Teori Relativitas Khusus

Salam Dunia Pendidikan....

PENDAHULUAN

Teori relativitas khusus dikemukakan oleh Albert Einstein setelah percobaan Michelson dan Morley dapat pertanda bahwa hipotesa perihal medium eter tidak ada sama sekali.
Teori relativitas khusus didasarkan pada dua postulat, yaitu:

• Postulat I	:	Hukum-hukum fisika berlaku pada suatu kerangka koordinat S, berlaku juga bagi kerangka koordinat yang lain (S'), yang bergerak dengan kecepatan tetap relatf terhadap S.
• Postulat II	:	Nilai cepat rambat cahaya di ruang hampa yakni mutlak/sama, tidak tergantung pada gerak pengamat maupun sumber cahaya.

PENJUMLAHAN KECEPATAN RELATIVITAS DAN DILATASI WAKTU

PENJUMLAHAN KECEPATAN RELATIVITAS
v = (v1 +v2) / (1 + v1 . v2/C²)
v1 = laju benda 1 terhadap bumi
v2 = laju benda 2 terhadap benda 1
v = laju benda 2 terhadap bumi
c = kecepatan cahaya
Kesimpulan:

1. Kecepatan cahaya (c) dalam segala arah yakni sama tidak tergantung pada gerak pengamat sumber cahaya
2. Dalam penyelesaian soal, arah kecepatan benda (v) yakni aktual kalau benda bergerak mendekati pengamat, begitu juga sebaliknya

DILATASI WAKTU
Pengertian dilatasi waktu ialah selang waktu yang dipengaruhi oleh gerak relatif kerangka (v).
Dt = Dto / Ö(1 - v²/c²)
Dto = selang waktu yang diamati pada kerangka membisu (diukur dari kerangka bergerak)
Dt = selang waktu pada kerangka bergerak (diukur dari kerangka diam)
Kesimpulan:
Semakin cepat suatu benda bergerak maka semakin besar selang waktu yang dialami benda tersebut.

KONTRAKSI PANJANG DAN MASSA RELATIVITAS

KONTRAKSI PANJANG
L = Lo Ö(1 - v²/c²)
L = panjang benda pada kerangka bergerak
Lo = panjang benda pada kerangka diam
Kesimpulan :
Benda yang bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya akan tampak lebih pendek (berkontraksi) bila diukur dari kerangka diam.

MASSA RELATIVITAS
m = mo / Ö(1 - v²/c²)
mo = massa diam
m = massa relativitas = massa benda dalam kerangka bergerak
Kesimpulan :
Massa (sifat kelembaman) suatu benda akan bertambah besar dengan makin besarnya kecepatan.

KESETARAAN MASSA ENERGI

Semakin cepat suatu benda bergerak maka semakin besar energi total (E) yang dimiliki benda, karena massa relativitasnya bertambah besar.
E = Ek + Eo
Ek = (m - mo)C²
E = energi total = m c²
Eo = energi membisu = mo c²
Ek = energi kinetik benda
Catatan:
Pada pembahasan relativitas tidak berlaku aturan kekekalan massa karena massa benda yang bergerak > massa benda diam, tapi aturan kekekalan massa energi tetap berlaku.
Contoh:
1. A dan B anak kembar. Pada umur 20 tahun A pergi ke ruang angkasa dengan pesawat yang lajunya 0,8 c dan kembali ke bumi pada dikala B berumur 30 tahun. Berapakah umur B berdasarkan A yang gres kembali?
Jawab:
A bergerak dengan v = 0,8 c sehingga pertambahan umur yang ingin dihitung A adalah Dto
Dto = Dto / (Ö1 - v²/c²) ® 30 - 20 = Dto / (Ö1 - 0.64 c²/c²)
® Dto = 6 tahun
Jadi berdasarkan A, umur B seharusnya bertambah 6 tahun (Dto), bukan 10 tabun (Dt). Perbedaan ini terjadi alasannya yakni teori relativitas antara A yang bergerak dan B yang diam.
2. Sebuah elektron yang memiliki massa membisu mo bergerak dengan kecepatan 0,6 c. Hitunglah energi kinetik elektron tersebut ?
Jawab:
Karena elektron bergerak dengan v = 0,6 c maka massa relativitas adalah: m = m = mo / (Ö1 - v²/c²)
Energi kinetik elektron:
Ek = (m - mo) c²
= [ {mo / (Ö(1 - v²/c²)} - mo] c² = [ {1 / (Ö(1 - v²/c²)} - 1] mo c²
= [ {1 / (Ö(1 - 0.36 c²/c²)} - 1] mo c² = 0.25 mo c²
Jadi energi kinetik elektron yang bergerak = 0.25 kali energi diamnya.
3. Sebuah benda dengan massa membisu mo dan panjang Lo bergerak dengan laju v mendekati kecepatan cahaya c. Maka

1. Massa geraknya lebih besar dari mo
2. Panjang benda dalam keadaan bergerak lebih kecil dari Lo
3. Energi diamnya = mo c²
4. Energi geraknya = m c²

Jawab:

1, 2 dan 3 benar.
Karena benda bergerak dengan laju v mendekati c maka berlaku teori relativitas, yaitu:

1. Massa benda bergerak lebih besar dari massa diamnya (massa relativitas) ® Benar
2. Panjang benda bergerak lebih kecil dari panjang diamnya (kontraksi panjang) ® Benar
3. Energi membisu benda = mo c² ® Benar
4. Energi total benda = m c² , sehingga energi kinetiknya benda = (m - mo) c² ® Salah
   

 



Semoga Bermanfaat....


Sumber http://ladangilmu-tarya.blogspot.com

Share this post

Berlangganan update artikel terbaru via email: