Pada saat memasuki bangku SMA khususnya ketika kelas 11, maka kalian akan menjumpai materi rumus cepat rambat gelombang pada mata pelajaran Fisika.
Terdapat dua jenis gelombang yang perlu untuk kalian ketahui, yakni gelombang transversal dan gelombang longitudinal.
Kedua jenis gelombang itulah yang memiliki rumus cepat rambat gelombang.
Agar memudahkan kalian dalam mengerjakan soal yang berhubungan dengan gelombang tersebut, maka kalian harus mengetahui setiap rumusnya.
Namun sebelum kalian mengetahui rumus cepat rambat gelombang, kalian harus mengetahui pengertian gelombang terlebih dahulu.
Daftar Isi
Pengertian Gelombang
Pernahkah kalian menjatuhkan sebuah benda dalam air yang tenang? Atau menyimpangkan tali?
Kegiatan tersebut tanpa kalian sadari dapat menciptakan suatu gelombang.
Gelombang sendiri adalah getaran yang merambat lewat ruang hampa atau media yang menghantarkan energi.
Pada saat kalian memberikan getaran awal di air ataupun tali, kemudian getaran tersebut akan merambat. Rambatan itulah yang nantinya disebut sebagai gelombang.
Macam – Macam Gelombang
Dilihat dari arah rambat getarannya, maka gelombang dibagi ke dalam dua jenis yang berbeda, yakni gelombang transversal dan gelombang longitudinal.
Berikut penjelasannya yang kami sadur dari situs belajar Pendidikanpedia:
1. Gelombang Transversal
Gelombang transversal adalah gelombang yang mempunyai arah rambat secara tegak lurus dengan arah getarannya.
Gelombang satu ini juga masuk ke dalam contoh gelombang mekanik yang memerlukan medium sebagai media perambatnya.
Contoh gelombang transversal adalah gelombang air atau gelombang tali.
Pada saat sebuah kerikil dilemparkan ke dalam kolam, maka di dalam air kolam tersebut akan terjadi gelombang transversal. Arah getaran air yang nampak naik – turun seperti gunung atau lembah berurutan, sementara arah rambat gelombang itu menyebar membentuk suatu lingkaran menuju arah sisi – sisinya.
Berikut adalah beberapa istilah yang ada pada gelombang transversal:
- Puncak gelombang (gunung) merupakan titik tertinggi pada gelombang.
- Dasar gelombang (lembah) merupakan titik dasar / terendah yang ada pada sebuah gelombang.
- Bukit gelombang merupakan bagian dari gelombang yang bentuknya menyerupai gunung dengan titik tertinggi / puncak pada gelombang.
- Panjang gelombang merupakan jarak antara dua puncak atau bisa juga dua lembah pada gelombang.
- Amplitudo (A) merupakan simpangan terjauh dari garis keseimbangan.
- Periode (T) merupakan waktu yang dibutuhkan agar dapat menempuh jarak dua puncak / dua buah lembah yang berurutan. Atau lebih mudahnya waktu yang dibutuhkan untuk membentuk sebuah gelombang.
2. Gelombang Longitudinal
Gelombang longitudinal merupakan gelombang yang getarannya mempunyai arah sama dengan arah perambatannya.
Pada umumnya, gelombang longitudinal satu ini memiliki gerakan dari medium gelombang searah dengan propagasi gelombang.
Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang bunyi.
Di dalam gelombang bunyi yang berperan menjadi medium perantaranya ialah udara.
Medium itu secara bergantian akan merapat dan kemudian merenggang sebab adanya perpindahan tempat atau pergeseran getaran.
Berikut adalah beberapa istilah yang ada pada gelombang transversal:
- Rapatan merupakan daerah pada sepanjang gelombang yang mempunyai rapatan / tekanan molekul yang lebih tinggi.
- Renggangan merupakan daerah pada sepanjang gelombang yang mempunyai rapatan molekul lebih rendah.
- Panjang 1 gelombang merupakan jarak antara dua buah rapatan / dua buah renggangan yang saling berdekatan.
Rumus Cepat Rambat Gelombang
Cepat rambat gelombang merupakan suatu jarak yang ditempuh oleh gelombang pada setiap satu – satuan waktu.
Konsep dari cepat rambat gelombang sama halnya dengan kecepatan pada umumnya.
Pada cepat rambat gelombang ini menggunakan besaran vektor yang memiliki nilai kecepatan tetap atau konstan.
Selain itu, pada bahasan gelombang juga ada beberapa istilah lainnya seperti periode, frekuensi dan panjang gelombang.
Periode adalah waktu yang diperlukan untuk menghasilkan 1 buah getaran (putaran / gelombang / perulangan).
Frekuensi adalah banyaknya jumlah getaran (putaran / gelombang / perulangan) dalam waktu satu detik.
Dan panjang gelombang merupakan suatu jarak antara satuan berulang dari suatu pola gelombang.
Berikut adalah beberapa persamaan atau rumusnya, antara lain:
1. Rumus Cepat Rambat Gelombang Bunyi
v = s / t
Keterangan:
- v : Kecepatan (m/s).
- s : Jarak (m).
- t : Waktu (s).
Pada materi kecepatan rambatan gelombang, nilai dari variabel jarak (s) akan diganti dengan menggunakan panjang gelombang ( λ ) pada satuan meter (satuan SI) serta nilai dari variabel waktu (t) akan diganti dengan menggunakan frekuensi (f) atau periode (T).
- Nilai pada 1 panjang gelombang λ (m) sama dengan nilai jarak s (m) yang ditempuh oleh benda.
- Nilai dari 1 frekuensi (Hz) setara dengan 1/t (sekon).
- Serta nilai dari 1 periode (sekon) setara dengan t sekon.
Sehingga dengan memakai variabel λ , f maupun T maka cepat rambat cahaya ialah 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).
Contoh Soal
Setelah memahami berbagai uraian yang ada di atas, berikut kami berikan beberapa contoh soal mengenai cepat rambat gelombang beserta penjelasannya yang dapat kalian pelajari, diantaranya ialah sebagai berikut:
1. Gelombang merambat pada tali. Selama waktu 0,5 detik tercipta 3 bukit serta 3 lembah gelombang. Apabila jarak antara dua puncak gelombang adalah 40 cm, berapa cepat rambat gelombang tersebut?
A. 2,4 m/s
B. 1,2 m/s
C. 0,8 m/s
D.0,2 m/s
Jawab:
Diketahui:
t = 5 s
n = 3 gelombang (sebab tercipta terjadi 3 bukit & 3 lembah gelombang)
λ = 40 cm = 0,4 m
Ditanyakan:
v = ….?
Pembahasan:
f = n/t
f = 3/0,5 = 6 Hz
v = λ . f
v = 0,4 . 6 = 2,4 m/s
Jawaban: A
2. Suatu kapal mengukur kedalaman laut dengan memakai perangkat suara. Apabila bunyinya ditembakkan ke arah dasar laut, maka bunyi pantul tersebut akan diterima selepas kurun waktu 15 detik. Maka tentukan kedalaman laut tersebut apabila cepat rambat bunyi tersebut adalah 2000 m/s?
Jawab:
Diketahui:
t = 15 s
v = 2000 m/s
Ditanya:
s…?
Pembahasan:
s = vt / 2 ( gelombang akan memantul serta kembali lagi menuju kapal, sehingga harus dibagi dengan angka 2)
s = 2000 m/s x 15 s / 2 = 15.000 m
3. Gelombang merambat pada air. Dalam waktu 10 detik berlangsung 5 gelombang. Apabila jarak antara dua puncak gelombang tersebut adalah 4 meter, maka cepat rambat gelombangnya adalah?
A. 2 m/s
B. 20 m/s
C. 2,5 m/s
D. 40 m/s
Jawab:
Diketahui:
t = 10 s
n = 5
λ = 4 m
Ditanyakan:
v = ….?
Pembahasan:
f = n/t
f = 5/10 = 0,5 Hz
v = λ . f
v = 4 m . 0,5 Hz = 2 m/s
Jawaban: A
4. Diketahui sebuah gelombang dengan panjang gelombang adalah 0,75 m, merambat dengan kecepatan 150 m/s. Hitunglah berapa besar frekuensinya!
A. 50 Hz
B. 200 Hz
C. 20 Hz
D. 225 Hz
Jawab:
Diketahui:
λ = 0,75 m
v = 150 m/s
Ditanyakan:
f = ….?
Pembahasan:
v = λ . f
f = v/λ
f = 150/0,75 = 200 Hz
Jawaban: B
5. Suatu tali ujungnya terikat serta ujung lainnya digetarkan, seperti yang ditampilkan pada gambar di bawah ini:
Jika periode gelombangnya ialah 0,2 sekon, maka cepat rambat gelombang tali tersebut yaitu ..….
A. 8,0 m/s
B. 40 m/s
C. 80 m/s
D. 1,6 m/s
Jawab:
Diketahui:
T = 0,2 s
λ = 8 m
Ditanyakan:
v = …?
Pembahasan:
v = λ/T
v = 8/0,2 = 40 m/s
Jawaban: B
6. Contoh Soal 6
Gelombang di atas memperlihatkan adanya sebuah gelombang yang berjalan ke arah kanan sepanjang sebuah medium elastis. Berapa cepat rambat gelombang pada medium itu apabila frekuensi gelombangnya adalah 0,4 Hz?
A. 0,5 m/s
B. 0,2 m/s
C. 0,3 m/s
D. 0,4 m/s
Jawab:
Diketahui:
λ = 0,5 m
f = 0,4 Hz
Ditanyakan:
v = …?
Pembahasan:
v = λ . f
v = 0,5 . 0,4 = 0,2 m/s
Jawaban: B
7. Suatu tali digetarkan hingga membentuk dua bukit serta satu lembah sepanjang 12 cm. Apabila frekuensi gelombang tersebut adalah 4 Hz, besarnya cepat rambat gelombangnya yaitu ..….
A. 2 cm/s
B. 32 cm/s
C. 48 cm/s
D. 0,5 cm/s
Jawab:
Diketahui:
Terjadi 2 bukit serta 1 lembah yang artinya membentuk sebanyak 1,5 gelombang.
λ = 12 cm/1,5 = 8 cm
f = 4 Hz
Ditanyakan:
v = ….?
Pembahasan:
v = λ . f
v = 8 cm . 4 Hz
v = 32 cm/s
Jawaban: B
8. Perhatikan gambar rambatan gelombang di bawah ini!
Cepat rambat gelombang di atas yaitu ..….
A. 36,0 m/s
B. 0,8 m/s
C. 4,0 m/s
D. 18,0 m/s
Jawab:
Diketahui:
n = 1,5
t = 3 s
λ = 8 m
Ditanyakan:
v = ….?
Pembahasan:
f = n/t
f = 1,5/3 = 0,5 Hz
v = λ . f
v = 8 m . 0,5 Hz
v = 4,0 m/s
Jawaban: C
9. Gelombang merambat di atas permukaan air. Dalam waktu 10 detik tercipta 4 bukit serta 4 lembah gelombang. Apabila jarak antara dua puncak gelombang yang terdekat adalah 2 m, maka hitunglah nilai cepat rambat gelombang tersebut!
Jawab:
Diketahui:
t = 10 s
n = 4
λ = 2 m
Ditanyakan:
v = ….?
Pembahasan:
f = n/t
f = 4/10 = 0,4 Hz
Dengan memakai rumus cepat rambat gelombang, maka diperoleh hasil sebagai berikut:
v = λ . f
v = 2 m . 0,4 Hz
v = 0,8 m/s
10. Suatu gabus berjarak 3 m terapung di puncak gelombang air laut. Ada juga dua lembah antara keduanya serta energi gelombang yang memerlukan waktu waktu 6 s untuk berpindah dari gabus satu ke gabus yang kedua. Hitunglah kecepatan rambat serta panjang gelombangnya secara berturut – turut ..…
A. 0,5 m/s dan 1,5 m
B. 1 m/s dan 6 m
C. 1 m/s dan 3 m
D. 0,5 m/s dan 3 m
Jawab:
Diketahui:
2λ = 3 m atau λ = 1,5 m
2T = 6 s atau T = 6/2 s = 3 s
Sehingga panjang gelombang 1,5 m serta cepat rambat gelombang
v = λ . 1/T
= 1,5 m . 1/3 s
= 0,5 m/s.
Jawaban: A
11. Suatu gabus terapung di puncak gelombang air laut dengan jarak dua bukit gelombang terdekatnya adalah 2 m. Gabus berada di puncak bukit lagi selepas 1 detik kemudian. Kecepatan rambat serta panjang gelombang yaitu…
A. 4 m/s dan 2 m
B. 4 m/s dan 4 m
C. 2 m/s dan 2 m
D. 2 m/s dan 1 m
Jawab:
Diketahui:
λ = 2 m
T = 1 s
Pembahasan:
v = λ / T = 2 m / 1 s = 2 m/s
λ = 2 m
Sehingga diketahui kecepatan rambat (v) = 2 m/s serta panjang gelombang = 2 m.
Jawaban C.
12. Contoh soal 6 (UN 2013 SMA)
Pada gelombang air laut ada dua gabus yang terpisah satu sama lain sejauh 200 cm. Keduanya naik turun dengan frekuensi sebesar 4 Hz. Jika salah satu gabus ada di puncak, maka yang satunya ada di puncak yang lain, sementara diantara kedua gabus tersebut ada satu bukit gelombang. Panjang gelombang serta cepat rambat gelombang tersebut secara berturut – turut yaitu ..…
A. 0,5 m dan 2 m/s
B. 2 m dan 0,5 m/s
C. 1 m dan 4 m/s
D. 4 m dan 4 m/s
Jawab:
Diketahui:
2λ = 200 cm = 2 m atau λ = 1 m
f = 4 Hz
Pembahasan:
Sehingga panjang gelombang 1 m serta cepat rambat gelombang v = 1 m . 4 Hz = 4 m/s.
Jawaban: C
13. Tentukanlah frekuensi dan juga periode pada suatu gelombang bunyi apabila panjang gelombangnya adalah 20 meter serta cepat rambat bunyinya adalah 400 m/s?
Jawab:
Diketahui :
v = 400 m/s
λ = 20 m
Ditanya:
frekuensi dan periode…?
Pemabahasan:
Frekuensi :
v = λ x f
f = v / λ
f = 400 m/s / 20 m = 20 Hz
Sehingga frekuensinya adalah 20 Hz.
Periode :
v = λ / T
T = λ / v
T = 20 m / 400 m/s = 1 / 20 sekon
Sehingga periodenya adalah 1 / 20 sekon.
14. Suatu kapal mengukur kedalaman laut dengan memakai perangkat suara. Apabila bunyinya ditembakkan ke dasar laut, maka bunyi pantul tersebut akan diterima selepas waktu 20 detik. Maka tentukanlah kedalaman laut tersebut apabila memiliki cepat rambat bunyinya adalah 3000 m/s ?
Jawab:
Diketahui:
t = 20 s
v = 3000 m/s
Ditanya:
s…?
Pembahasan:
s = vt / 2 ( gelombang akan memantul serta kembali lagi ke kapal, jadi harus dibagi dengan angka 2 )
s = 3000 m/s x 20 s / 2 = 30.000 m
15. Perhatikan gambar di bawah ini!
Hitunglah:
A. Jumlah gelombang
B. Panjang gelombang
C. Frekuensi
D. Periode
E. Cepat rambat gelombang
Jawab:
A.Dari gambar di atas terdapat dua bukit & lembah, sehingga diketahui jumlah gelombangnya yaitu 2.
B. Panjang gelombang adalah Panjang total gelombang (m) : jumlah gelombang
Sehingga, panjang gelombang yaitu 4 m / 2 = 2 m
C. Jumlah gelombang (n) = 2 ; waktu 2 s
D. Rumus periode = n / t
Sehingga: 2 / 2 = 1 Hz
E. Jumlah gelombang (n) yaitu 2 ; waktu 2 s
Sehingga T = t / n = 2 / 2 = 1 detik/ sekon.
16. Suatu gelombang bergetar sebanyak 100 kali di dalam kurun waktu 20 sekon, panjang gelombang yang terbentuk yaitu 2 m.
Hitunglah frekuensi serta cepat rambat gelombangnya!
Jawab:
Diketahui:
- n = 100 kali
- t = 20 sekon
- λ = 2 m
Ditanyakan:
a. f …..?
b. v …..?
Cara menghitung:
a. Berikut cara untuk mencari frekuensinya:
f = n/t
f = 100/20
f = 5 Hz
Sehingga frekuensinya sebesar 5 Hz.
b. Berikut cara untuk mencari cepat rambat gelombang nya:
v = λ . f
v = 2 . 5
v = 10 m/s
Sehingga nilai cepat rambat gelombang nya adalah 10 m/s.
17. Apabila suatu gelombang bergetar sebanyak 120 kali selama 1 menit dan panjang gelombannya adalah 2 meter, maka berapakah nilai cepat rambat gelombangnya?
Jawab:
Diketahui:
n = 120 kali
t = 1 menit = 60 sekon
λ = 2 meter
Cara menghitung:
f = n/t
f = 120/60
f = 2Hz
v = λ x f
v = 2 x 2
v = 4m/s
18. Apabila suatu tali digetarkan dan membentuk gelombang yang panjang, gelombang tali itu adalah 40 cm dan apabila besaran periode gelombangnya adalah 2 sekon. Maka hitunglah nilai cepat rambat gelombang tersebut!
Jawab :
Diketahui:
λ = 40cm
= 0,4 meter
t = 2 sekon
Cara menghitung:
v = λ/t
= 0,4/2
= 0,2 m/s
19. Suatu gabus terapung pada puncak gelombang air laut dengan jarak dua bukit gelombang terdekatnya yaitu 2 meter. Gabus itu ada di puncak bukit lagi selepas 1 detik kemudian. Hitunglah cepat rambat gelombang dan juga panjang gelombang tersebut!
Jawab:
Diketahui:
λ = 2 meter
f = 1 Hz
Cara menghitung:
v = λ x f
v = 2 x 1
v = 2 m/s
1 panjang gelombang adalah jarak dua bukit berdekatan sehingga panjang gelombangnya yaitu 2 meter.
20. Seorang siswa sedang mengamati serta mencatat pergerakan gelombang pada suatu permukaan air. Dalam waktu 20 detik, tercipta 5 gelombang. Apabila jarak antara 2 puncak gelombang adalah 5 m, hitunglah cepat rambat gelombang tersebut!
Jawab:
Diketahui:
t = 20 s
n = 5
λ = 5 m
Ditanyakan:
v = ….?
f = n/t
f = 5/20 = 0,25 Hz
Pembahasan:
Dihitung dengan menggunakan rumus cepat rambat gelombang, maka hasilnya yaitu:
v = λ . f
v = 5 m . 0,25 Hz = 1,25 m/s
