuk kepadatan tanah. Pada suatu

tanah padat kerusakan atau kematian akar disebabkan oleh berkurangnya atau tidak adanya oksigen

atau bahkan mungkin disebabkan oleh akumulasi karbondioksida.

Pemadatan merupakan salah satu hambatan mekanis yang diberikan tanah yang dapat

mempengaruhi sistem perakaran. Perkembangan akar akan terhambat dengan semakin meningkatnya

hambatan mekanis atau kepadatan tanah. Jika akar tanaman yang sedang tumbuh menjumpai media

padat berpori yang diameternya lebih kecil dari diameter akar, pertumbuhannya akan tetap berlanjut

jika akar tamanan mempunyai tekanan untuk memperbesar ruang pori. Pada pihak lain, tekanan

tumbuh akan mempunyai nilai maksimum tertentu yang tidak lagi dapat diperbesar. Dengan demikian

jika rintangan mekanik yang terdapat pada media tersebut lebih besar dari tekanan tumbuh maksimum

akar maka pertumbuhan tanaman akan terhenti (Islami dan Utomo, 1995 dalam Prasetyo, 2008).

2.8 Pengukuran Kepadatan Tanah

Kepadatan tanah dapat diukur dengan beberapa cara yaitu metode densitas tanah (bulk density)

dan metode tahanan penetrasi (penetrometer resistance). Kedua metode ini dijelaskan sebagai berikut:

Page 31: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

14

1. Bulk Density

Menurut Lumintang dan Imam (1982) dalam Deni (2007), tingkat kepadatan tanah dapat

dinyatakan dalam beberapa cara yaitu: void ratio, porosity, bulk density dan specific gravity. Namun

yang umum digunakan dalam perhitungan sejauh ini adalah bulk density yang juga merupakan istilah

lain dari kerapatan tanah, yaitu perbandingan antara berat tanah kering terhadap volume. Dalam

penentuan tingkat kepadatan tanah menggunakan metode bulk density dikenal pula istilah densitas

tanah kering (dry bulk density) atau densitas tanah basah (wet bulk density) yang biasa digunakan

dalam perhitungan. Densitas tanah kering diukur sesudah tanah dikeringkan dalam oven selama 24

jam pada suhu 105oC, sedangkan densitas tanah kering diukur sebelum dilakukan proses pengeringan.

Penentuan wet bulk density dilakukan dengan mengukur berat isi tanah sebuah tabung silinder yang

diketahui beratnya Wa (gram) dan isinya I (cm3) dimasukan kedalam tabung silinder sampai terisi

penuh dengan tanah. Permukaan tabung silinder diratakan, diangkat kemudian ditimbang. Berat tanah

dan tabung silinder adalah Wb (gram). Besarnya nilai wet bulk density dan dry bulk density ditentukan

dengan cara yang sama yaitu dengan membagi berat terhadap volume. Besarnya nilai wet bulk density

dapat dihitung menggunakan Persamaan 4.

I

WaWbdensityBulkWet

...................................................................................(4)

Bulk density dinyatakan dalam dalam basis kering. Sehingga contoh tanah dari lapang harus

dimasukan dalam oven dan dikeringkan selama 24 jam pada suhu 105oC dahulu. Berat kering ini

kemudian dibagi dengan volume silider dan didapatkan dry bulk density.

2. Penetrometer Resistance

Penetrometer resistance merupakan salah satu cara untuk menentukan besarnya kepadatan

tanah dengan unit kgf/cm2. Hasil pengukuran dapat langsung terbaca pada alat tersebut dengan satuan

pembacaan kg. Nilai Cone Index yang diperlukan untuk menentukan besarnya kepadatan tanah adalah

hasil bagi antara hasil pembacaan skala pada alat dengan luasan cone (cm2) (Lumintang dan Imam,

1982 dalam Deni, 2007). Menurut Hardiyatmo (1955), cara penggunaan penetrometer ialah dengan

jalan menekan atau memukul stang bor yang mempunyai ujung khusus ke dalam tanah. Kemajuan

masuk ke dalam tanah diukur besarnya gaya yang diartikan sebagai indikasi mengenai kekuatan tanah

tersebut.

2.9 Resistansi Listrik Pada Tanah

Giancoli (1991) dalam Prasetyo (2008), menjelaskan bahwa berapa besarnya aliran listrik

dalam sebuah kabel tidak hanya bergantung pada tegangan listriknya tetapi juga pada resistansinya.

Semakin tinggi resistansi, semakin rendah tegangan listrik yang terjadi. Penelitian mengenai sifat

resistansi listrik pada tanah telah dilakukan oleh Nugraha (2004), Ridwan (2005), dan Widianti

(2005). Perlakuan dalam penelitian tersebut adalah jarak antar elektroda, kedalaman penusukan

elektroda, bulk density, kadar air. Perbedaan pada kedua penelitian yaitu antara Nugraha (2004) dan

Ridwan (2005) terdapat pada penusukan elektroda. Nugraha (2004) melakukan penusukan elektroda

dari atas penampang tanah sedangkan Ridwan (2005) melakukan penusukan elektroda dari samping

penampang tanah. Hasil penelitian Nugraha (2004) dan Ridwan (2005) masing-masing ditunjukkan

Page 32: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

15

pada Gambar 8 dan Gambar 9, sedangkan hasil penelitian Widianti (2005) ditunjukkan seperti pada

Gambar 10.

Gambar 8. Grafik hubungan tegangan output dengan jarak antar elektroda dan kedalaman penusukan

elektroda (sumber: Nugraha, 2004).

Gambar 9. Grafik hubungan tegangan output dengan jarak antar elektroda dan kedalaman penusukan

elektroda (sumber: Ridwan, 2005).

Gambar 10. Grafik hubungan tegangan output dengan jarak penusukan (sumber: Widianti, 2005).

Page 33: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

16

Penelitian Nugraha (2004), Ridwan (2005), dan Widianti (2005) menyimpulkan bahwa

semakin besar jarak elektroda maka nilai resistansi listriknya semakin besar dan nilai tegangan

listriknya semakin kecil. Semakin tinggi tingkat kadar air yang diikuti dengan semakin rendahnya

nilai bulk density suatu tanah nilai resitansi listriknya semakin kecil dan nilai tegangan listriknya

semakin besar. Dari penelitian Nugraha (2004) diperoleh nilai resistansi rata-rata tertinggi terjadi pada

bulk density 0.8 gr/cm3 dengan kadar air 15%, yaitu sebesar 605.3 kOhm. Nilai resistansi rata-rata

terendah terjadi pada bulk density 0.8 gr/cm3 dengan kadar air 40%, yaitu sebesar 7.2 kOhm. Nilai

resistansi rata-rata tertinggi terjadi pada jarak antar elektroda 16 cm dengan kedalam penusukan

elektroda 12 cm, yaitu sebesar 214.7 kOhm. Nilai resistansi rata-rata terendah terjadi pada jarak antar

elektroda 6 cm dengan kedalam penusukan elektroda 24 cm, yaitu sebesar 65 kOhm.

2.10 Penelitan Ultrasonik Terdahulu

Penelitian ultrasonik terdahulu dilakukan dengan perlakuan sama menggunakan gelombang

pada tingkat frekuensi yang berbeda-beda, yaitu gelombang frekuensi 10 kHz, 40 kHz, 50 kHz, dan 5

kHz. Gelombang frekuensi 5 kHz dan 10 kHz tergolong gelombang audio, sedangkan gelombang

frekuensi 40 kHz dan 50 kHz tegolong gelombang ultrasonik. Hasil penelitian ultrasonik terdahulu

dijelaskan lebih lengkap sebagai berikut:

1. Hasil Pengukuran pada Setiap Perlakuan (Horizontal, Vertikal, Sudut,

dan Tebal Lapisan Olah) Menggunakan Gelombang Frekuensi 10 kHz

(Deni, 2007).

Penelitian Deni (2007) pada perlakuan horizontal menunjukkan nilai amplitudo terbesar berada

pada jarak 9 cm dengan nilai kerapatan tanah 1.0 g/cm3 dan kadar air 30%. Amplitudo menurun

dengan meningkatnya kadar air dan kerapatan tanah. Grafik hubungan jarak antar speaker terhadap

amplitudo diterima pada perlakuan horizontal oleh Deni (2007) ditunjukkan pada Gambar 11.

Gambar 11. Grafik hubungan jarak antar speaker terhadap amplitudo diterima pada perlakuan

horizontal (sumber: Deni, 2007).

Penelitian Deni (2007) pada perlakuan vertikal menunjukkan nilai amplitudo terbesar berada

pada jarak 3 cm dengan nilai kerapatan tanah 1.2 g/cm3 dan kadar air 50%. Amplitudo menurun

dengan meningkatnya jarak pada setiap perlakuan kadar air. Namun, penerimaan gelombang audio

Page 34: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

17

meningkat dengan meningkatnya kerapatan tanah. Grafik hubungan jarak antar speaker terhadap

amplitudo diterima pada perlakuan vertikal oleh Deni (2007) ditunjukkan pada Gambar 12.

Gambar 12. Grafik hubungan jarak antar speaker terhadap amplitudo diterima pada perlakuan

vertikal (sumber: Deni, 2007).

Penelitian Deni (2007) pada perlakuan sudut menunjukkan nilai amplitudo terbesar berada

pada sudut 30o dengan nilai kerapatan tanah 1.4 g/cm

3 dan kadar air 50%. Perlakuan sudut tidak

menunjukkan perbedaan yang signifikan pada tingkat kerapatan tanah dan kadar air berbeda.

Amplitudo cenderung meningkat dengan meningkatnya jarak pada setiap perlakuan kadar air. Namun,

penerimaan gelombang audio meningkat dengan meningkatnya sudut antara pemancar dan penerima.

Grafik hubungan besar sudut antar speaker terhadap amplitudo diterima pada perlakuan sudut oleh

Deni (2007) ditunjukkan pada Gambar 13.

Besar sudut

Gambar 13. Grafik hubungan besar sudut antar speaker terhadap penerimaan amplitudo pada

perlakuan sudut (sumber: Deni, 2007).

Penelitian Deni (2007) pada perlakuan tebal lapisan olah menunjukkan nilai amplitudo terbesar

berada pada tebal lapisan olah 4 cm dengan kadar air 30% dan 40%, sebab pada tebal lapisan olah 4

cm hanya sedikit terjadi kehilangan energi gelombang audio yang dirambatkan maupun dipantulkan

kembali oleh lapisan tanah padat ke penerima. Amplitudo cenderung menurun dengan meningkatnya

Page 35: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

18

tebal lapisan olah. Grafik hubungan tebal lapisan olah tanah terhadap amplitudo diterima pada

perlakuan tebal lapisan olah oleh Deni (2007) ditunjukkan pada Gambar 14.

Gambar 14. Grafik hubungan tebal lapisan olah tanah terhadap penerimaan amplitudo pada perlakuan

lapisan olah (sumber: Deni, 2007).

2. Hasil Pengukuran pada Setiap Perlakuan (Horizontal, Vertikal, Sudut,

dan Tebal Lapisan Olah) Menggunakan Gelombang Frekuensi 40 kHz

(Firmansyah, 2007).

Penelitian Firmansyah (2007) pada perlakuan horizontal menunjukkan nilai amplitudo terbesar

berada pada jarak 9 cm dengan nilai kerapatan tanah 1.2 g/cm3 dan kadar air 30%, sebab terdapat

banyak rongga-rongga pada tanah sehingga gelombang tidak dapat merambat dengan baik. Grafik

hubungan jarak antar speaker terhadap amplitudo diterima pada perlakuan horizontal oleh Firmansyah

(2007) ditunjukkan pada Gambar 15.

Gambar 15. Grafik hubungan jarak antar speaker terhadap penerimaan amplitudo pada perlakuan

horizontal (sumber: Firmansyah, 2007).

Penelitian Firmansyah (2007) pada perlakuan vertikal menunjukkan nilai amplitudo terbesar

berada pada jarak 3 cm dengan nilai kerapatan tanah 1.2 g/cm3 dan kadar air 50%. Amplitudo

meningkat dengan meningkatnya kerapatan tanah pada ketebalan tanah yang menurun. Grafik

hubungan jarak antar speaker terhadap amplitudo diterima pada perlakuan vertikal oleh Firmansyah

(2007) ditunjukkan pada Gambar 16.

Page 36: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

19

Gambar 16. Grafik hubungan jarak antar speaker terhadap amplitudo diterima pada perlakuan

vertikal (sumber: Firmansyah, 2007).

Penelitian Firmansyah (2007) pada perlakuan sudut menunjukkan nilai amplitudo terbesar

berada pada sudut 30o dengan nilai kerapatan tanah 1.4 g/cm

3 dan kadar air 50%. Perlakuan sudut

menunjukkan bahwa semakin besar sudut antara pemancar dan penerima maka semakin besar nilai

amplitudo yang diterima. Amplitudo diterima semakin besar, diduga terjadi karena pada sudut

pemancar yang semakin besar menghasilkan sudut pantulan yang lebih dekat dengan penerima. Grafik

hubungan besar sudut antar speaker terhadap amplitudo diterima pada perlakuan sudut oleh

Firmansyah (2007) ditunjukkan pada Gambar 17.

Gambar 17. Grafik hubungan besar sudut antar speaker terhadap amplitudo diterima pada perlakuan

sudut (sumber: Firmansyah, 2007).

Penelitian Firmansyah (2007) pada perlakuan tebal lapisan olah menunjukkan nilai amplitudo

terbesar berada pada tebal lapisan olah 4 cm dengan kadar air 40%. Amplitudo menurun dengan

meningkatnya tebal lapisan olah. Amplitudo diterima menurun, terjadi karena banyak energi

gelombang yang hilang saat perambatan. Sesuai dengan sifat gelombang bunyi yang mengacu pada

hukum kuadrat terbalik, dimana intensitas (energi per satuan panjang keliling lingkaran) akan turun

dalam hubungan terbalik dengan semakin panjang radius lingkaran. Grafik hubungan tebal lapisan

olah tanah terhadap amplitudo diterima pada perlakuan lapisan olah oleh Firmansyah (2007)

ditunjukkan pada Gambar 18.

Page 37: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

20

Gambar 18. Grafik hubungan tebal lapisan olah tanah terhadap amplitudo diterima pada perlakuan

lapisan olah (sumber: Firmansyah, 2007).

3. Hasil Pengukuran pada Setiap Perlakuan (Horizontal, Vertikal, Sudut,

dan Tebal Lapisan Olah) Menggunakan Gelombang Frekuensi 50 kHz

(Farizi, 2007).

Penelitian Farizi (2007) pada perlakuan horizontal menunjukkan nilai amplitudo terbesar

berada pada jarak 9 cm dengan nilai kerapatan tanah 1.0 g/cm3 dan kadar air 30%. Amplitudo

menurun dengan bertambahnya jarak yang diberikan. Kadar air yang tinggi terlihat menghambat

terjadinya pantulan gelombang. Grafik hubungan jarak antar speaker terhadap amplitudo diterima

pada perlakuan horizontal oleh Farizi (2007) ditunjukkan pada Gambar 19.

Gambar 19. Grafik hubungan jarak antar speaker terhadap amplitudo diterima pada perlakuan

horizontal (sumber: Farizi, 2007).

Penelitian Farizi (2007) pada perlakuan vertikal menunjukkan peningkatan ketebalan

menyebabkan penurunan amplitudo gelombang diterima. Grafik hubungan jarak antar speaker

terhadap amplitudo diterima pada perlakuan vertikal oleh Deni (2007) ditunjukkan pada Gambar 20.

Page 38: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

21

Gambar 20. Grafik hubungan jarak antar speaker terhadap amplitudo diterima pada perlakuan

vertikal (sumber: Farizi, 2007).

Penelitian Farizi (2007) pada perlakuan sudut menunjukkan nilai amplitudo terbesar berada

pada sudut 30o. Amplitudo cenderung meningkat dengan meningkatnya besar sudut pada perlakuan

sudut. Grafik hubungan besar sudut antar speaker terhadap amplitudo diterima pada perlakuan sudut

oleh Farizi (2007) ditunjukkan pada Gambar 21.

Gambar 21. Grafik hubungan besar sudut antar speaker terhadap amplitudo diterima pada perlakuan

sudut (sumber: Farizi, 2007).

Penelitian Farizi (2007) pada perlakuan tebal lapisan olah menunjukkan nilai amplitudo

terbesar terjadi pada kadar air 40%, sedangkan nilai amplitudo terendah terjadi pada kadar air 50%.

Selain kadar air, tebal lapisan olah juga berpengaruh terhadap hasil pengukuran. Tebal lapisan olah

yang semakin meningkat mengakibatkan penurunan nilai amplitudo. Grafik hubungan tebal lapisan

olah tanah terhadap amplitudo diterima pada perlakuan lapisan olah oleh Farizi (2007) ditunjukkan

pada Gambar 22.

Page 39: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

22

Gambar 22. Grafik hubungan tebal lapisan olah tanah terhadap amplitudo diterima pada perlakuan

lapissan olah (sumber: Farizi, 2007).

4. Hasil Pengukuran pada Setiap Perlakuan (Horizontal, Vertikal, Sudut,

dan Tebal Lapisan Olah) Menggunakan Gelombang Frekuensi 5 kHz

(Prasetyo, 2008).

Penelitian Prasetyo (2008) pada perlakuan horizontal menunjukkan nilai amplitudo terbesar

terjadi pada jarak 8 cm dengan nilai kerapatan tanah 1.0 g/cm3 dan kadar air 30% yaitu sebesar 5.17

mV, sedangkan amplitudo terendah terjadi pada jarak 14 cm dengan kerapatan tanah 1.4 g/cm3 dan

kadar air 50% yaitu sebesar 1.25 mV. Amplitudo menurun dengan bertambahnya jarak yang diberikan

terhadap penerima dan pemancar. Grafik hubungan jarak antar speaker terhadap amplitudo diterima

pada perlakuan horizontal oleh Prasetyo (2008) ditunjukkan pada Gambar 23.

Gambar 23. Grafik hubungan jarak antar speaker terhadap amplitudo diterima pada perlakuan

horizontal (sumber: Prasetyo, 2008).

Penelitian Prasetyo (2008) pada perlakuan vertikal menunjukkan peningkatan nilai amplitudo

yang diterima seiring kenaikan nilai kerapatan tanah dan kadar air tanah. Namun, mengalami

penurunan untuk setiap kenaikan ketebalan tanah. Amplitudo tertinggi terjadi pada ketebalan 3 cm

dengan kerapatan tanah 1.4 g/cm3 dan kadar air 50% yaitu sebesar 5.08 mV, sedangkan amplitudo

terkecil terjadi pada ketebalan 9 cm dengan kerapatan tanah 1.0 g/cm3 dan kadar air 30% yaitu sebesar

Page 40: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

23

2.33 mV. Grafik hubungan jarak antar speaker terhadap amplitudo diterima pada perlakuan vertikal

oleh Prasetyo (2008) ditunjukkan pada Gambar 24.

Gambar 24. Grafik hubungan jarak antar speaker terhadap amplitudo diterima pada perlakuan

vertikal (sumber: Prasetyo, 2008).

Penelitian Prasetyo (2008) pada perlakuan sudut menunjukkan amplitudo mengalami

peningkatan seiring meningkatnya sudut pengukuran, kerapatan tanah, dan kadar air tanah. Amplitudo

terbesar terjadi pada sudut 40o dengan kerapatan tanah 1.4 g/cm

3 dan kadar air 50% yaitu sebesar 8.83

mV, sedangkan amplitudo terendah terjadi pada sudut 20o dengan kerapatan tanah 1.0 g/cm

3 dan kadar

air 30% yaitu sebesar 4.83 mV. Grafik hubungan besar sudut antar speaker terhadap amplitudo

diterima pada perlakuan sudut oleh Prasetyo (2008) ditunjukkan pada Gambar 25.

Gambar 25. Grafik hubungan besar sudut antar speaker terhadap amplitudo diterima pada perlakuan

sudut (sumber: Prasetyo, 2008).

Penelitian Prasetyo (2008) pada perlakuan tebal lapisan olah menunjukkan penurunan

amplitudo pada setiap kenaikan tebal lapisan olah dan kadar air tanah. Amplitudo terbesar terjadi pada

kadar air 30% dengan tebal lapisan olah 3 cm yaitu sebesar 5.17 mV, sedangkan amplitudo terendah

terjadi pada kadar air 50% dengan tebal lapisan olah 5 cm yaitu sebesar 2.42 mV. Grafik hubungan

tebal lapisan olah tanah terhadap amplitudo diterima pada perlakuan lapisan olah oleh Prasetyo (2008)

ditunjukkan pada Gambar 26.

Page 41: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

24

Gambar 26. Grafik hubungan tebal lapisan olah tanah terhadap amplitudo diterima pada perlakuan

lapisan olah (sumber: Prasetyo, 2008).

Page 42: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

25

METODE

3.1 Waktu dan Tempat Pelaksanaan

Penelitian dilakukan di Laboratorium Ergonomika dan Elektronika Pertanian, Departemen

Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian dan di Laboratorium CITS Pusat Antar

Universitas (PAU), Institut Pertanian Bogor yang dilaksanakan selama ±4 bulan terhitung sejak bulan

Maret 2012 hingga bulan Juni 2012.

3.2 Alat dan Bahan

Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah tanah Latosol. Alat yang digunakan pada

penelitian ini terdiri atas:

1. Audio generator

2. Pencatu daya (power supplay)

3. Gelas ukur

4. Timbangan

5. Multimeter

6. Pengeras suara (loud speaker)

7. Wadah pengujian

8. Cawan

9. Saringan tanah

10. Desikator

11. Oven

12. Pipa silinder

13. stabilizer

Bahan dan alat yang digunakan dalam penelitian ini dijelaskan sebagai berikut:

3.2.1 Bahan

Bahan yang digunakan adalah tanah contoh berjenis Latosol yang diambil di sekitar daerah

Darmaga, Bogor dan merupakan contoh tanah yang telah terganggu.

3.2.2 Alat

1. Penguat Audio (Audio Generator)

Penguat audio digunakan untuk membangkitkan sinyal sinusoidal yang disalurkan ke speaker

pemancar. Penggunaan alat ini juga bertujuan untuk mempermudah pengontrolan frekuensi sinyal

yang diberikan pada pemancar. Audio generator mempunyai dua buah probe yaitu probe merah

sebagai output sinyal yang dipasang pada input rangkaian dan probe hitam sebagai ground yang

dipasang pada ground rangkaian. Frekuensi yang digunakan tidak tetap dan keluarannya

divisualisasikan pada monitor. Audio generator yang digunakan pada penelitian, bermerek audio

generator tipe GAG – 809. Frekwensi yang dihasilkan 10 Hz – 1000 kHz. Gambar audio generator

dapat dilihat pada Gambar 27.

Page 43: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

26

Gambar 27. Audio Generator

2. Pencatu Daya (Power supplay)

Pencatu daya digunakan untuk memberikan tegangan listrik konstan sebesar 12 Volt yang

dibutuhkan oleh rangkaian agar dapat berfungsi dengan baik. Pencatu daya yang digunakan berupa

adaptor bermerek Rolinson RL – 8506 dengan 5 tingkat tegangan output yaitu 3 V, 4.5 V, 6 V, 9 V,

dan 12 V. Adaptor ini memiliki dua titik yaitu positif serta ground. Gambar adaptor dapat dilihat pada

Gambar 28.

Gambar 28. Adaptor

3. Gelas Ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengukur banyaknya air yang dibutuhkan untuk mengkondisikan

kadar air yang dibutuhkan tanah. Gelas ukur yang digunakan merupakan gelas biasa yang diberi tanda

batas untuk massa air 500 gram. Gambar gelas ukur dapat dilihat pada Gambar 29.

Page 44: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

27

Gambar 29. Gelas ukur

4. Timbangan

Timbangan digunakan untuk mengukur massa tanah yang dikondisikan kadar airnya.

Timbangan yang digunakan berupa timbangan digital dan timbangan analog. Timbangan digital

digunakan untuk melakukan pengukuran dengan skala terkecil hingga 0 gram dan memerlukan

ketelitian tinggi. Pada penelitian, timbangan analog dan timbangan digital digunakan sesuai

kebutuhan. Timbangan analog yang digunakan adalah timbangan Ohaus dengan beban maksimum 2

610 gram dan timbangan digital yang digunakan bertipe EP – 12 KB dengan beban maksimum 12 kg.

Gambar timbangan digital dan timbangan Ohaus, masing-masing dapat dilihat pada Gambar 30a dan

Gambar 30b.

Gambar 30a. Timbangan Digital Gambar 30b. Timbangan Ohaus

5. Multimeter

Multimeter digunakan untuk mengukur resistansi dan tegangan pada komponen maupun

rangkaian. Multimeter yang digunakan bermerek cadik dengan tipe CM-888C, multimeter memiliki

dua probe yaitu probe merah (+) dan probe hitam (-). Gambar multimeter ditunjukkan seperti pada

Gambar 31.

Page 45: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

28

Gambar 31. Multimeter

6. Pengeras Suara (Loud Speaker)

Pengeras suara yang digunakan pada penelitian minimal dua buah, dimana fungsi dari masing-

masing pengeras suara adalah sebagai speaker pemancar (transmitter) dan speaker penerima

(receiver). Speaker yang digunakan bertipe twitter yang sudah dirangkai dengan kapasitor 4.7 µF dan

memiliki hambatan 3.5 Ohm diukur menggunakan multimeter. Speaker berbentuk lingkaran dengan

diameter 8 cm. Gambar speaker dapat dilihat pada Gambar 32.

Gambar 32. Speaker

7. Wadah Pengujian

Wadah tanah digunakan untuk tempat meletakkan tanah contoh dan juga sebagai tempat untuk

melakukan pengujian. Wadah tanah berbentuk kotak dengan ukuran panjang, lebar, dan tinggi,

masing-masing adalah 40 cm, 30 cm, dan 30 cm. Tebal bahan yang digunakan untuk pembuatan

wadah adalah 2 mm. Sambungan bahan diberi lapisan silikon agar air tidak merembes. Wadah uji

tanah dan skema dimensi wadah uji tanah, masing-masing digambarkan seperti Gambar 33a dan

Gambar 33b.

Page 46: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

29

Gambar 33a. Wadah Uji Gambar 33b. Skema Dimensi wadah tanah

8. Cawan

Cawan digunakan untuk menampung tanah sample yang akan dikeringkan. Cawan yang

digunakan merupakan wadah berbentuk silinder dengan dasar tertutup dan terbuat dari bahan

aluminium. Gambar cawan dapat dilihat pada Gambar 34.

Gambar 34. Cawan

9. Saringan Tanah

Saringan tanah digunakan untuk menyaring tanah yang telah dikeringkan sehingga didapatkan

tanah contoh dengan ukuran seragam. Saringan tanah yang digunakan memiliki ukuran lubang 2 mm.

Gambar saringan tanah ditunjukkan pada Gambar 35.

30 cm

30 cm

40 cm

Page 47: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

30

Gambar 35. Saringan Tanah

10. Desikator

Desikator digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara tanah contoh yang telah

dikeringkan menggunakan oven agar tidak terpengaruh lingkungan luar. Penggunaan desikator

bertujuan untuk mengkondisikan agar tanah contoh yang disimpan tidak menyerap uap air dari

lingkungan, karena jika hal tersebut terjadi maka akan mempengaruhi hasil pengukuran kadar air

tanah. Penyimpanan dapat juga dilakukan langsung pada wadah yang digunakan karena memiliki

tutup yang cukup rapat untuk mencegah adanya pengaruh lingkungan. Gambar oven ditunjukkan pada

Gambar 36.

Gambar 36. Desikator

11. Oven

Oven digunakan untuk menguapkan air yang terkandung dalam tanah contoh. Pengeringan

tanah contoh dalam oven akan dilakukan selama 24 jam pada suhu 110 °C untuk mendapatkan masa

tanah contoh yang kering. Metode ini digunakan untuk mendapatkan nilai kadar air pada tanah contoh.

Metode ini dikenal dengan metode gravimetri. Oven yang digunakan pada penelitian adalah oven

bermerek Isuzu sterilizer 2 – 2095. Selain menggunakan oven, pengeringan juga bisa dilakukan

menggunakan sinar matahari langsung. Gambar oven dapat dilihat pada Gambar 37.

Page 48: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

31

Gambar 37. Oven

12. Pipa Silinder

Pipa silinder digunakan sebagai corong untuk menutupi keliling speaker pemancar dan speaker

penerima. Tujuan dilakukan penutupan keliling speaker ini adalah untuk memusatkan gelombang

audio yang dipancarkan maupun yang diterima ke satu titik tertentu. Pipa silinder disesuaikan dengan

diameter speaker yang digunakan, sehingga diameter pipa silinder yang digunakan adalah sama

dengan diameter speaker yaitu sebesar 8 cm untuk lingkaran luar dan 4 cm untuk lingkaran dalam.

Gambar rangkaian pipa silinder dengan speaker ditunjukkan pada Gambar 38.

Gambar 38. Rangkaian pipa silinder dengan speaker

13. Stabilizer

Stabilizer digunakan untuk memberikan tegangan stabil sesuai dengan kebutuhan alat yang

digunakan. Stabilizer pada penelitian digunakan untuk menjaga kebutuhan tegangan listrik komputer

agar dipertahankan stabil. Tegangan stabil diperlukan agar peralatan listrik tidak cepat rusak.

Page 49: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

32

Stabilizer yang digunakan bertipe SVC – 500 N, dengan dua tegangan keluaran yaitu 110 Volt dan

220 Volt. Gambar stabilizer ditunjukkan pada Gambar 39.

Gambar 39. Stabilizer

14. Rangkaian Penguat Sinyal

Rangkaian penguat sinyal pada penelitian akan menggunakan rangkaian op-amp yang dibuat

sendiri. Rangakaian penguat sinyal ini berfungsi sebagai penstabil dan penguat sinyal yang diterima

oleh speaker penerima. Skema rangkaian penguat sinyal op-amp dan rangkaian op-amp menggunakan

IC 741, masing-masing ditunjukkan pada Gambar 40 dan Gambar 41.

Gambar 40. Skema rangkaian penguat Sinyal op-amp

Keterangan Gambar:

1. Speaker penerima

2. Kapasitor 1 µF

3. Resistor 20 kOhm

4. Resistor 1 kOhm

5. Resistor 100 kOhm

6. Resistor 100 kOhm

7. IC 741

8. Kapasitor 1 µF

9. Dihubungkan ke catu daya 12 Volt

10. Dihubungkan ke ground

11. Dihubungkan ke oscilloscope

Fungsi dari komponen secara umum dijelaskan sebagai berikut:

1 2

3

4

5

6

7

8

9

11

10

Page 50: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

33

a. Speaker penerima berfungsi sebagai alat penerima gelombang audio yang terpancar.

b. Kapasitor berfungsi untuk menjaga agar gelombang yang diterima sama dengan gelombang

yang diteruskan ke Oscilloscope.

c. Resistor berfungsi sebagai tahanan

d. IC berfungsi sebagai komponen penguat selisih

Rangkaian yang digunakan pada penelitian ini mengakibatkan adanya persamaan 5, yaitu

persamaan penguatan sinyal gelombang.

Vout = 19.38 x Vin .......................................................................................................... (5)

Hasil Vout divisualisasikan oleh oscilloscope sehingga hasil penguatan dapat dibaca dengan

mudah. Sedangkan Vin adalah nilai input dari speaker penerima. Penurunan persamaan dijelaskan

pada lampiran 20.

Gambar 41. Rangkaian penguat sinyal op-amp

15. Oscilloscope

Oscilloscope digunakan sebagai alat visualisasi dari sinyal yang diterima speaker penerima.

Visualisasi dari sinyal yang tertangkap akan ditampilkan pada layar oscilloscope (screen) berupa

gelombang sinusoidal. Melalui visualisasi yang baik maka amplitudo gelombang yang diterima dapat

diketahui dengan mudah. Pada penelitian ini, digunakan oscilloscope bermerek protek 6510 dengan

frekuensi input maksimum 200 MHz. Gambar oscilloscope dapat dilihat pada Gambar 42.

Page 51: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

34

Gambar 42. Oscilloscope

16. Pahat

Pahat digunakan untuk memecah kembali lapisan padat tanah pada perlakuan lapisan olah.

Penggunaan pahat dilakukan sebagai ganti fungsi cangkul untuk mengolah tanah. Pahat dipilih karena

lebih mudah digunakan pada wadah kecil. Gambar pahat ditunjukkan pada Gambar 43.

Gambar 43. Pahat

17. Baskom

Baskom digunakan sebagai tempat penampungan sementara tanah sebelum diberi perlakuan kadar air,

lapisan olah, maupun perlakuan lainnya. Ketika sudah diberi perlakuan, tanah akan dipindah ke wadah

uji dan langsung dilakukan pengujian. Gambar baskom dapat dilihat pada Gambar 44.

Page 52: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

35

Gambar 44. Baskom

18. Ember

Ember digunakan sebagai tempat penampungan air yang akan ditimbang, sebelum

disemprotkan secara merata ke tanah yang akan di uji. Gambar ember dapat dilihat pada Gambar 45.

Gambar 45. Ember

3.3 Skema Rangkaian Alat Penelitian

Dua buah speaker yang berfungsi sebagai pemancar dan penerima, dipasang membentuk sudut

30o, sesuai dengan penelitian terdahulu yang menyatakan sudut terbaik untuk menghasilkan

pengukuran nilai amplitudo gelombang akustik. Pemancar dihubungkan ke audio generator untuk

membangkitkan gelombang akustik, sedangkan penerima dihubungkan ke penguat op-amp untuk

menjaga amplitudo gelombang yang diterima agar amplitudo yang kecil dapat terukur. Amplitudo

gelombang yang sudah melewati penguat op-amp diteruskan ke oscilloscope untuk dibaca pada LCD

oscilloscope. Skema rangkaian alat yang digunakan pada penelitian ditunjukkan dalam bentuk

diagram blok seperti pada Gambar 46.

Page 53: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

36

Gambar 46. Diagram blok rangkaian alat penelitian

3.4 Perlakuan

30o 5 cm

Kadar air

30%

Gambar 47. Skema rangkaian alat pada perlakuan saat pengukuran

Gambar 47 menunjukkan skema rangkaian alat pada perlakuan saat pengukuran. Penelitian

dilaksanakan pada kadar air 30% dan posisi speaker membentuk sudut 30o dengan perlakuan pada

tanah contoh berupa perlakuan tebal lapisan olah. Perlakuan tebal lapisan olah bertujuan untuk

memperoleh gelombang pantulan dari suatu lapisan tanah padat (tebal lapisan padat/ TLP) yang

berbeda pada kedalaman tertentu di bawah suatu lapisan tanah olah (tebal lapisan olah/ TLO).

Penempatan pemancar dan penerima ditetapkan menyudut dengan sudut antara sebesar 30º. Pemilihan

penempatan posisi speaker pemancar dan penerima sebesar 30º disebabkan berdasarkan hasil

penelitian terdahulu menunjukan bahwa perlakuan pada sudut ini diperoleh nilai gelombang pantulan

yang terbaik. Pemilihan kadar air juga dilakukan dengan cara yang sama yaitu berdasarkan hasil

terbaik yang ditunjukkan dari hasil penelitian terdahulu. Kadar air 30% dipilih untuk mewakili kondisi

tanah dilapangan. Tebal lapisan olah yang akan dilakukan adalah 0 cm, 5 cm, 10 cm, 15 cm, dan 20

cm. Ketebalan 0 cm digunakan sebagai pembanding untuk pengamatan terhadap perlakuan tebal

lapisan olah lainnya.

Audio generator

transduser

Oscilloscope Penguat Op-amp

receiver

Tanah sebagai

obyek pengamatan

Page 54: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

37

Kerapatan tanah merupakan perbandingan antara bobot total tanah terhadap volume tanah.

Penelitian dilaksanakan pada dua perlakuan kerapatan tanah yaitu 1.0 gram/cm3 dan 1.3 gram/cm

3.

Dua variasi kerapatan tanah yang dilaksanakan pada penelitian ini bertujuan untuk memberikan

gambaran yang cukup mewakili kondisi tanah dilapangan. Kerapatan tanah 1.0 gram/cm3 dipilih untuk

mewakili kondisi tanah normal yang umumnya dijumpai pada lapisan atas (top soil). Sedangkan

kerapatan tanah 1.3 gram/cm3 dipilih untuk mewakili kondisi tanah yang mulai mengalami

pemadatan.

3.5 Pengukuran Pengaruh Gangguan Pada Audio Generator Terhadap

Amplitudo Gelombang Dipancarkan

Audio generator yang digunakan memiliki 6 tingkat gangguan yang bisa diberikan oleh alat

sendiri. Keenam tingkat gangguan tersebut dapat menyebabkan suara yang dipancarkan mengalami

atenuasi 0, 10, 20, 30, 40, dan 50 dB. Prosedur kerja pada tahap ini, ditunjukkan dengan diagram alir

pada Gambar 48.

Gambar 48. Diagram alir tahap prosedur kerja pengukuran pengaruh gangguan pada audio generator

terhadap amplitudo yang dipancarkan

3.6 Tahap Penelitian

Pelaksanaan penelitian ini direncanakan akan menggunakan lima tahap yaitu tahap pengecekan

kadar air awal tanah, tahap pengkondisian kadar air tanah, tahap pengecekan kadar air tanah uji, tahap

Menempatkan audio generator dan oscilloscope dengan catu daya dan meletakkan keduanya

pada jarak berdekatan

Menghubungkan oscilloscope dengan audio generator

Menyalakan oscilloscope

Menyalakan audio generator, tentukan tingkat gangguan alat dan tentukan amplitudo keluaran audio

generator pada posisi maksimum

Menghitung nilai amplitudo gelombang audio yang diterima oleh rangkaian penerima pada

oscilloscope

Melakukan cara pengukuran yang sama pada tingkat gangguan lainnya pada audio generator

Page 55: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

38

penyiapan tanah pada waktu pengujian, dan tahap pengukuran amplitudo gelombang audio. Adapun

tahap-tahap tersebut akan dijelaskan sebagai berikut:

1. Tahap Pengecekan Kadar Air Awal Tanah

Tahap pengecekan kadar air awal tanah bertujuan untuk mengetahui banyaknya kadar air awal

tanah contoh setelah dilakukan penyaringan. Prosedur kerja pada tahap ini, ditunjukkan dengan

diagram alir pada Gambar 49.

Gambar 49. Diagram alir tahap prosedur kerja pengecekan kadar air tanah awal

2. Tahap Pengkondisian Kadar Air Tanah

Tahap pengkondisian kadar air tanah dilakukan sebelum pengukuran amplitudo gelombang

audio dilakukan. Tahap bertujuan untuk mengkondisikan tanah sesuai dengan kadar air yang

diinginkan. Prosedur kerja pada tahap ini, ditunjukkan dengan diagram alir pada Gambar 50.

Tanah yang diambil dibersihkan dari berbagai benda asing

Tanah dijemur dibawah sinar matahari

Tanah disaring (ukuran partikel < 2 mm)

Mengambil sampel tanah pada beberapa bagian yang dapat mewakili keseluruhan bagian tanah

Sampel tanah ditempatkan dalam wadah lain yang telah ditimbang lebih dahulu (Bw)

Setelah semua contoh tanah selesai dipindahkan kedalam wadah lain, timbang kembali wadah lain

tersebut beserta tanah yang ada didalamnya (Bb). Kemudian masukkan kedalam oven

Memanaskan selama 24 jam dengan suhu 110 oC

Setelah dipanaskan selama 24 jam, ambil dan timbang kembali (Bk)

Menghitung menggunakan Rumus. Nilai yang didapat, dimasukkan ke Rumus:

K.A = Kadar Air (dalam %)

Didapat nilai kadar air tanah awal

Page 56: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

39

Gambar 50. Diagram alir tahap prosedur pengkondisian kadar air tanah

3. Tahap Pengecekan Kadar Air Tanah Uji

Tahap pengecekan kadar air tanah uji bertujuan untuk mengetahui besarnya kadar air tanah

yang akan diuji setelah dilakukan pengkondisian kadar air tanah. Prosedur kerja pada tahap ini,

ditunjukkan dengan diagram alir pada Gambar 51.

Menimbang tanah yang telah disaring (massa tanah basah 1 atau MTB 1)

Nilai massa tanah kering (MTK) ditentukan melalui persamaan :

Menentukan nilai kadar air yang diinginkan (30%)

Nilai masa tanah basah 2 (MTB 2) ditentukan melalui persamaan :

Menghitung nilai jumlah air yang ditambahkan pada tanah (JAT) menggunakan persamaan :

Menambahkan air sesuai dengan hasil perhitungan JAT dengan cara disemprotkan ke tanah yang

digunakan serta diaduk secara merata hingga air habis

Page 57: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

40

Gambar 51. Diagram alir tahap prosedur kerja pengecekkan kadar air tanah uji

4. Tahap Penyiapan Tanah pada Wadah Pengujian

Tahap penyiapan tanah pada wadah pengujian merupakan uraian prosedur kerja yang akan

dilakukan untuk mempersiapkan tanah contoh pada wadah pengujian sebelum dilakukan pengukuran

amplitudo gelombang audio. Prosedur kerja pada tahap ini, ditunjukkan dengan diagram alir pada

Gambar 52.

Mengambil sampel tanah pada beberapa bagian yang dapat mewakili keseluruhan bagian tanah

Sampel tanah ditempatkan dalam wadah lain yang telah ditimbang lebih dahulu (Bw)

Setelah semua contoh tanah selesai dipindahkan kedalam wadah lain, timbang kembali wadah lain

tersebut beserta tanah yang ada didalamnya (Bb). Kemudian masukkan kedalam oven.

Memanaskan selama 24 jam dengan suhu 110 oC

Setelah dipanaskan selama 24 jam, ambil dan timbang kembali (Bk)

Menghitung menggunakan Rumus. Nilai yang didapat, dimasukkan ke Rumus:

K.A = Kadar Air (dalam %)

Didapat nilai kadar air tanah awal

Page 58: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

41

Gambar 52. Diagram alir tahap prosedur kerja penyiapan tanah pada wadah uji

5. Tahap Pengukuran Amplitudo Gelombang Audio

Tahap pengukuran amplitudo gelombang audio dilakukan dengan cara menempatkan speaker

pemancar dan speaker penerima sesuai metode pengukuran gelombang audio. Gelombang audio yang

ditangkap penerima akan divisualisasikan menggunakan oscilloscope, amplitudo gelombang audio

yang diterima dikumpulkan untuk dilakukan pengolahan data lebih lanjut. Hasil pengolahan data

tersebut akan dibandingkan dengan hasil pengolahan data dari perlakuan yang berbeda. Prosedur kerja

pengukuran amplitudo gelombang audio, digambarkan dengan diagram alir pada Gambar 53.

Menghitung massa tanah yang dibutuhkan pada setiap tingkatan bulk density (1 g/cm3 dan 1,3 g/cm

3)

Menimbang tanah yang telah dikondisikan sesuai dengan nilai massa tanah yang diperlukan untuk

setiap tingkatan bulk density

Memasukkan tanah yang telah ditimbang kedalam wadah uji, sesuai dengan batas ketinggian yang

telah ditentukan

Tanah siap uji

Page 59: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

42

Gambar 53. Diagram alir tahap prosedur pengukuran amplitudo gelombang audio

Pengukuran amplitudo juga dilakukan untuk mengukur besarnya amplitudo gelombang audio

yang dipancarkan oleh speaker pemancar pada berbagai tingkat frekuensi. Prosedur kerja pengukuran

amplitudo gelombang audio yang dipancarkan speaker pemancar, digambarkan dengan diagram alir

pada Gambar 54.

Menempatkan pemancar dan penerima gelombang audio sesuai dengan metode penelitian

Menghubungkan audio generator dengan pemancar gelombang audio

Menghubungkan oscilloscope pada output dari rangkaian penerima gelombang audio

Menyalakan oscilloscope dan catu daya rangkaian penerima gelombang audio

Menyalakan audio generator, tentukan frekuensi pengukuran dan tentukan amplitudo keluaran audio

generator pada posisi maksimum

Menghitung nilai amplitudo gelombang audio yang diterima oleh rangkaian penerima pada

oscilloscope

Melakukan cara pengukuran yang sama pada tingkat bulk density 1.0 gram/cm2 dan 1.3 gram/cm

2

dengan kadar air tanah 30%

Page 60: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

43

Gambar 54. Diagram alir tahap prosedur pengukuran amplitudo gelombang audio yang dipancarkan

speaker pemancar

Selain itu pengukuran juga dilakukan untuk mengukur amplitudo gelombang audio penerimaan

langsung (tanpa medium tanah) yang diterima oleh speaker penerima pada berbagai tingkat frekuensi.

Prosedur kerja pengukuran amplitudo gelombang penerima langsung, digambarkan dengan diagram

alir pada Gambar 55.

Menempatkan pemancar dan penerima gelombang audio sesuai dengan metode penelitian

Menghubungkan audio generator dengan pemancar gelombang audio

Menghubungkan oscilloscope pada output dari rangkaian penerima gelombang audio

Menyalakan oscilloscope dan catu daya rangkaian penerima gelombang audio

Menyalakan audio generator, tentukan frekuensi pengukuran dan tentukan amplitudo keluaran audio

generator pada posisi maksimum

Menghitung nilai amplitudo gelombang audio yang diterima oleh rangkaian penerima pada

oscilloscope

Melakukan cara pengukuran yang sama pada berbagai tingkatan bulk density dan kadar air tanah

Page 61: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

44

Gambar 55. Diagram alir tahap prosedur pengukuran amplitudo gelombang penerima langsung

Menempatkan pemancar dan penerima gelombang audio sesuai dengan metode penelitian

Menghubungkan audio generator dengan pemancar gelombang audio

Menghubungkan oscilloscope pada output dari rangkaian penerima gelombang audio

Menyalakan oscilloscope dan catu daya rangkaian penerima gelombang audio

Menyalakan audio generator, tentukan frekuensi pengukuran dan tentukan amplitudo keluaran audio

generator pada posisi maksimum

Menghitung nilai amplitudo gelombang audio yang diterima oleh rangkaian penerima pada

oscilloscope

Melakukan cara pengukuran yang sama pada berbagai tingkatan bulk density dan kadar air tanah

Page 62: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

45

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengaruh Gangguan Pada Audio Generator Terhadap Amplitudo

Gelombang Audio Yang Dipancarkan

Pengukuran amplitudo gelombang audio yang dipancarkan pada berbagai tingkat gangguan

audio generator dilakukan untuk mengetahui besar pengaruh gangguan audio generator terhadap nilai

pengukuran amplitudo gelombang audio yang dipancarkan. Simulasi tingkat gangguan audio

generator diberikan berdasarkan kemampuan dari audio generator yang digunakan. Pengukuran

pengaruh gangguan audio generator terhadap nilai pengukuran amplitudo gelombang audio yang

dipancarkan dilakukan sebagai dasar mengetahui kondisi terbaik untuk menghindari adanya gangguan

yang dapat mengganggu hasil pengukuran. Gambar 56 menunjukkan grafik hasil pengukuran

amplitudo gelombang audio yang dipancarkan pada berbagai tingkat gangguan pada audio generator.

Gambar 56. Grafik hasil pengukuran amplitudo gelombang audio yang dipancarkan pada berbagai

tingkat gangguan pada audio generator.

Grafik diatas menunjukkan adanya gangguan pada audio generator sangat berpengaruh

terhadap nilai pengukuran. Adanya gangguan pada audio generator akan mengganggu proses

pemancaran gelombang audio, sehingga amplitudo yang dipancarkan akan kecil. Amplitudo kecil

yang terpancar mengakibatkan amplitudo terukur yang diterima juga akan kecil. Hal ini akan

menyulitkan pembacaan nilai amplitudo gelombang yang diterima pada tahap perlakuan selanjutnya.

Terlihat dari grafik bahwa nilai amplitudo tertinggi yang dipancarkan terjadi pada tingkat gangguan

audio generator 0 dB yaitu 155 mV, sedangkan amplitudo terendah terjadi pada tingkat gangguan

audio generator 50 dB yaitu 0.5 mV. Nilai amplitudo ini dijadikan sebagai acuan untuk pengukuran

amplitudo gelombang audio pada tahap perlakuan selanjutnya yaitu dengan mengkondisikan audio

generator pada tingkat gangguan 0 dB agar memberikan hasil optimal.

(kiloHertz)

Tingkat

gangguan

0 dB

Tingkat

gangguan

10 dB

Tingkat

gangguan

20 dB

Tingkat

gangguan

30 dB

Tingkat

gangguan

40 dB

Tingkat

gangguan

50 dB

Page 63: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

46

Grafik diatas menunjukkan gangguan pada audio generator mengakibatkan penurunan energi

gelombang suara yang dipancarkan. Selain gangguan pada audio generator, penurunan energi

gelombang suara juga dapat disebabkan oleh berbagai faktor, dimana salah satu penyebab hilangnya

energi gelombang suara adalah akibat kebisingan. Ini sesuai dengan pernyataan pengaruh kebisingan

menurut Buchari (2007) yaitu kebisingan akan menutupi suara yang dipancarkan, sehingga suara akan

tenggelam dalam bising.

4.2 Penggunaan Rangkaian Penguat

Rangkaian penguat pada penelitian digunakan untuk sedikit mengatasi gangguan yang

menyebabkan hilangnya energi gelombang suara. Terlihat sangat jelas perbedaan antara nilai

amplitudo gelombang audio yang diterima dengan dan tanpa penguat. Penggunaan penguat akan besar

pengaruhnya terhadap proses pengukuran. Amplitudo gelombang yang dipancarkan akan mengalami

kehilangan energi sebelum diterima pemancar, sehingga pada rangkaian penerima diperlukan

rangkaian penguat yang berfungsi menguatkan perubahan besaran listrik agar perubahan sinyal yang

kecil dapat diukur dengan lebih teliti. Perbandingan antara nilai amplitudo yang dipancarkan dengan

nilai amplitudo yang diterima baik menggunakan rangkaian penguat, tanpa rangkaian penguat,

maupun berdasarkan perhitungan ditunjukkan menggunakan grafik pada Gambar 57 dibawah ini.

Gambar 57. Grafik perbandingan antara nilai amplitudo yang dipancarkan dengan nilai amplitudo

yang diterima baik dengan rangkaian penguat, tanpa rangkaian penguat,

maupun berdasarkan perhitungan

Perbedaan yang ditunjukkan pada gambar diatas terlihat sangat jelas antara nilai amplitudo

yang dipancarkan dengan nilai amplitudo yang diterima baik menggunakan rangkaian penguat, tanpa

rangkaian penguat, maupun berdasarkan perhitungan. Amplitudo sekitar sebesar 155 mV yang

dipancarkan, hanya terukur sekitar sebesar 0.35 mV jika tanpa rangkaian penguat. Jika hal ini

diteruskan untuk pengukuran, maka akan sulit mengamati perubahan sinyal yang kecil.

Grafik menunjukkan benar terjadi kehilangan energi gelombang suara. Secara umum,

penyerapan suara merupakan salah satu bentuk kehilangan energi yang melibatkan proses konversi

energi akustik menjadi energi panas, sehingga energi gelombang suara yang merambat mengalami

penurunan intensitas (atenuasi) (Pongoet, 2008). Kehilangan energi dapat terjadi karena penyebaran

(kiloHertz)

Page 64: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

47

gelombang akustik, penyerapan energi, dan pemantulan yang terjadi di dasar atau permukaan tanah.

Intensitas gelombang akustik akan semakin berkurang dengan bertambahnya jarak dari sumber bunyi.

Pada frekuensi tinggi, kehilangan akibat penghamburan dan volume semakin meningkat dengan

meningkatnya frekuensi (Jensen et al, 1994). Gelombang suara yang sedang berpropagasi akan

mengalami penyerapan energi akustik oleh medium sekitar daerah propagasi.

4.3 Pengukuran Amplitudo Pada Tebal Lapisan Olah

Hasil pengukuran amplitudo gelombang audio dengan perlakuan tebal lapisan olah pada

berbagai tingkat frekuensi dapat dilihat pada Lampiran 7 sampai dengan Lampiran 16. Hasil pada

lampiran tersebut menunjukkan adanya penurunan penerimaan amplitudo gelombang audio untuk

setiap peningkatan tebal lapisan olah tanah. Penelitian ini tidak memberi perbedaan perlakuan kadar

air. Kadar air dibuat sama untuk semua perlakuan yaitu 30%. Namun, penelitian terdahulu

menunjukkan bahwa ada pengaruh kadar air terhadap penerimaan amplitudo gelombang audio. Kadar

air yang meningkat menyebabkan menurunnya amplitudo gelombang audio yang diterima. Nilai

amplitudo gelombang audio diurutkan dari yang tertinggi ke yang terkecil masing-masing terjadi pada

lapisan olah 0, 5, 10, 15, dan 20 cm. Diketahui pula adanya pengaruh tinggi frekuensi terhadap besar

amplitudo gelombang yang diterima. Amplitudo yang diterima diurutkan dari yang terbesar hingga

yang terkecil masing-masing terjadi pada frekuensi 10, 20, 30, 40 dan 50 kHz. Nilai amplitudo

tertinggi yang diperoleh dari penelitian terjadi pada frekuensi 10 kHz dengan lapisan olah 0 cm yaitu

sebesar 13.9 mV, sedangkan nilai amplitudo gelombang audio terendah terjadi pada frekuensi 30 kHz

dengan lapisan olah 20 cm yaitu sebesar 6.28 mV. Hasil ini belum begitu baik dalam menunjukkan

pengaruh tinggi frekuensi yang dipancarkan terhadap amplitudo gelombang audio yang diterima. Hal

ini mungkin terjadi akibat faktor olahan maupun kepadatan tanah yang kurang merata. Namun, terlihat

pengaruhnya pada tanah dengan lapisan olah 0 cm yaitu nilai amplitudo terkecil terjadi pada frekuensi

50 kHz. Pengaruh frekuensi yang dipancarkan terhadap penerimaan amplitudo gelombang audio

sangat mungkin terjadi karena gelombang audio dengan frekuensi yang lebih besar akan memiliki

kemampuan lebih besar pula untuk diteruskan menembus lapisan tanah sebelum dipantulkan kembali

oleh lapisan padat tanah ke penerima. Gambar 57 dan Gambar 58 dibawah ini masing-masing

dilakukan pada bulk density 1.0 gram/cm3 dan 1.3 cm

3. Kedua grafik menunjukkan pola penurunan

penerimaan amplitudo gelombang audio pada perlakuan lapisan olah tanah. Pola penurunan grafik

penerimaan gelombang audio pada perlakuan lapisan olah tanah dengan bulk density 1.0 gram/cm3

ditunjukkan pada Gambar 58.

Gambar 58. Grafik pengukuran amplitudo gelombang audio pada perlakuan lapisan olah tanah

dengan bulk density 1.0 gram/cm3

Page 65: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

48

Pola penurunan juga ditunjukkan pada bulk density 1.3 gram/cm3. Pola penurunan grafik

penerimaan gelombang audio pada perlakuan lapisan olah tanah dengan bulk density 1.3 gram/cm3

ditunjukkan pada Gambar 59.

Gambar 59. Grafik pengukuran amplitudo gelombang audio pada perlakuan lapisan olah tanah

dengan bulk density 1.3 gram/cm3

Pola yang ditunjukkan pada kedua gambar diatas terlihat mengalami penurunan untuk setiap

peningkatan tebal lapisan olah tanah. Perbedaannya terlihat jelas, nilai amplitudo gelombang audio

tertinggi terjadi pada ketebalan lapisan olah 0 cm. Sedangkan nilai amplitudo terendah terjadi pada

ketebalan lapisan olah 20 cm.

Nilai amplitudo tertinggi terjadi pada ketebalan lapisan olah 0 cm, karena pada ketebalan

lapisan olah 0 cm hanya sedikit terjadi kehilangan energi gelombang audio yang dirambatkan

kemudian dipantulkan kembali oleh lapisan tanah padat ke penerima. Selain itu, tanah dengan bulk

density 1.3 gram/cm3 juga menunjukkan penerimaan amplitudo gelombang audio yang lebih tinggi

dibanding tanah dengan bulk density 1.0 gram/cm3. Hal ini disebabkan, tanah dengan bulk density 1.3

gram/cm3 cenderung lebih keras sehingga lebih mudah memantulkan gelombang bunyi dibanding

tanah dengan tanah bulk density 1.0 gram/cm3 yang cenderung lebih elastis.

Nilai amplitudo terendah terjadi pada ketebalan tanah lapisan olah 20 cm, karena pada

ketebalan lapisan olah 20 cm terjadi banyak kehilangan energi gelombang audio yang dirambatkan

sebelum dipantulkan kembali oleh lapisan tanah padat ke penerima. Selain itu, tanah dengan bulk

density 1.0 gram/cm3 juga menunjukkan penerimaan amplitudo gelombang audio yang lebih rendah

dibanding tanah dengan bulk density 1.3 gram/cm3. Hal ini deisebabkan, tanah dengan bulk density 1.0

gram/cm3 cenderung lebih elastis dibanding tanah dengan bulk density 1.3 gram/cm

3, sehingga

gelombang bunyi yang dipancarkan banyak diserap dan diteruskan kedalam lapisan tanah dan hanya

sedikit yang dipantulkan kembali.

Kehilangan energi dapat terjadi karena penyebaran gelombang akustik, penyerapan energi, dan

pemantulan yang terjadi di dasar atau permukaan tanah. Kehilangan energi akibat pemantulan terjadi

pada saat gelombang akustik berpropagasi melewati dua medium yang memiliki perbedaan indeks

bias cukup besar. Perbedaan yang cukup besar ini mengakibatkan gelombang suara dipantulkan oleh

perbatasan antar kedua medium tersebut (Pongoet, 2008). Jika permukaan halus sempurna, maka ia

akan menjadi pemantul suara yang nyaris sempurna. Sebaliknya jika permukaan laut kasar kehilangan

akibat pantulan mendekati nol (Kadarwati, 1999 dalam Iskandarsyah, 2011).

Page 66: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

49

Sumber akustik yang memancarkan gelombang akustik dengan intensitas energi tertentu akan

mengalami penurunan intensitas bunyi bersamaan dengan bertambahnya jarak propagasi dari

sumbernya. Hal ini terjadi karena sumber akustik memiliki intensitas yang tetap, sedangkan luas

permukaan bidang yang dilingkupi akan semakin besar dengan bertambahnya jarak dari sumber

bunyi. Penurunan kekuatan energi suara adalah disebabkan oleh lebih jauhnya jarak yang ditempuh

oleh porsi pantulan suara. Pantulan yang disebabkan oleh dinding tidaklah sempurna, melainkan

energi yang sampai pada dinding diserap oleh dinding sedangkan energi suara yang dipantulkan

adalah energi yang datanag dikali dengan (1-g) dengan g adalah konstanta absorbsi dinding.

Penyerapan gelombang ultrasonik dalam cairan pula disebabkan oleh penyebaran dan

kehilangan energi ultrasonik kepada energi panas melalui beberapa mekanisme seperti kekentalan

cairan atau konduksi thermal dan fenomena rileksasi. Menurut Urick (1983), beberapa faktor yang

mempengaruhi absorpsi gelombang suara di dalam suatu kolom perairan adalah jarak sumber suara

kedalaman perairan, dan frekuensi sumber suara. Semakin jauh gelombang suara, semakin besar

frekuensi yang digunakan merambat dari suatu sumber, maka semakin tinggi nilai atenuasi (g) yang terjadi di dalam kolom perairan. Selain itu, kecepatan suara bervariasi terhadap kedalaman, musim,

posisi geografis dan waktu pada lokasi tertentu. Intensitas gelombang akustik akan semakin berkurang

dengan bertambahnya jarak dari sumber bunyi. Pada frekuensi tinggi, kehilangan akibat

penghamburan dan volume semakin meningkat dengan meningkatnya frekuensi (Jensen et al, 1994).

Di perairan dangkal dekat pantai, profil kecepatan suara cenderung tidak teratur dan sulit di prediksi.

Faktor fisik air laut yang paling menentukan dalam mempengaruhi kecepatan suara di dalam air

adalah suhu, salinitas, dan tekanan (Urick, 1983).

Suhu merupakan faktor penting yang mempengaruhi densitas dan kecepatan suara di dalam air.

Suhu di daerah tropis pada wilayah permukaan laut berkisar 26-29 yang dipengaruhi oleh musim

(Pickard dan Emery, 1990). Menurut Urick (1983) di kolom perairan terjadi pembelokan gelombang

suara (refraksi) yang terjadi karena perbedaan kedalaman, salinitas dan suhu ait laut. Pada daerah non

kutub, sifat-sifat air pada lapisan isotermal yang dipengaruhi oleh angin sehingga menyebabkan

adanya pengadukan menyebabkan lapisan ini memiliki temperatur yang cenderung konstan. Oleh

karena itu, pada lapisan isothermal memiliki bentuk profil suara yang bertambah sejalan dengan

kedalaman laut yang disebabkan pengaruh gradien tekanan (Jensen et al, 1994). Gelombang suara

yang sedang berpropagasi akan mengalami penyerapan energi akustik oleh medium sekitar daerah

propagasi. Secara umum, penyerapan suara merupakan salah satu bentuk kehilangan energi yang

melibatkan proses konversi energi akustik menjadi energi panas, sehingga energi gelombang suara

yang merambat mengalami penurunan intensitas (atenuasi) (Pongoet, 2008).

Kecepatan dan penyerapan ultrasonik berbeda dalam medium perambatan yang berbeda. Ini

karena interaksi gelombang ultrasonik dengan bahan bergantung kepada ciri-ciri fisik medium

perambatan dan mekanisme interaksi gelombang ultrasonik dengan bahan. Pada kondisi perairan laut

yang mempunyai suhu berbeda-beda menimbulkan variasi kecepatan suara yang menyebabkan

refraksi atau pembelokan perambatan gelombang suara. Kecepatan suara akan meningkat seiring

bertambahnya suhu dan kedalaman (tekanan). Saat air laut di permukaan yang bersuhu relatif lebih

hangat dari pada lapisan air di bawahnya, akan muncul dua kecenderungan yang bertolak belakang

yakni kecepatan suara relatif akan berkurang saat suhu menurun dan kecepatan suara akan relatif

bertambah seiring dengan bertambahnya kedalaman/tekanan (Waite, 2005).

Perbedaan dengan penelitian sebelumnya terletak pada metode yang digunakan yaitu tebal

lapisan olah. Pada penelitian sebelumnya yaitu penelitian yang dilakukan oleh Deni, Farizi, dan

Firmansyah pada tahun 2007, tebal lapisan olah yang digunakan adalah 4, 8, dan 12 cm. Kemudian

dilanjutkan oleh Prasetyo pada tahun 2008 dengan tebal lapisan olah 3, 4, dan 5 cm. Sedangkan pada

Page 67: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

50

penelitian kali ini tebal lapisan olah yang digunakan adalah 0, 5, 10, 15, dan 20 cm. Lapisan olah 0 cm

atau tanah tanpa lapisan olah digunakan sebagai kontrol terhadap perlakuan tebal lapisan olah lainnya.

Penelitian Deni, Farizi, dan Firmansyah yang dilakukan pada tahun 2007, menjelaskan hasil

pengukuran amplitudo gelombang audio yang diterima pada kadar air 30%, 40%, dan 50%, dengan

nilai terbesar diperoleh pada tebal lapisan olah 4 cm. Sedangkan nilai amplitudo terkecil diperoleh

pada kadar air 50% dengan tebal lapisan olah 12 cm. Penelitian lanjutan yang dilakukan oleh Prasetyo

pada tahun 2008 menjelaskan nilai amplitudo gelombang tertinggi terjadi pada ketebalan tanah lapisan

olah 3 cm dengan kadar air lapisan tanah padat 30%, sedangkan nilai amplitudo gelombang audio

terendah terjadi pada ketebalan tanah lapisan olah 5 cm dengan kadar air lapisan tanah padat 50%.

Secara prinsip hasil penelitian terdahulu dengan penelitian kali ini memberikan hasil yang relatif

hampir sama. Namun, pada penelitian ini digunakan beberapa metode yang berbeda.

Amplitudo gelombang audio yang diterima akan semakin berkurang dengan bertambahnya

ketebalan lapisan olah tanah. Hal ini secara umum terlihat pada Gambar 58 dan Gambar 59.

Penurunan amplitudo gelombang yang diterima pada setiap peningkatan tebal lapisan olah disebabkan

oleh besarnya energi gelombang audio yang hilang untuk merambatkan gelombang audio dari

pemancar ke lapisan padat tanah sebelum memantulkannya kembali ke penerima.

Page 68: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

51

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Tebal lapisan olah tanah berpengaruh terhadap penerimaan amplitudo gelombang audio.

Semakin tebal lapisan olah menyebabkan semakin kecil penerimaan amplitudo gelombang audionya,

dengan kata lain pengaruh tebal lapisan olah akan berbanding terbalik dengan penerimaan amplitudo

gelombang audio. Pengamatan pengaruh kadar air terhadap penerimaan amplitudo gelombang audio

pada penelitian terdahulu diketahui bahwa semakin besar kadar air yang terdapat pada lapisan padat

menyebabkan penerimaan amplitudo gelombang audio akan semakin kecil.

Pendugaan kedalaman lapisan padat menggunakan gelombang audio, terlihat bahwa nilai

amplitudo gelombang audio cenderung berubah pada setiap perubahan lapisan padat tanah. Amplitudo

yang diterima akan semakin kecil pada peningkatan lapisan olah tanah.

Gangguan pada audio generator sangat berpengaruh terhadap gelombang audio yang

dipancarkan. Gangguan pada audio generator mengakibatkan terjadi pengurangan energi gelombang

audio yang dipancarkan sehingga energi gelombang yang dipancarkan menjadi kecil.

Gelombang audio yang terlalu kecil akan sangat sulit dibaca pada pengukuran menggunakan

oscilloscope karena pada pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk

gelombang sinus atau gelombang kotak yang masih harus dikonversi lagi menjadi skala miliVolt

dengan mengalikan jumlah kotak yang dilalui amplitudo gelombang terhadap nilai skala miliVolt

yang digunakan, sehingga diperlukan alat ukur lain yang dapat memberikan hasil pengamatan lebih

teliti langsung dalam bentuk angka digital.

Besarnya nilai amplitudo gelombang audio yang terukur menggunakan oscilloscope dari setiap

perlakuan terlihat masih sangat kecil, masih dalam rentang satuan milivolt (mV).

Op-amp dengan penguatan lebih besar akan mampu memberikan hasil pengukuran yang lebih

teliti, selain itu diperlukan penambahan rangkaian filter untuk mencegah terjadinya noise, serta

pemberian daya yang sesuai agar intensitas gelombang yang dipancarkan akan lebih baik.

5.2 Saran

Rangkaian op-amp dengan tingkat penguatan yang lebih besar dan dilengkapi rangkaian filter

untuk mencegah noise serta penggunaan daya yang sesuai pada rangkaian speaker pemancar akan

menyebabkan intensitas gelombang yang dipancarkan akan lebih sesuai dengan harapan. Diperlukan

juga pengembangan lanjutan untuk mengetahui besarnya frekuensi yang dalam perambatannya tidak

terpengaruh kandungan kadar air tanah. Penggunaan speaker yang sejenis akan memudahkan

pelaksanaan penelitian sehingga hasil yang didapatkan sesuai kebutuhan. Selain itu, pengujian

pengukuran menggunakan gelombang ultrasonik juga membutuhkan tempat yang tenang agar

memberikan hasil optimal.

Page 69: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

52

DAFTAR PUSTAKA

Administrator, 2010. Badan Pelaksanaan Penyuluhan Pertanian, Perikanan, dan Kehutanan (BP4K)

Kabupaten Bogor.

http://bp4k.bogorkab.go.id/index.php?option=com_content&view=article&id=61:geografi-

kabupaten-bogor&catid=42:artikel&Itemid=60. [11 Februari 2011].

Andi, P. -. Delta Elektronik. http://delta-electronic.com/article/?cat=40. [11 Februari 2011].

Anies. 2005. Penyakit Akibat Kerja. PT Elex Media Komputindo. Jakarta.

Anonimous. 1994. Pengolahan Tanah Minimum (Minimum Tillage). Balai Informasi Pertanian Irian

Jaya. Jayapura.

Arifin, I. 2001. Gejala Gelombang. Teknik informatika, Universitas Gunadarma.

Baver, L. D., W. H. Gardner., dan W. R. Gardner. 1978. Soil Physics. Willey Eastern Limited. New

Delhi.

Buchari. 2007. Kebisingan Industri dan Hearing Conservation Program. USU Repository.

Chattopadhhyay, D, dkk. 1984 diterjemahkan Sutanto. 1989. Dasar Elektronika. Penerbit Universitas

Indonesia. Jakarta.

Daud, Anwar ., dan Anwar. 2002. Dasar-Dasar Kesehatan Lingkungan. Jurusan Kesehatan

Lingkungan FKM Unhas. Makassar.

Deni. 2007. Uji Coba Penggunaan Gelombang Frekuensi 10 kHz Untuk Menentukan Bulk Density

Tanah. Skripsi, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

Egan, M. D. 1988. Architectural Acoustics. New York. McGraw-Hill. Inc.

Farizi, A. 2007. Uji Coba Penggunaan Gelombang Ultrasonik Frekuensi 50 kHz untuk Pendugaan

Tingkat Kepadatan (Bulk Density) Tanah. Skripsi, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut

Pertanian Bogor.

Firmansyah, A. 2007. Uji Coba Penentuan Bulk Density Tanah dengan Menggunakan Gelombang

Ultrasonik Frekuensi 40 kHz. Skripsi, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

Hakim, N, dkk. 1986. Dasar-dasar Ilmu Tanah. Penerbit Universitas Lampung. Lampung.

Halliday, David dan R. Resnick, diterjemahkan Pantur Silaban Ph.D. 1998. Fisika Jilid I Edisi Ketiga.

Erlangga. Jakarta.

Hardiyatmo, H. C. 1955. Mekanika Tanah 1. Gramedia. Jakarta.

Herlambang. 2010. Pengertian Sensor. http://nubielab.com/elektronika/analog/pengertian-sensor. [23

Februari 2011].

Hidayattullah, S. 2009. Perancangan Alat Pengukur Suhu Ruangan dengan Sensor Suhu LM35

Menggunakan Mikrokontroler AT89S51. Laporan KKP, Diploma Tiga (D3), Sekolah Tinggi

Ilmu Informatika dan Komputer.

Iskandarsyah, M. 2011. Pemetaan Shadow Zone Akustik Dengan Metode Parabolic Equation Di

Wilayah Perairan Selat Lombok. Skripsi, Fakultas Perikanan Dan Ilmu Kelautan, Institut

Pertanian Bogor.

Islami, Titiek dan W.H. Utomo. 1995. Hubungan Tanah, Air dan Tanaman. IKIP Semarang Press.

Semarang.

Jensen, F.B., W.A. Kuperman, M. B. Porter, H. Schmidt. 1994. Computational Ocean Acoustics. AIP

Press. New York.

Kane, J.W. dan M.M. Sternheim. 1988. Fisika Edisi Ketiga. John Wiley and Sons, Lembaga

Kerjasama Indonesia – Australia. Jakarta.

Kryter, K.D. 1985. The Effect of Noise on Man. Academic Press. New York.

Page 70: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

53

L. Lohat, A. S. 2008. Pengertian dan Jenis-jenis Gelombang. http://www.gurumuda.com/pengertian-

dan-jenis-jenis-gelombang. [11 Februari 2011].

Nugraha, A. A. 2004. Perubahan Resistansi Listrik pada Tanah dalam Hubungannya dengan Sifat

Fisik Tanah (Kadar Air dan Bulk Density). Skripsi, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut

Pertanian Bogor.

Pickard, G.L dan W. J. Emery.1990. Descriptive Physical Oceanography: An Introduction.

Butterworth-Heinemann. Oxford.

Pongoet, J. 2008. Analisis Metode Parabolic Equation pada Propagasi Akustik Bawah Air. Thesis.

Institut Teknologi Bandung. Bandung.

Prasetyo, I. Y. 2008. Uji Coba Penggunaan Gelombang Audio Frekuensi 5 kHz Untuk Menentukan

Bulk Density Tanah. Skripsi, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

Rahmat, T. 2008. Sensor dan Transduser. http://jundullah05.wordpress.com/2008/04/10/sensor-dan-

transduser/. [23 Februari 2011].

Ridwan, M. 2005. Pengujian Sifat Fisik Tanah (Kadar Air dan Bulk Density) Tanah Podsolik Merah

Kuning dengan Metoda Perubahan Nilai Resistansi. Skripsi, Fakultas Teknologi Pertanian,

Institut Pertanian Bogor.

Sari, N. K. 2009. Impedansi. http://novikumalasari.wordpress.com/2009/03/12/el-2246-impedansi/.

[11 Februari 2011].

Sarwono, H. 1987. Ilmu Tanah. Akademika Presindo. Jakarta.

Satwiko, P. 2004. Fisika Bangunan 1 edisi 1. Yogyakarta. Andi.

Schilling, R.S.F. 1981. Occupational Health Practice, 2nd. Ed Butterworths & Co. Ltd, London.

Scrib.com. BAB II (Landasan Teori).

http://www.scribd.com/document_downloads/direct/49659067?extension=pdf&ft=1300620627

&lt=1300624237&uahk=Bqrc3aFfaypG4I7cyf7DrS+j4tw. [15 Maret 2011].

Setiawan, I. 2009. Buku Ajar Sensor dan Transduser. Program Studi Sistem Komputer, Fakultas

Teknik, Universitas Diponegoro.

Slamet, JS. 2006. Kesehatan Lingkungan. Gajah Mada University Press. Yogyakarta.

Srivastava. A.C. 1987. Teknik Instrumentasi. Universitas Indonesia Press. Depok.

Suma’mur, PK. 1993. Hygiene Perusahaan dan Kesehatan Kerja. CV. Haji Masagung. Jakarta. Suyatno dan Hisam, A. 2010. Perancangan dan Pembuatan Alat Pendeteksi Tingkat Kebisingan Bunyi

Berbasis Mikrokontroler [jurnal]. Institut Teknologi Surabaya. Surabaya.

Trisnobudi, A. 2006. Fenomena Gelombang. Penerbit ITB. Bandung.

Urick, J. 1983. Principle of Underwater Acoustic. Mc Graw Hill.New York.

Waite, H.D. 2005. Sonar for Practising Enginers: Third Edition. John Willey & Sons Ltd. West

Sussex.

Widianti, R. E. 2005. Perubahan Nilai Resistansi Listrik terhadap Perubahan Sifat Fisik Tanah (Kadar

Air dan Bulk Density) pada Tanah Latosol Darmaga-Bogor. Skripsi, Fakultas Teknologi

Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

Wikipedia.org. 2011. Computer software. http://en.wikipedia.org/wiki/Computer_software. [16 Maret

2011].

Wiroatmodjo, J.-. Pengolahan Tanah Minimum, Sekarang dan Masa Depan (Minimum Tillage,

Present Status and Its Future). Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

Zamroni, N. A. M. 2005. Penguat Daya Audio Sistem OCL (Output Capasitor Less) Dengan Menerapkan

IC OP AMP 741 sebagai Penguat Depan. Skripsi, Fakultas Teknik, Universitas Negeri

Semarang.

Page 71: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

LAMPIRAN

Page 72: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

55

Lampiran 1. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang frekuensi 10 kHz

(Deni, 2007)

Perlakuan Horizontal

Kadar air 30%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Jarak 9 cm Jarak 18 cm Jarak 27 cm

1.0 51 34 27

1.2 34 29 27

1.4 28 24 24

Kadar air 40%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Jarak 9 cm Jarak 18 cm Jarak 27 cm

1.0 23 23 22

1.2 18 18 18

1.4 16 16 18

Kadar air 50%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Jarak 9 cm Jarak 18 cm Jarak 27 cm

1.0 11 11 11

1.2 11 11 11

1.4 11 11 11

Perlakuan Vertikal

Kadar air 30%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Jarak 3 cm Jarak 6 cm Jarak 9 cm

1.0 32 23 16

1.2 34 29 26

1.4 39 33 26

Kadar air 40%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Jarak 3 cm Jarak 6 cm Jarak 9 cm

1.0 44 37 31

1.2 45 39 31

1.4 50 45 36

Kadar air 50%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Jarak 3 cm Jarak 6 cm Jarak 9 cm

1.0 48 38 31

1.2 53 40 31

1.4 50 37 27

Page 73: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

56

Lampiran 1. (lanjutan)

Perlakuan Sudut

Kadar air 30%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Sudut 10o Sudut 20

o Sudut 30

o

1.0 19 19 21

1.2 21 21 23

1.4 22 23 24

Kadar air 40%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Sudut 10o Sudut 20

o Sudut 30

o

1.0 20 20 22

1.2 20 20 21

1.4 21 22 23

Kadar air 50%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Sudut 10o Sudut 20

o Sudut 30

o

1.0 21 21 23

1.2 22 23 24

1.4 23 23 25

Perlakuan Tebal Lapisan Olah

Kadar air (%) Amplitudo (mV)

TLO 4 cm TLO 8 cm TLO 12 cm

30 21 19 17

40 21 20 19

50 15 12 11

Page 74: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

57

Lampiran 2. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang frekuensi 40 kHz

(Firmansyah, 2007)

Perlakuan Horizontal

Kadar air 30%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Jarak 9 cm Jarak 18 cm Jarak 27 cm

1.0 14.33 11.33 10

1.2 14.67 11.67 10

1.4 9 8.33 8

Kadar air 40%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Jarak 9 cm Jarak 18 cm Jarak 27 cm

1.0 8.67 8.67 8.67

1.2 6 6 6

1.4 4.83 4.83 4.83

Kadar air 50%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Jarak 9 cm Jarak 18 cm Jarak 27 cm

1.0 5.33 5.33 5.33

1.2 5.33 5.33 5.33

1.4 5.33 5.33 5.33

Perlakuan Vertikal

Kadar air 30%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Jarak 3 cm Jarak 6 cm Jarak 9 cm

1.0 9 6 5.17

1.2 8.67 7 6

1.4 9 8 6.33

Kadar air 40%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Jarak 3 cm Jarak 6 cm Jarak 9 cm

1.0 9 7 5.67

1.2 9 7.33 6

1.4 9.33 7.67 6.67

Kadar air 50%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Jarak 3 cm Jarak 6 cm Jarak 9 cm

1.0 8.67 7.5 6.17

1.2 10.33 8 6

1.4 9 8 5.83

Page 75: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

58

Lampiran 2. (lanjutan)

Perlakuan Sudut

Kadar air 30%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Sudut 10o Sudut 20

o Sudut 30

o

1.0 5.83 5.83 7

1.2 6.33 6.33 8.17

1.4 6.83 7 8.83

Kadar air 40%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Sudut 10o Sudut 20

o Sudut 30

o

1.0 6.67 7 7.67

1.2 7.33 7.33 8

1.4 8.33 8.33 9

Kadar air 50%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Sudut 10o Sudut 20

o Sudut 30

o

1.0 7.17 7.33 8

1.2 8.17 8.33 9.17

1.4 8.67 8.67 9.83

Perlakuan Tebal Lapisan Olah

Kadar air (%) Amplitudo (mV)

TLO 4 cm TLO 8 cm TLO 12 cm

30 7.33 7 6.83

40 8 7.67 7.33

50 6.33 5.50 5.33

Page 76: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

59

Lampiran 3. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang frekuensi 50 kHz

(Farizi, 2007)

Perlakuan Horizontal

Kadar air 30%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Jarak 9 cm Jarak 18 cm Jarak 27 cm

1.0 10.30 9.70 8.30

1.2 9.7 7.8 6.5

1.4 6.7 6.3 6

Kadar air 40%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Jarak 9 cm Jarak 18 cm Jarak 27 cm

1.0 8 7.70 6.7

1.2 6 6 6

1.4 4.3 4.3 4.3

Kadar air 50%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Jarak 9 cm Jarak 18 cm Jarak 27 cm

1.0 3.8 3.8 3.8

1.2 3.8 3.8 3.8

1.4 3.8 3.8 3.8

Perlakuan Vertikal

Kadar air 30%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Jarak 3 cm Jarak 6 cm Jarak 9 cm

1.0 7 5 4.2

1.2 7 6 4.2

1.4 7 5.8 5

Kadar air 40%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Jarak 3 cm Jarak 6 cm Jarak 9 cm

1.0 6.7 5.5 4.3

1.2 6.7 6 4.2

1.4 7 6 5

Kadar air 50%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Jarak 3 cm Jarak 6 cm Jarak 9 cm

1.0 6.8 6 4.7

1.2 7 6 4.5

1.4 7 6 4.5

Page 77: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

60

Lampiran 3. (lanjutan)

Perlakuan Sudut

Kadar air 30%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Sudut 10o Sudut 20

o Sudut 30

o

1.0 4.8 4.5 5.2

1.2 5.2 5.0 5.7

1.4 5.5 5.5 6.3

Kadar air 40%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Sudut 10o Sudut 20

o Sudut 30

o

1.0 5 5 5.7

1.2 6 6 6

1.4 6.5 6.5 6.5

Kadar air 50%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Sudut 10o Sudut 20

o Sudut 30

o

1.0 5 5 5.5

1.2 6 6 6

1.4 6.3 6.5 6.5

Perlakuan Tebal Lapisan Olah

Kadar air (%) Amplitudo (mV)

TLO 4 cm TLO 8 cm TLO 12 cm

30 5.8 5.5 4.7

40 6 5.7 5.5

50 4.8 4 3.5

Page 78: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

61

Lampiran 4. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang frekuensi 5 kHz

(Prasetyo, 2008)

Perlakuan Horizontal

Kadar air 30%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Jarak 8 cm Jarak 11 cm Jarak 14 cm

1.0 5.17 4.67 4.42

1.2 4.25 4.17 4.08

1.4 3.83 3.75 3.58

Kadar air 40%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Jarak 8 cm Jarak 11 cm Jarak 14 cm

1.0 3.25 2.67 2.75

1.2 2.50 2.50 2.42

1.4 2.58 2.42 2.25

Kadar air 50%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Jarak 8 cm Jarak 11 cm Jarak 14 cm

1.0 1.58 1.42 1.42

1.2 1.58 1.33 1.42

1.4 1.42 1.33 1.25

Perlakuan Vertikal

Kadar air 30%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Jarak 3 cm Jarak 6 cm Jarak 9 cm

1.0 3.08 2.33 2.33

1.2 3.58 3.08 2.67

1.4 3.92 3.58 2.92

Kadar air 40%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Jarak 3 cm Jarak 6 cm Jarak 9 cm

1.0 4.00 3.52 3.08

1.2 4.58 4.58 4.17

1.4 5.00 4.58 4.08

Kadar air 50%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Jarak 3 cm Jarak 6 cm Jarak 9 cm

1.0 4.42 4.25 4.08

1.2 4.42 4.42 4.08

1.4 5.08 4.83 4.25

Page 79: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

62

Lampiran 4. (lanjutan)

Perlakuan Sudut

Kadar air 30%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Sudut 20o Sudut 30

o Sudut 40

o

1.0 4.83 5.83 6.00

1.2 6.17 6.58 6.58

1.4 6.67 6.83 7.08

Kadar air 40%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Sudut 20o Sudut 30

o Sudut 40

o

1.0 5.17 5.25 5.83

1.2 6.25 6.17 6.33

1.4 6.67 6.58 7.17

Kadar air 50%

Bulk density (g/cm3) Amplitudo (mV)

Sudut 20o Sudut 30

o Sudut 40

o

1.0 6.83 7.17 7.33

1.2 7.50 7.83 7.92

1.4 8.08 8.42 8.83

Perlakuan Tebal Lapisan Olah

Kadar air (%) Amplitudo (mV)

TLO 3 cm TLO 4 cm TLO 5 cm

30 5.17 4.92 4.67

40 4.42 4.25 3.83

50 3.50 3.42 2.42

Page 80: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

63

Lampiran 5. Spesifikasi audio generator dan oscilloscope

Osiloskop

Merek Protek

Tipe 6510

Frekuensi input maksimum 200 MHz

Voltase input maksimum 400 Volt

Nilai skala vertikal terkecil 1 mV

Nilai skala horizontal terkecil 0.01 µs

Jumlah kanal input 3 kanal

Impedansi input 1 MΩ

Audio generator

Merek Audio generator

Tipe GAG 809

Frekuensi 10 - 1000000 Hz

Nilai skala terkecil 10 Hz

Output 10 Volt RMS

Impedansi output 600 Ω

Page 81: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

64

Lampiran 6. Tabel hasil pengukuran frekuensi dan amplitudo gelombang audio baik

yang dipancarkan speaker pemancar, yang diterima speaker penerima dengan

rangkaian penguat, yang diterima speaker penerima tanpa rangkaian penguat, dan

hasil perhitungan menggunakan persamaan rangkaian penguat pada berbagai tingkat

frekuensi.

No

Frekuensi

(kHz)

Amplitudo yang dipancarkan

Amplitudo yang diterima dari hasil

perhitungan menggunakan persamaan

rangkaian penguat (mV)

Data diambil

(mV)

Penelitian

terdahulu (mV)

Data dihitung

(mV)

Penelitian terdahulu

(mV)

1 1 155 95 6,783 26

2 2 155 100 6,783 23

3 3 155 107,5 6,783 28

4 4 150 115 6,783 14

5 5 155 107,5 6,783 10

6 10 155 120 8,721 25

7 15 155 127,5 3,876 25

8 20 155 155 7,2675 25

9 30 155 - 6,783 -

10 40 155 - 6,783 -

11 50 155 - 6,783 -

Amplitudo yang diterima

Tanpa rangkaian penguat Dengan rangkaian penguat

Data diambil (mV)

Penelitian terdahulu

(mV)

Data diambil (mV)

Penelitian terdahulu

(mV)

0,35 1,5 18 32

0,35 1,25 18 31

0,35 1,5 18 28

0,35 0,75 18 18

0,35 0,5 18 5

0,45 1,25 19 17

0,2 1,25 18 20

0,75 1,25 18 19

0,35 - 18 -

0,35 - 18 -

0,35 - 18 -

Page 82: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

65

Lampiran 7. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang audio dengan perlakuan

lapisan olah 0 cm, kadar air 30 %, kerapatan tanah 1,0 gram/cm3, TLO 0 cm, pada

berbagai frekuensi.

TLO

Frekuensi

(kHz)

Ulangan

Amplitudo (mV)

Amplitudo rata-rata

(mV)

0

10

1 14,5

13,9

2 14

3 14

4 13,5

5 13,5

20

1 14

13,75

2 13,5

3 13,5

4 13

5 13,5

30

1 13,5

12,4

2 14

3 10

4 11

5 13,5

40

1 11

10,4

2 10

3 10,5

4 10,5

5 10

50

1 10

10,08

2 10

3 10,5

4 9,9

5 10

Page 83: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

66

Lampiran 8. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang audio dengan perlakuan

lapisan olah 5 cm, kadar air 30 %, kerapatan tanah 1,0 gram/cm3, TLO 5 cm, pada

berbagai frekuensi.

TLO

Frekuensi

(kHz)

Ulangan

Amplitudo (mV)

Amplitudo rata-rata

(mV)

5

10

1 9,9

9,13

2 9

3 9

4 8,75

5 9

20

1 9

8,95

2 8,75

3 8,75

4 9

5 9,25

30

1 9,25

8,98

2 8,75

3 8,9

4 9

5 9

40

1 9,5

9,3

2 9,25

3 9,5

4 9,25

5 9

50

1 9,75

9,3

2 9,5

3 9,25

4 9

5 9

Page 84: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

67

Lampiran 9. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang audio dengan perlakuan

lapisan olah 10 cm, kadar air 30 %, kerapatan tanah 1,0 gram/cm3, TLO 10 cm, pada

berbagai frekuensi.

TLO

Frekuensi

(kHz)

Ulangan

Amplitudo (mV)

Amplitudo rata-rata

(mV)

10

10

1 8,75

8,8

2 9

3 8,75

4 8,75

5 8,75

20

1 9

9

2 9,25

3 9

4 9

5 8,75

30

1 8,75

8,85

2 8,75

3 9

4 8,75

5 9

40

1 9

8,8

2 8,75

3 8,75

4 8,75

5 8,75

50

1 9

8,95

2 9

3 9,25

4 8,75

5 8,75

Page 85: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

68

Lampiran 10. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang audio dengan

perlakuan lapisan olah 15 cm, kadar air 30 %, kerapatan tanah 1,0 gram/cm3, TLO 15

cm, pada berbagai frekuensi.

TLO

Frekuensi

(kHz)

Ulangan

Amplitudo (mV)

Amplitudo rata-rata

(mV)

15

10

1 7

7,35

2 8

3 7,25

4 7,5

5 7

20

1 7,5

7,18

2 7,25

3 6,9

4 7

5 7,25

30

1 7,5

7,35

2 7,25

3 7,25

4 7,5

5 7,25

40

1 6,9

7,13

2 7

3 7

4 7,5

5 7,25

50

1 7,25

7,45

2 7,5

3 7,25

4 7,75

5 7,5

Page 86: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

69

Lampiran 11. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang audio dengan

perlakuan lapisan olah 20 cm, kadar air 30 %, kerapatan tanah 1,0 gram/cm3, TLO 20

cm, pada berbagai frekuensi.

TLO

Frekuensi

(kHz)

Ulangan

Amplitudo (mV)

Amplitudo rata-rata

(mV)

20

10

1 6

6,23

2 6,25

3 6

4 6,4

5 6,5

20

1 6,25

6,5

2 7

3 6,25

4 6,5

5 6,5

30

1 6

6,28

2 6,25

3 6,25

4 6,5

5 6,4

40

1 6

6,43

2 6,4

3 6,5

4 6,25

5 7

50

1 6,25

6,48

2 6,4

3 6,5

4 6,25

5 7

Page 87: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

70

Lampiran 12. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang audio dengan

perlakuan lapisan olah 0 cm, kadar air 30 %, kerapatan tanah 1,3 gram/cm3, TLO 0

cm, pada berbagai frekuensi.

TLO

Frekuensi

(kHz)

Ulangan

Amplitudo (mV)

Amplitudo rata-rata

(mV)

0

10

1 19

19,15

2 19,5

3 19

4 19,25

5 19

20

1 19

19,25

2 19,25

3 19,5

4 19,25

5 19,5

30

1 19,25

19,26

2 19,25

3 19,3

4 19,5

5 19

40

1 19

19,15

2 19,5

3 19

4 19,25

5 19

50

1 19

19,3

2 19,25

3 19,5

4 19,25

5 19,5

Page 88: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

71

Lampiran 13. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang audio dengan

perlakuan lapisan olah 5 cm, kadar air 30 %, kerapatan tanah 1,3 gram/cm3, TLO 5

cm, pada berbagai frekuensi.

TLO

Frekuensi

(kHz)

Ulangan

Amplitudo (mV)

Amplitudo rata-rata

(mV)

5

10

1 18,35

18,55

2 18,9

3 19

4 18

5 18,5

20

1 18,25

18,625

2 18,5

3 18,5

4 18,25

5 19

30

1 18,25

18,4

2 18,25

3 18,5

4 18,5

5 18,5

40

1 18,9

18,53

2 19

3 18

4 18,5

5 18,25

50

1 18,5

18,5

2 18,5

3 18,25

4 19

5 18,25

Page 89: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

72

Lampiran 14. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang audio dengan

perlakuan lapisan olah 10 cm, kadar air 30 %, kerapatan tanah 1,3 gram/cm3, TLO 10

cm, pada berbagai frekuensi.

TLO

Frekuensi

(kHz)

Ulangan

Amplitudo (mV)

Amplitudo rata-rata

(mV)

10

10

1 18

18,25

2 19

3 18

4 18,25

5 18

20

1 18

18,125

2 18,25

3 18

4 18

5 18,25

30

1 18

18,45

2 19

3 19

4 18

5 18,25

40

1 18

18,25

2 19

3 18

4 18,25

5 18

50

1 19

18,3

2 18

3 18,25

4 18,25

5 18

Page 90: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

73

Lampiran 15. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang audio dengan

perlakuan lapisan olah 15 cm, kadar air 30 %, kerapatan tanah 1,3 gram/cm3, TLO 15

cm, pada berbagai frekuensi.

TLO

Frekuensi

(kHz)

Ulangan

Amplitudo (mV)

Amplitudo rata-rata

(mV)

15

10

1 17,5

17,65

2 18

3 17,5

4 18,25

5 17

20

1 18,5

17,75

2 17,5

3 17,5

4 18

5 17

30

1 18,25

17,75

2 17

3 18,5

4 17,5

5 17,5

40

1 17,5

17,75

2 18,25

3 17

4 18,5

5 17,5

50

1 17,5

17,75

2 18

3 18

4 17

5 18,25

Page 91: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

74

Lampiran 16. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang audio dengan

perlakuan lapisan olah 20 cm, kadar air 30 %, kerapatan tanah 1,3 gram/cm3, TLO 20

cm, pada berbagai frekuensi.

TLO

Frekuensi

(kHz)

Ulangan

Amplitudo (mV)

Amplitudo rata-rata

(mV)

20

10

1 16,5

16,3

2 15

3 16,5

4 16

5 17,5

20

1 16

15,5

2 15,5

3 15,5

4 15

5 15

30

1 15,5

15,6

2 16

3 15

4 16,5

5 15

40

1 16

15,3

2 15,5

3 15

4 15

5 15

50

1 15

15,3

2 15

3 15,5

4 16

5 15

Page 92: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

75

Lampiran 17. Tabel hasil pengukuran amplitudo gelombang audio pada berbagai

frekuensi dan tingkat kebisingan.

No

Frekuensi

(kHz)

Amplitudo yang dipancarkan pada berbagai tingkat kebisingan

Data diambil (mV)

0 dB 10 dB 20 dB 30 dB 40 dB 50 dB

1 1 155 50 15 5 1,75 0,5

2 2 155 50 15 5 1,75 0,5

3 3 155 50 15 5 1,75 0,5

4 4 150 50 15 5 1,75 0,5

5 5 155 50 15 5 1,75 0,5

6 10 155 50 15 5 1,75 0,5

7 15 155 50 15 5 1,75 0,5

8 20 155 50 15 5 1,75 0,5

9 30 155 50 15 5 1,75 0,5

10 40 155 50 15 5 1,75 0,5

11 50 155 50 15 5 1,75 0,5

No Frekuensi (kHz)

Amplitudo yang dipancarkan pada tingkat

kebisingan 0 dB Penelitian

terdahulu (mV) Data diambil (mV)

1 1 155 95,0

2 2 155 100,0

3 3 155 107,5

4 4 150 115,0

5 5 155 107,5

6 10 155 120,0

7 15 155 127,5

8 20 155 155,0

9 30 155 -

10 40 155 -

11 50 155 -

Page 93: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

76

Lampiran 18. Tabel hasil pengecekkan dan pengkondisian kadar air tanah.

Tabel hasil pengecekan kadar air awal tanah

No

No.

Cawan

Berat

basah +

cawan (g)

Berat

kering +

cawan (g)

Berat

cawan (g)

Berat tanah

kering (g)

Berat tanah

basah (g)

Berat

air (g)

Kadar

air (%)

1 26 67,28 63,31 23,62 39,69 43,66 3,97 10,00%

2 47 73,72 69,01 23,55 45,46 50,17 4,71 10,36%

3 56 72,73 67,95 22,81 45,14 49,92 4,78 10,59%

4 91 75,05 70,02 22,63 47,39 52,42 5,03 10,61%

5 114 69,46 65,22 23,76 41,46 45,7 4,24 10,23%

6 127 78,17 73,11 24,06 49,05 54,11 5,06 10,32%

Kadar air rata-rata 10,35%

Tabel hasil pengkondisian kadar air tanah

No

Berat

tanah

basah

(g)

Berat

tanah

kering

(g)

Kadar air

rata-rata

(%)

Berat

tanah

30% (g)

Berat

tanah

40% (g)

Berat

tanah

50% (g)

JAT

30% (g)

JAT

40% (g)

JAT

50% (g)

1 500 453,10 10,35% 589,03 634,35 679,66 89,03 134,35 179,66

2 750 679,66 10,35% 883,55 951,52 1019,48 133,55 201,52 269,48

3 1000 906,21 10,35% 1178,07 1268,69 1359,31 178,07 268,69 359,31

4 1250 1132,76 10,35% 1472,59 1585,86 1699,14 222,59 335,86 449,14

5 1500 1359,31 10,35% 1767,10 1903,04 2038,97 267,10 403,04 538,97

6 1750 1585,86 10,35% 2061,62 2220,21 2378,79 311,62 470,21 628,79

7 2000 1812,42 10,35% 2356,14 2537,38 2718,62 356,14 537,38 718,62

8 2250 2038,97 10,35% 2650,66 2854,55 3058,45 400,66 604,55 808,45

9 2500 2265,52 10,35% 2945,17 3171,73 3398,28 445,17 671,73 898,28

10 2750 2492,07 10,35% 3239,69 3488,90 3738,11 489,69 738,90 988,11

11 3000 2718,62 10,35% 3534,21 3806,07 4077,93 534,21 806,07 1077,93

12 3250 2945,17 10,35% 3828,73 4123,24 4417,76 578,73 873,24 1167,76

13 3500 3171,73 10,35% 4123,24 4440,42 4757,59 623,24 940,42 1257,59

14 3750 3398,28 10,35% 4417,76 4757,59 5097,42 667,76 1007,59 1347,42

15 4000 3624,83 10,35% 4712,28 5074,76 5437,25 712,28 1074,76 1437,25

Page 94: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

77

Lampiran 19. Penurunan persamaan rangkaian penguat selisih (persamaan 2)

(Blocher, 2004 dalam Prasetyo, 2008)

Tegangan diferensial Vd = Vin2 – Vin1

Bila:

2

2

1

1

R

Rf

R

Rf

Maka outputnya adalah:

)12(1

1VinVinx

R

RfVout

Jika Vin2 > Vin1, maka outputnya positif

Jika Vin2 < Vin1, maka outputnya negatif

Jika Vin2 = 0, maka

11

11 xVin

R

RfVout

Jika Vin1 = 0, maka

222

2

1

112 Vin

RfR

Rf

R

RfVout

Maka dengan teori superposisi akan didapat Vout = Vout1 + Vout2

11

1

1)22(

2)11(2 Vin

R

Rf

xRRRf

xRfRRfxVinVout

atau

1

112

1

11

22

2

R

RfVinVin

R

RfR

RRf

RfVout

Page 95: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

78

Lampiran 20. Penurunan persamaan rangkaian penguat pada penelitian

Prinsip rangkaian penguat selisih adalah

Dalam hal ini, Rfeadback adalah R3. Sedangkan Rinput adalah sinyal gelombang yang diterima oleh

speaker penerima.

Nilai:

R1 = 1 kOhm

R2 = 20 kOhm

R3 = 100 kOhm

R4 = 100 kOhm

Cin = 1 µF

Cout = 1 µF

Impedansi input dari rangkaian diatas adalah z sebesar

Dengan nilai f adalah 5 kHz

63 1011052

1

xxxxz

z = 31.85 Ohm

Rinput = z + R1

Rfeadback = R3

Maka:

xVinRz

RVout

1

3

xVinx

xVout

3

4

10185.31

102

Vout = 19.38 x Vin

Dengan Vin adalah nilai input dari sistem pengindera (speaker penerima)

R1 = 1 kOhm

R2 = 20 kOhm

R3 = 100 kOhm

R4 = 100 kOhm

Cin = 1 µF

Cout = 1 µF

xVinRinput

RfeadbackVout

xfxCz

21

Page 96: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

79

Lampiran 21. Tabel hasil pengkondisian kadar air tanah 30%

Tabel hasil pengkondisian kadar air tanah 30%

No

Berat tanah

basah (g)

Berat tanah

kering (g)

Kadar air

rata-rata Berat tanah 30% (g) Jat 30% (g)

1 500 453,10 10,35% 589,03 89,03

2 750 679,66 10,35% 883,55 133,55

3 1000 906,21 10,35% 1178,07 178,07

4 1250 1132,76 10,35% 1472,59 222,59

5 1500 1359,31 10,35% 1767,10 267,10

6 1750 1585,86 10,35% 2061,62 311,62

7 2000 1812,42 10,35% 2356,14 356,14

8 2250 2038,97 10,35% 2650,66 400,66

9 2500 2265,52 10,35% 2945,17 445,17

10 2750 2492,07 10,35% 3239,69 489,69

11 3000 2718,62 10,35% 3534,21 534,21

12 3250 2945,17 10,35% 3828,73 578,73

13 3500 3171,73 10,35% 4123,24 623,24

14 3750 3398,28 10,35% 4417,76 667,76

15 4000 3624,83 10,35% 4712,28 712,28

Page 97: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

80

Lampiran 22. Tabel hasil pengkondisian kerapatan tanah 1.0 g/cm3 dan 1.3 g/cm

3

Tabel hasil pengkondisian kerapatan tanah (1,0 g/cm3)

No

Panjang

(cm)

Lebar

(cm)

Tebal

(cm)

Luas

(cm2)

Volume

(cm3) Massa (g) と (g/cm3

)

1 40 30 1,67 1200 2000 2000 1

2 40 30 2,50 1200 3000 3000 1

3 40 30 3,33 1200 4000 4000 1

4 40 30 4,17 1200 5000 5000 1

5 40 30 5,00 1200 6000 6000 1

6 40 30 5,83 1200 7000 7000 1

7 40 30 6,67 1200 8000 8000 1

8 40 30 7,50 1200 9000 9000 1

9 40 30 8,33 1200 10000 10000 1

10 40 30 9,17 1200 11000 11000 1

Tabel hasil pengkondisian kerapatan tanah (1,3 g/cm3)

No

Panjang

(cm)

Lebar

(cm)

Tebal

(cm)

Luas

(cm2)

Volume

(cm3) Massa (g) と (g/cm3

)

1 40 30 1,28 1200 1538,46 2000 1,3

2 40 30 1,92 1200 2307,69 3000 1,3

3 40 30 2,56 1200 3076,92 4000 1,3

4 40 30 3,21 1200 3846,15 5000 1,3

5 40 30 3,85 1200 4615,38 6000 1,3

6 40 30 4,49 1200 5384,62 7000 1,3

7 40 30 5,13 1200 6153,85 8000 1,3

8 40 30 5,77 1200 6923,08 9000 1,3

9 40 30 6,41 1200 7692,31 10000 1,3

10 40 30 7,05 1200 8461,54 11000 1,3

Page 98: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

81

Lampiran 23. Tabel Perbandingan volume tanah olah dan tanah tidak olah

Perbandingan volume tanah olah dan tanah tidak olah

No TLO

Tanah total

Tanah lapisan olah

Tanah lapisan tidak

olah

Volume Massa

Volume

TLO

Massa

TLO Volume Massa

1 0 24000 31200 1,3 0 0 24000 31200

2 5 24000 31200 1,3 6000 7800 18000 23400

3 10 24000 31200 1,3 12000 15600 12000 15600

4 15 24000 31200 1,3 18000 23400 6000 7800

5 20 24000 31200 1,3 24000 31200 0 0

Perbandingan volume tanah olah dan tanah tidak olah

No TLO

Tanah total

Tanah lapisan olah

Tanah lapisan tidak

olah

Volume Massa

Volume

TLO

Massa

TLO Volume Massa

1 0 24000 24000 1 0 0 24000 24000

2 5 24000 24000 1 6000 6000 18000 18000

3 10 24000 24000 1 12000 12000 12000 12000

4 15 24000 24000 1 18000 18000 6000 6000

5 20 24000 24000 1 24000 24000 0 0

Page 99: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

82

Lampiran 24. Contoh Perhitungan Kerapatan Tanah Berdasarkan Persamaan 3 dan

Kadar Air Tanah Berdasarkan Persamaan 5

1. Kerapatan Tanah Berdasarkan Persamaan 3

a. Jika kerapatan tanah 1.3 g/cm3, panjang x lebar wadah adalah 30 cm x 40 cm, dan tebal lapisan

tanah adalah 3 cm

Maka: volume tanah = (30 x 40 x 3) cm3

= 3600 cm3

Bulk density 1.3 g/cm3

Maka: berat tanah = 1.3 g/cm3 x 6000 cm

3

= 4680 g

b. Jika kerapatan tanah 1.0 g/cm3, panjang x lebar wadah adalah 30 cm x 40 cm, dan tebal lapisan

tanah adalah 5 cm

Maka: volume tanah = (30 x 40 x 5) cm3

= 6000 cm3

Bulk density 1.0 g/cm3

Maka: berat tanah = 1.0 g/cm3 x 6000 cm

3

= 6000 g

2. Kadar Air Tanah Berdasarkan Persamaan 5

a. Jika kadar air diinginkan adalah 30%, berat tanah basah 4680 g, dan berat cawan 60 g

Maka: (4680 – W2) g

30% = ------------------- x 100 %

(W2 – 60) g

(0.3W2 – 18) g = (4680 – W2) g

(0.3W2 + W2) g = (4680 + 18) g

1.3W2 g = 4698 g

W2 g = 3613. 85 g

b. Jika kadar air diinginkan adalah 30%, berat tanah basah 6000 g, dan berat cawan 60 g

Maka: (6000 – W2) g

30% = ------------------- x 100 %

(W2 – 60) g

(0.3W2 – 18) g = (6000 – W2) g

(0.3W2 + W2) g = (6000 + 18) g

1.3W2 g = 6018 g

W2 g = 4629.23 g

Page 100: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

83

Lampiran 25. Jadwal Pelaksanaan Rangkaian Kegiatan Penelitian

JADWAL PELAKSANAAN RANGKAIAN KEGIATAN PENELITIAN

No Nama Kegiatan

Januari Februari Maret April Mei Juni

IV I II III IV I II III IV V I II III IV V I II III IV V I II III IV

1 Penyelesaian proposal dan adminsitrasi

2 Studi Literatur

3 Identifikasi

4 Persiapan bahan

5 Pembuatan alat

6 Pengambilan data

7 Pengolahan data

8 Analisa

9 Perbaikan

10 Pembuatan laporan

Page 101: MENENTUKAN KEDALAMAN LAPISAN PADAT TANAH MENGGUNAKAN ... · Gangguan pada audio generator mengakibatkan ... pembacaan nilai amplitudo diterima pembacaan masih menggunakan bentuk gelombang

87

VinRR

RVout

21

2

Bagan 1

Bagan 2

Bagan 3

Bagan 4