Gelombang Berjalan pada Tali: Kecepatan, Frekuensi, dan Panjang Gelombang
1 · Memprediksi
Sebuah tali yang berada pada tegangan tetap membawa gelombang berjalan. Jika Anda mengendarainya pada frekuensi yang lebih tinggi, apa yang terjadi pada panjang gelombangnya?
- Panjang gelombang menjadi lebih pendek — kecepatan gelombang tetap, sehingga frekuensi yang lebih tinggi menekan pola tersebut.
- Panjang gelombang menjadi lebih panjang pada frekuensi yang lebih tinggi.
- Panjang gelombang tidak berubah terhadap frekuensi.
2 · Pengaturan
- Buka preset gelombang perjalanan dan tekan Reset. Tegangan tali (120 N) dan massa jenis linier (0,01 kg/m) adalah tetap.
- Aktifkan pembacaan panjang gelombang pada string.
- Atur frekuensi penggerak untuk setiap percobaan dan catat panjang gelombang setelah polanya stabil.
3 · Kumpulkan Data
| Frekuensi penggerak f (Hz) | Kecepatan gelombangv (m/s) | Panjang gelombang λ (m) |
|---|---|---|
| 220.00 | ||
| 440.00 | ||
| 880.00 |
Plot panjang gelombang λ (sumbu y) terhadap 1/f (sumbu x) untuk tiga percobaan Anda. Apakah garis tersebut lurus melalui titik asal?
4 · Analisis
- Untuk satu percobaan, hitung v = √(T/μ) menggunakan T = 120 N dan μ = 0.01 kg/m, kemudian λ = v/f. Bandingkan keduanya dengan tabel.
- Kecepatan gelombang sama pada ketiga percobaan. Jelaskan, dengan menggunakan v = fλ, mengapa penggandaan frekuensi harus mengurangi separuh panjang gelombang.
5 · Perluas
- Jika tegangan tali dinaikkan dan bukan frekuensinya, apakah kecepatan gelombang akan bertambah atau berkurang? Apakah panjang gelombang pada frekuensi tetap akan bertambah panjang atau pendek?
- Kecepatan gelombang bergantung pada medium (tegangan dan kerapatan linier di sini), bukan pada seberapa cepat Anda menggoyangkan tali. Jelaskan mengapa frekuensi dan kecepatan gelombang merupakan besaran independen yang Anda tetapkan secara terpisah.
Fisika di Balik Eksperimen Ini
Kecepatan Gelombang pada Tali
Kecepatan rambat gelombang transversal sepanjang tali yang diregangkan hanya bergantung pada tegangan dan massa tali per satuan panjang — bukan pada frekuensi atau amplitudo.
Hubungan Gelombang Universal
Untuk gelombang apa pun, kecepatannya sama dengan frekuensi dikali panjang gelombang. Karena v ditetapkan oleh tali, maka kenaikan f akan memaksa λ menyusut secara proporsional.