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

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.