Kecepatan gelombang yang merambat sepanjang senar yang diregangkan – senar gitar, kawat piano, tali, atau kabel listrik – hanya bergantung pada dua sifat fisik: seberapa kencang gelombang tersebut diregangkan dan berapa banyak massa yang dikandungnya per satuan panjang. Kalkulator ini menerapkan rumus klasik gelombang pada tali, v = √(T/µ), untuk mencari kecepatan gelombang secara langsung, atau untuk menghitung mundur dan menyelesaikan tegangan atau kerapatan massa linier yang diperlukan untuk mencapai kecepatan target.

Cara kerja rumus kecepatan gelombang

Gelombang pada tali adalah gangguan transversal yang merambat karena tegangan pada tali menarik setiap segmen yang dipindahkan kembali ke arah kesetimbangan, sedangkan massa tali menahan percepatan (inersia) tersebut. Keseimbangan antara gaya pemulih (tegangan) dan massa penahan (kerapatan linier) menentukan kecepatan rambat gangguan: v = √(T/µ).

Karena hubungannya adalah akar kuadrat, kecepatan gelombang tidak berskala linier terhadap tegangan. Meningkatnya tegangan menjadi empat kali lipat hanya akan menggandakan kecepatan gelombang; meningkatkan ketegangan sebesar 44% adalah hal yang diperlukan untuk menggandakan kecepatan tali dengan µ tertentu (karena 1,44 ≈ √2 kuadrat). Rumus ini mengasumsikan tali yang diidealkan — sangat fleksibel, seragam, dan memiliki tegangan yang seragam di sepanjang talinya — yang merupakan perkiraan yang baik untuk tali dan kabel tipis, namun tidak dapat digunakan untuk batang atau kabel kaku yang memerlukan ketahanan tekuk.

Masukan dan artinya

Ketegangan (T) adalah gaya tarik dalam satuan newton yang meregangkan tali hingga kencang. Dalam instrumen dan struktur nyata, ketegangan sering kali diatur oleh mekanisme penyetelan (pasak penyetel gitar, penegang jangkar kabel) dan dapat berkisar dari beberapa newton untuk senar longgar hingga ratusan newton untuk senar instrumen yang kencang atau ribuan untuk kabel struktural.

Kerapatan massa linier (µ) adalah massa per satuan panjang dalam kilogram per meter. Senar tipis dan ringan (seperti senar E gitar tinggi) memiliki µ kecil; senar bass yang tebal dan berliku atau kabel yang berat memiliki µ yang jauh lebih besar. Jika Anda tidak mengetahui µ secara langsung, tab Dari Massa & Panjang memperolehnya dengan membagi massa total tali dengan panjangnya — input yang memiliki pengaruh terbesar pada hasil biasanya adalah tegangan atau µ mana pun yang paling tidak Anda yakini, karena keduanya memasukkan rumus, namun µ dimasukkan di bawah akar kuadrat pada penyebut sehingga mengurangi separuh µ memiliki efek yang sama dengan menggandakan tegangan.

Batasan dan kasus tepi

Rumus ini mengasumsikan bahwa tali benar-benar fleksibel (tidak ada kekakuan lentur), tegangan seragam di seluruh panjangnya, dan amplitudo gelombang cukup kecil sehingga geometri tali tidak berubah secara berarti saat bergetar. Rumus ini tidak memperhitungkan redaman (kehilangan energi akibat hambatan udara atau gesekan internal), yang menyebabkan gelombang nyata kehilangan amplitudo seiring jarak dan waktu meskipun nilai kecepatan rumus ini tetap akurat. Hal ini juga tidak berlaku untuk batang kaku, kabel tebal yang ketahanan lenturnya signifikan, atau gelombang yang merambat melalui media 2D/3D seperti membran atau benda padat — hal ini memerlukan persamaan gelombang yang berbeda. Tegangan harus non-negatif dan massa jenis linier harus benar-benar positif agar rumus dapat menghasilkan kecepatan terbatas yang bermakna secara fisik.