8

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Alat Musik Dawai

Alat (noun) dalam kamus besar bahasa Indonesia diartikan sebagai benda

yang dipakai untuk mengerjakan sesuatu; Dawai diartikan sebagai kawat yang

memiliki bentuk yang halus; sedangkan musik adalah nada atau suara yang disusun

demikian rupa sehingga mengandung irama, lagu, dan keharmonisan (terutama yg

menggunakan alat-alat yang dapat menghasilkan bunyi-bunyi itu. (Keraf,1990).

Berdasarkan penjabaran diatas, maka disimpulkan bahwa alat musik dawai adalah

benda yang menggunakan kawat halus (string) untuk menghasilkan bunyi.

Jenis-jenis alat musik berdawai yang sering dijumpai misalnya biola, harpa,

kecapi, gitar, sitar, banjo, sasando dan sebaginya seperti yang ditunjukan pada

gambar 3 berikut :

Gambar 2.1 Beberapa Jenis alat Musik dawai

Alat musik dawai sering ditemukan di hampir semua budaya, baik yang

berasal dari luar maupun didalam negeri. Setiap alat musik yang berasal dari berbagai

ragam budaya dan bangsa, tentunya memiliki karakteristik dan nilai filosofi yang

beragam. Satu hal yang dianggap sama adalah sama-sama menggunakan dawai

sebagai sumber bunyi. 8

9

2.1.1 Jenis dan klasifikasi Alat Musik Dawai

Alat musik yang dipakai untuk menghasilkan harmonisasi nada memiliki

berbagai varians. Berdasarkan keberagaman tersebut, maka alat musik dikelompokan

menjadi beberapa bagian. Pengelompokan ini didasarkan pada bervariasinya aspek

yang dijadikan dasar pengelompokan. Variasi pengelompokan tersebut seperti

bentuk, bahan baku, sumber bunyi cara memainkan dan sebagainya.

Kartomi (1990) menyebutkan bahwa pengelompokan alat musik yang cukup

terkenal adalah pengelompokan yang dilakukan oleh Kurt Sach dan Von Hornbostel

(1881-1959) yang mengelompokkan alat musik berdasarkan sumber bunyinya yaitu

Chordophone (getaran dawai), Membranophone (getaran selaput kulit/plastik),

Aerophone (getaran udara), Idiophone (getaran badan alat itu sendiri) dan

Elektrophone (getaran dari energi listrik). Berdasarkan pengelompokan yang

dilakukan oleh Kurt Sach dan Von Hornbostel (1881-1959), maka alat musik

berdawai masuk dalam kelompok Chordophone.

Pengelompokan berdasarkan sumber bunyi masih dianggap terlalu general,

sehingga Katomi (1990) menyebutkan bahwa Kurt Sach dan Von Hornbostel juga

mengelompokan alat musik dawai (chordophone) dalam ruang lingkup yang lebih

spesifik yaitu berdasarkan karakteristik bentuknya menjadi 5 (lima) kelompok yaitu

Kelompok Busur, Kelompok Lira, Kelompok Harpa, Kelompok Lut, dan Kelompok

Siter.

Alat chordophone jenis busur ditandai dengan kedua ujung dawai yang

diikatkan pada kedua titik ujung penyanggah. Akibat tarikan dari regangan dawai,

kedua ujung penyanggah yang lentur membentuk lengkungan busur. Jenis lira dan

10

harpa, pada prinsipnya ditandai hubungan antara posisi dawai dan kotak suaranya.

Alat musik chorpone jenis lira posisi dawai sejajar dengan sebagian permukaan kotak

suaranya, sedangkan jenis harpa posisi dawai tegak lurus terhadap kotak suara. Jenis

lut dan siter, ditandai dengan sama-sama memiliki kotak suara dan posisi dawai yang

sepenuhnya sejajar dengan permukaan kotak suara. Perbedaannya kalau jenis lut

memiliki leher (neck) yang berfungsi sebagai papan jari (finger board) atau

penyangga dawai (string bearer), sementara jenis siter tidak memiliki leher.

Komponen penting alat musik chorephone adalah dawai. Dawai memiliki

peran penting karena getaran yang dihasilkan dari dawai akan menghasilkan nada

yang dapat dibentuk menjadi harmonisasi. Moteqar (2010) menyebutkan, jumlah

dawai dalam sebuah alat musik menentukan banyaknya nada yang mampu dihasilkan

oleh alat musik tersebut. Tabel 2.1 berikut ini, menyajikan beberapa jenis alat musik

dawai dari berserta perbandingan jumlah dawainya :

Tabel 2.1 Alat Musik dawai dan Jumlah Dawainya

No Nama Alat Musik Asal Jumlah Dawai 1 Dan Bao Vietnam 1 buah 2 Shamisen Jepang 3 buah 3 Sehtar Persia 4 buah 4 Sitar India 6, 7, 13 buah 5 Kora Afrika 21 buah 6 Hasapi Toba 2 buah 7 Kulcapi Karo 2 buah 8 Rebab Jawa / Sunda 2 buah 9 Gambus Melayu 7 buah 10 Kecapi Sunda 15 – 18 buah 11 Sasando NTT 7-44 buah

Sumber : Moteqar (2010).

Karakteristik lain dari alat musik dawai adalah dalam hal kombinasi

dawainya. Dawai tunggal digunakan pada kecapi, dawai ganda digunakan pada

11

gambus dan ada tripel dawai digunakan pada piano dan saz. Alat musik dawai pun

mengenal adanya dawai simpatetik yaitu dawai yang sengaja dipasang tidak untuk

digetarkan secara langsung tetapi akan ikut bergetar ketika dawai utama dibunyikan.

Alat musik berdawai simpatetik ini contohnya seperti Sitar dari India. Berkaitan

dengan nada-nada yang dihasilkan dalam alat musik dawai, nada tersebut pada

umumnya merupakan nada yang bunyinya paling kuat (fundamental). Sementara

nada-nada lain yang bunyinya lebih lemah disebut dengan anak suara atau nada

harmonik. Dalam alat musik dawai tertentu seperti Tanpura, dikenal juga nada drone,

yaitu nada yang dibunyikan secara terus-menerus dan dipertahankan sampai lama,

baik hanya satu nada maupun beberapa nada.

2.1.2 Material Dawai

Dawai merupakan bagian penting dari alat musik petik. Sumber bunyi yang

diperoleh dari dawai diperoleh ketika dawai digetarkan. Proses mengetarkan dawai

pada alat musik dapat dilakukan dengan cara digesek, dipetik ataupun dicabik. Proses

ini harus dilakukan secara terus menerus untuk menghasilkan bunyi konstan.

Mengingat dawai harus mengalami perlakuan secara terus menerus agar

menghasilkan bunyi, maka banyak hal yang harus diperhatikan dalam pembuatan

dawai antara lain, pemilihan material dawai, dimensional dawai dan proses produksi

dawai.

Secara umum material yang dipilih sebagai material dawai berasal dari logam

dan non logam. Dari logam umumnya didominasi oleh baja (steel) dan padua nikel,

sedangkan dari bahan non logam (umumnya untuk konstruksi gitar akustik) seperti

nilon, Roundwound dan Flatwound.

12

1. Baja (steel)

Baja merupakan logam dengan unsur penyusun utamanya adalah besi (Fe)

dan karbon (C) dengan kadar karbon antara 0,02 % sampai 2,1 %. Baja

diklasifikasikan menjadi

a. Baja Karbon (Carbon Steel), terdiri dari :

Baja Karbon Rendah (Low Carbon Steel), dengan kadar karbon 0,02 %

≤ C ≤ 0,2 %. Baja Karbon Menengah (Medium Carbon Steel), dengan kadar

karbon 0,2 % < C ≤ 0,5 %. Baja Karbon Tinggi (High Carbon Steel), dengan

kadar karbon 0,5 % < C ≤ 2,1 %.

b. Baja Paduan (Alloy Steel)

Baja paduan adalah baja yang diperoleh dari pemaduan dua unsur atau

lebih untuk mendapatkan sifat mekanik tertentu yang diinginkan. Baja paduan

dibagi menjadi beberapa jenis berdasarkan paduan (Baja Paduan Rendah (Low

Alloy Steel), kadar paduan ≤ 8% dan Baja Paduan Tinggi (High Alloy Steel),

kadar paduan > 8%). Berdasarkan kegunaan (Baja tahan karat dengan

penambahan Cr, Baja tahan aus dengan penambahan Mn, Baja tahan temperatur

tinggi dengan penambahan Mo dan W dan Tool steel Dengan penambahan Mo

dan V).

c. Besi Cor (Cast Iron)

Besi cor merupakan logam dengan unsur penyusunnya adalah Fe dan

grafit yang kadar karbonnya antara 2,1% sampai 6,67%. Berdasarkan proses

pembuatannya besi cor terbagi atas besi Cor Putih (White Cast Iron), Besi Cor

Kelabu (Gray Cast Iron) dan Besi Cor Nodular (Nodular Cast Iron).

13

2. Stainlessteel

Baja tahan karat atau lebih dikenal dengan stainlessteel adalah

senyawa besi yang mengandung 10,5% kromium untuk mencegah

proses korosi (pengkaratan logam). Kemampuan tahan karat diperoleh dari

terbentuknya lapisan film oksida kromium, dimana lapisan oksida ini menghalangi

proses oksidasi besi (Fe).

Karakter baja Stainlessteel yaitu :

a. Terdiri dari 12-14% kromium (Cr), dimana sifat mekanik bajanya sangat

tergantung dari kandungan unsur karbon (C).

b. Baja dengan pengerasan lanjut, 10-12% Kromium (Cr), 0.12% Karbon (C)

dengan sedikit tambahan unsur-unsur Mo, V, Nb, Ni dengan kekuatan tekanan

mencapai 927 Mpa dipergunakan untuk bilah turbin gas.

c. Baja kromium tinggi, 17%Cr, 2,5% Ni. Memiliki ketahanan korosi yang sangat

tinggi. Dipergunakan untuk poros pompa, katup dan fitting yang bekerja pada

tekanan dan temperatur tinggi tetapi tidak cocok untuk kondisi asam.

d. Magnet tidak dapat menempel pada bahan stainlessteel.

3. Nikel

Nikel adalah unsur kimia metalik dalam tabel periodik yang memiliki

simbol Ni dan nomor atom 28. Nikel mempunyai sifat tahan karat. Dalam keadaan

murni, nikel bersifat lembek, tetapi jika dipadukan dengan besi, krom, dan logam

lainnya, dapat membentuk baja tahan karat yang keras. Perpaduan nikel, krom dan

besi menghasilkan baja tahan karat (stainlessteel).

14

4. Paduan Tembaga

Tembaga murni mempunyai sifat sangat lunak, lemah dan mudah

dibengkokkan. Penggunaannya diantaranya adalah untuk pipa, konduktor dan

motor. Paduannya yang paling banyak digunakan adalah kuningan (brass) dan

perunggu (bronze). Kuningan adalah paduan tembaga dengan zinc sedangkan

perunggu pada dasarnya adalah paduan tembaga dengan timah. Namun saat ini

perunggu juga terdiri dari beberapa jenis yaitu silicon bronze, beryllium bronze,

dan Phospor bronze.

2.1.3 Karakteristik Bunyi Dawai

Semua alat musik, baik alat musik yang dipetik, digesek atau ditiup sangat

bergantung pada gelombang berdiri untuk menghasilkan alunan musik yang begitu

indah. Pada alat musik yang menggunakan dawai, ketika dawai atau senar gitar

dipetik maka dihasilkan gelombang berdiri pada senar tersebut. Selanjutnya

gelombang berdiri pada senar menggetarkan udara disekitarnya sehingga dihasilkan

gelombang bunyi. Gelombang bunyi ini kemudian berosilasi hingga mampu

ditangkap dan dirasakan oleh telinga sebagai alunan nada atau musik.

Gelombang yang terdapat dalam gelombang bunyi dawai adalah gelombang

berdiri. Pada prinsipnya, bahwa gelombang berdiri tidak hanya dialami oleh dawai

atau senar saja tetapi juga oleh kolom udara sebagaimana terjadi pada banyak alat

musik tiup seperti seruling, terompet dan lain-lain

2.2 Sifat Mekanik dan Akustik Material

Material yang ada dialam, diidentifikasi memiliki banyak sifat. Berkaitan

dengan konsep bunyi dan sumbernya, maka beberapa sifat marterial yang menonjol

15

antara lain sifat mekanik dan akustiknya. Sifat mekanik pada konsep bunyi

menunjukkan bahwa pemilihan material mampu mempengaruhi umur dan ketahanan

material sebagai sumber bunyi. Sedangkan pemilihan jenis material juga dianggap

mempengaruhi siaft akustik karena berkaitan dengan bunyi yang akan dihasilkan.

2.2.1. Sifat Mekanik Material

Sifat mekanik material, merupakan salah satu faktor terpenting yang

mendasari pemilihan bahan dalam suatu perancangan. Sifat mekanik dapat diartikan

sebagai respon atau perilaku material terhadap pembebanan yang diberikan, dapat

berupa gaya, torsi atau gabungan keduanya. Sifat mekanik secara umum ditentukan

melalui pengujian destruktif dari sampel material pada kondisi pembebanan yang

terkontrol. Sifat mekanik yang paling baik adalah didapat dengan melakukan

pengujian prototipe atau desain sebenarnya dengan aplikasi pembebanan yang

sebenarnya. Data spesifik seperti ini tidak mudah diperoleh sehingga umumnya

digunakan data hasil pengujian standar seperti yang telah dipublikasikan oleh ASTM

(American Society of Mechanical Engineer)

Sifat-sifat mekanik material yang perlu diperhatikan antara lain; tegangan

yaitu gaya diserap oleh material selama berdeformasi persatuan luas, regangan yaitu

besar deformasi persatuan luas, modulus elastisitas yang menunjukkan ukuran

kekuatan material, kekuatan yaitu besarnya tegangan untuk mendeformasi material

atau kemampuan material untuk menahan deformasi, kekuatan luluh yaitu besarnya

tegangan yang dibutuhkan untuk mendeformasi plastis, kekuatan tarik adalah

kekuatan maksimum yang berdasarkan pada ukuran mula, keuletan yaitu besar

deformasi plastis sampai terjadi patah, ketangguhan yaitu besar energi yang

16

diperlukan sampai terjadi perpatahan, dan kekerasan yaitu kemampuan material

menahan deformasi plastis lokal akibat penetrasi pada permukaan.

Pengujian prototype yang mengacu pada standar ASTM akan menghasilkan

kurva atau data yang mencirikan keadaan dari material tersebut. Dalam penelitian ini

akan dilakukan pengujian secara mekanik untuk mengetahui sifat fisik material

berupa tegangan, regangan dawai dan modulus elastisitas yang terbentuk.

Berikut dijelaskan beberapa jenis pengujian yang berkaitan dengan penelitian

ini antara lain :

1. Tegangan (Stres)

Tegangan adalah reaksi yang timbul diseluruh bagian spesimen dalam

rangka menahan beban yang diberikan. Bila penampangnya kecil itu dijumlah hingga

mencapai penampang spesimen, maka jumlah gaya per satuan luas yang muncul

didalam bahan itu harus menjadi sama dengan beban yang diluar.

Satuan gaya yang digunakan dalam penjabaran tegangan adalah satuan gaya

dibagi dengan satuan luas. Pada satuan SI, gaya diukur dalam Newton (N) dan luas

diukur dengan satuan Meter Kuadrat (m2). Biasanya 1 N/m2 dikenal sebagi 1 Pascal

(Pa). Secara matematika konsep Tegangan (Stress) dituliskan :

Tegangan = Gayasatuan Luas

= σ = FA... (1)

Keterangan: F : Gaya tekan/tarik (N) A : Luas penampang (m²) σ : Tegangan/stress (N/m²)

17

Ditinjau dari arah gaya dalam yang terjadi, tegangan diklasifikasikan

menjadi dua jenis, yaitu tegangan Normal (Tegangan yang terjadi karena pengaruh

dari gaya normal) dan tegangan Tangensial (Tegangan yang terjadi karena pengaruh

arah gaya tangensial). Sedangkan menurut jenis pembebanan yang diberikan,

tegangan diklasifikasikan menjadi Tegangan Tarik (Tensile Stress), Tegangan Geser

(Shear Stress), Tegangan Tekan (Compressive Stress), Tegangan Puntir dan

Tegangan Lengkung/Bengkok

Salah satu cara yang umum dilakukan dalam pengujian sifat mekanik adalah

unjuk kerja bahan karena pengaruh tegangan. Suatu bahan (sampel) yang mengalami

deformasi dengan beban tegangan bertambah secara perlahan-lahan (kontinue)

sepanjang arah tunggal sumbu sampel akan mengalami tegangan-regangan.

2. Regangan (Strain)

Regangan atau tarik adalah hasil bagi antara pertambahan panjang (ΔL)

dengan panjang awalnya (L). Regangan atau tarik dinotasikan dengan (e) dan

regangan tidak memiliki satuan atau dimensi karena pertambahan panjang ΔL dan L

adalah sama. Regangan (Strain) dibedakan menjadi , Strain linier ( ∆𝑙𝑙 𝑙𝑙� ), Strain

volume ( ∆𝑣𝑣 𝑣𝑣� ), Strain geser = strain angular (β), Strain tarik dan Strain tekan. Secara

matematika konsep Regangan (Strain) yang diaplikasikan pada dawai dituliskan

sebagai berikut :

Regangan = 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 ℎ𝑝𝑝𝑎𝑎 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑎𝑎𝑝𝑝𝑝𝑝𝑎𝑎𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑎𝑎𝑝𝑝𝑝𝑝𝑎𝑎𝑝𝑝 𝑝𝑝𝑎𝑎𝑝𝑝𝑙𝑙

atau 𝑝𝑝 = ∆𝐿𝐿𝐿𝐿0

(2) Keterangan : ∆𝐿𝐿 : Pertambahan panjang benda (m) 𝐿𝐿0 : Panjang mula-mula 𝑝𝑝 : regangan

18

Kebanyakan benda adalah elastis sampai ke suatu besar gaya tertentu disebut

batas elastis. Benda akan kembali seperti semula jika gaya yang dikerjakan lebih

kecil dari pada batas elastis. Benda tidak akan kembali ke semula jika gaya yang

diberikan melampaui batas elastis. Gambar 2.2 menunjukan grafik tegangan regangan

:

Gambar 2.2 Grafik Tegangan-Regangan

Kurva tegangan regangan pada gambar 2.2 diatas yang tidak memberikan

indikasi karekteristik deformasi yang sesungguhnya, karena kurva tersebut semuanya

berdasarkan pada dimensi awal benda uji, sedangkan selama pengujian terjadi

perubahan dimensi. Pada proses uji tarik logam liat, akan terjadi penyempitan

setempat pada saat beban mencapai harga maksimum. Karena pada tahap ini luas

penampang lintang benda uji turun secara cepat, maka beban yang dibutuhkan untuk

melanjutkan deformasi akan segera mengecil.

Kurva tegangan regangan juga akan menurun setelah melewati beban

maksimum. Keadaan sebenarnya menunjukkan, logam masih mengalami pengerasan

regangan sampai patah sehingga tegangan yang dibutuhkan untuk melanjutkan

19

Tega

ngan

deformasi juga bertambah besar. Tegangan yang sesungguhnya (σs) adalah beban

pada saat manapun dibagi dengan luas penampang lintang benda uji (Ao) dimana

beban itu bekerja.

3. Modulus Elastisitas (Modulus Young)

Modulus elastisitas adalah besaran yang menggambarkan tingkat elastisitas

bahan. Modulus elastisitas disebut juga modulus young (diberi lambang Y). Modulus

young juga didefinisikan sebagai perbandingan stress dengan strain. Grafik dari

tegangan pada sumbu y dan regangan pada sumbu x menghasilkan hubungan linier,

seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.3 berikut:

Tanpa Beban

Slope = Modulus Elastisitas

0 Beban 0 Regangan

Gambar 2.3 Skematik Diagram Tegangan Regangan

Modulus elastisitas disebut konstanta, dengan demikian modulus elastis

(E) suatu bahan didefinisikan sebagai perbandingan antara tegangan dan

regangan yang dialami bahan. Secara matematika konsep Modulus Elastisitas

dapat dituliskan sebagai berikut :

Modulus Elastisitas = 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑎𝑎𝑝𝑝𝑝𝑝𝑎𝑎𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑎𝑎𝑝𝑝𝑝𝑝𝑎𝑎

𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑎𝑎 𝐸𝐸 = 𝜎𝜎𝑝𝑝 ... (3)

Keterangan : E : Modulus elastis (Pa) σ : Tegangan (N/m2 atau Pa) e : Regangan

20

Tabel 2.2 Modulus Elastis Berbagai Zat

Zat Modulus Elastis E (N/m²) Besi 100 x 10 9 Baja 200 x 10 9 Perunggu 100 x 10 9 Alumunium 70 x 10 9 Beton 20 x 10 9 Marmer 50 x 10 9 Granit 45 x 10 9 Nilon 5 x 10 9 Tilang Muda x 10 9

2.2.2 Sifat Akustik

Sifat akustik adalah sifat material yang berhubungan dengan bunyi. Semua

material dialam ini memiliki bunyi apabila diberi perlakuan. Khusus untuk semua

jenis instrumen yang berdawai, dawai yang dibentangkan akan berosilasi ketika

dipetik atau dipukul. Osilasi ini menghasilkan suara. Pada umumnya kualitas bunyi

secara akustik ditentukan oleh tegangan dawai, panjang dawai dan masa dawai.

Sifat-sifat akustik material yang diteliti merupakan sifat-sifat struktur yang

dimiliki oleh material dalam merespon perlakuan untuk menghasilkan bunyi. Sifat-

sifat akustik yang diamati pada material berupa pola gelombang, frekuensi dan

amplitudo yang dimiliki oleh setiap material.

1. Bunyi dan gelombang bunyi

Bunyi atau suara adalah pemampatan mekanik atau gelombang

longitudinal yang merambat melalui medium. Medium atau zat perantara berupa

zat cair, padat, gas. Bunyi yang timbul berasal dari getaran sumber bunyi yang diberi

perlakuan. Untuk alat musik jenis corphone (petik) maka sumber bunyi adalah dawai

yang bergetar akibat perlakuan (petik) yang diterima. Bunyi yang timbul akibat

21

getaran sumber bunyi akan sampai ke telingga melalui gelombang bunyi yang

dibentuk selama perambatan.

Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal yaitu gelombang yang

arah getarnya sejajar dengan arah rambatnya. Gelombang bunyi termasuk dalam

kategori gelombang mekanik, yakni gelombang yang memerlukan medium dalam

perambatannya (Tipler, 1998). Besarnya nilai koefisien serapan (absorbsi),

koefisien refleksi dan koefisien transmisi gelombang bunyi bergantung pada sifat

material. Tekanan gelombang bunyi dalam dawai dapat dinyatakan oleh persamaan

(4) (Kinsler, dkk, 1982)

𝑃𝑃 = 𝐴𝐴𝑝𝑝𝑝𝑝(𝜔𝜔−𝑘𝑘𝑘𝑘 ) + 𝐵𝐵𝑝𝑝𝑝𝑝(𝜔𝜔+𝑘𝑘𝑘𝑘 ) (4)

Dimana A dan B berturut-turut adalah amplitudo gelombang datang

dan gelombang pantul. Besarnya amplitudo gelombang datang dan gelombang

pantul ditentukan oleh kondisi batas x yang merupakan jarak yang ditempuh oleh

gelombang bunyi selama merambat, t adalah waktu yang diperlukan gelombang

bunyi untuk merambat pada jarak x. Sedangkan ω dan k masing­masing adalah

frekuensi sudut gelombang dan bilangan gelombang.

2. Pola Gelombang pada dawai

Terbentuknya sebuah gelombang karena adanya getaran yang merambat dari

sumber bunyi. Selama fase perambatan gelombang, energy dipindahkan tetapi tidak

menyertakan perambatan mediumnya.

22

Gambar 2.4 Proses terjadinya gelombang pada tali

Gambar 2.4 diatas menunjukkan perambatan gelombang bunyi dengan

mediumnya berupa dawai atau tali yang teregang. Jika ujung kiri dawai digoyang

sedikit ke atas, maka goyangan itu akan merambat sepanjang tali. Secara berurutan,

bagian-bagian dawai mengalami gerak yang sama seperti yang diberikan pada ujung

dawai. Pada gelombang ini pergeseran medium (tali) tegak lurus terhadap arah

rambat gelombang. Gelombang yang terjadi pada dawai dinamakan gelombang

transversal.

Gelombang transversal pada dawai yang diregangkan seperti ditunjukkan

pada Gambar 2.4, merupakan salah satu contoh pulsa gelombang yang berjalan

sepanjang dawai. Apabila pada ujung bebas dawai digerakkan secara periodik ke atas

dan ke bawah, setiap partikel pada dawai juga akan mengalami gerakan periodik

sehingga diperoleh gelombang periodik. Jika kita menggerakkan dawai itu ke atas

dan ke bawah dalam gerak harmonik sederhana dengan amplitudo A, frekuensi f,

frekuensi sudut ( fπω 2= ) dan periode ( )/2/1( ωπ== fT maka diperoleh

gelombang periodik yang menyerupai fungsi sinus (sinusoidal). Oleh karena itu,

gelombang periodik juga dikenal dengan istilah gelombang sinusoidal.

23

Pada alat musik dengan dawai yang terikat pada kedua ujung, pada saat diberi

perlakukan berupa petikan, dapat terjadi pola - pola gelombang seperti ditunjukkan

pada Gambar 2.5

Gambar 2.5 Pola Gelombang Pada Dawai

Kemungkinan pertama terjadi seperti pada Gambar 2.5(a). Pola ini disebut

nada dasar (n = 0). Pada gelombang stasionernya terjadi 2 simpul dan 1 perut dan

memenuhi l = 1/2λ. Jika dipetik di tengah dawai, maka akan terbentuk pola

gelombang seperti Gambar 2.5 (b). Ada 3 simpul dan 2 perut. Pola ini dinamakan

nada atas pertama (n =1) dan berlaku l = λ. Sedangkan pada Gambar 2.5

(c) dinamakan nada atas kedua, l = 3/2λ. Jika pola gelombangnya digambarkan terus,

maka setiap kenaikan satu nada akan bertambah ½ gelombang lagi. Sifat dawai ini

dapat dituliskan seperti berikut.

Pola gelombang nada dawai,

n = 0, 1, 2, ...

Panjang gelombang,

l = ½ λ, λ, 3/2λ, ....

Sesuai sifat gelombang, pada bunyi juga berlaku hubungan

24

v = λf. ... (5)

Panjang gelombang λ dapat ditentukan, v dapat ditentukan dari hukum

Melde,

𝑉𝑉 = �𝐹𝐹 𝜇𝜇� ... (6)

dengan F adalah tegangan dawai (N), µ adalah massa tiap satu satuan panjang

dawai (kg/m), dan v adalah laju gelombang transversal pada dawai (m/s)

Dengan demikian, pada nada dasar dapat berlaku:

l=1/2λ; → λ = 2l... (7)

𝑓𝑓0 = 12𝑙𝑙�𝐹𝐹 𝜇𝜇� ... (8)

3. Gelombang Berdiri Pada Dawai

Gelombang berdiri merupakan bentuk kontinue mode normal. Dalam

gelombang berdiri, semua elemen ruang (yaitu (x, y, z) koordinat) berosilasi pada

frekuensi yang sama dan pada fase (mencapai titik ekuilibrium bersama-sama), tetapi

masing-masing memiliki amplitudo yang berbeda.

Gambar 2.6 Model Gelombang Berdiri

25

Gelombang yang terjadi pada dawai yang kedua ujungnya tertambat adalah

gelombang berdiri atau gelombang stasioner. Jika tegangan dawai diubah

(disetel) dan atau panjang dawai diubah (ditekan pada grip yang berbeda),

maka dawai itu akan menghasilkan nada yang berbeda pula.

Gelombang berdiri atau gelombang stasioner pada dawai terjadi karena

interferensi gelombang datang dan gelombang pantul. Gelombang berdiri

mempunyai amplitudo yang berbeda pada tiap titik di sepanjang dawai.

Amplitudo maksimum disebut perut, sedangkan amplitudo nol atau tidak ada

simpangan disebut dengan simpul. Panjang gelombang pada gelombang berdiri

pada dawai dapat diamati dan dihitung dari panjang dawai, jumlah simpul, dan

jumlah perut yang terjadi pada dawai itu.

Gambar 2.7 Percobaan Melde

Percobaan Melde tentang gelombang berdiri pada dawai yang kedua ujungnya

ditambatkan pada gambar 2.7 di atas menunjukkan bahwa massa beban yang

digantung menghasilkan/menyebabkan dawai tegang dengan besar tegangan sama

dengan gaya berat beban itu. Tegangan dawai itu adalah :

𝐹𝐹 = 𝑝𝑝.𝑝𝑝... (9)

26

dengan F adalah tegangan dawai (N), m adalah massa beban (kg), dan g

adalah percepatan gravitasi (dianggap = 9,8 m/s²). Frekuensi gelombang sama

dengan frekuensi sumbernya, sedangkan laju gelombang pada dawai ditentukan

oleh tegangan dan kerapatan massa linear dawai.

4. Frekuensi Nada Dasar Pada Dawai

Frekuensi pada dawai terikat adalah frekuensi nada dasar yang terjadi ketika

dawai bergetar tetapi kedua ujung dawai yang terikat tidak bebas bergerak. Frekuensi

nada dasar juga sering disebut frekuensi harmonik kesatu. Nada dasar ini akan

didapat jika dawai dipetik tepat pada tengah-tengahnya. Pada saat itu terbentuk 2

simpul dan satu perut.

Gambar 2.8 Pola Setengah Gelombang

Berdasarkan gambar 2.8 diketahui bahwa panjang dawai (senar) sama dengan

panjang setengah gelombang. Jika panjang dawai (l) dan panjang gelombang (λ)

maka dapat dirumuskan sesuai persamaan (7) l = 1/2 λ atau λ = 2l

Jika dipadukan dengan persamaan 7 dan 11 dengan rumus frekuensi f = v/λ maka

akan didapatkan frekuensi nada dasar dengan rumus (fo) :

𝑓𝑓0 = 𝑣𝑣2𝑙𝑙

𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑎𝑎 𝑓𝑓0 = 12𝑙𝑙 �

𝐹𝐹𝜇𝜇

... (10)

27

Keteragan : F : Tegangan dawai (N) μ : Massa persatuan panjang (Kg/m) l : Panjang dawai (m) fo : Frekuensi nada dasar (Hz)

Nada atas pertama dihasilkan pada saat dawai atau senar dipetik atau digesek

pada posisi 1/4 dari panjang dari salah satu ujungnya. Frekuensi dari nada ini disebut

juga dengan harmonik kedua. Pada saat terjadi nada atas pertama pada dawai

terbentuk 3 buah simpul dan 2 buah perut. Gambar berikut menunjuukan model

gelombang untuk nada dasar pertama :

Gambar 2.9 Model Gelombang Untuk Nada Dasar Pertama

Model gelombang untuk nada dasar pertama pada gambar 2.9 diatas,

menunjukkan bahwa nada tersebut terbentuk satu buah gelombang (satu gunung dan

satu lembah). Jadi dapat disimpulkan kalau panjang dawai itu sama dengan panjang

satu gelombang (l = λ). Jika f = v/λ maka frekuensi dari nada atas pertama (f1) dapat

di cari dengan rumus

𝑓𝑓1 = 𝑣𝑣𝑙𝑙

𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑎𝑎 𝑓𝑓1 = 1𝑙𝑙 �

𝐹𝐹𝜇𝜇... (11)

Frekuensi nada atas kedua (harmonik ketiga) dihasilkan apabila dawai dipetik pada

jarak 1/6 panjang dawai dari salah satu ujungnya. Pada nada ini terbentuk 3 perut dan

4 simpul. Jika fo maka pertunya 1, jika f1 maka perutnya 2, jika f2 pertunya 3, dan

seterusnya. Jumlah simpul selalu jumlah perut ditambah dengan satu.

28

Gambar 2.10 Model Gelombang Untuk Nada Dasar Kedua

Pada gambar 2.10 di atas terjadi 1,5 gelombang (3/2). Sehingga panjang

dawai sama dengan panjang 3/2 gelombang

l = 3/2 λ... (12)

dari persamaan tersebut dapat dibuat rumus frekuensi nada atas kedua

𝑓𝑓2 = 3𝑣𝑣2𝑙𝑙

𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑎𝑎 𝑓𝑓2 = 32𝑙𝑙 �

𝐹𝐹𝜇𝜇... (13)

Untuk menentukan frekuensi Nada Atas Ke-N Pada Dawai ditentukan dengan

membandingkan nada dasar dan nada-nada atas pada sumber bunyi berupa dawai

dengan persamaan :

𝑓𝑓0: 𝑓𝑓1: 𝑓𝑓2 = 𝑣𝑣2𝑙𝑙

: 𝑣𝑣𝑙𝑙

: 3𝑣𝑣2𝑙𝑙

... (14)

Selanjtnya ruas kanan dikalikan dengan 2l/v maka didapat

f0 : f1 : f2 = 1 : 2 : 3... (15)

Persamaan di atas dapat menunjukkan bahwa perbandingan frekuensi nada

dasar dan nada-nada atas suatu dawai yang keuda ujungnya terikat merupakan

bilangan-bilangan bulat positif. Dari deret sederhana tersebut dapat disimpulkan

Jumlah (∑) Perut = n + 1

Jumlah (∑) Simpul = n + 2

Jumlah (∑) Simpul = Jumlah (∑) Perut + 1

29

Jadi frekuensi nada atas ke-n pada sumber bunyi dawai dapat dirumuskan

𝑓𝑓𝑎𝑎 = (𝑎𝑎+1)𝑣𝑣2𝑙𝑙

... (16)

2.3 Kawat Baja

Kawat baja biasanya digunakan untuk mengangkat dan menurunkan beban

yang digulungkan pada drum. kawat baja dibuat dari bahan baja yang mempunyai

batas tegangan tarik antara σb = 130 – 180 kg/mm2, yaitu tegangan putus pada kawat

baja tersebut. Kawat baja yang merupakan sarana untuk pengangkatan mempunyai

sifat -sifat yang berbeda dengan rantai, yaitu lebih ringan, lebih tahan terhadap

sentakan atau beban kejut, dapat digunakan untuk kecepatan angkat yang tinggi, bila

akan putus memperlihatkan tanda-tanda, berat persatuan panjang adalah kecil, elastic

dan tidak berisik bila digunakan. Sedangkan kelemahan kawat baja bila dibandingkan

dengan rantai adalah tidak tahan terhadap korosi, sukar untuk ditekuk, dapat mulur

atau memanjang dan cenderung untuk berputar atau memuntir. Kawat baja terbuat

dari beberapa wire yang dipilin membentuk strand, lalu beberapa strand tersebut

dipilin mengelilingi core untuk membentuk kawat baja.

Gambar 2.11 Konstruksi Tali Baja

Gambar 2.11, konstruksi kawat baja menunjukkan banyaknya wire dan strand

dalam suatu kawat baja. Format konstruksi konstruksi kawat baja yng digunakan

adalah banyaknya strand x Banyaknya wire. Misalkan: kawat baja 6 x 37 terdiri dari

30

6 strand yang mengelilingi 1 core dimana masing masing strand terdiri dari 37 wire.

Semakin banyak jumlah wire didalam strand membuat ukuran individual wire lebih

kecil sehingga tali baja lebih flexible, sebaliknya semakin sedikit jumlah wire di

dalam strand membuat ukuran wire menjadi lebih besar sehingga tali baja menjadi

lebih kaku.

Kawat baja yang flexible mempunyai daya tahan terhadap tekukan yang baik

sehingga cocok digunakan sebagai penarik dan salah sataunya adalah sebagai penarik

kopling sepeda motor. Kawat baja dengan ukuran individual wire yang besar

mempunyai ketahanan terhadap gesekan yang baik sehingga sesuai digunakan untuk

menarik. Inti tali baja (Core kawat baja) umumnya terdiri dari 3 bahan utama yaitu

fiber Core (FC) tali plastic, Hemp Core (HC) tali manila, dan Wire Core (WRC)

kawat baja. Keuntungan fiber (FC) atau henep core (HC) adalah kawat baja lebih

flexible dan lebih tahan karat. Keuntungan kawat baja (WRC) adalah breaking load

yang lebih tinggi. Ukuran diameter kawat baja dinyatakan dalam mm atau inch dan

dapat diukur menggunakan sigmat. Faktor yang mempengaruhi ukuran tali baja

adalah besarnya sheave yang dilalui kawat baja dan beban yang akan digerakkan oleh

kawat baja.

Putaran menunjukkan arah strand kawat baja diputar mengelilingi Core.

Kawat baja strand yang diputar searah jarum jam disebut putaran kanan atau right

hand regular lay disingkat (RHRL). Sebaliknya strand yang diputar berlawanan arah

jarum jam disebut putaran kiri atau left hand regular lay (LHRL). Guna

membedakan, kawat baja putaran kanan jika dilihat secara vertikal, sudut pada strand

31

akan membentuk huruf Z, sedangkan kawat baja putaran kiri, jika dilihat secara

vertikal akan membentuk huruf S.

Pada proses finising kawat baja, terdapat 2 tipe finishing kawat baja, yaitu

bright/ungalvanis dan Galvanis. Kawat baja galvanis permukaan luarnya berwarna

putih karena dilapisi zinc. Keuntungannya lebih tahan karat daripada kawat baja

ungalvanis. Kerugiannya adalah harganya lebih mahal. Sedangkan kawat baja

ungalvanis keuntungannya lebih murah namun kurang tahan karat dibandingkan

kawat baja galvanis. Untuk menunjukkan kualitas kawat baja, maka kawat baja

diproduksi berdasarkan beberapa grade. Setiap grade memberikan kombinasi tensile

strength, kekerasan, ketahanan terhadap gesekan dan tekukan yang berbeda. Standard

industri yang banyak dipakai untuk menentukan grade adalah A.P.I (American

Petroleum Institute) dan JIS (Japan Industrial Standard).

Karena sifatnya yang kaku dan dikosntruksikan secara melilit, maka kawat

baja perlu selalu mendapatkan pelumasan. Lubrikasi pada kawat baja berfungsi

mencegah karat dan mengurangi gesekan antar strand dan wire didalam kawat baja

sehingga memperpanjang usia. Empat jenis lubrikasi yang umum:

1. Dry: tanpa gemuk hanya dilapisi minyak ringan dibagian dalam core dan strand.

2. A: Gemuk ringan, warna coklat kekuningan biasa diaplikasikan pada kawat baja

galvanis.

3. B: Gemuk hitam.

4. C: Gemuk hitam pekat, memberi proteksi yang baik terhadap karat. Ideal

digunakan di laut, konstruksi, dan logging.

32

2.4 Metode Elemen Hingga (Abaqus)

Metode Elemen Hingga (Finite Element Method) adalah salah satu metode

numerik untuk menyelesaikan berbagai problem rekayasa, seperti mekanika struktur,

mekanika tanah, mekanika batuan, mekanika fluida, hidrodinamik, aerodinamik,

medan magnet, perpindahan panas, dinamika struktur, mekanika nuklir, aeronautika,

akustik, mekanika kedokteran dan sebagainya. (Katili, Irwan. 2008). Tujuan utama

analisis dengan menggunakan metode elemen hingga adalah untuk memperoleh

pendekatan tegangan dan peralihan (displacement) yang terjadi pada suatu struktur

(Indrakto, Rifky. 2007).

Aplikasi Metode Elemen Hingga sebagai salah satu metode numerik untuk

menyelesaikan berbagai permasalahan rekayasa tidak terlepas dari perkembangan

komputer dengan berbagai bidang terkait lainnya seperti Computer Aided Design

(CAD) dan Computer Aided Engineering (CAE) terus menerus menjadi konsentrasi

yang diminati bidang rekayasa. Hal ini dapat dibuktikan dari makin ramainya

penawaran berbagai perangkat lunak metode elemen hingga dengan beragam

kemampuan rekayasa yang berkemampuan tinggi untuk memenuhi tantangan dan

permintaan dari kalangan industri dalam membantu menyelesaikan masalah-masalah

aktual mereka. Pada penggunaannya, secara umum perangkat lunak metode elemen

hingga memiliki tiga tahapan utama, yakni :

1. Prepocessing (pembuatan komponen meliputi displacement)

2. Analysis (input data untuk membangun dan menyelesaikan sistem persamaan

aljabar linier atau non linier.

33

3. Post processing (Menampilkan hasil akhir setelah penganalisisan (Saeed

Moaveni, 1999)

Untuk menyelesaiakan persoalan mekanik dan akustik material dawai, maka

penelitian ini menggunakan Finite Element Analisis ABAQUS sebagai softwere

simulasi. Abaqus adalah paket program simulasi rekayasa, yang didasarkan pada

metode elemen hingga, untuk dapat memecahkan masalah mulai dari analisis linier

relatif sederhana sampai simulasi nonlinier yang paling menantang. Abaqus berisi

informasi yang luas dari unsur-unsur yang dapat memodelkan hampir semua geometri

apapun. Program Abaqus memiliki daftar yang sangat luas dari model material yang

dapat mensimulasikan perilaku sebagian besar bahan rekayasa, termasuk logam,

karet, polimer, komposit, beton bertulang, busa yang lentur dan kuat, dan bahan

geoteknik seperti tanah dan batuan.

Dirancang sebagai alat simulasi untuk keperluan umum, Abaqus dapat

digunakan untuk mempelajari lebih dari sekedar masalah struktural (stres/

perpindahan). Program ini dapat mensimulasikan masalah di berbagai bidang seperti

perpindahan panas, difusi massal, manajemen termal dari komponen listrik (ditambah

termal listrik analisis), akustik, mekanika tanah (ditambah cairan pori stres analisis),

analisis piezoelektrik, dan dinamika fluida. Abaqus menawarkan berbagai

kemampuan untuk simulasi aplikasi linier dan nonlinier. Masalah dengan beberapa

komponen dimodelkan dengan mendefinisikan masing-masing komponen dengan

model bahan yang sesuai dan menentukan interaksi komponen.

34

Gambar 2.12 Antar Muka Sofwere Abaqus

Penggunaan Finit element Analisys Abaqus dalam membuat pemodelan

memiliki tahapan yang meliputi membuat geometri ukuran benda yang diinginkan,

mendefinisikan material yang akan digunakan, melakukan diskretisasi kontinum,

memberikan perlakuan (petikan), menentukan kondisi batas (boundary condition),dan

melakukan analisa terhadap elemen yang dimasukan. Pemodelan respon material

dawai dengan program bantu Abaqus ini bertujuan untuk melihat perilaku mekanik

berupa tegangan, regangan dan modulus elastisitas, serta melihat pula perilaku

akustik berupa pola gelombang, frekuensi dan amlitudo.

2.5 Peneliti Terdahulu

Penyelidikan atas karakter akustik pada sebuah instrumen musik, harus

dilakukan agar diperoleh informasi yang akurat mengenai struktur dan model akustik

yang dimiliki oleh intrumen tersebut. Berkaitan dengan kualitas akustik intrumen

musik, terdapat beberapa penelitian terdahulu yang relevan antara lain :

35

1. M. French and G. Bissinger (2001) melakukan riset mengenai sebuah pengantar

pengukuran akustik alat musik berdawai pada alat musik biola dan gitar

mengungkapkan bahwa radiasi vibrasi model suara yang dihasilkan oleh alat

musik berdawai bergantung pada dua elemen dasar yaitu kekuatan mode yang

dihasilkan dan eficiensi radiasi. Mode gelombang yang dihasilkan oleh biola

bergantung pada arah dan posisi gaya yang diberikan. Saat efisiensi radiasi

diproduksi, kekuatan relatif semua mode radiasi dapat dipredisksi. Respon struktur

dan model gelombang yang dihasilkan oleh gitar klasik tidak sekomplit biola.

Kondisi gitar akustik dipengaruhi oleh pemilihan material dan belum memahami

mekanika dasar. Selain itu karena kurangnya standarisasi dan keinginan akan

variasi gitar dari pembeli, dan tidak tersediannya deskripsi umum kualitas suara.

2. Kusumaningtyas, et.al (2010) studi tentang posisi pemetikan dawai gitar yang

menghasilkan kejernihan bunyi, menemukan bahwa Penelitian bunyi pada dawai

gitar bertujuan untuk mengetahui posisi pemetikan dawai gitar yang menghasilkan

bunyi yang jernih. Dari hasil penelitian diketahui bahwa kejernihan bunyi yang

dihasilkan oleh dawai diperoleh ketika dipetik di 1/100 bagian dari panjang dawai.

Hasil penelitian merekomendasikan bahwa tindakan konkret yang dapat dilakukan

untuk mendapatkan kejernihan bunyi pada dawai gitar adalah memetik dawai di

daerah yang paling dekat dengan daerah ketika fret ditekan.

3. Andrew V. Olver, et.al (2006), Investigasi kegagalan layanan kawat baja musik,

mengemukakan bahwa semua kegagalan dawai ditemukan mengandung retakan

kelelahan melintang, sebagian besar berada di dekat akhir dari panjang getar

(misalnya di jembatan alat instrumen) dan meluas ke sekitar sepertiga dari

36

ketebalan. Satu kawat telah berkarat parah sebelum gagal dalam

kelelahan. Kegagalan terakhir terjadi oleh patah ulet. Analisis tekanan layanan

menunjukkan bahwa dawai yang dikenakan tegangan tarik menghasilkan

regangan yang tinggi terutama pada daerah elastoplastis lentur yang berlawanan

dengan lokasi kegagalan. Hal ini menunjukkan bahwa ketegangan aksial terjadi

akibat pemetikan berulang selama bermain dan ini dapat menyebabkan inisiasi

kelelahan dan propagasi lebih pada bagian besar penyimpangan bagian kawat.

Hasil pengujian juga menemukan bahwa pada permukaan dawai terjadi cacat

massal dan memiliki tekanan kontak yang besar.

Penelitian dengan judul uji eksperimental dan numerikal material kawat baja

sebagai bahan alternatif pengganti dawai alat musik sasando, didesain dengan

menggunakan kawat baja, untuk mengetahui kemampuan secara mekanikal dan

numerikal serta mengkaji kelayakan secara akustikal dari kawat baja tersebut sebagai

alternatif pengganti dawai sasando jenis gong.