FISIKA MODERN - TEORI RELATIVITAS KHUSUS EINSTEIN~Soal Penyelesaian Fisika dan Matematika

Soal Dan Penyelesaian Fisika SMA - FISIKA MODERN - TEORI RELATIVITAS KHUSUS - Christian Huygens, tentang “teori eter alam” : bahwa cahaya pada dasarnya sama dengan bunyi. Jadi untuk merambat membutuhkan medium perantara, yang disebut eter.

Pada tahun 1887 Michelson dan Morley mengadakan percobaan-percobaan yang sangat cermat, hasilnya sangat mengejutkan, karena adanya eter tidak dapat dibuktikan dengan percobaan.

Hasil percobaan Michelson dan Morley menunjukkan; hipotesa tentang medium eter tidak dapat diterima sebagai teori yang benar, sebab medium eter tidak dapat dibuktikan dan kecepatan cahaya adalah sama dalam segala arah, tidak bergantung kepada gerak bumi.

AZAS RELATIVITAS EINSTEIN

Pada tahun 1905, mempubilkasikan makalah berjudul”Elektrodinamika benda bergerak” yang menyajikan teori relativitas khusus, berdasarkan dua postulat utama:
Postulat Einstein

Prinsip relativitas (postulat pertama): Hukum-hukum fisika adalah sama untuk setiap kerangka acuan, baik kerangka acuan yang diam maupun kerangka acuan yang bergerak.
Einstein mengusulkan bahwa kecepatan cahaya yang besarnya sama ke segala arah itu berlaku ditempat-tempat lain dalam alam semesta ini. Tegasnya kecepatan cahaya adalah sama, tidak bergantung kepada gerak sumber cahaya maupun pengamatnya.

Teori Einstein membawa akibat-akibat yang sangat luas dirasakan agak menyimpang dari pengalaman-pengalaman yang kita peroleh sehari-hari sebagai Efek dari Relativitas Khusus. Diantaranya adalah :

Kecepatan relatif
Dilatasi waktu (termasuk “paradok kembar” yang terkenal)
Konstraksi panjang ( konstraksi Lorentz)
Massa relativistik
Energi kinetik relativistik
Energi total relativistik
Momentum relativistik
Efek Doppler relativistk
Simultanitas dan sinkronisasi waktu

1. Kecepatan Relatif

Bila

v_{1}

$v_{1}$ adalah laju kereta api relatif terhadap tanah, dan

v_{2}

$v_{2}$ adalah laju orang relatif terhadap kereta api, maka laju orang relatif terhadap tanah :

v = \frac{v_{1} + v_{2}}{1 + \frac{v_{1} v_{2}}{c^{2}}}

$v=\frac{v_{1}+v_{2}}{1+\frac{v_{1}v_{2}}{c^{2}}}$ c = kecepatan cahaya =

3 x 10^{8}

$\small3 x 10^{8}$ m/s.

2. Dilatasi waktu (Perpanjangan waktu)

Waktu yang diamati oleh pengamat yang diam (

Δ t_{0}

$\Delta t_{0}$ ) dengan waktu yang diamati oleh pengamat yang bergerak dengan kecepatan v adalah berbeda, dimana :

Δ t

$\Delta t$ adalah waktu yang tercatat menurut pengamatan pengamat yang bergerak dengan kecepatan v.

Δ t = \frac{Δ t_{o}}{\sqrt{1 - \frac{v^{2}}{c^{2}}}}

$\Delta t=\frac{\Delta t_{o}}{\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}}$ Analisa ini menunjukkan bahwa benda yang bergerak relatif lebih lambat waktunya bila dibandingkan dengan benda yang dalam keadaan diam. Hal ini dapat dibuktikan dengan adanya PENOMENA ANAK KEMBAR.

3. Kontraksi Lorentz.

Benda yang panjangnya L, oleh pengamat yang bergerak sejajar dengan panjang benda dan dengan kecepatan v, panjangnya akan teramati sebagai L.

L = L_{o} \sqrt{1 - \frac{v^{2}}{c^{2}}}

$L=L_{o}\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}$ Konsep ini juga berlaku untuk dua dimensi, yaitu Luas benda dan tiga dimensi atau Volume benda.

4. Massa Relavistik

Massa benda yang teramati oleh pengamat yang tidak bergerak terhadap benda, berbeda dengan massa yang teramati oleh pengamat yang bergerak dengan kecepatan v terhadap benda.

m = \frac{m_{o}}{\sqrt{1 - \frac{v^{2}}{c^{2}}}}

$m=\frac{m_{o}}{\sqrt{{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}}}$ m = adalah massa yang teramati oleh pengamat yang bergerak dengan kecepatan v terhadap tanah dan

m_{o}

$m_{o}$ massa yang teramati oleh pengamat yang tidak bergerak terhadap benda.

5. Energi Relativistik

Di dalam mekanika relativistik, benda yang dalam keadaan diam dengan massa diam

m_{o}

$m_{o}$ memiliki energi sebesar:

E_{o} = m_{o} v^{2}

$E_{o}=m_{o}v^{2}$ dan energi benda yang sedang bergerak dengan kecepatan konsten sebesar v adalah memiliki energi total (mekanik) sebesar:

E = m c^{2}

$E=mc^{2}$ sehingga energi kinetik benda adalah:

E_{k} = E - E o

$E_{k}= E - E{o}$ atau

E_{k} = m_{o} c^{2} ⎛ ⎜ ⎜ ⎝ \frac{1}{\sqrt{1 - \frac{v^{2}}{c^{2}}}} - 1 ⎞ ⎟ ⎟ ⎠

$E_{k}=m_{o}c^{2}\left ( \frac{1}{\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}}-1 \right )$ atau

E_{k} = E_{k o} ⎛ ⎜ ⎜ ⎝ \frac{1}{\sqrt{1 - \frac{v^{2}}{c^{2}}}} - 1 ⎞ ⎟ ⎟ ⎠

$E_{k}=E_{ko}\left ( \frac{1}{\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}}-1 \right )$ Baca: Bukti Kebenaran Teori Relativitas Dalam Kehidupan Sehari-hari
Soal Dan Penyelesaian Fisika Modern: Pilih salah satu link di bawah ini:

FISIKA MODERN - TEORI RELATIVITAS KHUSUS EINSTEIN