Cepat rambat gelombang dapat diketahui menggunakan rumus umum:
Keterangan rumus :
v = cepat rambat gelombang (satuannya meter/sekon)
T = periode gelombang = waktu yang diperlukan gelombang untuk menempuh satu panjang gelombang (satuannya sekon)
f = frekuensi = banyaknya panjang gelombang yang melewati suatu titik yang sama selama satu sekon (satuannya 1 / sekon = hertz)
lambda = panjang gelombang (satuannya meter)
Dari mana rumus di atas diperoleh ? Anda tentu masih ingat rumus kecepatan v = s / t , di mana v = kecepatan, s = jarak tempuh dan t = selang waktu. Ini adalah rumus kecepatan gerak suatu benda yang dipelajari di pokok bahasan gerak lurus.
Jika disesuaikan dengan gerakan suatu gelombang maka jarak tempuh identik dengan panjang gelombang, selang waktu identik dengan periode (T = 1/f) atau frekuensi (f = 1/T).
Cepat rambat gelombang pada tali
Gelombang yang merambat pada dawai atau tali atau senar merupakan gelombang transversal, dihitung menggunakan rumus:
Keterangan rumus :
v = kelajuan gelombang pada tali (satuannya meter/sekon)
F = gaya tegangan tali (satuannya kg m/s2 alias Newton)
Myu = rapat massa dawai = massa per satuan panjang dawai (satuannya kilogram/meter)
Berdasarkan rumus di atas disimpulkan bahwa kelajuan gelombang pada tali bergantung pada gaya tegangan tali dan massa per satuan panjang tali. Bagaimana rumus ini diperoleh dapat dipelajari di penurunan rumus cepat rambat gelombang pada tali.
Kelajuan gelombang bunyi
Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal yang merambat melalui berbagai medium. Terdapat banyak medium yang dapat dilalui oleh gelombang bunyi, di antaranya adalah udara, air, tembok, dll. Cepat rambat gelombang bunyi bergantung pada sifat-sifat medium yang dilaluinya, sebagaimana cepat rambat gelombang transversal pada tali bergantung pada sifat-sifat tali.
Jika gelombang bunyi merambat melalui fluida seperti udara atau air, cepat rambat bunyi dihitung menggunakan rumus
Keterangan rumus :
v = kelajuan gelombang bunyi
B = modulus bulk
rho = massa jenis
Jika gelombang bunyi merambat melalui batang padat dan panjang maka kelajuan bunyi dihitung menggunakan rumus
Keterangan rumus :
Y = modulus Young
Kelajuan gelombang elektromagnetik
Kelajuan gelombang elektromagnetik (cepat rambat gelombang cahaya) adalah 3,00 x 108 m/s.
Cepat rambat gelombang pada dawai
Faktor-faktor yang mempengaruhi kelajuan gelombang transversal pada dawai
Kelajuan gelombang mekanik hanya bergantung pada sifat-sifat medium yang dilaluinya. Kelajuan gelombang laut bergantung pada sifat laut, kelajuan gelombang gelombang bunyi bergantung pada sifat udara yang dilaluinya. Demikian juga kelajuan gelombang pada dawai bergantung pada sifat-sifat dawai. Untuk memperjelas hal ini, terlebih dahulu lakukan percobaan menyelidiki faktor-faktor yang mempengaruhi kelajuan gelombang pada dawai.
Berdasarkan percobaan yang dilakukan disimpulkan bahwa kelajuan gelombang pada dawai bergantung pada gaya tegangan dawai dan massa per satuan panjang dawai. Semakin besar gaya tegangan dawai (dawai semakin tegang), gelombang bergerak semakin cepat. Sebaliknya semakin besar massa tali, gelombang bergerak semakin pelan.
Penurunan rumus kelajuan gelombang transversal pada dawai
Penurunan rumus kelajuan gelombang pada dawai merupakan pembuktian secara matematis mengenai faktor yang mempengaruhi cepat rambat gelombang pada dawai.
Tinjau sebuah puncak gelombang atau pulsa yang bergerak ke kanan melalui seutas tali (gambar atas). Gambar pulsa diperbesar, disertakan dengan gambar gaya tegangan dawai F yang bekerja pada dawai yang dilalui puncak gelombang (gambar bawah).
Masing-masing gaya tegangan dawai (F) diuraikan pada arah horisontal (Fx) dan arah vertikal (Fy). Kedua gaya Fx mempunyai besar yang sama dan arah berlawanan sehingga saling menghilangkan. Sebaliknya terdapat dua gaya Fy menuju pusat lingkaran.
Besar masing-masing gaya pada arah vertikal (Fy) :
Resultan gaya menuju pusat lingkaran
Rapat massa dawai
Rumus hukum II Newton untuk gerak melingkar beraturan
Keterangan rumus :
v = kelajuan gelombang pada dawai (m/s)
F = gaya tegangan dawai (Newton)
myu = rapat massa dawai = massa per satuan panjang dawai (kg/m)
Berdasarkan persamaan di atas disimpulkan cepat rambat gelombang sebanding dengan gaya tegangan dawai dan berbanding terbalik dengan massa per satuan panjang dawai. Jadi jika dawai semakin tegang maka gelombang semakin cepat, dan jika massa dawai semakin besar maka gelombang semakin pelan.
