Rumus cepat rambat gelombang beserta pengertian, sifat, dan cara pengerjaannya

Brilio.net - Kamu pasti sudah nggak asing kan dengan kata gelombang? Yap, gelombang merupakan getaran yang merambat dari suatu titik ke titik lainnya melalui suatu media atau ruang hampa. Getaran merambat ini dapat menghantarkan energi dan bergerak dalam kecepatan tertentu.

Gelombang juga dapat dihantarkan melalui beberapa media atau benda, mulai dari bunyi, cahaya, hingga permukaan air. Contoh bentuk gelombang yang paling mudah ditemui adalah saat kita mengeluarkan suara. Suara tersebut merupakan wujud gelombang bunyi yang merambat melalui udara.

Kecepatan gelombang dalam menghantarkan energi dalam sebuah medium disebut dengan cepat rambat gelombang. Cepat rambat gelombang juga dapat didefinisikan sebagai kecepatan gelombang yang merambat melalui suatu medium. Kecepatan ini bergantung pada jenis gelombang dan medium yang dilaluinya.

Nah, agar kamu bisa lebih memahaminya, brilio.net akan membahas tentang rumus cepat rambat gelombang beserta pengertian, sifat, dan cara pengerjaannya yang dirangkum dari berbagai sumber pada Minggu (22/10).

Pengertian cepat rambat gelombang.

foto: unsplash.com

Cepat rambat gelombang adalah ukuran seberapa cepat gelombang bergerak melalui suatu medium atau ruang. Cepat rambat gelombang berkaitan dengan jarak yang ditempuh oleh gelombang dalam waktu tertentu. Kecepatan gelombang dapat bervariasi tergantung pada jenis gelombang dan medium yang dilaluinya.

Pada gelombang mekanik seperti gelombang bunyi atau gelombang air, cepat rambat gelombang diukur dalam satuan meter per detik (m/s). Cepat rambat gelombang bunyi juga bervariasi tergantung pada medium yang dilaluinya, seperti udara, air, atau logam.

Sementara pada gelombang elektromagnetik seperti cahaya, cepat rambat gelombang dalam vakum memiliki nilai tetap, yaitu sekitar 299,792,458 meter per detik (m/s). Cepat rambat cahaya dalam medium lain, seperti air atau kaca, lebih rendah daripada dalam vakum.

Perhitungan cepat rambat gelombang juga dapat diaplikasikan ke dalam beberapa bidang, mulai dari arsitektur, visualisasi foto atau video, pengembangan perangkat elektronik, hingga kedokteran. Dalam dunia arsitektur, cepat rambat gelombang digunakan untuk membantu menghindari masalah getaran pada rancangan gedung dan terowongan.

Cepat rambat gelombang juga digunakan untuk sinkronisasi sinyal audio dengan sinyal video sehingga penggunaan layanan media menjadi lebih baik. Dalam pengembangan perangkat elektronik, perhitungan cepat rambat gelombang dapat membantu mengoptimalkan kinerja pada perangkat.

Sementara di dunia kedokteran, cepat rambat gelombang digunakan untuk menghasilkan gambar organ tubuh manusia. Perhitungan tersebut diaplikasikan ke dalam alat ultrasonografi (USG) yang sering digunakan untuk melihat perkembangan janin.

Rumus cepat rambat gelombang.

foto: unsplash.com

Terdapat dua rumus untuk menghitung cepat rambat gelombang dalam berbagai konteks:

1. Rumus cepat rambat gelombang pada gelombang mekanik (gelombang bunyi dan gelombang air):

Cepat rambat gelombang (v) pada gelombang mekanik dapat dihitung dengan rumus:

v = λ * f

di mana:

v adalah cepat rambat gelombang (biasanya dalam meter per detik, m/s).
λ (lambda) adalah panjang gelombang (jarak antara dua titik identik dalam satu siklus gelombang, dalam meter, m).
f adalah frekuensi gelombang (jumlah siklus gelombang per detik, dalam hertz, Hz).

2. Rumus cepat rambat gelombang (v) pada gelombang elektromagnetik dihitung menggunakan kecepatan cahaya (c):

Cepat rambat gelombang dalam ruang hampa adalah kecepatan cahaya yang konstan (sekitar 299,792,458 m/s).
Namun, ketika gelombang melewati medium lain, seperti air atau kaca, cepat rambat gelombang dapat dihitung menggunakan rumus v = c / n

di mana:

v adalah cepat rambat gelombang dalam medium.
c adalah kecepatan cahaya dalam vakum.
n adalah indeks bias medium tersebut.

Sifat cepat rambat gelombang.

foto: unsplash.com

Cepat rambat gelombang (wave speed) memiliki beberapa sifat dan karakteristik tergantung pada jenis gelombang dan medium yang dilaluinya. Beberapa sifat cepat rambat gelombang adalah sebagai berikut:

1. Bervariasi dengan jenis gelombang.

Cepat rambat gelombang berbeda-beda tergantung pada jenis gelombang. Misalnya, cepat rambat gelombang bunyi dalam udara berbeda dengan cepat rambat gelombang elektromagnetik (cahaya) dalam vakum.

2. Pengaruh medium.

Cepat rambat gelombang sangat dipengaruhi oleh medium yang dilaluinya. Medium yang berbeda akan memengaruhi cara gelombang merambat. Misalnya, gelombang bunyi merambat lebih cepat dalam air daripada dalam udara.

3. Berpindah energi.

Cepat rambat gelombang adalah salah satu aspek yang menentukan seberapa cepat energi dapat dipindahkan oleh gelombang. Gelombang dapat membawa energi dari satu tempat ke tempat lain.

4. Bergantung pada suhu.

Cepat rambat gelombang dalam medium tertentu bisa bergantung pada suhu medium tersebut. Pada umumnya, dalam gas dan cairan, cepat rambat gelombang meningkat seiring dengan meningkatnya suhu.

5. Berperilaku pada interface medium.

Ketika gelombang melewati antarmuka antara dua medium dengan kecepatan rambat berbeda, gelombang akan mengalami perubahan arah (bias) atau pembiasan.

6. Tidak bergantung pada amplitudo gelombang.

Cepat rambat gelombang tidak bergantung pada amplitudo (tinggi) gelombang itu sendiri. Gelombang dengan amplitudo tinggi dan gelombang dengan amplitudo rendah akan memiliki cepat rambat yang sama dalam medium yang sama.

7. Batas kecepatan maksimum.

Gelombang elektromagnetik, seperti cahaya, memiliki kecepatan maksimum tertentu dalam vakum, yaitu sekitar 299,792,458 meter per detik (m/s).

8. Terhadap perubahan medium.

Ketika gelombang melewati dari satu medium ke medium lain yang berbeda, cepat rambat gelombang dapat berubah karena perubahan indeks bias medium.

Contoh soal dan cara pengerjaannya.

foto: unsplash.com

1. Sebuah gelombang bunyi merambat melalui udara dengan panjang gelombang 0.34 meter dan frekuensi 1000 hertz. Hitunglah cepat rambat gelombang tersebut dalam udara.

Pembahasan:

Cepat rambat gelombang (v) dalam gelombang bunyi dapat dihitung menggunakan rumus v = λ * f, sehingga

v = λ * f
v = 0.34 m * 1000 Hz
v = 340 m/s

Jadi, cepat rambat gelombang bunyi dalam udara adalah 340 meter per detik.

2. Sebuah gelombang cahaya merambat dalam medium kaca dengan panjang gelombang 0.6 mikrometer. Hitunglah cepat rambat gelombang cahaya dalam kaca.

Pembahasan:

Cepat rambat gelombang cahaya dalam medium seperti kaca dapat dihitung menggunakan rumus berikut:

v = c / n

Di mana:

v adalah cepat rambat gelombang dalam medium (yang akan dihitung).
c adalah kecepatan cahaya dalam vakum (sekitar 299,792,458 m/s).
n adalah indeks bias medium tersebut (n untuk kaca biasanya sekitar 1.5).

v = c / n
v = (299,792,458 m/s) / 1.5
v ≈ 199,861,638.67 m/s

Jadi, cepat rambat gelombang cahaya dalam kaca adalah sekitar 199,861,638.67 meter per detik.

3. Sebuah gelombang air di kolam memiliki panjang gelombang 2 meter dan frekuensi gelombang 0.5 hertz. Hitunglah cepat rambat gelombang air di kolam.

Pembahasan:

Cepat rambat gelombang air dalam kolam dapat dihitung dengan rumus v = λ * f, sehingga

v = λ * f
v = 2 m * 0.5 Hz
v = 1 m/s

Jadi, cepat rambat gelombang air di kolam adalah 1 meter per detik.

4. Sebuah gelombang suara merambat dalam air dengan cepat rambat gelombang 1500 m/s. Jika panjang gelombang gelombang suara adalah 0.5 meter, hitunglah frekuensi gelombang suara tersebut.

Pembahasan:

Frekuensi (f) gelombang suara dapat dihitung menggunakan rumus v = λ * f, sehingga

f = v / λ
f = 1500 m/s / 0.5 m
f = 3000 Hz

Jadi, frekuensi gelombang suara tersebut adalah 3000 hertz.

5. Sebuah gelombang cahaya merambat dalam air dengan panjang gelombang 450 nanometer. Hitunglah cepat rambat gelombang cahaya dalam air.

Pembahasan:

Cepat rambat gelombang cahaya dalam air dapat dihitung dengan rumus v = c / n, sehingga

v = c / n
v = (299,792,458 m/s) / 1.33
v ≈ 225,755,733 m/s

Jadi, cepat rambat gelombang cahaya dalam air adalah sekitar 225,755,733 meter per detik.

6. Sebuah gelombang air di sungai memiliki panjang gelombang 5 meter dan frekuensi gelombang 2 hertz. Hitunglah cepat rambat gelombang air di sungai.

Pembahasan:

Cepat rambat gelombang (v) gelombang air dalam sungai dapat dihitung menggunakan rumus v = λ * f, sehingga

v = λ * f
v = 5 m * 2 Hz
v = 10 m/s

Jadi, cepat rambat gelombang air di sungai adalah 10 meter per detik.

7. Jika diketahui panjang gelombang gelombang suara sebesar 0.68 meter dan frekuensinya adalah 500 Hz. Hitunglah cepat rambat gelombang suara.

Pembahasan:

Cepat rambat gelombang (v) suara dalam sungai dapat dihitung menggunakan rumus v = λ * f, sehingga

v = λ * f
v = 0.68 m * 500 Hz
v = 340 m/s

Jadi, cepat rambat gelombang suara adalah 340 meter per detik.