Apakah Anda pernah memperhatikan bentuk dari tali setelah digetarkan? Bagaimana polanya? Bagaimana bentuk persamaan gelombangnya? Bagaimana menghitung kecepatan gelombangnya? Bagaimana menentukan percepatan gelombangnya? Mau tahu apa jawabannya? Mari kita pahami materi gelombang berjalan yang sedang Anda pelajari.
Gelombang berjalan adalah gelombang yang amplitude dan fasenya sama di setiap titik yang dilalui gelombang. Suatu gelombang dimana setiap titik yang dilalui oleh gelombang tersebut bergetar harmonis dengan amplitudo yang sama besar. Amplitudo pada tali yang digetarkan terus menerus akan selalu tetap, oleh karenanya gelombang yang memiliki amplitudo yang tetap setiap saat disebut gelombang berjalan.
Persamaan simpangan
Seutas tali yang cukup panjang digetarkan sehingga pada tali terbentuk gelombang transversal berjalan. Gelombang merambat dari titik O sebagai pusat koordinat menuju arah sumbu –x positif. Mari kita perhatikan gambar berikut:
Jika titik O telah bergetar secara periodik selama t detik, maka simpangan gelombang di titik O akan memenuhi simpangan getaran harmonis, yaitu
Bagaimana jika Anda menginginkan mencari fase gelombangnya? Dari persamaan di atas Anda dapat tuliskan sebagai
Anda tentu dapat membuat kesimpulan berhubungan dengan tanda di depan amplitudo 𝐴 dan bilangan gelombang 𝑘, yaitu:
+𝐴 berarti simpangan awal gelombang ke atas
–𝐴 berarti simpangan awal gelombang ke bawah
−𝑘 berarti gelombang merambat ke kanan
+𝑘 berarti gelombang merambat ke kiri
Keterangan:
y= simpangan (m);
A= amplitudo gelombang (m);
𝜔= kecepatan sudut gelombang (rads–1);
t= lamanya gelombang beretar (s);
T= periode gelombang (s);
k= bilangan gelombang (radm–1);
x= jarak titik ke sumber getar (m); dan
λ = panjang gelombang (m).
Persamaan kecepatan
Seperti Anda ketahui bahwa kecepatan merupakan turunan pertama dari jarak atau simpangan. Dengan demikian, persamaan kecepatan gelombang berjalan adalah persamaan yang diturunkan dari persamaan simpangan. Secara matematis, jika Anda ambil persamaan gelombang yang simpangan awal ke atas dan arah rambatnya ke kanan maka Anda dapat turunkan persamaan kecepatannya sebagai berikut:
Bagaimana jika Anda ditanya kecepatan maksimum, maka Anda tinggal ambil variabel sebelum cos yaitu 𝐴𝜔, jadi kecepatan maksimum dapat Anda tuliskan
Persamaan percepatan
Seperti halnya kecepatan, Anda dapat mencari persamaan percepatan merupakan turunan pertama dari kecepatan atau percepatan merupakan turunan kedua dari simpangan. Secara matematis, Anda dapat mencari persamaan percepatan dengan langkah–langkah sebagai berikut:
Sehingga akhirnya Anda dapat menulis persamaan gelombang berjalan sebagai berikut:
Dari persamaan di atas, Anda pasti dapat menentukan percepatan maksimum gelombang berjalan, yaitu:
Sudut Fase, Fase dan Beda fase Gelombang Stasioner
Pada gelombang berjalan Anda juga dapat menentukan sudut fase dan fase gelombang serta beda fase. Sudut fase adalah sudut yang ditempuh oleh benda yang bergetar. Sudut fase dinyatakan dalam fungsi sinus dari persamaan umum gelombang. Fase gelombang adalah besaran yang berkaitan dengan simpangan dan arah gerak gelombang. Beda fase adalah perbedaan fase gelombang atau tahapan gelombang.
Tiga variabel tersebut dapat Anda turunkan dengan mudah dari persamaan gelombang berjalan, mari Anda turunkan. Tuliskan persamaan umum gelombang berjalan, misalnya Anda ambil persamaan simpangan gelombang yang simpangan awalnya ke atas dan arah rambatnya ke kanan,
