Rumus Frekuensi: Pengertian, Jenis, dan Cara Menghitungnya dalam Fisika

Liputan6.com, Jakarta Dalam pelajaran fisika, rumus frekuensi menjadi salah satu materi dasar yang wajib dikuasai setiap pelajar maupun mahasiswa. Konsep ini menjadi fondasi penting untuk memahami berbagai fenomena gelombang, mulai dari bunyi yang kita dengar hingga sinyal radio yang menghubungkan komunikasi modern.

Secara sederhana, frekuensi menggambarkan seberapa sering suatu peristiwa berulang dalam satu satuan waktu tertentu. Memahami rumus frekuensi memungkinkan seseorang menghitung jumlah getaran yang terjadi dalam satu detik, baik pada gelombang bunyi, cahaya, maupun gelombang elektromagnetik lainnya.

Penguasaan materi frekuensi sangat berguna di berbagai bidang, mulai dari teknik elektro, telekomunikasi, hingga kedokteran. Artikel ini akan mengupas tuntas pengertian, beragam rumus, serta contoh soal yang relevan untuk memperkuat pemahaman kamu.

Dilansir dari HowStuffWorks, frekuensi yang dilambangkan dengan simbol f dan diukur dalam satuan hertz (Hz) merupakan metrik penting untuk mengukur seberapa sering suatu peristiwa berulang terjadi dalam interval waktu tertentu. Satu hertz berarti satu siklus gelombang per detik, dan penamaan satuan ini diambil dari nama Heinrich Hertz, seorang pionir dalam bidang elektromagnetisme.

Berikut ulasan selengkapnya, dirangkum Liputan6.com pada Rabu (1/7/2026). 

Frekuensi dalam fisika didefinisikan sebagai jumlah getaran atau siklus gelombang yang terjadi dalam satu satuan waktu. Konsep ini menjelaskan seberapa cepat suatu objek bergetar atau seberapa rapat puncak gelombang yang melewati suatu titik tertentu setiap detiknya. Sebagaimana dikutip dari Vedantu, frekuensi suatu gelombang pada dasarnya merujuk pada seberapa teratur partikel medium berfluktuasi atau bergetar ketika dilewati oleh gangguan gelombang. Satuan resmi frekuensi dalam Sistem Internasional (SI) adalah Hertz (Hz), di mana 1 Hz setara dengan satu getaran per detik.

Penamaan satuan Hertz diambil sebagai bentuk penghormatan kepada fisikawan Jerman, Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894). Mengacu pada Britannica, frekuensi secara umum merupakan kebalikan dari periode, yakni interval waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan satu siklus penuh. Jadi, semakin cepat suatu benda bergetar, semakin tinggi nilai frekuensinya, dan sebaliknya. Konsep dasar inilah yang menjadi landasan berbagai rumus frekuensi yang digunakan dalam perhitungan gelombang.

Johannes Stark, peraih Nobel Fisika 1919, dikutip dari NobelPrize.org menyatakan, "Sebab dalam kondisi tertentu, atom-atom kimia memancarkan gelombang cahaya dengan panjang atau frekuensi osilasi tertentu - spektra karakteristik mereka yang sudah dikenal."

Satu hal penting yang sering luput dari pembahasan adalah bahwa frekuensi gelombang bersifat konstan meskipun gelombang berpindah dari satu medium ke medium lain. Berdasarkan Vedantu, ketika gelombang seperti cahaya atau bunyi melewati batas antar medium, kecepatan dan panjang gelombangnya berubah, tetapi frekuensi tetap sama karena ditentukan oleh sumbernya. Inilah mengapa warna cahaya, yang bergantung pada frekuensi, tidak berubah saat menembus kaca atau medium lain.

Terdapat beberapa rumus frekuensi yang bisa digunakan sesuai dengan data yang diketahui dalam suatu persoalan fisika. Mengutip Cuemath, rumus frekuensi gelombang digunakan untuk mencari frekuensi (f), periode (T), kecepatan gelombang (v), maupun panjang gelombang (lambda). Berikut kumpulan rumus frekuensi yang perlu dikuasai.

1. Rumus Frekuensi dari Jumlah Getaran dan Waktu: f = n / t, di mana f adalah frekuensi (Hz), n adalah jumlah getaran, dan t adalah waktu dalam satuan detik (s). Rumus ini paling dasar dan sering digunakan untuk menghitung frekuensi dari data observasi langsung.

2. Rumus Frekuensi dari Periode: f = 1 / T, di mana T adalah periode yaitu waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan satu siklus penuh dalam satuan detik. Hubungan ini menunjukkan bahwa frekuensi dan periode gelombang berbanding terbalik.

3. Rumus Frekuensi dari Kecepatan dan Panjang Gelombang: f = v / lambda, di mana v adalah kecepatan gelombang (m/s) dan lambda adalah panjang gelombang (m). Rumus ini umum dipakai untuk berbagai jenis gelombang mekanik maupun elektromagnetik.

4. Rumus Frekuensi dari Cepat Rambat Cahaya: f = c / lambda, di mana c adalah kecepatan cahaya dalam ruang hampa (3 x 10^8 m/s). Rumus ini khusus digunakan untuk gelombang elektromagnetik yang merambat di vakum.

5. Rumus Frekuensi dari Frekuensi Sudut: f = omega / 2pi, di mana omega adalah frekuensi sudut dalam satuan radian per detik. Sebagaimana disampaikan ib-lenhardt.com, frekuensi sudut merupakan representasi lain yang sering digunakan dalam fisika untuk menghubungkan gerakan osilasi dengan sudut lingkaran penuh (2pi radian).

6. Rumus Frekuensi dari Energi Kuantum: f = E / h, di mana E adalah energi kuantum dan h adalah konstanta Planck (6,626 x 10^-34 Js). Rumus ini merupakan dasar dari mekanika kuantum yang dikembangkan oleh Max Planck.

Baca juga: Amplitudo adalah Simpangan Terjauh dari Titik Keseimbangan pada Getaran

Frekuensi memiliki hubungan erat dengan dua besaran fisika lainnya, yaitu periode dan panjang gelombang. Pemahaman tentang keterkaitan ketiganya sangat penting dalam menyelesaikan berbagai persoalan yang berkaitan dengan rumus frekuensi. Hubungan antara frekuensi (f) dan periode (T) bersifat berbanding terbalik, yang dinyatakan dengan rumus f = 1/T. Artinya, semakin tinggi frekuensi suatu gelombang, semakin pendek periodenya, dan sebaliknya.

Sementara itu, hubungan frekuensi dengan panjang gelombang juga bersifat berbanding terbalik apabila kecepatan gelombang konstan. Berdasarkan persamaan v = f x lambda, dapat dilihat bahwa jika kecepatan gelombang tetap, peningkatan frekuensi akan menyebabkan panjang gelombang menjadi lebih pendek. Hubungan ini berlaku untuk semua jenis gelombang, baik mekanik maupun elektromagnetik.

Fakta menarik yang perlu dipahami adalah bahwa frekuensi gelombang tidak berubah ketika berpindah medium. Sebagaimana dilaporkan Vaia, ketika gelombang bunyi merambat dari udara ke air, kecepatan bunyi dan panjang gelombangnya berubah, tetapi frekuensinya tetap konstan karena frekuensi ditentukan oleh sumber getaran, bukan oleh medium perambatannya. Prinsip ini menjadi dasar penting dalam memahami fenomena pembiasan gelombang dan berbagai aplikasi teknologi.

Dalam dunia fisika, frekuensi memiliki beberapa klasifikasi berdasarkan karakteristik dan penggunaannya. Merujuk Toppr, frekuensi merujuk pada jumlah kemunculan suatu peristiwa berulang per satuan waktu, dan konsep ini dapat menjelaskan mengapa langit berwarna biru, mengapa suara seseorang berbeda-beda, hingga mengapa nada piano memiliki karakter unik. Berikut jenis-jenis frekuensi dalam fisika beserta penjelasannya.

1. Frekuensi Audio (Audiosonik): Frekuensi ini memiliki rentang 20 Hz hingga 20.000 Hz dan merupakan jenis frekuensi yang dapat didengar oleh telinga manusia. Frekuensi audio banyak dimanfaatkan dalam dunia musik, sistem pengeras suara, dan gelombang bunyi sehari-hari.

2. Frekuensi Infrasonik: Frekuensi di bawah 20 Hz yang tidak dapat didengar manusia. Frekuensi ini digunakan untuk mendeteksi gempa bumi dan letusan gunung berapi. Beberapa hewan seperti gajah dan jangkrik mampu mendengar frekuensi infrasonik.

3. Frekuensi Ultrasonik: Frekuensi di atas 20.000 Hz yang juga berada di luar jangkauan pendengaran manusia. Frekuensi ultrasonik banyak dimanfaatkan dalam bidang medis untuk USG (Ultrasonografi) dan dalam industri untuk mendeteksi kerusakan logam.

4. Frekuensi Radio: Frekuensi ini mengacu pada spektrum elektromagnetik yang dihasilkan dari pemberian arus bolak-balik pada antena. Frekuensi radio dibagi menjadi AM (Amplitude Modulation) dan FM (Frequency Modulation) yang digunakan untuk penyiaran dan komunikasi nirkabel.

5. Frekuensi Resonansi: Frekuensi khusus di mana amplitudo getaran meningkat secara drastis. Fenomena ini terjadi ketika frekuensi dari luar sama dengan frekuensi alami suatu benda, yang dapat menghasilkan efek dramatis seperti pecahnya gelas atau runtuhnya jembatan.

6. Frekuensi Alami (Natural Frequency): Merujuk Cadence PCB Solutions, frekuensi alami suatu objek adalah frekuensi atau laju di mana objek tersebut bergetar secara alami ketika diganggu. Frekuensi ini sangat penting dalam desain teknik dan analisis struktural untuk mencegah kerusakan akibat resonansi.

Baca juga: Amplitudo adalah Jarak Terjauh dalam Gelombang

Rumus frekuensi memiliki penerapan luas dalam berbagai bidang kehidupan, mulai dari elektronika hingga kedokteran. Seperti yang diberitakan Study.com, frekuensi secara umum ditentukan dengan membagi jumlah peristiwa dengan waktu yang dibutuhkan untuk peristiwa tersebut terjadi. Berikut penerapan rumus frekuensi dalam berbagai konteks beserta contoh perhitungannya.

1. Telekomunikasi: Rumus frekuensi digunakan untuk menentukan panjang gelombang sinyal radio, Wi-Fi, dan 5G. Setiap saluran komunikasi beroperasi pada frekuensi tertentu agar tidak saling mengganggu.

2. Dunia Medis: Dalam pemeriksaan USG, frekuensi ultrasonik 2-18 MHz digunakan untuk pencitraan organ tubuh. Sementara itu, EEG mengukur frekuensi getaran otak pada rentang 0,5-60 Hz.

3. Musik dan Akustik: Setiap nada dalam musik memiliki frekuensi tertentu. Nada standar A4 pada piano memiliki frekuensi 440 Hz. Tuner digital bekerja dengan mencocokkan frekuensi bunyi instrumen terhadap frekuensi acuan.

4. Teknik Sipil: Para insinyur menghitung frekuensi alami bangunan dan jembatan untuk memastikan struktur tidak mengalami resonansi berbahaya saat terkena angin atau gempa bumi.

5. Astronomi: Analisis frekuensi radiasi kosmik dan garis spektral membantu para ilmuwan mempelajari komposisi bintang dan objek langit lainnya dari jarak jauh.

Berikut contoh soal penerapan rumus frekuensi beserta pembahasannya:

Contoh Soal 1: Sebuah gelombang membutuhkan waktu 0,5 detik untuk menyelesaikan satu getaran penuh. Berapakah frekuensinya?

Diketahui: T = 0,5 s. Ditanya: f. Jawab: f = 1/T = 1/0,5 = 2 Hz.

Contoh Soal 2: Gelombang cahaya memiliki panjang gelombang 600 nm saat merambat di ruang hampa. Berapakah frekuensinya? (c = 3 x 10^8 m/s)

Diketahui: lambda = 600 nm = 6 x 10^-7 m, c = 3 x 10^8 m/s. Ditanya: f. Jawab: f = c/lambda = 3 x 10^8 / 6 x 10^-7 = 5 x 10^14 Hz.

Contoh Soal 3: Sebuah gelombang bunyi memiliki kecepatan rambat 340 m/s dan panjang gelombang 2 meter. Tentukan frekuensi gelombang tersebut.

Diketahui: v = 340 m/s, lambda = 2 m. Ditanya: f. Jawab: f = v/lambda = 340/2 = 170 Hz.

Baca juga: Frekuensi adalah Jumlah Gelombang Per Detik

Apakah frekuensi gelombang berubah ketika melewati medium yang berbeda?

Tidak, frekuensi gelombang tetap konstan meskipun berpindah dari satu medium ke medium lain. Hal ini terjadi karena frekuensi ditentukan oleh sumber gelombang, bukan oleh medium perambatannya. Yang berubah ketika gelombang memasuki medium baru adalah kecepatan dan panjang gelombangnya, sementara frekuensi tetap sama agar persamaan v = f x lambda tetap terpenuhi.

Apa perbedaan antara frekuensi dan periode?

Frekuensi dan periode merupakan dua besaran yang saling berkebalikan. Frekuensi (f) mengukur jumlah getaran per detik dalam satuan Hertz (Hz), sedangkan periode (T) mengukur waktu yang dibutuhkan untuk satu siklus getaran penuh dalam satuan detik. Hubungan keduanya dinyatakan dengan rumus sederhana f = 1/T atau T = 1/f.

Mengapa memahami rumus frekuensi penting dalam kehidupan sehari-hari?

Rumus frekuensi memiliki peran vital dalam banyak aspek kehidupan modern. Dalam bidang telekomunikasi, rumus ini membantu menentukan gelombang radio yang tepat untuk siaran dan komunikasi nirkabel. Di dunia medis, pemahaman frekuensi digunakan dalam peralatan diagnostik seperti USG dan MRI. Sementara dalam bidang teknik, analisis frekuensi membantu merancang bangunan yang tahan gempa dan mesin yang beroperasi secara aman.