Gelombang Berjalan: Pengertian – Rumus dan Contoh Soal

Ketika sesuatu tentang dunia fisika berubah, informasi tentang gangguan itu secara bertahap bergerak keluar, menjauh dari sumbernya,dan menuju ke segala arah. Saat informasi bergerak, ia bergerak dalam bentuk gelombang.

Suara ke telinga kita, cahaya ke mata kita, dan radiasi elektromagnetik ke ponsel kita semuanya diangkut dalam bentuk gelombang. Contoh visual yang baik dari perambatan gelombang adalah gelombang yang tercipta di permukaan air ketika sebuah batu dijatuhkan ke danau. Pada artikel ini, kita akan belajar lebih banyak tentang gelombang berjalan.

Pengertian Gelombang Berjalan

Gelombang dapat dideskripsikan sebagai gangguan dalam medium yang merambat dengan mentransfer momentum dan energi tanpa ada gerakan netto medium. Gelombang di mana posisi amplitudo maksimum dan minimum merambat melalui medium dikenal sebagai gelombang berjalan.

Untuk lebih memahami gelombang, mari kita pikirkan gangguan yang ditimbulkan ketika kita melompat di atas trampolin. Saat kita melompat di atas trampolin, dorongan ke bawah yang kita buat pada suatu titik di trampolin sedikit menggerakkan material di sebelahnya ke bawah juga.

Ketika gangguan yang diciptakan bergerak ke luar, titik di mana kaki kita pertama kali menabrak trampolin pulih dengan bergerak ke luar karena gaya tegangan di trampolin dan itu juga menggerakkan material di sekitarnya ke luar. Gerakan naik turun ini secara bertahap beriak karena mencakup lebih banyak area trampolin. Dan, gangguan ini berbentuk gelombang.

Menurut prinsip superposisi gelombang , ketika dua atau lebih gelombang yang merambat dari jenis yang sama datang pada titik yang sama, amplitudo yang dihasilkan sama dengan jumlah vektor dari amplitudo masing-masing gelombang.

Sifat Gelombang Berjalan

• Interferensi
  Fenomena di mana dua gelombang bertumbukan untuk membentuk gelombang resultan dengan amplitudo yang lebih rendah, lebih besar, atau sama disebut interferensi. Interferensi konstruktif dan destruktif terjadi karena interaksi gelombang yang saling berkorelasi baik karena frekuensi yang sama maupun karena berasal dari sumber yang sama. Efek interferensi dapat diamati pada semua jenis gelombang seperti gelombang gravitasi dan gelombang cahaya. Ketika puncak gelombang bertemu puncak gelombang lain dengan frekuensi yang sama pada titik yang sama, maka amplitudo yang dihasilkan adalah jumlah dari amplitudo individu. Jenis interferensi ini dikenal sebagai interferensi konstruktif. Jika puncak gelombang bertemu dengan palung gelombang lain, maka amplitudo yang dihasilkan sama dengan perbedaan amplitudo individu dan ini dikenal sebagai interferensi destruktif.
• Dipantulkan / Refleksi
  Refleksi atau pantulan gelombang merupakan pembalikan arah rambat pada gelombang yang disebabkan adanya benturan dengan medium lain yang tak bisa ditembus oleh gelombang.
• Dispersi
  Dispersi adalah terjadinya perubahan bentuk gelombang melalui medium tertentu.
• Difraksi
  Difraksi pada gelombang berjalan merupakan proses terjadinya pembelokan gelombang ketika melalui celah tertentu dan akan semakin jelas terlihat saat celah yang dilewati semakin sempit.

Rumus Gelombang Berjalan

y = ± A sin 2π (t/T ± x/ λ)
y = ± A sin (ωt ± kx)

Keterangan:

y = simpangan(m)
A = Amplitudo (m)
k = bilangan gelombang
ω = frekuensi gelombang
t = waktu (s)
x = jarak titik ke sumber (m).

Contoh Soal Gelombang Berjalan

Contoh 1 :

Seorang siswa mengambil seutas tali sepanjang 30,00 m dan menempelkan salah satu ujungnya ke dinding di laboratorium fisika. Siswa kemudian memegang ujung tali yang bebas, menjaga tegangan konstan di tali. Siswa kemudian mulai mengirimkan gelombang ke bawah tali dengan menggerakkan ujung tali ke atas dan ke bawah dengan frekuensi 2,00 Hz. Perpindahan maksimum ujung tali adalah 20,00 cm. Gelombang pertama mengenai dinding lab 6,00 s setelah dibuat.

(a) Berapakah cepat rambat gelombang?
(b) Berapakah periode gelombang tersebut?
(c). Berapa panjang gelombang dari gelombang tersebut?

Strategi:

• Cepat rambat gelombang dapat diperoleh dengan membagi jarak yang ditempuh dengan waktu.
• Periode gelombang adalah kebalikan dari frekuensi gaya penggerak.
• Panjang gelombang dapat ditemukan dari kecepatan dan periode v = λT.

Rumus:

Gelombang pertama menempuh jarak 30,00 m dalam 6,00 s: v =30.00M6.00S= 5.00m / dtk .
Periode sama dengan kebalikan dari frekuensi:T=1F=12.00S- 1= 0,50s .
Panjang gelombang sama dengan kecepatan dikali periode: λ = v T= ( 5.00m / dtk ) ( 0,50s ) = 2,50m.

Makna:

Frekuensi gelombang yang dihasilkan oleh gaya penggerak berosilasi sama dengan frekuensi gaya penggerak.

Contoh 2 :

Ketika panjang segmen getar dari kawat sonometer ditambah 1%, persentase perubahan frekuensinya adalah?

Jawab :

Penjelasan: v=1/2L×√(T/m)
Untuk konstanta T dan m,
v/v×100=∆L/L×100=1%
Frekuensi akan berkurang 1%.

Contoh 3 :

Dalam sebuah percobaan dengan sonometer, sebuah garpu tala frekuensi 256Hz beresonansi dengan panjang 25cm dan garpu tala lain beresonansi dengan panjang 16x\cm. Tegangan pegas tetap konstan, frekuensi garpu tala kedua adalah?

Jawab :

Penjelasan: v∝1/L

v 2 /v 1 = L 1 /L 2
v 2 = L 1 /L 2 ×v 1 = 25/16×256 = 400Hz.

Contoh 4 :

Sebuah pipa terbuka beresonansi dengan garpu tala frekuensi 500Hz. Diamati bahwa dua simpul berurutan terbentuk pada jarak 16 dan 46cm dari ujung terbuka. Cepat rambat bunyi di udara dalam pipa adalah?

Jawab :

Penjelasan: v=2γ(l ₂ -l ₁ )

v=2×500(46-16)cm/s = 30000cm/s = 300m/s.

Contoh 5 :

Cepat rambat bunyi dalam tabung ujung terbuka 330 m/s, frekuensi gelombang 1,1 kHz dan panjang tabung 30 cm, maka jumlah harmonisa yang akan dipancarkan adalah?

Jawab :

Penjelasan: Untuk tabung terbuka, v _n =nv/2L

1.1×10 3 =(n×330)/(2×0.30) n=2

Kesimpulan Pembahasan

• Setiap gelombang memiliki titik tinggi dan titik rendah. Titik-titik tinggi dikenal dengan nama puncak. Di sisi lain, titik rendah diberi nama dengan palung.
• Amplitudo adalah jarak maksimum gangguan dari titik tengah gelombang ke puncak puncak atau dasar lembah.
• Jarak maksimum antara dua lembah yang berdekatan atau dua puncak yang berdekatan dikenal sebagai panjang gelombang.
• Sekarang, periode waktu sebenarnya adalah waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan satu getaran.
• Frekuensi adalah jumlah getaran yang dialami gelombang dalam satu detik.