Teori Relativitas Khusus Einstein

Teori Relativitas Einstein
Pada tahun 1905, Albert Einstein mengusulkan teori relativitas khusus. Teori ini bertolak pada kerangka acuan inersial yaitu kerangka acuan yang bergerak relatif dengan kecepatan konstan terhadap kerangka acuan yang lain. Sepuluh tahun kemudian pada tahun 1915, Einstein mengemukakan teori relativitas umum yang bertolak dari kerangka acuan yang bergerak dipercepat terhadap kerangka acuan yang lainnya. Berikut ini kita hanya akan mempelajari teori relativitas khusus, sedangkan teori relativitas umum kita pelajari dilain waktu. Biasanya teori relativitas umum dipelajari pada jenjang pendidikan tingkat lanjut.

Dalam mengemukakan teori relativitas khusus ini Einstein mengemukakan dua postulat yaitu :
1. Hukum Fisika dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan yang berbentuk sama pada semua kerangka acuan inersial.
2. Kecepatan cahaya di dalam ruang hampa ke segala arah adalah sama untuk semua pengamat dan tidak tergantung pada gerak sumber cahaya atau pengamat.

Pada postulat yang pertama tersebut menyatakan ketiadaan kerangka acuan universal. Apabila hukum fisika berbeda untuk pengamat yang berbeda dalam keadaan gerak relatif, maka kita dapat menentukan mana yang dalam keadaan “diam” dan mana yang “bergerak” dari perbedaan tersebut. Akan tetapi karena tidak ada kerangka acuan universal, perbedaan itu tidak terdapat, sehingga muncullah postulat ini.

Postulat pertama menekankan bahwa prinsip Relativitas Newton berlaku untuk semua rumus Fisika, tidak hanya dalam bidang mekanika, tetapi pada hukum-hukum Fisika lainnya. Sedangkan postulat yang kedua sebagai konsekuensi dari postulat yang pertama, sehingga kelihatannya postulat kedua ini bertentangan dengan teori Relativitas Newton dan transformasi Galileo tidak berlaku untuk cahaya. Dalam postulat ini Einstein menyatakan bahwa selang waktu pengamatan antara pengamat yang diam dengan pengamat yang bergerak relatif terhadap kejadian yang diamati tidak sama (t  ¹t’). Menurut Einstein besaran kecepatan, waktu, massa, panjang adalah bersifat relatif.

Akibat Prinsip relativitas khusus
1. Kontraksi Lorentz
Pengukuran panjang seperti juga selang waktu dipengaruhi oleh gerak relatif. Panjang l benda yang bergerak terhadap pengamat kelihatannya lebih pendek lo bila diukur dalam keadaan diam terhadap pengamat. Peristiwa ini disebut kontraksi Lorentz (pengerutan Lorentz). Kontraksi Lorentz dinyatakan dalam persamaan :

Rumus kontraksi Lorentz
 dengan,
sehingga, Kontraksi lorentz juga dapat dituliskan:
Rumus kontraksi Lorentz

dengan:
lo = panjang benda diukur oleh pengamat yang diam
l = panjang benda yang diukur oleh pengamat yang bergerak
v = kecepatan benda relatif terhadap pengamat yang diam
c = kecepatan cahaya

2. Dilatasi Waktu
Dalam mengemukakan teori relativitas khusus, Einstein menyatakan bahwa waktu pengamatan antara pengamat yang diam dengan pengamat yang bergerak relatif terhadap kejadian/ peristiwa adalah tidak sama. Selang waktu yang diukur oleh jam yang relatif bergerak terhadap kejadian dengan jam yang diam terhadap kejadian, waktu yang diukur jam yang bergerak lebih besar dibandingkan waktu yang diukur oleh jam yang diam terhadap kejadian. Peristiwa ini disebut dilatasi waktu atau pemuaian waktu (time dilatation) yang dapat dinyatakan dalam persamaan :
Rumus dilatasi waktu
 atau
Rumus dilatasi waktu

di mana :
t0 = selang waktu yang diukur oleh pengamat yang diam terhadap kejadian,
t = selang waktu yang diukur oleh pengamat yang bergerak terhadap kejadian,
v = kecepatan relatif pengamat terhadap kejadian yang diamati, dan
c = kecepatan cahaya.

3. Massa Relativistik
Menurut teori fisika klasik atau mekanika Newton bahwa massa benda konstan, massa benda tidak tergantung pada kecepatan benda. Akan tetapi menurut teori relativitas Einstein, massa benda adalah besaran relatif yang besarnya dipengaruhi kecepatan benda. Massa benda yang bergerak dengan kecepatan v relatif terhadap pengamat menjadi lebih besar daripada
ketika benda itu dalam keadaan diam. Massa benda yang bergerak dengan kecepatan v secara teori relativitas dinyatakan :
Rumus massa relativistik

di mana :
mo = massa benda dalam keadaan diam
m = massa relativitas
v = kecepatan benda relatif terhadap pengamat
c = kecepatan cahaya

4. Momentum Relativistik
Momentum suatu partikel dapat didefinisikan sebagai perkalian massa dan kecepatannya. Berdasarkan hukum kekekalan momentum linier dalam relativitas, maka momentum sebuah partikel yang massa diamnya mo dan lajunya v adalah:
Rumus momentum relativistik

5. Kesetaraan Massa dan Energi
Hubungan paling terkenal yang diperoleh Einstein dari postulat relativitas khusus adalah mengenai massaa dan energi. Hubungannya dapat diturunkan secara langsung dari definisi energi kinetik dari suatu benda yang bergerak. Energi kinetik suatu benda  sama dengan pertambahan massanya(akibat gerak relatif) dikalikan dengan kuadrat kelajuan cahaya. Persamaannya dapat dituliskan:
Rumus energi kinetik Benda bergerak mendekati kecepatan cahaya

Atau
Rumus hubungan energi total, energi kinetik dan energi diam

Jika dimisialkan mc2 sebagai energi total benda, benda dalam keadaan diam (Ek = 0), tetapi benda memiliki energi m0c2. Dengan demikian, moc disebut energi diam (E0) dari benda yang massa diamnya m0. Sehingga persamaan diatas juga dapat dituliskan :

Rumus hubungan energi total, energi kinetik dan energi diam

Jika benda bergerak, besarnya energi total adalah
Rumus  energi total benda bergerak mendekati kecepatan cahaya

Atau juga dapat dihitung dengan:
Rumus hubungan energi total dan momentum benda

Previous
Next Post »

1 comments:

Write comments
Anonymous
AUTHOR
April 10, 2017 at 2:53 PM delete

Salam kenal dari Ruangguru!

Saya Annisa, Content Research Ruangguru. Ruangguru adalah pengembang teknologi pendidikan berbasis web dan aplikasi mobile terdepan di Indonesia, dengan lebih dari satu juta pengguna dan jaringan kerja sama dengan Kemendikbud, 23 Dinas Pendidikan Provinsi di Indonesia, dan mitra-mitra strategis lainnya seperti Google, LINE, dan Telkom Indonesia.

Saat ini, kami ingin meningkatkan variasi dan kualitas konten pendidikan di Ruangguru. Tim Riset kami mememukan bahwa blog/website yang Anda kelola, yakni web http://www.myrightspot.com/, menarik dan relevan untuk memperkaya konten kami, serta dapat bermanfaat bagi jutaan siswa di Indonesia. Bentuk kerjasama yang kami tawarkan yakni menjadi master teacher dan/atau melakukan content partnership dengan ruangguru. Oleh karena itu, kami ingin bekerja sama dengan Anda.

Untuk informasi lebih lengkap mengenai kerjasama ini, Anda bisa menghubungi saya melalui email annisadwinuraini@ruangguru.com
Terima kasih dan selamat beraktivitas!

Salam,
Annisa Dwi Nuraini
Content Research, Ruangguru

Reply
avatar