Rumus Cepat Rambat Gelombang, Contoh Soal, dan Jenis-jenis Gelombang

Hai Sobat Zenius! Kali ini, kita bakal ngobrol tentang rumus cepat rambat gelombang, cara menghitung, dan contoh soal serta pembahasannya. 

Pasti elo sering denger kata ‘gelombang’, tapi artinya apa, ya? Definisi gelombang adalah getaran yang merambat dari suatu titik ke titik lainnya melalui suatu media atau ruang hampa. Menurut Prof. Yohanes Surya, Ph.D. dalam buku berjudul Getaran dan Gelombang (2009), getaran yang merambat ini menghantarkan energi dan bergerak dalam kecepatan tertentu, namun tidak menyeret materi atau media yang dilewati.

Elo sadar gak, kalau sebenarnya elo sering ‘menciptakan’ gelombang dalam kegiatan sehari-hari? Gelombang dapat muncul dan dihantarkan pada berbagai media atau benda, mulai dari permukaan air, bunyi, cahaya, hingga gempa. Contohnya, ketika elo mengeluarkan suara sekecil apapun, maka elo sudah menciptakan gelombang bunyi yang merambat melalui udara di sekitar.

Pada artikel kali ini, kita akan membahas cara menghitung cepat rambat gelombang tersebut; sederhananya, kita akan mengukur jarak yang ditempuh getaran yang merambat pada waktu tertentu.

Tapi, sebelum membahas lebih jauh soal rumus cepat rambat gelombang, kita belajar soal gelombang dulu, ya!

Gelombang dapat diklasifikan menjadi dua jenis berdasarkan arah rambat getarannya, yakni Gelombang Transversal dan Gelombang Longitudinal.

Gelombang Transversal

Gelombang Transversal adalah gelombang yang arah getar partikel mediumnya tegak lurus terhadap arah gelombang. Sederhananya, bila energi yang merambat bergerak dari kiri ke kanan, maka gelombang turut bergerak naik turun searah energi yakni dari arah kiri ke kanan. Contohnya adalah gelombang atau getaran yang muncul pada tali yang bergoyang.

Maka, bentuk Gelombang Transversal menyerupai perbukitan atau lembah, seperti gambar di bawah ini:

Seperti tertulis pada gambar, terdapat beberapa istilah yang bisa elo gunakan untuk mengidentifikasi bagian-bagian Gelombang Transversal, yaitu:

Puncak Gelombang / Gunung: titik tertinggi gelombang
Dasar Gelombang / Lembah: titik terendah gelombang
Bukit Gelombang: bagian gelombang yang menyerupai gunung, ditandai dengan Puncak Gelombang yang menghubungkan dua dasar/lembah
Panjang Gelombang: jarak antara dua puncak atau dua lembah gelombang
Amplitudo (A): simpangan terjauh dari garis keseimbangan
Periode (T): waktu yang diperlukan untuk menghasilkan suatu gelombang. Artinya, periode merupakan waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak antara dua puncak atau dua lembah gelombang yang berurutan.

Sekarang kita bahas jenis gelombang kedua, yakni…

Gelombang Longitudinal

Jenis gelombang selanjutnya adalah Gelombang Longitudinal, yakni gelombang yang arah getar partikel mediumnya sejajar atau berhimpitan dengan arah rambatan.  Salah satu contoh Gelombang Longitudinal adalah gelombang bunyi.

Berbeda dengan Gelombang Transversal, Gelombang Longitudinal berbentuk mirip pegas seperti gambar di bawah ini:

Terdapat beberapa bagian pada gelombang longitudinal yang digunakan untuk mengidentifikasi gelombang tersebut.

Rapatan: daerah di sepanjang gelombang yang memiliki rapatan atau tekanan molekul yang lebih tinggi
Renggangan: daerah di sepanjang gelombang yang memiliki rapatan atau tekanan molekul yang lebih rendah
Panjang 1 Gelombang: Jarak antara dua rapatan atau antara dua renggangan yang saling berdekatan

Rumus Cepat Rambat Gelombang

Kalo tadi kita sudah membahas jenis-jenis gelombang, kali ini gue bakal menjelaskan cara mencari cepat rambat gelombang, atau jarak yang ditempuh gelombang dalam satu detik.

Rumus yang bakal kita pakai adalah rumus cepat rambat gelombang yang didasarkan pada rumus kecepatan. Bentuknya seperti ini:

V = s / t atau V = λ / T atau V = λ x f

Keterangan
V = cepat rambat gelombang (m/s2)
λ = panjang gelombang (m)
T = periode (s)
f = frekuensi (Hz)
s = jarak (m)
t = waktu (s)

Coba elo perhatikan rumus di atas! Kenapa ada 3 opsi rumus, ya?

Nah, rumus cepat rambat gelombang merupakan turunan dari rumus kecepatan atau Rumus V = s / t. Rumus kecepatan digunakan untuk mencari kecepatan benda yang bergerak secara lurus beraturan atau juga dikenal dengan sebutan GLB (Gerak Lurus Beraturan), dengan cara membagi jarak dan waktu.

Bila diterapkan pada rumus cepat rambat gelombang, nilai pada 1 panjang gelombang atau λ sama dengan nilai jarak yang ditempuh oleh suatu benda. Sementara, nilai dari 1 frekuensi setara dengan satuan waktu atau periode, yakni 1 sekon.

Maka, menggunakan variabel periode gelombang, frekuensi, dan periode, rumus kecepatan GLB dapat diturunkan menjadi bentuk rumus cepat rambat gelombang, yakni

V = λ / T atau V = λ x f

Eits, sebelum kita menerapkan rumus cepat rambat gelombang pada soal, terdapat rumus lain yang bakal membantu elo mencari cepet rambat gelombang, yakni rumus menentukan frekuensi dan periode bila tidak diketahui.

Rumus mencari frekuensi adalah f = n/t atau f = 1/T, dengan keterangan:
f = Frekuensi (Hz)
n = jumlah gelombang
t = waktu (s)

Sementara, rumus untuk mencari periode adalah T = t/n atau T = 1/f, dengan keterangan:
T = periode (s)
n = jumlah gelombang
t = waktu (s)

Contoh Soal Cepat Rambat Gelombang

Nah, supaya lebih paham, coba kita praktikkan rumus-rumus di atas pada contoh soal cepat rambat gelombang, yuk!

1. Terdapat gelombang yang merambat selama 20 detik. Sepanjang waktu tersebut, muncul 100  gelombang dengan jarak antara kedua puncak sebanyak 2 m. Berapa cepat rambat gelombang?
   Diketahui:
   t = 20 s
   n = 100
   λ = 2 m
   Ditanya:
   V = …?
   Jawab:
   Ingat, sebelum menentukan cepat rambat gelombang, elo harus menentukan frekuensinya terlebih dahulu. Caranya adalah:
   f = n/t
   f = 100/20 = 5 Hz
   Setelah menemukan frekuensi, maka cara menemukan cepat rambat gelombang adalah:
   V = λ . f
   V = 2 . 5 = 10 m/ s
   Maka, cepat rambat gelombang tersebut adalah 10 m/s.
2. Gelombang merambat pada tali sebanyak 0,5 detik. Selama waktu tersebut, muncul 2 gelombang dengan jarak antara keduanya sebanyak 20 cm. Berapa cepat rambat gelombangnya?
   Diketahui:
   t = 0,5 s
   n = 2 gelombang
   λ = 20 cm = 0,2 m
   Ditanya:
   V = …?
   Jawab:
   f = n/t
   f = 2/0,2 = 10
   V = 0,2 . 10 = 2 m/s
   Maka, cepat rambat gelombang tali adalah 2 m/s.

Itu dia penjelasan mengenai rumus cepat rambat gelombang! Elo bisa belajar lebih jauh tentang materi Fisika dan pelajaran lainnya dengan langganan paket belajar Zenius Aktiva Sekolah. Elo akan dapat akses ke video materi premium, ngerjain tryout, tanya jawab sama Zen Tutor di live class dan berbagai fasilitas seru lainnya. Klik gambar di bawah ini buat info lengkapnya, ya!

Originally published: September 23, 2021
Updated by: Arum Kusuma Dewi