Evrita Lusiana Utari, S.T, M.T -- 092012 TEORI RELATIVITAS Evrita Lusiana Utari, S.T, M.T -- 092012

TEORI RELATIVITAS Relativitas merupakan subjek yang penting berkaitan dengan pengukuran (pengamatan) tentang di mana dan kapan suatu kejadian terjadi dan bagaimana kejadian tersebut dianalisa (diukur) menurut suatu kerangka acuan yang bergerak relatif terhadap kerangka acuan yang lain.   Topik tentang relativitas sebenarnya ada 2 bagian yaitu Relativitas Khusus (Special Relativity) dan Relativitas Umum (General Relativity).

Dalam TRK subjek yang menjadi fokus adalah kerangka acuan yang inersial. Ingat pengertian tentang kerangka acuan yang inersial, yaitu kerangka acuan adanya hukum gerak Newton berlaku. Sedangkan TRU berkaitan dengan situasi yang lebih rumit dimana kerangka acuan mengalami percepatan gravitasi. Postulat Einstein meskipun nampak aneh dan sulit dipahami, namun kenyataan eskperimen modern sesuai dengan postulat tersebut dan perkembangan teknologi modern saat ini semua didasari postulat tersebut.

TEORI RELATIVITAS KHUSUS 1. POSTULAT RELATIVITAS KHUSUS Hukum-hukum fisika berlaku sama untuk setiap pengamat di dalam kerangka acuan yang inersial (Hukum fisika bentuknya sama untuk semua kerangka inersial). Galileo mengasumsikan bahwa yang berlaku sama adalah hukum-hukum mekanika. Postulat Einstein memperluas cakupan termasuk hukum-hukum elektromagnetik dan optik. Yang sama bukan hasil pengukuran, melainkan hukum-hukum fisika-nya. Laju cahaya dalam vakum adalah tetap tidak bergantung pada gerak pengamat. (Postulat kelajuan cahaya: laju cahaya dalam vakum adalah c dalam segala arah dan dalam semua kerangka acuan yang inersial. Ini berarti terdapat nilai batas alami laju benda).

Postulat Postulat adalah pernyataan yang dibuat untuk mendukung sebuah teori tanpa dapat dibuktikan kebenarannya. Contoh: Postulat Einstein dalam relativitas khusus tentang kecepatan cahaya

Postulat-postulat adalah bersifat badihi, tidak butuh pembuktian 8 Prinsip dalam postulat : 1. Prinsip Kausalitas adalah keyakinan bahwa setiap kejadian mempunyai sebab dan dalam situasi yang sama , sebab yang sama menimbulkan akibat yang sama. 2. Prinsip Prediktif Uniformatif mengatakan bahwa sekelompok kejadian akan mennunjukkan derajat hubungan di antara mereka di kemudian hari sama dengan apa yang mereka perlihatkan pada masa yang lalu atau sekarang. 3. Prinsip Objektivitas mengharuskan si penyelidik untuk bersikap tidak memihak mengenai berbagai data dihadapannya. Fakta-fakta harus dapat dihayati dengan cara yang sama sebagaimana yang dilakukan oleh orang normal. Maksudnya tidak memihak adalah menghilangkan berbagai unsur subyektif dan pribadi.

4. Prinsip Empirisme mendorong si penyelidik untuk menganggap bahwa kesan dari indranya dapat dipercaya dan bahwa dapat mengkonsep kebenaran dengan menunjukan fakta-fakta yang telah dialaminya. Pengetahuan adalah hasil dari pengamatan, pengalaman dan eksperimen, dan semua yang bertentangan dengan otoritas, intuisi atau pikiran sadar. 5. Prinsip Kehematan atau parsiomony mengatakan bahwa oleh karena banyak hal yang sama seseorang memilih hal yang paling sederhanadan menganggap hal yang paling benar. 6. Prinsip Isolasi atau segregation menghendaki agar fenomena yang diselidiki dipisahkan dari hal yang lain sehingga dapat diselidiki sendiri.

7. Prinsip Kontrol mengatakan bahwa kontrol sangat perlu khususnya dalam melakukan eksperimen. Tanpa adanya kontrol banyak faktor yang berbeda-beda pada waktu yang sama dan eksperimen tidak dapat diulang. 8. Prinsip Pengukuran yang pasti prinsip ini menghendaki agar berbagai penyelidikan dapat dijelaskan secara kuantitatif atau matematik.

Eksperimen oleh Bertozzi tahun1964 tentang elektron yang dipercepat menunjukkan bahwa jika lajunya mendekati c maka energi kinetiknya menuju ∞. Batas laju pada kurva tersebut adalah laju rambat cahaya c = 299792458 m/s. Eksperimen di CERN (Lab. Fisika Partikel di Eropa) pada tahun 1964 membuktikan postulat Einstein tentang laju cahaya.  

Dilasi Waktu 2. KONSEKUENSI / AKIBAT POSTULAT RELATIVITAS KHUSUS 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 Jadi waktu yang diukur oleh pengamat di O’ lebih lama dibanding pengamat di O.

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 Jadi panjang yang diukur oleh pengamat di O’ lebih pendek dibanding pengamat di O.

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 dan energi kinetiknya adalah dimana v adalah kecepatan benda tersebut.

Pengerutan Panjang Panjang L benda bergerak terhadap pengamat terlihat lebih pendek dibandingkan dengan panjang Lo bila diukur dalam keadaan diam hal ini dikenal sebagai gejala pengerutan Lorentz Fitz Gerald. Pengerutan serupa hanya tejadi dalam arah gerak relatif.

Panjang Lo suatu benda dalam kerangka diam disebut panjang proper. Pengerutan Lorentz dapat diturunkan didasarkan atas pemuaian waktu dan prinsip relativitas. Pengerutan relativistik dari jarak merupakan contoh umum dari pengerutan panjang Lorentz Fitz Gerald dalam gerak.

Jadi sebuah benda bermassa m0 setara dengan energi sebesar m0 c2. Jika v = 0 maka K=0, tetapi E  0. Inilah yang kita sebut sebagai energi diam benda/partikel: Jadi sebuah benda bermassa m0 setara dengan energi sebesar m0 c2.