Contoh Soal Relativitas Beserta Pembahasannya

Gourmetamigurumi.com – Contoh Soal Relativitas. Fisika merupakan salah satu mata pelajaran IPA yang cukup sulit di pahami oleh siswa. Hal ini karena terdapat banyak materi, rumus yang harus di hafal dan praktikum. Kemudian, salah satu materi yang harus di pelajari adalah relativitas. Kemudian, teori ini membahas tentang kecepatan dan percepatan yang di ukur dengan cara berbeda dan menggunakan kerangka acuan. Agar dapat memahami materi tersebut dengan mudah, artikel ini akan memberikan contoh soal dan pembahasan. Yuk, simak penjelasannya dalam artikel di bawah ini.

Rumus Relativitas Khusus

Berikut ini adalah beberapa rumus relativitas yang dapat di ketahui, antara lain:

1. Relativitas Kecepatan

Pertama adalah relativitas kecepatan. Kemudian, ketika gerak benda mendekati kecepatan cahaya maka hubungan kecepatan pengamat bergerak (v₁). Selain itu, kecepatan benda oleh pengamat diam (v₂), dan kecepatan benda oleh pengamat bergerak (v₂₁). Selanjutnya, hal ini sesuai dengan rumus teori relativitas khusus kecepatan berikut ini.

v = (v1 + v2) / (1 + (v1v2 / c²))

Keterangan:
v = Kecepatan objek 1 ke objek 2
v1 = Kecepatan objek 3 ke objek 2
v2 = Kecepatan objek 2 ke objek 1
c = Kecepatan cahaya

2. Pemuluran Waktu

Kedua adalah pemuluran waktu. Kemudian, rumus teori relativitas khusus menyatakan hubungan antara waktu terukur oleh pengamat diam (Δt₀). Selain itu, waktu benar (proper time) dengan waktu yang terukur oleh pengamat bergerak (Δt). Berikut ini adalah rumusnya, antara lain:

∆t = ∆t₀ / √ 1 – (v² / c²)

Keterangan:
∆t = Selang waktu saat pengamat bergerak
∆t₀ = Selang waktu saat pengamat diam
v = Kecepatan dari pengamat
c = Kecepatan cahaya

3. Kontraksi Lorentz

Ketiga adalah kontraksi lorentz. Dalam hal ini menunjukan bahwa benda akan semakin pendek apabila kecepatan pengamat semakin besar. Kemudian, benda yang mempunyai panjang dapat di perhatikan oleh pengamat dengan kecepatan dan bergerak sejajar akan lebih pendek. Berikut ini adalah rumusnya, antara lain:

L = L0 √ 1 – (v² / c²)

Keterangan:
L = Panjang benda saat pengamat bergerak
L₀ = Panjang benda saat pengamat diam
v = Kecepatan pengamat

4. Relativitas Massa dan Energi

Keempat adalah relativitas massa dan energi. Kemudian, pengamat yang bergerak dan diam dapat memperhatikan massa benda dengan berbeda. Sehingga, pengamat yang bergerak pasti memiliki kecepatan. Berikut ini adalah rumusnya, antara lain:

m = m₀ / √ 1 – (v² / c²)

Contoh Soal Relativitas dan Pembahasan

Berikut ini adalah beberapa contoh soal dan pembahasannya yang dapat di jadikan latihan, antara lain:

1. Contoh Soal 1

Pesawat angkasa A bergerak dengan kecepatan 0,9c terhadap bumi. Kemudian, jika pesawat angkasa B bergerak melewati pesawat A dengan kecepatan relatif 0,5c terhadap pesawat A, kecepatan pesawat B terhadap bumi adalah . . .

   A. 0,9655 c

   B. 0,9755 c

   C. 0,9855 c

   D. 0,9955 c

   E. 1,0000 c

Pembahasan:

Diketahui :

A = pesawat A

B = pesawat B

C = bumi

v_AC = 0,9c (kecepatan A menurut C)

v_BA = 0,5c (kecepatan A menurut B)

Ditanya : kecepatan B menurut C (v_BC)

*Karena pertanyaannya adalah kecepatan B menurut C. Kemudian, cara menjawabnya dapat menjadikan C sebagai acuan yang diam relatif terhadap benda bergerak lainnya.

vBC	=	(vAC + vBA)/ (1 + (vAC. vBA)/c2)
vBC	=	(0,9c + 0,5c)/ (1 + (0,9c)(0,5c)/c2)
vBC	=	1,4c / (1 + 0,45)
vBC	=	1,4c / 1,45
vBC	=	0,9655 c

Jadi, kecepatan pesawat B terhadap bumi adalah 0,9655 c (A).

Demikian penjelasan menarik di atas yang dapat di sampaikan tentang contoh soal relativitas beserta pembahasannya. Selain itu, semoga setelah membaca pembahasan artikel ini, Anda dapat memahami dengan baik, menjadikan tambahan referensi, menambah pengetahuan dan juga wawasan. Kemudian kedepannya, dapat bermanfaat dan bisa menerapkan ilmu tersebut dalam kehidupan sehari-hari.