Rumus Cepat Rambat Gelombang: Cara Hitung dan Contoh Soalnya

Gelombang adalah fenomena alam yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Baik itu suara, cahaya, maupun getaran pada permukaan air, semuanya merupakan contoh-contoh gelombang. Dalam fisika, pemahaman tentang gelombang penting, terutama dalam menghitung rumus cepat rambat gelombang. 

Maka dari itu, pada artikel ini, kita akan membahas secara rinci rumus kecepatan gelombang beserta cara menghitungnya dan memberikan contoh soal untuk pemahaman yang lebih baik. Yuk, simak selengkapnya!

Apa Itu Gelombang dan Mediumnya?

Sebelum membahas rumus cepat rambat gelombang, penting untuk memahami konsep dasar tentang gelombang dan mediumnya. 

Gelombang merupakan perambatan energi melalui medium tanpa perpindahan zat secara keseluruhan. Sementara medium merupakan substansi atau bahan yang berguna sebagai jalur perambatan gelombang. Medium dapat berupa gas, cairan, atau padatan. 

Gelombang dapat merambat melalui medium tersebut dengan cara mengalami osilasi atau getaran pada partikel-partikel medium. Contoh umum gelombang adalah gelombang di permukaan air dan gelombang suara yang merambat melalui udara.

Pada gelombang di permukaan air, partikel-partikel air bergerak naik dan turun, meneruskan energi melalui gerakan osilasi mereka. Gerakan osilasi ini membentuk pola gelombang yang terus bergerak melalui medium.

Jenis-Jenis Gelombang

Dalam ilmu fisika, terdapat dua jenis gelombang utama, yaitu gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Kedua jenis gelombang ini memiliki perbedaan dalam arah getaran partikel mediumnya. Berikut adalah penjelasan lebih detailnya:

1. Gelombang Transversal

Pertama, ada gelombang transversal yang merupakan jenis gelombang di mana arah getaran partikel medium tegak lurus (sejajar) dengan arah perambatan gelombang. Artinya, partikel medium bergerak vertikal atau horizontal saat gelombang melewatinya. 

Contoh gelombang transversal yang paling umum adalah gelombang pada tali, khususnya gelombang yang terjadi pada tali gitar atau tali yang digoyangkan. Kemudian, juga terdapat pada gelombang elektromagnetik (cahaya) dan gelombang di permukaan air.

Misalkan, Anda mengamati gelombang pada tali yang bergoyang secara vertikal. Getaran atau osilasi pada tali terjadi secara vertikal, naik dan turun, sementara arah perambatan gelombangnya bergerak sepanjang tali. 

Jadi, partikel-partikel tali bergeser vertikal ke atas dan ke bawah, namun gelombang itu sendiri merambat sepanjang tali secara horizontal. Sementara itu, gelombang cahaya merambat dalam bentuk getaran medan listrik dan medan magnet yang tegak lurus satu sama lain dan tegak lurus dengan arah perambatan gelombangnya.

Ciri khas dari gelombang transversal adalah adanya puncak (crest) dan lembah (trough). Puncak merupakan titik tertinggi gelombang, sedangkan lembah adalah titik terendahnya. 

Selain itu, terdapat juga simpangan maksimum (amplitudo) yang mengukur jarak maksimum partikel medium bergerak dari posisi kesetimbangan saat gelombang melaluinya.

2. Gelombang Longitudinal

Selain gelombang transversal, terdapat juga gelombang longitudinal di mana arah getaran partikel medium sejajar dengan arah perambatan gelombang tersebut. Artinya, partikel-partikel medium bergerak seiring dengan arah perambatan gelombangnya. 

Gelombang suara merupakan contoh gelombang longitudinal yang paling umum. Ketika gelombang suara merambat melalui medium, misalnya udara, partikel-partikel udara bergeser maju-mundur sejalan dengan arah perambatan gelombang suara. 

Dengan kata lain, kompresi dan rarefaksi terjadi pada medium saat gelombang suara melewati mereka. 

Kemudian, contoh lain dari gelombang longitudinal adalah gelombang gempa bumi. Gelombang gempa bumi merambat melalui kerak bumi dengan partikel-partikel bumi bergerak maju-mundur seiring dengan arah perambatan gelombang gempa.

Perbedaan kedua jenis gelombang ini dapat Anda pahami dengan memperhatikan arah perambatan dan arah getaran partikel-partikel medium. Gelombang transversal memiliki arah perambatan dan arah getaran yang tegak lurus. Sementara gelombang longitudinal memiliki arah perambatan dan arah getaran yang sejajar.

Selain itu, gelombang longitudinal juga dapat memiliki simpangan, yaitu jarak maksimum partikel medium bergerak dari posisi kesetimbangan saat gelombang melaluinya. Namun, dalam gelombang longitudinal, simpangan sering kali terukur dengan amplitudo tekanan, yaitu perubahan maksimum dalam tekanan medium.

Besaran-Besaran pada Gelombang

Sebelum belajar rumus cepat rambat gelombang, sebaiknya Anda mengetahui terlebih dahulu apa saja besaran-besaran pada gelombang. Pengetahuan ini penting sebagai dasar pemahaman sebelum memulai perhitungan. Berikut adalah beberapa besaran tersebut:

1. Cepat Rambat Gelombang 

Cepat rambat gelombang (v) adalah besaran yang mengukur kecepatan perambatan gelombang dalam medium. Nilai cepat rambat gelombang dapat berbeda-beda tergantung pada sifat medium yang dilalui. 

2. Panjang Gelombang

Sedangkan panjang gelombang (λ) adalah jarak antara dua titik yang berurutan pada gelombang yang memiliki fase yang sama. Seperti nama besarannya, panjang gelombang diukur dalam satuan panjang, yaitu meter (m) atau centimeter (cm) jika gelombangnya tidak terlalu besar.

3. Simpangan

Simpangan (y) adalah jarak maksimum yang partikel medium tempuh dari posisi kesetimbangan saat gelombang melewati suatu titik. Simpangan diukur dalam satuan panjang, seperti meter (m) atau centimeter (cm).

4. Amplitudo

Sementara amplitudo (A) adalah simpangan maksimum yang partikel medium tempuh dari posisi kesetimbangan saat gelombang melewati suatu titik. Amplitudo juga dapat Anda anggap sebagai setengah ketinggian puncak dan lembah gelombang.  

Sama seperti simpangan, amplitudo diukur dalam satuan panjang, seperti meter (m) atau centimeter (cm).

5. Frekuensi 

Besaran gelombang frekuensi (f) adalah jumlah siklus atau getaran yang terjadi dalam satu detik pada suatu gelombang. Frekuensi diukur dalam satuan Hertz (Hz). Mengacu pada pengertiannya, maka frekuensi dapat Anda hitung menggunakan rumus f = 1/T, di mana T adalah periode gelombang.

6. Periode 

Periode (T) adalah waktu yang suatu gelombang butuhkan untuk melakukan satu siklus atau satu getaran. Besaran periode ini diukur dalam satuan waktu, seperti detik (s) atau milidetik (ms).

7. Kecepatan Osilasi 

Terakhir, terdapat kecepatan osilasi (ω) yang merupakan besaran pengukuran kecepatan partikel medium saat mengalami getaran. Kecepatan osilasi diukur dalam satuan radian per detik (rad/s).

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Cepat Rambat Gelombang

Cepat rambat gelombang dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain:

1. Sifat Medium

Cepat rambat gelombang dapat berbeda-beda, tergantung pada jenis dan sifat medium yang mereka lalui. Misalnya, gelombang suara merambat dengan cepat yang lebih rendah di udara daripada di air.

2. Temperatur

Selain itu, pada medium seperti gas, cepat rambat gelombang dapat dipengaruhi oleh suhu medium. Pada umumnya, cepat rambat gelombang meningkat seiring dengan kenaikan suhu.

Rumus Cepat Rambat Gelombang dan Cara Hitungnya

Rumus cepat rambat gelombang (v) dapat Anda hitung menggunakan beberapa rumus, yaitu:

v = λ/T 

v = λ x f

Berdasarkan rumus di atas, v adalah cepat rambat gelombang, λ adalah panjang gelombang, T adalah periode gelombang, dan f adalah frekuensinya. Untuk menghitung cepat rambat gelombang, langkah-langkah berikut dapat Anda ikuti:

• Tentukan nilai panjang gelombang (λ).
• Tentukan nilai periode gelombang (T).
• Gunakan rumus v = λ/T untuk menghitung cepat rambat gelombang (v).

Rumus Lain dalam Gelombang

Selain rumus cepat rambat gelombang, terdapat beberapa rumus lain yang dapat Anda gunakan dalam memahami gelombang. Berikut adalah beberapa rumus tersebut:

1. Rumus Mencari Frekuensi

Frekuensi (f) dapat Anda hitung menggunakan rumus f = 1/T, di mana T adalah periode gelombang.

2. Rumus Mencari Periode 

Sementara periode (T) dapat Anda hitung menggunakan rumus T = 1/f, di mana f adalah frekuensi gelombang.

3. Rumus Mencari Panjang Gelombang 

Panjang gelombang (λ) dapat Anda hitung menggunakan rumus λ = v × T, di mana v adalah cepat rambat gelombang dan T adalah periode gelombang.

Contoh Soal Penerapan Rumus Cepat Rambat Gelombang

Berikut ini kami sediakan beberapa contoh soal untuk berlatih menghitung rumus cepat rambat gelombang dan rumus lainnya yang berkaitan dengan gelombang agar pemahaman Anda lebih dalam:

1. Contoh Soal 1

Sebuah gelombang dengan panjang gelombang 2 meter memiliki periode 0,5 detik. Hitunglah cepat rambat gelombangnya!

Jawaban:

Dalam soal ini, Anda diberikan nilai panjang gelombang (λ) = 2 meter dan periode gelombang (T) = 0,5 detik. Maka, Anda dapat menggunakan rumus cepat rambat gelombang v = λ/T untuk mencari cepat rambat gelombang (v).

v = λ/T = 2 meter / 0,5 detik 

v = 4 meter/detik

Jadi, cepat rambat gelombangnya adalah 4 meter/detik.

2. Contoh Soal 2

Suara merambat dalam udara pada kecepatan 343 meter/detik. Jika gelombang suara tersebut memiliki frekuensi 500 Hz, berapakah panjang gelombangnya?

Jawaban:

Dalam soal ini, Anda diberikan nilai cepat rambat gelombang (v) = 343 meter/detik dan frekuensi gelombang (f) = 500 Hz. Oleh karena itu, Anda akan menggunakan rumus λ = v/f untuk mencari panjang gelombang (λ).

λ = v/f = 343 meter/detik / 500 Hz 

λ = 0,686 meter

Jadi, panjang gelombangnya adalah 0,686 meter.

Sudah Paham dengan Rumus Cepat Rambat Gelombang?

Pemahaman cepat rambat gelombang menjadi hal yang penting untuk menghitung kecepatan perambatan gelombang dalam medium. Dalam artikel ini, kita telah membahas rumus cepat rambat gelombang beserta besaran lain yang terkait dengan gelombang, seperti panjang gelombang, frekuensi, periode, dan amplitudo. 

Melalui pemahaman rumus-rumus tersebut dan contoh soal yang kami berikan, harapannya Anda dapat lebih memahami konsep cepat rambat gelombang dan dapat mengaplikasikannya dalam pemecahan masalah fisika yang berkaitan dengan gelombang.