Rumus Cepat Rambat Gelombang Beserta Contoh Soalnya

Di dalam cabang ilmu fisika, ada satu istilah yang dikenal dengan nama gelombang atau perambatan gangguan oleh air ke tepian. Misalnya saja, suatu tetesan kecil di permukaan air yang tenang akan menimbulkan gangguan terhadap air tersebut. Mengutip dari tulisan Prof. Yohanes Surya, Ph.D di dalam bukunya yang berjudul Getaran dan Gelombang (2009), gangguan diartikan sebagai perambatan energi yang berpindah satu tempat ke tempat lainnya tanpa menyeret materi yang dilaluinya.

Contohnya saja adalah saat terjadi gangguan pada permukaan air, sehelai daun yang berada di atasnya tidak akan ikut terseret pada gangguan air tersebut. Dimana daun tersebut hanya akan bergerak naik turun mengikuti pola gangguannya.

Tak hanya terjadi pada permukaan air saja, perambatan gelombang ini juga bisa terjadi pada bunyi, tali, dan juga gempa yang disampaikan oleh suatu medium. Gelombang yang menggunakan medium sebagai media ini rambatannya disebut dengan gelombang mekanik.

Sedangkan apabila terjadi gelombang pada radio, cahaya, ataupun gelombang mikro yang tidak memerlukan media perambatan, maka disebut dengan gelombang elektromagnetik.

 

 

Apa Itu Gelombang?

Definisi gelombang sendiri adalah getaran yang merambat dari suatu titik ke titik lainnya melalui sebuah media ataupun ruang hampa. Sebenarnya, kita sendiri sering menciptakan gelombang dalam kegiatan sehari-hari. Gelombang ini bisa muncul dan dihantarkan pada berbagai macam media atau benda, mulai dari permukaan air, cahaya, bunyi, sampai gempa.

Misalnya saja, saat kamu mengeluarkan suara sekecil apapun, maka kamu sudah menciptakan gelombang bunyi yang merambat melalui udara yang ada disekitar.

Saat ini, kita akan membahas cara mengetahui cepat rambat getaran yang bergerak ataupun gelombang tersebut. Sederhananya, kita akan mengukur jarak yang ditempuh getaran yang merambat pada waktu tertentu.

 

 

Klasifikasi Gelombang

pixabay

Gelombang bisa diklasifikasikan menjadi dua jenis berdasarkan arah rambat getarannya, yaitu gelombang transversal dan gelombang longitudinal.

1. Gelombang Transversal

Gelombang transversal merupakan gelombang yang memiliki arah rambat secara tegak lurus dengan arah gerakannya. Dimana gelombang yang satu ini juga masuk ke dalam contoh gelombang mekanik yang membutuhkan medium sebagai media perambatnya. Contoh dari gelombang transversal adalah gelombang air ataupun gelombang tali.

Pada saat sebuah kerikil dilempar ke dalam kolam, maka air yang ada di dalam kolam tersebut akan terjadi gelombang transversal. Arah dari getaran air yang terlihat naik turun seperti halnya gunung atau lembah berurutan. Sedangkan arah rambat gelombang tersebut menyebar membentuk suatu lingkaran menuju ke arah sisi-sisinya.

Berikut ini adalah beberapa istilah yang ada di dalam gelombang transversal, antara lain:

Puncak Gelombang

Puncak gelombang atau gunung adalah titik tertinggi pada gelombang.

Dasar Gelombang

Dasar gelombang atau lembah adalah titik dasar atau terendah yang ada di sebuah gelombang.

Bukit Gelombang

Bukit gelombang adalah bagian dari gelombang yang bentuknya menyerupai gunung dengan titik tertinggi atau puncak pada gelombang.

Panjang Gelombang

Panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak atau bisa juga dua lembah pada gelombang.

Amplitudo A

Amplitudo A adalah simpangan terjauh dari garis keseimbangan.

Periode T

Periode T adalah waktu yang diperlukan supaya bisa menempuh jarak dua puncak atau dua buah lembah yang berurutan atau lebih mudahnya waktu yang diperlukan untuk membentuk suatu gelombang.

2. Gelombang Longitudinal

Gelombang longitudinal adalah gelombang yang getarannya memiliki arah yang sama dengan arah perambatannya. Biasanya, gelombang longitudinal ini mempunyai gerakan dari medium gelombang searah dengan propagasi gelombang. Di dalam gelombang bunyi yang berperan untuk menjadi medium perantaranya adalah udara.

Medium tersebut secara bergantian akan merapat dan setelah itu meregang, sebab adanya perpindahan tempat ataupun pergeseran getaran. Berikut ini adalah beberapa istilah yang ada di dalam gelombang longitudinal, antara lain:

Rapatan

Rapatan adalah daerah yang ada di sepanjang gelombang yang memiliki rapatan atau tekanan molekul yang lebih tinggi.

Renggangan

Renggangan adalah daerah pada sepanjang gelombang yang memiliki rapatan molekul lebih rendah.

Panjang 1 Gelombang

Panjang 1 gelombang adalah jarak antara dua buah rapatan ataupun dua buah renggangan yang saling berdekatan.

Rumus Cepat Rambat Gelombang

Rumus cepat rambat gelombang adalah suatu jarak yang ditempuh oleh gelombang di setiap satuan waktu. Konsep dari cepat rambat gelombang ini sama halnya dengan kecepatan pada umumnya. Di dalam cepat rambat gelombang biasanya menggunakan besaran vektor yang mempunyai nilai kecepatan tetap atau konstan. Selain itu, di bahasan gelombang juga terdapat beberapa istilah lain seperti periode, panjang gelombang, dan frekuensi.

Periode merupakan waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan satu buah getaran, putaran, gelombang, dan perulangan. Sementara frekuensi adalah jumlah getaran, putaran, gelombang, atau perulangan dalam waktu satu detik. Kemudian, panjang gelombang adalah suatu jarak antara satuan berulang dari suatu pola gelombang. Berikut ini adalah beberapa persamaan beserta rumusnya, yaitu:

1. Rumus Cepat Rambat Gelombang Bunyi

v = s / t

Keterangan:

• v : Kecepatan (m/s).
• s : Jarak (m).
• t : Waktu (s).

Di dalam materi kecepatan rambatan gelombang ini, nilai dari variabel jarak (s) akan diganti dengan memakai panjang gelombang pada satuan meter atau satuan SI dan nilai dari variabel waktu (t) akan digantikan dengan memakai frekuensi (f) ataupun periode (T).

• Nilai yang ada di 1 panjang gelombang λ (m) sama dengan nilai jarak s (m) yang ditempuh oleh suatu benda.
• Kemudian nilai dari 1 frekuensi (Hz) sama dengan 1/t (sekon).
• Serta nilai dari 1 periode (sekon) sama halnya dengan t sekon.

Jadi, dengan menggunakan variabel λ, f, ataupun T, maka cepat rambat cahaya adalah sebagai berikut:

v = λ x f atau v = λ / f

Keterangan:

• v : Kecepatan (m/s).
• λ : Panjang gelombang (m).
• f : Frekuensi (Hz).

2. Rumus Mencari Frekuensi dan Periode

f = n/t atau f = 1/T

Keterangan:

• f : Frekuensi (satuan Hz).
• n : Jumlah bunyi atau  gelombang.
• t : Waktu (satuan detik / sekon).

3. Rumus Mencari Periode Gelombang

T = t/n atau T = 1/f

Keterangan:

• n : Jumlah bunyi atau gelombang.
• t : Waktu (satuan detik / sekon).
• T : Periode (satuan sekon).

Sifat Cepat Rambat Gelombang

pixabay

Cepat rambat gelombang mempunyai beberapa sifat, diantaranya yaitu:

• Cepat rambat gelombang yang ada di dalam suatu media akan selalu konstan.
• Tidak bergantung pada waktu dan juga sumber gelombang, namun cepat rambat gelombang bergantung pada panjang gelombang dari gelombang yang merambat di dalam media tertentu.
• Cepat rambat gelombang akan bergantung pada media yang digunakan.

Contoh Soal Cepat Rambat Gelombang

Di bawah ini adalah beberapa contoh soal yang membahas tentang rumus cepat rambat gelombang, antara lain

Contoh Soal 1 Cepat Rambat Gelombang

Tentukanlah frekuensi dan periode dari sebuah gelombang bunyi jika panjang gelombang nya adalah 20 meter dan cepat rambat bunyi nya 400 m/s ?

Pembahasan:

Diketahui:

v = 400 m/s

λ  = 20 m

Ditanya:

frekuensi dan  periode…?

Frekuensi:

v = λ x f

f = v / λ

f = 400 m/s  / 20 m = 20 Hz

Periode:

v = λ / T

T =  λ / v

T = 20 m / 400 m/s = 1 / 20 sekon

Contoh Soal 2

Sebuah kapal mengukur kedalaman laut dengan menggunakan perangkat suara. Jika bunyi nya ditembakkan ke dasar laut, maka bunyi pantul akan diterima setelah 15 detik. Maka tentukanlah kedalaman laut tersebut jika cepat rambat bunyi adalah 2000 m/s ?

Pembahasan:

Diketahui:

t  = 15 s

v = 2000 m/s

Ditanya:

s…?

Jawaban:

s = vt / 2 ( gelombang akan memantul dan kembali lagi ke kapal, jadi harus dibagi dengan angka 2 )

s = 2000 m/s x 15 s / 2 = 15.000 m

Contoh Soal 3

Gelombang merambat pada tali. Dalam waktu 0,5 detik terjadi 3 bukit dan 3 lembah gelombang. Jika jarak antara dua puncak gelombang 40 cm, cepat rambat gelombang adalah ….

1. 2,4 m/s
2. 1,2 m/s
3. 0,8 m/s

D.0,2 m/s

Jawaban: A

Pembahasan:

Diketahui:

t = 5 s

n = 3 gelombang (karena terjadi 3 bukit dan 3 lembah gelombang)

λ = 40 cm = 0,4 m

Ditanyakan:

v = ….?

Jawaban:

f = n/t

f = 3/0,5 = 6 Hz

v = λ . f

v = 0,4 . 6 = 2,4 m/s

Contoh Soal 4

Gelombang merambat pada air. Dalam 10 detik terjadi 5 gelombang. Jika jarak antara dua puncak gelombang 4 meter, cepat rambat gelombang adalah ….

1. 2 m/s
2. 2,5 m/s
3. 20 m/s
4. 40 m/s

Jawaban: A

Pembahasan:

Diketahui:

t = 10 s

n = 5

λ = 4 m

Ditanyakan:

v = ….?

Jawaban:

f = n/t

f = 5/10 = 0,5 Hz

v = λ . f

v = 4 m . 0,5 Hz = 2 m/s

Contoh Soal 5

Seorang peneliti mengamati dan mencatat data pergerakan gelombang pada permukaan laut. Didapat data: dalam waktu 10 detik terjadi 4 gelombang dan jarak antara puncak gelombang pertama dengan puncak gelombang ke 2 sejauh 10 m. Cepat rambat gelombang tersebut adalah …

1. 2 m/s
2. 2,5 m/s
3. 4 m/s
4. 10 m/s

Jawaban: C

Pembahasan:

Diketahui:

t = 10 s

n = 4

λ = 10 m

Ditanyakan:

v = ….?

Jawaban:

f = n/t

f = 4/10 = 0,4 Hz

v = λ . f

v = 10 m . 0,4 Hz = 4 m/s

Contoh Soal 6

Diketahui suatu gelombang dengan panjang gelombang 0,75 m. merambat dengan kecepatan 150 m/s. Berapakah frekuensinya?

1. 225 Hz
2. 50 Hz
3. 200 Hz
4. 20 Hz

Jawaban: C

Pembahasan:

Diketahui:

λ = 0,75 m

v = 150 m/s

Ditanyakan:

f = ….?

Jawaban:

v = λ . f

f = v/λ

f = 150/0,75 = 200 Hz

Contoh Soal 7

Gelombang di atas memperlihatkan suatu gelombang yang berjalan ke kanan sepanjang suatu medium elastis. Berapa cepat rambat gelombang di dalam medium tersebut, jika frekuensi gelombang 0,4 Hz?

1. 0,2 m/s
2. 0,3 m/s
3. 0,4 m/s
4. 0,5 m/s

Jawaban: A

Pembahasan:

Diketahui:

λ = 0,5 m

f = 0,4 Hz

Ditanyakan:

v = …?

v = λ . f

v = 0,5 . 0,4 = 0,2 m/s

Contoh Soal 8

Sebuah tali ujungnya terikat dan ujung lainnya digetarkan, seperti yang ditampilkan pada gambar berikut.

Bila periode gelombang adalah 0,2 sekon, maka cepat rambat gelombang tali tersebut adalah ….

1. 40 m/s
2. 80 m/s
3. 1,6 m/s
4. 8,0 m/s

Jawaban: A

Pembahasan:

Diketahui:

T = 0,2 s

λ = 8 m

Ditanyakan:

v = …?

Jawaban:

v = λ/T

v = 8/0,2 = 40 m/s

Contoh Soal 9 Rumus Cepat Rambat Gelombang

Sebuah tali digetarkan membentuk dua bukit dan satu lembah sepanjang 12 cm. Jika frekuensi gelombang 4 Hz, besarnya cepat rambat gelombang adalah ….

1. 32 cm/s
2. 48 cm/s
3. 0,5 cm/s
4. 2 cm/s

Jawaban: A

Pembahasan:

Diketahui:

Terjadi 2 bukit dan 1 lembah itu artinya membentuk 1,5 gelombang.

λ = 12 cm/1,5 = 8 cm

f = 4 Hz

Ditanyakan:

v = ….?

Jawaban:

v = λ . f

v = 8 cm . 4 Hz

v = 32 cm/s

Contoh Soal 10

Perhatikan gambar rambatan gelombang berikut!

Cepat rambat gelombang di atas adalah ….

1. 0,8 m/s
2. 4,0 m/s
3. 18,0 m/s
4. 36,0 m/s

Jawaban: B

Pembahasan:

Diketahui:

n = 1,5

t = 3 s

λ = 8 m

Ditanyakan:

v = ….?

Jawaban:

f = n/t

f = 1,5/3 = 0,5 Hz

v = λ . f

v = 8 m . 0,5 Hz

v = 4,0 m/s

Contoh Soal 11

Seorang siswa mengamati dan mencatat pergerakan gelombang pada permukaan air. Dalam waktu 20 detik, terjadi 5 gelombang. Jika jarak antara 2 puncak gelombang 5 m, hitunglah cepat rambat gelombangnya!

Pembahasan:

Diketahui:

t = 20 s

n = 5

λ = 5 m

Ditanyakan:

v = ….?

f = n/t

f = 5/20 = 0,25 Hz

Dihitung dengan rumus cepat rambat gelombang, maka hasilnya adalah:

v = λ . f

v = 5 m . 0,25 Hz = 1,25 m/s

Contoh Soal 12

Gelombang merambat pada permukaan air. Dalam 10 detik terjadi 4 bukit dan 4 lembah gelombang. Jika jarak antara dua puncak gelombang terdekat 2 m, hitunglah cepat rambat gelombang tersebut!

Pembahasan:

Diketahui:

t = 10 s

n = 4

λ = 2 m

Ditanyakan:

v = ….?

Jawaban:

f = n/t

f = 4/10 = 0,4 Hz

Menggunakan rumus cepat rambat gelombang, maka didapatkan hasil sebagai berikut:

v = λ . f

v = 2 m . 0,4 Hz

v = 0,8 m/s

sumber soal: https://saintif.com/

Demikian penjelasan mengenai rumus cepat rambat gelombang dan jenis-jenis gelombang yang perlu dipahami. Bagi Grameds yang ingin mengetahui secara lebih mendalam tentang rumus gelombang lainnya dapat membaca buku-buku terkait dengan mengunjungi Gramedia.com.

Untuk mendukung Grameds dalam menambah wawasan, Gramedia selalu menyediakan buku-buku berkualitas dan original agar Grameds memiliki informasi #LebihDenganMembaca.

Penulis: Humam

g