Fisika

Rumus Cepat Rambat Gelombang, Contoh Soal dan Pembahasannya!

Rumus Gelombang
Written by Kamal N

Rumus Gelombang – Gelombang adalah getaran yang merambat. Bentuk ideal dari suatu gelombang akan mengikuti gerak sinusoide. Selain radiasi elektromagnetik, dan mungkin radiasi gravitasi, yang bisa berjalan melalui ruang hampa udara, gelombang juga terdapat di medium (yang karena perubahan bentuk dapat menghasilkan gaya pegas) yang dapat berjalan dan memindahkan energi dari satu tempat ke tempat lain tanpa mengakibatkan partikel medium berpindah secara permanen; yaitu tidak ada perpindahan secara massal.

Berdasarkan penjelasan di atas, gelombang dapat didefenisikan sebagai gejala rambatan dari suatu getaran atau usikan. Gelombang akan terus terjadi apabila sumber getaran ini bergetar terus-menerus. Gelombang membawa energi dari satu tempat ke tempat lainnya.

Suatu medium disebut:

  • Linear jika gelombang yang berbeda di semua titik tertentu di medium bisa dijumlahkan.
  • Terbatas jika terbatas, selain itu disebut “tak terbatas”.
  • Seragam jika ciri fisiknya tidak berubah di titik yang berbeda.
  • Isotropik jika ciri fisiknya “sama” di arah yang berbeda.

Contoh sederhana gelombang, apabila kita mengikatkan satu ujung tali ke tiang, dan satu ujung talinya lagi digoyangkan, akan terbentuk banyak bukit dan lembah di tali yang digoyangkan tadi. Inilah yang disebut dengan gelombang.

Pada era informasi seperti sekarang ini, gelombang memegang peranan yang sangat penting dalam kehidupan manusia. Salah satunya adalah janin yang masih berada di dalam kandungan dapat dilihat dengan mata telanjang karena ada gelombang ultrasonik.

Contoh lainnya dapat dilihat pada beberapa peristiwa berikut.

  • Kita dapat mendengar suara musik karena ada gelombang bunyi.
  • Batu ginjal dihancurkan dengan gelombang ultrasonik.
  • Jarak Venus ke bumi dapat diukur dengan ketelitian yang sangat tinggi.
  • Keadaan perut bumi dan isinya dapat diketahui dengan bantuan gelombang seismik.
  • Kita dapat menikmati radio dan televisi karena ada gelombang radio.
  • Kita dapat saling berkomunikasi lewat telepon dan masih banyak hal lainnya.

Secara umum, gelombang terbagi menjadi kelompok gelombang berdasarkan arah rambat dan kelompok gelombang berdasarkan medium rambat. Berdasarkan arah rambatnya, gelombang dapat dikelompokkan menjadi gelombang longitudinal dan gelombang transversal. Adapun berdasarkan medium perambatannya, gelombang dikelompokkan menjadi gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik.

Larry Gonick Kartun Fisika (2020) - Rumus Gelombang

Jenis Gelombang

Pada saat kita melempar batu ke danau atau kolam air, gelombang melingkar terbentuk dan bergerak menyebar. Gelombang juga akan melakukan perjalanan sepanjang tali yang direntangkan lurus di atas meja jika kita menggetarkan satu ujungnya bolak-balik. Gelombang air dan gelombang di tali tersebut adalah dua contoh umum gelombang mekanis.

Jika gelombang merambat hingga menyebabkan terjadinya gerak pada medium tempat dimana gelombang itu menjalar disebut gelombang mekanis. Pada gelombang mekanis, perjalanan gelombang di dalam medium terjadi karena adanya interaksi pada medium itu. Semakin kuat interaksi di suatu medium, perjalanan gelombang akan semakin cepat.

Laju perjalanan gelombang bergantung kepada medium inersianya dimana semakin besar medium inersianya, akan semakin lambat gelombang berjalannya. Berbeda dengan gelombang mekanis, gelombang elektromagnetik merambat tanpa memerlukan medium perantara seperti gelombang radio, mikro, infra merah, sinar UV dan sinar X.

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:

a. Puncak Gelombang

Puncak gelombang atau gunung adalah titik tertinggi pada gelombang.

b. Dasar Gelombang

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

c. Bukit Gelombang

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

d. Panjang Gelombang

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

e. Amplitudo A

Amplitudo A adalah simpangan terjauh dari garis keseimbangan.

f. 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.

Carlo Rovelli Tujuh Pelajaran Singkat Fisika - Rumus 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:

a. Rapatan

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

b. Renggangan

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

c. Panjang 1 Gelombang

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

Besaran-Besaran Gelombang

Besaranbesaran gelombang antara lain:

1. Panjang Gelombang

Rumus Gelombang

Panjang gelombang untuk gelombang permukaan air dan gelombang tali.

Ketika kalian mengamati gelombang pada permukaan air, lalu menjatuhkan batu di atas permukaan air, di situlah akan terlihat puncak dan lembah yang disebut dengan panjang gelombang, yaitu jarak dua puncak yang berdekatan atau jarak dua lembah yang berdekatan.

2. Cepat Rambat Gelombang

Cepat rambat gelombang untuk melihat seberapa cepat sebaran gelombang berpindah dari satu tempat ke tempat lain.

3. Simpangan

Rumus Gelombang

Simpangan gelombang.

Selama gelombang merambat, simpangan pada suatu medium selalu berubah-ubah, yaitu mulai dari nilai minimumnya sampai nilai maksimumnya. Nilai maksimum dan minimum diperoleh secara periodik.

4. Amplitudo

Amplitudo gelombang adalah panjang simpangan maksimum.

Amplitudo adalah pengukuran skalar yang nonnegatif dari besar osilasi suatu gelombang. Amplitudo juga dapat didefinisikan sebagai jarak atau simpangan terjauh dari titik kesetimbangan dalam gelombang sinusoide yang kita pelajari pada mata pelajaran fisika dan matematika – geometrika. Amplitudo dalam sistem internasional biasa disimbolkan dengan (A) dan memiliki satuan meter (m).

5. Periode

Periode adalah waktu osilasi yang diperlukan oleh suatu benda untuk kembali osilasi yang semula. Misalkan suatu titik berada di simpangan nol.

6. Frekuensi

Frekuensi adalah banyaknya osilasi setiap detik pada suatu medium. Untuk menghitung frekuensi, seseorang menetapkan jarak waktu, menghitung jumlah kejadian peristiwa, dan membagi hitungan ini dengan panjang jarak waktu. Pada Sistem Satuan Internasional, hasil perhitungan ini dinyatakan dalam satuan hertz (Hz), yaitu nama pakar fisika dari Jerman bernama Heinrich Rudolf Hertz yang menemukan fenomena ini pertama kali. Frekuensi sebesar 1 Hz menyatakan peristiwa yang terjadi satu kali per detik.

Secara alternatif, seseorang bisa mengukur waktu antara dua buah kejadian atau peristiwa (dan menyebutnya sebagai periode), lalu memperhitungkan frekuensi () sebagai hasil kebalikan dari periode (), seperti tampak dari rumus di bawah ini:

 

dengan f adalah frekuensi (hertz) dan T periode (sekon atau detik).

Selain itu frekuensi juga berhubungan dengan jumlah getaran dengan rumusan:-

Pada perangkat mekanis yang berputar, sering digunakan ukuran frekuensi getaran per menit, disingkat r/min atau rpm. 60 rpm sama dengan satu hertz.

7. Kecepatan Osilasi

Osilasi merupakan variasi periodik terhadap waktu dari suatu hasil pengukuran, contohnya ayunan bandul. Istilah vibrasi atau getaran sering digunakan sebagai sinonim osilasi, walaupun sebenarnya vibrasi merujuk kepada jenis spesifik osilasi, yaitu osilasi mekanis.

Osilasi tidak hanya terjadi pada suatu sistem fisik, tetapi bisa juga di sistem biologi dan bahkan dalam masyarakat. Osilasi terbagi menjadi dua jenis, yaitu osilasi harmonis sederhana dan osilasi harmonis kompleks. Dalam osilasi harmonis yang sederhana terdapat gerak harmonis sederhana, yang bisa terjadi di sebuah benda, molekul, atau atom.

Untuk istilah lain dalam hasil pengukuran kelistrikan, osilasi dapat disebut flicker atau gangguan yang mengubah bentuk gelombang menjadi rusak/cacat.

Kecepatan osilasi untuk mengetahui seberapa cepat terjadi perubahan simpangan pada medium. Pada gelombang transversal, kecepatan osilasinya dilihat naik turun simpangannya, sedangkan untuk gelombang longitudinal, kecepatan osilasinya dilihat dari cepatnya getaran maju mundur.

Rumus Gelombang

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

Rumus Gelombang

Cepat rambat gelombang mempunyai beberapa sifat, di antaranya:

  • 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

Beberapa contoh soal di bawah ini membahas tentang rumus cepat rambat gelombang, antara lain:

Soal 1

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

Pembahasan:

Diketahui:
v = 400 m/s
λ  = 20 m

Ditanyakan:
Frekuensi dan periode…?

Jawab:

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

Soal 2

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

Pembahasan:

Diketahui:
t  = 15 s
v = 2000 m/s

Ditanyakan:
s…?

Jawab:
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

Soal 3

Gelombang merambat di 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 ….

a. 2,4 m/s
b. 1,2 m/s
c. 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 = ….?

Jawab:
f = n/t
f = 3/0,5 = 6 Hz
v = λ . f
v = 0,4 . 6 = 2,4 m/s

Soal 4

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

a. 2 m/s
b. 2,5 m/s
c. 20 m/s
d. 40 m/s
Jawaban: A

Pembahasan:

Diketahui:
t = 10 s
n = 5
λ = 4 m

Ditanyakan:
v = ….?

Jawab:
f = n/t
f = 5/10 = 0,5 Hz
v = λ.f
v = 4 m . 0,5 Hz = 2 m/s

Soal 5

Seorang peneliti mengamati dan mencatat data pergerakan gelombang di permukaan laut. Didapatkan data, yaitu 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 …

a. 2 m/s
b. 2,5 m/s
c. 4 m/s
d. 10 m/s
Jawaban: C

Pembahasan:

Diketahui:
t = 10 s
n = 4

λ = 10 m

Ditanyakan:
v = ….?

Jawab:
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?

a. 225 Hz
b. 50 Hz
c. 200 Hz
d. 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

—–

Demikian penjelasan mengenai rumus cepat rambat gelombang dan jenis-jenis gelombang yang perlu dipahami. Untuk mendapatkan lebih banyak informasi, Grameds juga bisa membaca buku yang tersedia di Gramedia.com. Sebagai #SahabatTanpaBatas kami selalu berusaha untuk memberikan yang terbaik. Untuk mendukung Grameds dalam menambah wawasan dan pengetahuan, Gramedia selalu menyediakan buku-buku berkualitas dan original agar Grameds memiliki informasi #LebihDenganMembaca. Semoga bermanfaat! Salam!

About the author

Kamal N

Ada banyak pelajaran yang dipelajari ketika di sekolah, salah satunya adalah fisika. Ilmu fisika ini juga sering kita temukan dalam kehidupan sehari-hari.