Energi Gelombang, Daya Gelombang, & Kelajuan Gelombang pada Dawai yang Tegang ǀ Pengertian, Penurunan Persamaan (Rumus), & Contohnya

Besaran lain yang dapat kita indetifikasi pada sebuah gelombang berjalan dan gelombang berdiri adalah kelajuan gelombang pada tali yang tegang (cepat rambat gelombang pada senar/dawai), energi kinetik, potensial, energi total dalam satu panjang gelombang, dan laju perpindahan energi (daya) dalam gelombang.

Berikut pengertian, penurunan persamaan (rumus), dan analisis gambar masing-masing.

Baca sebelumnya : Superposisi, Interferensi Konstruktif - Destruktif, & Difraksi ǀ Pengertian, Analisis Gambar, & Contohnya

KELAJUAN GELOMBANG PADA TALI YANG TEGANG (CEPAT RAMBAT GELOMBANG PADA SENAR)

Sebuah penggetar dikaitkan pada sebuah tali. Kemudian, tali tersebut dikaitkan ke sebuah katrol dan digantungi sebuah beban bermassa. Hal ini menyebabkan tali berada dalam keadaan tegang. Setelahnya, penggetar dihidupkan dan munculan gelombang berbentuk perut-simpul. Percobaan ini kita sebut percobaan Melde.

Dari, percobaan ini kita hendak menurunkan sebuah persamaan (rumus) kelajuan gelombang pada tali yang tegang atau boleh kita anggap cepat rambat gelombang pada senar tegang.

Kita dapat menganalisis bagian tali sepanjang Δx pada gelombang dengan kemiringan seperti pada gambar 1.1. Sehingga, kita menemukan persamaan kelajuan gelombang pada tali tegang (cepat rambat gelombang pada senar/ dawai). Sebenarnya, kita bisa lewati penurunan persamaan berikut dan fokus pada hasil-nya.

v = akar (T/μ)=akar (T.l/m)=akar (T.l/ρa)

Gambar 1.1.a. Penurunan Persamaan Kelajuan Gelombang pada Tali yang Tegang (Cepat Rambat Gelombang pada Senar/ Dawai)
-klik gambar untuk melihat lebih baik-

Gambar 1.1.b. Penurunan Persamaan Kelajuan Gelombang pada Tali yang Tegang (Cepat Rambat Gelombang pada Senar/ Dawai)
-klik gambar untuk melihat lebih baik-

Keterangan :

v = kelajuan gelombang pada tali tegang (m/s); μ=massa per satuan panjang tali (kg/m) atau rapat massa untuk panjang; ρ= massa per satuan volume (kg/m3) atau rapat massa untuk volume; A = luas penampang tali (senar/dawai) (m2); l = panjang tali (senar/dawai) (m); T = gaya yang menyebabkan tali tegang (N)

ENERGI DALAM SATU PANJANG GELOMBANG

Kita kembali pada contoh bola pantai yang yang berada di air dekat pinggir kolam. Saat gangguan diberikan pada air bagian tengah kolam, gelombang akan merambat dari sumber gangguan ke seluruh bagian kolam.

Bola pantai yang mulanya diam mulai terangkat ke atas. Hal ini terjadi karena energi sedang berpindah dari sumber ke bola. Sekarang, kita bayangkan gelombang air tersebut adalah tali bermassa Δm dengan panjang Δx yang menggerakkan elemen massa ke atas atau v_y ke atas.

Jadi, kita mengganti objek bola dengan massa dari tali itu sendiri. Kita ambil sedikit bagian untuk dianalisis yang kita sebut eleman massa (Δm).

Penurunan energi kinetiknya sebagai berikut.

Gambar 1.1.c. Penurunan Persamaan Energi pada Satu Gelombang dan Laju Perpindahan Energi (Daya)-nya
-klik gambar untuk melihat lebih baik-

Keterangan :

E_λ = energi salam satu panjang gelombang (J); U = energi potensial (J); K = energi kinetik (J); P = daya (laju perpindahan energi)(J/s); ω = frekuensi sudut atau kecepatan sudut (rad/s); A = amplitudo; Δm = elemen massa (kg); Δx = panjang tali elemen massa (m); v = cepat rambat gelombang (m/s)

Energi potensial satu panjang gelombang adalah sama besar dengan energi kinetiknya. Sedangkan, energi total (mekanik)-nya adalah penjumlahan dari keduanya.

Laju perpindahan energi (daya) dari gelombang nya adalah energi per waktu yang diterima oleh elemen massa (Δm).

Baca selanjutnya : Gelombang Bunyi ǀ Sifat, Karakteristik, Keras Suara & Frekuensi, dan Pemanfaatannya pada Kehidupan

KESIMPULAN

Itulah penurunan persamaan (rumus), analisis gambar dari besaran kelajuan gelombang pada tali yang tegang (cepat rambat gelombang pada senar/dawai), energi kinetik, potensial, energi total dalam satu panjang gelombang, dan laju perpindahan energi (daya) dalam gelombang.