Misal Dan Pembahasan Soal Relativitas Khusus

Relativitas ialah salah satu dari beberapa teori mengenai gerak, yang dirancang untuk menerangkan penyimpangan dari mekanika Newton yang timbul akibat gerak relatif yang sangat cepat. Teori ini sudah mengubah pandangan kita mengenai ruang, waktu, massa, energi, gerak, dan gravitasi. Teori ini terdiri atas teori khusus dan teori umum, yang keduanya bertumpu pada dasar matematika yang kuat dan keduanya sudah diuji dengan percobaan-percobaan dan pengamatan.

Teori relativitas muncul dari kebutuhan terhadap kerangka acuan, yaitu suatu patokan yang dapat digunakan ilmuwan untuk menganalisis hukum gerak. Pada waktu kelas X, kalian sudah mempelajari Hukum Newton perihal gerak, di mana Hukum I Newton tidak membedakan antara partikel yang diam dan partikel yang bergerak dengan kecepatan konstan. Jika tidak ada gaya luar yang bekerja, partikel tersebut akan tetap berada dalam keadaan awalnya, diam atau bergerak dengan kecepatan awalnya.

misal Relativitas Khusus

Benda akan dikatakan bergerak apabila kedudukan benda tersebut berubah terhadap kerangka acuannya. Kerangka acuan di mana Hukum Newton berlaku disebut kerangka acuan inersia. Jika kita memiliki dua kerangka acuan inersia yang bergerak dengan kecepatan konstan relatif terhadap yang lainnya, maka tidak dapat ditentukan bagian mana yang diam dan bagian mana yang bergerak atau keduanya bergerak. Hal ini ialah konsep Relativitas Newton, yang menyatakan “gerak mutlak tidak dapat dideteksi”.

Konsep ini dikenal oleh para ilmuwan pada abad ke-17. Tetapi, pada akhir abad ke-19 pemikiran ini berubah. Sejak saat itu konsep relativitas Newton tidak berlaku lagi dan gerak mutlak dideteksi dengan prinsip pengukuran kecepatan cahaya.

KECEPATAN RELATIVISTIK

Keterangan:
vA = kecepatan benda A.
vB = kecepatan benda B.
vAB = kecepatan benda A terhadap benda B.
c = kecepatan cahaya.

KONTRAKSI PANJANG

DILATASI WAKTU

MASSA RELATIVISTIK

MOMENTUM RELATIVISTIK

ENERGI RELATIVISTIK

CONTOH SOAL RELATIVITAS KHUSUS DAN PEMBAHASAN

Pembahasan soal kecepatan relativistik

Nomor 1
Seorang pengamat di stasiun ruang angkasa mengamati adanya dua pesawat antariksa A dan B yang datang menuju stasiun tersebut dari arah yang berlawanan dengan laju vA = vB = ¾ c (c adalah cepat rambat cahaya). Kelajuan pesawat A menurut pilot pesawat B adalah…
A. 9/16 c
B. 8/9 c
C. 24/25 c
D. 4/3 c
E. 3/2 c

Pembahasan soal kontraksi panjang

Nomor 1 
Panjang benda diukur pengamat yang diam = 12 m. Berapakah panjang benda itu bila diukur oleh pengamat yang bergerak dengan kecepatan 0,8 c (c = kecepatan cahaya) relatif terhadap benda?
A. 12,6 m
B. 12,2 m
C. 9,6 m
D. 7,2 m
E. 6,0 m

Nomor 2
Panjang benda diukur saat bergerak menyusut 20 cm dari panjangnya saat diukur dalam keadaan diam. Bila panjang benda diukur dalam keadaan diam panjangnya 1 m dan c = kecepatan cahaya, maka kecepatan gerak benda adalah…
A. 0,2 c
B. 0,3 c
C. 0,4 c
D. 0,6 c
E. 0,8 c

Nomor 3
Benda bergerak dengan laju 0,6 c dengan arah sesuai panjang benda. Bagi pengamat yang diam terlihat panjang benda mengalami penyusutan sebesar…
A. 6 %
B. 20 %
C. 36 %
D. 64 %
E. 80 %

Pembahasan soal dilatasi waktu

Suatu peristiwa terjadi selama 3 sekon menurut pengamat yang bergerak menjauhi peristiwa itu dengan kecepatan 0,8 c (c = kecepatan cahaya). Menurut pengamat yang diam, peristiwa tersebut terjadi selama selang waktu…
A. 5,0 s
B. 4,8 s
C. 3,0 s
D. 1,8 s
E. 1,2 s

Pembahasan soal massa relativistik

Nomor 1
Massa diam sebuah partikel = m0. Massa partikel tersebut saat bergerak dengan kecepatan 0,8 c akan bertambah menjadi…
A.1,25 m0

B.1,42 m0

C.1,52 m0

D.1,67 m0

E.1,92 m0

Pembahasan soal energi relativistik

Sebuah partikel bergerak dengan laju v = ½ √3 c (c = laju cahaya). Jika m0 = massa diam, m = massa bergerak, Ek = energi kinetik, dan E0 = energi diam, maka berlaku…

A.  m = ½ m0 dan Ek = ½ E0
B.  m = 4/3 m0 dan Ek = E0
C.  m = 3/2 m0 dan Ek = E0
D.  m = 2 m0 dan Ek = 2 E0
E.  m = 2 m0 dan Ek = E0

misal dan Pembahasan Soal Relativitas Khusus

Nomor 1

Seorang pengamat di stasiun ruang angkasa mengamati adanya dua pesawat antariksa A dan B yang datang menuju stasiun tersebut dari arah yang berlawanan dengan laju vA = 4/5 c dan vB = 5/6 c (c adalah cepat rambat cahaya). Kelajuan pesawat B menurut pilot pesawat A adalah…

A. 11/9 c
B. 49/50 c
C. 24/25 c
D. 9/11 c
E. 2/3 c

Nomor 2

Dua benda bergerak dengan kecepatan masing-masing ½ c dan ¼ c arah berlawanan. Bila c = kecepatan cahaya, maka kecepatan benda pertama terhadap benda kedua sebesar…

A. 0,125 c
B. 0,250 c
C. 0,500 c
D. 0,666 c
E. 0,750 c

Nomor 3

Roket yang sedang diam panjangnya 10 m. Jika roket itu bergerak dengan kecepatan 0,8 c (c = kecepatan cahaya = 3 x 108 m.s^-1), maka menurut pengamat di bumi panjang roket tersebut selama bergerak adalah….

A. 5 m
B. 6 m
C. 7 m
D. 8 m
E. 9 m

Nomor 4

Balok dalam keadaan diam panjangnya 2 meter. Panjang balok menurut pengamat yang bergerak terhadap balok dengan kecepatan 0,8 c ( c = laju cahaya) adalah….

A. 0,7 m
B. 1,2 m
C. 1,3 m
D. 1,6 m
E. 2,0 m


Nomor 5

Sebuah pesawat antariksa melewati bumi dengan kelajuan 0,6 c. Menurut penumpang pesawat panjang pesawat L, maka menrut orang dibumi panjang pesawat adalah…

A. 2L
B. L
C. 0,8 L
D. 0,6 L
E. 0,4 L

Demikian postingan kami mengenai "misal dan Pembahasan Soal Relativitas Khusus". semoga dapat bermanfaat

Berbagi :