Home / Fisika / teori relativitas

Teori Relativitas

  • 8 min read

Penulis : Ditheosvi Alvira Gusti – Teknik Elektro PNJ

Sederhananya teori relativitas merupakan teori relativitas khusus dan teori revalitas umum. Si “Jenius” dari Jerman yang lahir pada tahun 1879 bernama Albert Einstein merumuskan teori relativitas lantaran ia merasa ada ketidakcocokkan antara perilaku zat (eter) yang dikemukakan Newton dengan kecepatan cahaya atau elektromagnet dari teori Maxwell. Dari permasalahan tersebut Einstein melakukan penemuan dan menemukan sebuah teori yang disebut Teori Relativitas.

Albert Einstein
Albert Einstein, sumber cnn

Teori Relativitas Einstein pertama kali ditemukan pada tahun 1905 yang disebut dengan teori relativitas khusus dan sebelas tahun setelahnya yaitu pada tahun 1916 Einstein kembali mengemukakan teori lainnya yang disebut teori relativitas umum.

Relativitas Khusus

Albert Einstein tahun 1905 mengeluarkan dua prostulat mengenai teori relativitas khusus. Kedua Prostulat tersebut adalah :

1. Pada semua kerangka acuan inersia hukum fisika yang berlaku adalah sama.

2. Kecepatan cahaya bersifat konstan pada ruang hampa dan tidak bergantung kepada sumber cahaya ataupun pengamat.

Relativitas Khusus

Dua prostulat yang dikemukakan Einstein tersebut menyebabkan beberapa hal terjadi yaitu:

a. Relativitas Kecepatan

Kecepatan yang berdasarkan teori relativitas khusus bersifat relatif yaitu tidak adanya kecepatan yang dapat melebihi kecepatan cahaya.

Relativitas Kecepatan

Berdasarkan ilustrasi, kecepatan relatif pesawat b dan c dapat dijumlahkan dengan rumus kecepatan relativitas sebagai berikut:

B. Relativitas Panjang

Berdasarkan prostulat yang dikemukakan Einstein apabila sebuah benda mempunyai panjang Lo akan terlihat seperti memendek menjadi L ketika benda tersebut bergerak dengan kecepatan relativ v atau bergerak mendekati kecepatan cahaya dengan pengamat diam terhadapnya. Relativitas panjang dapat dirumuskan sebagai berikut:

Relativitas Panjang

C. Relativitas Massa

Einstein berkata, massa sebuah benda akan terukur lebih berat apabila dalam keadaan bergerak. Relativitas massa dapat dirumuskan sebagai berikut:

Relativitas Massa

D. Dilatasi Waktu

Pada teori relativitas khusus ini mengharuskan kita untuk dapat memandang perbedaan selang waktu antara dua benda yang diam maupun bergerak dengan kecepatan relatif v, maka persamaan dilatasi waktu adalah

Dilatasi Waktu

E. Energi Relativistik

Massa adalah bentuk lain dari energi entah benda tersebut diam ataupun bergerak, benda tersebut memiliki energi.

Apabila benda tersebut dalam keadaan diam maka benda itu memiliki energi diam, yang dirumuskan dengan:

8

Dan ketika benda bergerak dengan laju v maka massa akan bertambah dan energi pun bertambah sehingga energi total akan didapatkan melalui persamaan berikut:

9

Kemudian dikarenakan benda tersebut bergerak, maka terjadi energi kinetik yang saling berhubungan dengan energi lainnya yang dirumuskan sebagai berikut:

6

F. Momentum Relativistik

Dalam relativitas Einstein, Hukum kekekalan momentum linier tetap berlaku loh dan disebut dengan momentum relativistik yang dirumuskan sebagai berikut:

5

Teori ini pun berkaitan dengan energi. Maka dirumuskan persamaan yang menyatakan hubungan diantara keduanya

4

Nah itu dia enam hal yang berkaitan dengan teori relativistik khusus dan dua perostulat Einstein, selanjutnya kita akan bahas mengenai teori relativistik umum nih, mari simak materinya! 😊

Relativitas Umum

Teori Relativitas Umum
Sumber : NASA

Albert Einstein memperkenalkan acuan baru untuk fisika, tentunya konsep baru mengenai ruang dan waktu dari teori relativitas khusus pada tahun 1905 dan kemudian 11 tahun setelahnya ia melakukan percobaan dengan memasukkan percepatan dalam teorinya dan mendapati bahwa objek yang besar dapat menyebabkan distorsi atau penyimpangan dalam ruang-waktu yang dirasakan sebagai gravitasi.

Sebelum Einstein melakukan percobaan ini, Sir Isaac Newton lebih dulu menghitung gravitasi antara dua objek. Gravitasi yang dimaksud ialah dua objek yang memiliki gaya tarik satu sama lain dan mengemukakan pendapatnya tentang konsep hukum gravitasi newton yakni gravitasi adalah gaya bawaan dari suatu benda yang mampu bekerja terhadap benda lain di sekitarnya.

Dan tentunya Einstein tidak sependapat dengan Newton karena menurutnya gravitasi ialah lengkungan pada ruang waktu yang berada di sekitar benda bermassa besar. Pendapat inilah yang disebut dengan relativitas umum yang berisikan konsep gravitasi dan cara kerjanya atau yang dapat disebut dengan teori relativistik gravitasi.

Selain itu yang dimaksudkan dengan teori relativistik gravitasi ini adalah ketika pada ruang hampa objek yang bergerak akan gerak lurus dengan kecepatan yang konstan sehingga objek yang berada disekitar lengkungan gravitasi akan ikut bergerak mengikuti arah lengkungan. Juga ternyata gravitasi dapat mempengaruhi cahaya kerena kecepatan cahaya adalah konstan yang berarti gravitasi mempengaruhi waktu yang dikenal dengan Gravitational Time Dilation.

Penerapan Teori Reativitas

Berikut ini merupakan beberapa hal yang memperlihatkan teori relativitas dalam kegiatan sehari-hari.

a. Global Positioning System (GPS)

Pada GPS, satelit digunakan sebagai pusat informasi yang menggunakan teori relativitas sebagai prinsip kerjanya, GPS sangat akurat karena satelitnya menggunakan jam dengan tingkat keakuratan tinggi serta pengaruh gravitasi dari satelit di orbit akan membuat GPS mengalami percepatan yang besar.

Creative Abstract GPS Satellite Navigation, Travel, Tourism And ...
GPS, Sumber: 123r.com

b. Emas

Massa relativistik pada emas meningkat dan mengalami kontraksi panjang ketika elekton bergerak cepat, karena emas merupakan atom berat. Alasan yang menjadikan emas tidak menimbulkan korosi ialah karena adanya efek relativistik pada elektron emas.

√ Live Harga Emas Dunia dan Logam Mulia Antam Hari ini
Emas, Sumber: tradingforex.id

c. TV Tabung

Sinar katoda pada layar tabung Tv dapat bekerja dengan cara menembakkan elektron dengan magnet besar dan tiap elektron mampu menyalakan pixel ketika mengenai bagian belakang layar dan dapat menampilkan gambabr bergerak dan tentunya menggunakan prinsip kerja dari teori relativitas.

Tv tabung Sumber: prelo.co.id
Tv tabung Sumber: prelo.co.id

d. Medan Magnet

Medan magnet mampu menciptakan arus listrik dan listrik dengan pasti akan mengalami efek relativitas seperti halnya elektromagnetik yang bekerja menggunakan prinsip kerja relativitas.

Lilitan kawat disekitar medan magnet
Lilitan kawat disekitar medan magnet

e. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir

PLTN mengimplementasikan teori relativitas dalam hal ini karena pembangkit listrik tenaga nuklir ini mampu mengkonversikan massa dan energi menjadi satu dengan yang lainnya.

PLTN
PLTN , Sumber: cnnindonesia.com

Contoh Soal dan Pembahasannya

Untuk lebih menambah wawasan dan pemahaman kalian tentang teori relativitas, berikut ini terdapat beberapa soal dan pembahasan yang bisa dikerjakan.

1. Sebuah pesawat antariksa bergerak dengan kecepatan 0,6c terhadap Bumi. Dari dalam pesawat ditembakkan peluru dengan keceptan 0,4c searah gerak pesawat. Kecepatan peluru terhadap Bumi adalah..

A. 0,2c

B. 0,4c

C. 0,6c

D. 0,8c

Jawaban: D

Pembahasan:

Dik:

v1 = 0,6c

v2 = 0,4c

Dit:

Kecepatan relatif yang diberikan..

Jawab:

1

2. Balok dalam keadaan diam memiliki panjang 2 meter, Panjang balok menurut pengamat yang bergerak terhadap balok dengan kecepatan 0,8 c dengan c merupakan kecepatan cahaya adalah….m

A. 0,7m

B. 1,2m

C. 2,4m

D. 3,2m

Jawaban : B

Pembahasan:

Dik:

Lo = 2m

v = 0,8c

Dit:

Panjang relativistik adalah …

Jawab:

2

3. Terdapat dua orang, A berada di Bumi dan B naik pesawat antariksa dengan kecepatan 0,8c pulang-pergi terhadap Bumi. Bila AA mencatat perjalanan B selama 20 tahun maka B mencatat perjalanan pesawat yang ditumpanginya selama…

A. 6 tahun

B. 12 tahun

C. 24 tahun

D. 32 tahun

Jawaban: B

Pembahasan:

20 tahun waktu di Bumi yang menurut A adalah waktu yang dia lihat dari keadaan bergerak

(Δt) maka waktu yang berjalan dalam pesawat:

3

Pertanyaan Umum

Apa yang mendasari Einstein melakukan percobaan dan menemukan teori relativitas?

Lantaran ia merasa ada ketidakcocokkan antara perilaku zat (eter) yang dikemukakan Newton dengan kecepatan cahaya atau elektromagnet dari teori Maxwell.

Pada tahun berapa teori relativitas khusus dikemukakan?

Tahun 1905.

Relativitas umum membahas tentang?

Teori gravitasi relativistik atau berisikan konsep gravitasi dan cara kerjanya.

Apa maksud gravitasi menurut Einstein?

Gravitasi ialah lengkungan pada ruang waktu yang berada di sekitar benda bermassa besar.

Prostulat pertama Einstein berbunyi?

Pada semua kerangka acuan inersia hukum fisika yang berlaku adalah sama.

Daftar Pustaka

  • https://www.space.com/17661-theory-general-relativity.html
  • https://www.4muda.com/6-penerapan-teori-relativitas-einstein-dalam-kehidupan-sehari-hari/
  • Suharyanto. 2009. FISIKA untuk SMA dan MA Kelas XII. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional
  • Yaz, Ali. 2007. FISIKA 3 SMA Kelas XII. Jakarta: Yudhistira

Baca juga