KECEPATAN RAMBAT GELOMBANG: FAKTOR DAN PENGUKURAN - FISIK - 2025

The kecepatan propagasi gelombang adalah besarnya yang mengukur kecepatan di mana gangguan dari merambat gelombang sepanjang perpindahan. Kecepatan merambat gelombang bergantung pada jenis gelombang dan media yang dilaluinya merambat.

Secara logis, gelombang yang bergerak di udara tidak akan bergerak dengan kecepatan yang sama dengan gelombang yang bergerak melalui darat atau laut. Demikian pula, gelombang seismik, suara atau cahaya tidak bergerak dengan kecepatan yang sama. Misalnya, dalam ruang hampa gelombang elektromagnetik merambat dengan kecepatan cahaya; artinya, 300.000 km / s.

Dalam kasus suara di udara, kecepatan propagasinya adalah 343 m / s. Secara umum, untuk gelombang mekanis, kecepatan melalui suatu material terutama bergantung pada dua karakteristik medium: kepadatan dan kekakuannya. Bagaimanapun, umumnya kecepatan dikaitkan dengan nilai panjang gelombang dan periode.

Hubungan tersebut dapat dinyatakan secara matematis melalui hasil bagi: v = λ / T, dimana v adalah kecepatan gelombang yang diukur dalam meter per detik, λ adalah panjang gelombang yang diukur dalam meter dan T adalah periode yang diukur dalam sekon.

Seperti yang diukur?

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, secara umum kecepatan suatu gelombang ditentukan oleh panjang gelombangnya dan periodenya.

Oleh karena itu, karena periode dan frekuensi suatu gelombang berbanding terbalik, maka dapat pula dinyatakan bahwa kecepatannya bergantung pada frekuensi gelombang tersebut.

Hubungan ini dapat diekspresikan secara matematis seperti ini:

v = λ / T = λ ∙ f

Dalam ekspresi ini f adalah frekuensi gelombang yang diukur dalam Hz.

Hubungan seperti itu hanyalah cara lain untuk mengungkapkan hubungan antara kecepatan, ruang, dan waktu: v = s / t, di mana s mewakili ruang yang ditempuh oleh benda bergerak.

Oleh karena itu, untuk mengetahui kecepatan merambat suatu gelombang, perlu diketahui panjang gelombangnya dan baik periode maupun frekuensinya. Dari penjelasan di atas, jelas terlihat bahwa kecepatan tidak bergantung pada energi gelombang atau amplitudo.

Misalnya, jika Anda ingin mengukur kecepatan rambat gelombang di sepanjang tali, Anda dapat melakukannya dengan menentukan waktu yang diperlukan agar gangguan berpindah dari satu titik pada tali ke titik lainnya.

Faktor-faktor itu tergantung

Pada akhirnya, kecepatan rambat gelombang akan bergantung pada jenis gelombang dan karakteristik media yang dilaluinya. Di bawah ini adalah beberapa kasus khusus.

Kecepatan rambat gelombang transversal dalam sebuah string

Contoh yang sangat sederhana dan sangat grafis untuk memahami faktor-faktor mana yang biasanya bergantung pada kecepatan gelombang adalah gelombang transversal yang bergerak di sepanjang tali.

Ekspresi berikut memungkinkan untuk menentukan kecepatan propagasi untuk gelombang ini:

v = √ (T / μ)

Dalam ekspresi ini μ adalah kerapatan linier dalam kilogram per meter dan T adalah tegangan tali.

Kecepatan propagasi suara

Suara adalah kasus tertentu dari gelombang mekanis; Oleh karena itu, dibutuhkan suatu alat untuk dapat bergerak, bukan dapat melakukannya dalam ruang hampa.

Kecepatan perjalanan suara melalui media material akan menjadi fungsi dari karakteristik media yang melaluinya ditransmisikan: suhu, kepadatan, tekanan, kelembaban, dll.

Suara merambat lebih cepat di benda padat daripada di cairan. Dengan cara yang sama, ia bergerak lebih cepat di dalam cairan daripada di gas, jadi ia bergerak lebih cepat di air daripada di udara.

Secara spesifik kecepatan rambatnya di udara adalah 343 m / s pada suhu 20 ºC.

Kecepatan rambat gelombang elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik, yang merupakan jenis gelombang transversal, merambat melalui ruang angkasa. Oleh karena itu, mereka tidak membutuhkan alat gerak: mereka dapat melakukan perjalanan melalui kehampaan.

Gelombang elektromagnetik bergerak dengan kecepatan sekitar 300.000 km / s (kecepatan cahaya) meskipun, tergantung pada kecepatannya, gelombang tersebut dikelompokkan ke dalam rentang frekuensi yang membentuk apa yang disebut spektrum elektromagnetik.

Latihan terselesaikan

Latihan pertama

Tentukan kecepatan gelombang transversal bergerak melalui tali sepanjang 6 m, jika tegangan tali 8 N dan massa totalnya 12 kg.

Larutan

Hal pertama yang perlu dihitung adalah kerapatan linier string:

μ = 12/6 = 2 kg / m

Setelah ini selesai, dimungkinkan untuk menentukan kecepatan propagasi, yang menggantikannya dalam ekspresi:

v = √ (T / μ) = √ (8/2) = 2 m / s

Latihan kedua

Diketahui bahwa frekuensi not musik adalah 440 Hz. Tentukan panjang gelombangnya baik di udara maupun di air, dengan mengetahui bahwa kecepatan rambatnya di udara adalah 340 m / s, sedangkan di udara air mencapai 1400 m / s.

Larutan

Untuk menghitung panjang gelombang kita menyelesaikan λ dari persamaan berikut:

v = λ ∙ f

Diperoleh: λ = v / f

Mengganti data dari pernyataan, hasil berikut tercapai:

λ _udara = 340/440 = 0,773 m

λ _air = 1400/440 = 3,27 m

Referensi

1. Gelombang (nd). Di Wikipedia. Diperoleh pada 19 Mei 2018, dari es.wikipedia.org.
2. Kecepatan fase (nd). Di Wikipedia. Diperoleh pada 19 Mei 2018, dari en.wikipedia.org.
3. Kecepatan suara (nd). Di Wikipedia. Diperoleh pada 19 Mei 2018, dari en.wikipedia.org.
4. Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Fisika dan kimia. Everest
5. David C. Cassidy, Gerald James Holton, Floyd James Rutherford (2002). Memahami fisika. Birkhäuser.
6. Prancis, AP (1971). Getaran dan Gelombang (MIT Introductory physics series). Nelson Thornes.
7. Crawford jr., Frank S. (1968). Waves (Kursus Fisika Berkeley, Vol. 3), McGraw-Hill.