Setelah Anda mempelajari konsep ini, diharapkan Anda mampu : Menjelaskan bahwa semua gerak bersifat relatif Mendeskripsikan postulat Einstein tentang teori Relativitas Khusus Menjelaskan bahwa kecepatan, waktu, panjang, massa, momentum bersifat relatif

A. Gerak Bersifat Relatif

Cecev Gorbachev dan Azev Gumazev adalah dua orang sahabat karib. Mereka berdua tengah berdiri di pinggir jalan menunggu angkot. Azev akan pulang ke Majalengka, sedangkan Cecev akan pulang ke Rajagaluh. Tak lama setelah itu, muncullah sebuah angkot jurusan Rajagaluh. Maka, Cecev naik angkot terlebih dulu dan pulang menuju Rajagaluh. Menurut Azev, Cecev bergerak menuju Rajagaluh. Sementara menurut Cecev, di dalam angkot jurusan Rajagaluh, ia tidak bergerak. Ia malah melihat Azev bergerak menjauhinya. Padahal pada kenyataannya Azev diam.

Dari peristiwa tadi, dapat dijelaskan bahwa gerak bersifat relatif. Pengertian relatif di sini, tergantung dari sudut pandang mana atau siapa yang menjadi acuan. Di alam semesta, banyak sekali contoh peristiwa yang menunjukkan bahwa gerak bersifat relatif. Gerak planet, gerak bintang, semua memiliki karakteristik relatif.

B. Postulat Einstein

Dari hasil kajiannya, Albert Einstein mengajukan dua postulat tentang relativitas :1. Hukum-hukum fisika memiliki bentuk yang sama pada semua kerangka acuan. Maksudnya,

semua hukum fisika berlaku tetap jika acuannya tetap. 2. Cahaya yang merambat di ruang hampa dengan kecepatan tetap c tidak tergantung pada

kecepatan sumber atau pengamat. Dari postulat kedua ini, besaran-besaran dasar seperti kecepatan, panjang, massa, waktu, momentum dapat bersifat relatif. Artinya besaran-besaran tadi seolah-olah berubah nilainya jika cahaya yang menjadi kerangka acuan.

C. Kecepatan Relatif

Tinjaulah sebuah pesawat angkasa yang bergerak dengan kelajuan v1 terhadap bumi. Dari pesawat, ditembakkan peluru yang memiliki kelajuan v2 menurut pilot pesawat. Menurut orang yang diam di bumi, kecepatan peluru bukan v2, melainkan v21, yang besarnya :

(8.1)

Jika arah peluru berlawanan dengan arah pesawat, maka :

Relativitas 68

8. RELATIVITAS

(8.2)

D. Pemuluran (Dilasi) Waktu

Pada pemuluran waktu menurut Einstein ini, waktu yang terukur oleh pengamat yang bergerak dengan kelajuan mendekati kelajuan cahaya (t), akan lebih lama daripada waktu yang terukur oleh pengamat yang diam (t0). Secara matematis :

(8.3)

Dengan v adalah kelajuan pengamat yang bergerak mendekati kelajuan cahaya, dan c adalah kelajuan cahaya.

E. Penyusutan (Kontraksi) Panjang

Benda yang bergerak dengan kelajuan mendekati kelajuan cahaya (L) akan mengalami penyusutan panjang ketika ada gerak relatif antara benda dan pengamat. Persamaan penyusutan panjang :

(8.4)

F. Massa Relativistik

Menurut teori Einstein, massa benda yang bergerak dengan kelajuan mendekati kelajuan cahaya akan memiliki pertambahan massa dibandingkan ketika benda itu sedang diam. Persamaan massa relativistik :

(8.5)

G. Momentum Relativistik

Karena momentum berbanding lurus dengan massa benda, maka :

(8.6)

Dengan p adalah momentum relativistik.

H. Kesetaraan Massa dan Energi

Relativitas69

Ungkapan yang sangat terkenal dari Einstein adalah adanya kesetaraan antara massa dan energi. Menurut Einstein, benda yang bergerak dengan kelajuan mendekati kelajuan cahaya akan memiliki energi kinetik sebesar :

(8.7)

I. Tugas

1. Sebuah kereta bergerak meninggalkan stasiun dengan kelajuan konstan 20 m/s. Seorang penumpang di adlamnya bergerak dengan kelajuan 5 m/s terhadap kereta. Berapa kelajuan orang tersebut terhadap orang yang ada di tepi rel, jika gerak orang di dalam kereta :a. searah dengan gerak keretab. berlawanan dengan gerak kereta

2. Pengamat di bumi mengamati sebuah pesawat B meninggalkan bumi dengan kelajuan 0,8 c. Ketika dia beralih dari belakang pesawat B muncul pesawat A bergerak mendekati bumi dengan kecepatan 0,6 c. Tentukan kecepatan pesawat A tersebut menurut pengamat yang berada di pesawat B!

3. Sebuah tongkat ketika diukur di bumi panjangnya 2 m. Tongkat kemudian dibawa ke dalam pesawat antariksa yang bergerak dengan kelajuan 0,8 c. Tentukan panjang tongkat tersebut, menurut :a. penumpang dalam pesawatb. pengamat di bumi

4. Seorang pengamat di bumi berhasil mendeteksi sebuah Unidentified Flying Object (UFO) yang bergerak dengan kelajuan 0,8 c selama 2 tahun. Berapa jauhkah jarak yang ditempuh pesawat tersebut menurut :a. pengamat di bumib. penumpang pesawat

5. Sebuah benda memiliki massa diam 2 kg. Berapa besar massa relativistik benda tersebut saat bergerak dengan kelajuan :a. 0,2 cb. 0,6 cc. 0,9 c

6. Berapa besar energi yang harus diberikan untuk mempercepat sebuah elektron yang bermassa 9,1 10-31 kg agar kelajuannya menjadi 0,8 c?

7. Massa diam elektron adalah 9,1 10-31 kg. Jika elektron bergerak dengan kecepatan 0,95 c, tentukan besar momentum relativistiknya?

J. Peta Konsep

Relativitas 70

Relativitas71

RELATIVITAS

KECEPATAN PANJANG

MASSA MOMENTUM

WAKTU

ENERGI