Resonansi Helmholtz

Resonansi Helmholtz merupakan peristiwa
resonansi udara dalam suatu rongga.
Resonator tersebut terdiri dari suatu badan
yang berbentuk bola dengan satu volume
udara dengan sebuah leher. Nama ini
berasal dari sebuah perangkat yang
diciptakan pada tahun 1850-an oleh
Hermann Von Helmholtz, yang digunakan
untuk menunjukkan tinggi dari berbagai
nada. Sebuah Helmholtz resonator atau
osilator Helmholtz adalah wadah gas
(biasanya udara) dengan lubang terbuka
(atau leher atau port). Sebuah volume udara
di dalam dan di dekat lubang terbuka
bergetar karena 'melenting' dari udara di
dalamnya. Sebuah contoh umum adalah
botol kosong, udara di dalam botol akan
bergetar ketika ditiup bagian atasnya atau
bunyi yang diciptakan ketika satu hembusan
melintasi puncak satu botol kosong.
Prinsip Kerja Helmholtz Resonator
Getaran yang terjadi ini adalah karena
‘ melenting‘, misalnya udara : jika udara
ditekan, maka tekanannya meningkat dan
cenderung untuk memperluas kembali ke
volume awalnya. Ketika udara masuk ke
dalam suatu rongga, tekanan di dalam
meningkat gaya luar yang menekan udara
menghilang, udara di bagian dalam akan
mengalir keluar. Udara yang mengalir keluar
akan mengimbangi udara yang ada di dalam
leher. Proses ini akan berulang dengan
besar tekanan yang berubah semakin
menurun. Efek ini sama seperti suatu massa
yang dihubungkan dengan sebuah pegas.
Udara yang berada dalam rongga berlaku
sebagai sebuah pegas dan udara yang
berada dalam leher. Resonator yang berisi
udara identik dengan sebuah massa,
sebuah rongga yang yang lebih besar
dengan volume udara yang lebih banyak
akan membuat suatu pegas menjadi lebih
lemah dan sebaliknya. Udara dalam leher
yang berfungsi sebagai suatu massa, karena
sedang bergerak maka pada massa terjadi
suatu momentum. Apabila leher semakin
panjang akan membuat massa lebih besar
demikian sebaliknya. Diameter leher sangat
berkaitan dengan massa udara dalam leher
dan volume udara dalam rongga. Diameter
yang terlalu kecil akan mempersempit aliran
udara sedangkan diameter yang terlalu
besar akan mengurangi momentum udara
dalam leher. Penjelasan Kualitatif Dapat
ditunjukkan bahwa frekuensi sudut dapat
dinyatakan sebagai berikut: ( 1 )
• γ (gamma) = index
adiabatic atau rasio pnas spesifik
• A = penampang
leher
• m = massa di leher
• P0 = tekanan statis
di rongga
• V0 = volume statis
rongga
Untuk silinder atau persegi panjang
mempunyai panampang leher sebagai
berikut: ( 2 )
Dimana :
• L = Panjang leher
• Vn = Volume udara
pada leher
Kemudian subtitusikan persamaan ( 2 )
kedalam persamaan ( 1 ), sehingga
diperoleh: ( 3 ) Dengan pengertian densitas
adalah
( 4 )
Subtitusikan persamaan ( 4 ) ke persamaan
( 3 )
( 5 )
dan
( 6 )
Dimana Fh adalah adalah frekuensi
resonansi (Hz) Kecepatan suara dalam gas
dinyatakan dalam bentuk :
( 7 )
Dan frekuensi resonansi adalah
( 8 )
Aplikasi Helmholtz Resonator Aplikasi
Helmholtz Resonator dapat ditemukan pada
mesin pembakaran internal, subwoofer dan
akustik. Dalam bidang instrumen dawai,
seperti gitar dan biola, kurva resonansi
instrumen memiliki resonansi Helmholtz
sebagai salah satu dari puncak, bersama
dengan puncak-puncak lain yang datang
dari resonansi getaran dari kayu. Helmholtz
Resonator digunakan dalam akustik
arsitektur untuk mengurangi suara
frekuensi rendah yang tidak diinginkan
( misalnya gelombang berdiri ). Dengan
membangun sebuah resonator yang disetel
sedemikian hingga, bertujuan untuk
menghilangkan frekuensi tersebut.
Helmholtz resonators juga digunakan untuk
membangun liners akustik, yang bertujuan
untuk mengurangi kebisingan mesin
pesawat. Liners akustik ini terbuat dari dua
komponen, yaitu : 1. Lembaran Sederhana
dari logam ( atau material lain ) perforasi
dengan lubang-lubang kecil yang dapat
mengatur ruang, yang disebut resistif
lembar. 2. Serangkaian apa yang disebut
dengan rongga sarang madu ( lubang
dengan bentuk sarang lebah, tetapi
sebenarnya hanya masalah volume suara
mereka ). Seperti halnya garis akustik
sebagian besar digunakan pada mesin
pesawat. Lembaran yang berlubang
biasanya terlihat dari dalam maupun luar
pesawat, sarang lebah hanya terletak di
bawahnya. Ketebalan lubang lembaran
sangatlah penting. Kadang-kadang pada
pesawat terdapat dua lapisan liners, yang
sering disebut " 2-DOF liners ", oleh oposisi
dengan " DOF tunggal liners " ( DOF bearti
Degree Of Freedom ). Efek ini juga bisa
digunakan untuk mengurangi hambatan
pada pesawat sampai dengan 40%.


Sumber
wikipedia.com