Docstoc

Teori Relativitas Khusus1

Document Sample
Teori Relativitas Khusus1 Powered By Docstoc
					  Fisika Dasar IA : FI-1101


TEORI RELATIVITAS KHUSUS




                 Fisika Dasar IA FI-1101: Relativitas, hal 1
                  LATAR BELAKANG SEJARAH



1. TRANSFORMASI GALILEAN
< 1900 mekanika Newton merupakan teori yang cukup
    sukses dalam menjelaskan permasalahan dinamika
    partikel/benda saat itu.
Dalam mekanika Newton ada suatu kerangka khusus yang
    disebut kerangka inersial dimana Hukum Newton
    mempunyai bentuk yang sama dalam kerangka tersebut.
Kerangka inersial ini adalah kerangka yang memenuhi
    Hukum I Newton yaitu sebuah kerangka diam atau
    bergerak dengan kecepatan konstan relatif terhadap yang
    lain.
Hubungan antara kerangka inersial satu dengan yang lainnya
    adalah melalui apa yang disebut transformasi Galilean.



                                  Fisika Dasar IA FI-1101: Relativitas, hal 2
                    y'
        y



                          V

                     O’
            O
                                     x'
                          x
            z'
z

Tinjau dua kerangka O yang diam dan O’ yang bergerak dengan kecepatan
V konstan relatif terhadap O sepanjang sumbu x. Transformasi Galilean
yang menghubungkan antara O dan O’ adalah

        x'  x  Vt , y'  y , z'  z , t'  t
Dari transformasi diatas dapat disimpulkan bahwa waktu yaitu t
bersifat absolut dalam mekanika Newton.


                                          Fisika Dasar IA FI-1101: Relativitas, hal 3
2. TEORI ELEKTROMAGNETIK MAXWELL

Menjelang akhir abad 19 fenomena listrik dan magnet
  berhasil dirangkum dalam empat buah persamaan
  matematis oleh Maxwell, yang disebut persamaan
  Maxwell untuk elektromagnetik.
Teori elektromagnetik ini juga cukup sukses menjelas
  fenomena gelombang radio dan optik ditangan Hertz
  dan Young.
Dari persamaan Maxwell tanpa sumber (vakum) ini
  diperoleh sebuah konstanta universal yang disebut
  laju cahaya dalam vakum yaitu c.
Dari sini disimpulkan bahwa gelombang
  elektromagnetik dapat merambat tanpa medium.


                              Fisika Dasar IA FI-1101: Relativitas, hal 4
           PERMASALAHAN YANG TIMBUL
Walaupun kedua teori ini, yaitu mekanika Newton dan teori
   Maxwell membahas fenomena fisika yang berbeda, tetapi ada
   satu permasalahan penting yang muncul, yaitu persamaan
   Maxwell bentuknya tidak sama terhadap transformasi Galilean.
Akibatnya adalah bahwa teori elektromagnetik sifatnya berbeda
   dan bergantung kepada gerak pengamat.
Selain itu laju cahaya tidaklah konstan dan bergantung kepada
   gerak pengamat.
Terlebih lagi perambatan cahaya yang digambarkan sebagai
   gelombang elektromagnet melanggar konsep klasik bahwa
   harus ada medium perambatan gelombang.
Oleh karenanya para fisikawan waktu itu mengusulkan sebuah
   medium yang disebut eter yang bergerak dengan kecepatan
   konstan relatif terhadap bumi.




                                    Fisika Dasar IA FI-1101: Relativitas, hal 5
                 FAKTA EKSPERIMEN


Percobaan Michelson-Morley menunjukkan bahwa medium rambat
  eter tidak mungkin ada di alam karena hasil yang diperoleh
  perbedaan laju cahaya adalah

                 Δc
                     108  1012
                 c




                                     Fisika Dasar IA FI-1101: Relativitas, hal 6
           TEORI RELATIVITAS KHUSUS

POSTULAT RELATIVITAS KHUSUS


l   Hukum fisika bentuknya sama untuk semua
    kerangka inersial.

l   Laju cahaya dalam vakum adalah tetap tidak
    bergantung pada gerak pengamat.




                              Fisika Dasar IA FI-1101: Relativitas, hal 7
      KONSEKUENSI POSTULAT RELATIVITAS KHUSUS


l   Dilasi Waktu
     Akibat pertama dari postulat relativitas khusus
    adalah waktu bersifat relatif, ini ditandai dengan
    adanya fenomena dilasi waktu. Misalkan tinjau dua
    kerangka O diam dan O’ bergerak dengan kecepatan
    konstan V sepanjang sumbu x. Jika t0 adalah waktu
    yang diukur oleh pengamat di O, maka waktu yang
    diukur oleh pengamat di O’ relatif terhadap O adalah
                               Δt0
                        Δt 
                                 V2
                               1 2
                                 c

     Jadi waktu yang diukur oleh pengamat di O’ lebih
    lama dibanding pengamat di O.

                                 Fisika Dasar IA FI-1101: Relativitas, hal 8
l   Kontraksi Panjang
     Analog dengan dilasi waktu, konsekuensi lain adalah kontraksi
    panjang. Tinjau pula kasus yang sama dengan sebelumnya. Jika
    L0 adalah panjang benda yang diukur oleh pengamat di O, maka
    pengamat di O’ mengukur panjang benda tersebut adalah

                                V2
                     L  L0   1 2
                                c
    Jadi panjang yang diukur oleh pengamat di O’ lebih pendek
    dibanding pengamat di O.




                                      Fisika Dasar IA FI-1101: Relativitas, hal 9
l   Kesetaraan Massa dan Energi
    Konsekuensi lain yang dapat dilihat adalah adanya hubungan
    kesetaraan antara massa dan energi. Hal ini dapat kita lihat
    sebagai berikut:
    Jika m0 adalah massa diam sebuah benda, maka energi total
    benda tersebut adalah
                                    m0 c 2
                             E
                                   1 v2 c2
    dan energi kinetiknya adalah
                                    m0c 2
                             K                m0c 2
                                   1 v2 c2

    dimana v adalah kecepatan benda tersebut.



                                      Fisika Dasar IA FI-1101: Relativitas, hal 10
Jika v = 0 maka K=0, tetapi E  0. Inilah yang kita
 sebut sebagai energi diam benda/partikel:


                    E0  m0 c       2



Jadi sebuah benda bermassa m0 setara
dengan energi sebesar m0 c2.




                               Fisika Dasar IA FI-1101: Relativitas, hal 11
3. KAUSALITAS     DAN PARADOKS KEMBAR

l   Kausalitas
    Dalam rumusannya, teori relativitas mengklaim bahwa waktu t
    berkedudukan sama dengan koordinat spatial lainnya, yaitu x, y, z. Dari
    sini disimpulkan bahwa dimensi alam semesta kita bukanlah tiga,
    melainkan empat. Berikut ini gambaran dua dimensi yang
    disederhanakan dari ruang waktu.

                                        t




                                                            x




                                            Fisika Dasar IA FI-1101: Relativitas, hal 12
Daerah yang berbentuk kerucut yang berwarna putih disebut
  kerucut cahaya, yaitu daerah dimana cahaya bergerak.

Daerah hiperbola yang berwarna hijau disebut daerah timelike,
  yaitu daerah dimana benda-benda bermassa diam bergerak dan
  berkecepatan lebih kecil dari cahaya. Daerah ini memiliki
  struktur kausalitas (sebab-akibat) karena tidak adanya kurva
  tertutup yang menghubungkan antara masa lalu (t < 0) dan
  masa depan (t > 0).

Daerah hiperbola yang berwarna biru disebut daerah spacelike,
  yaitu daerah dimana benda-benda bergerak melebihi kecepatan
  cahaya. Dalam daerah ini tidak berlaku kausalitas.




                                    Fisika Dasar IA FI-1101: Relativitas, hal 13
l   Paradoks Kembar

Hal yang kontroversi dari teori relativitas khusus adalah yang
   disebut paradoks kembar.
Misalkan A dan B dua orang kembar. A pergi ke luar angkasa
   menggunakan roket dan B tinggal di Bumi. Jika A pergi dengan
   kecepatan kostan dan mengukur waktunya sebesar t0 maka B
   di Bumi mengukur waktu A lebih panjang. Tetapi karena gerak
   sifatnya relatif, maka hal sebailiknya juga dapat terjadi, yaitu A
   mengukur waktu Bumi lebih panjang. Jadi dalam hal ini jika A
   dan B dalam kerangka inersial maka tidak ada yang lebih muda
   dan tua dan tidak ada paradoks.
Paradoks ini dapat terjadi jika salah satunya dalam kerangka
   dipercepat atau noninersial. Pada kenyataannya A yang pergi
   ke luar angkasa mengalami percepatan yaitu dari diam ke
   bergerak dengan kecepatan awal berubah ubah hingga
   mendekati konstan sehingga paradoks pun dapat terjadi.



                                       Fisika Dasar IA FI-1101: Relativitas, hal 14

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:74
posted:5/10/2012
language:Malay
pages:14
Denok  Fransiska Denok Fransiska oprektor docushared.blogspot.com
About tagged-basistik.blogspot.com,free-pdf-doc-xls-ppt.blogspot.com,soccers-basistik.blogspot.com,pharaswork.blogspot.com,docushared.blogspot.com