Fisika (Relativitas)

 

Relativitas

Kelompok 3

 

APA itu Relativitas ?

Relativitas adalah teori yang menyatakan  bahwa gerak suatu benda ben da itu relatif atau  bergantung pada tinjauan tinjaua n pengamat.

 

Relativitas klasik (yang diperkenalkan pertama kali oleh Galileo Galilei dan didefinisikan ulang oleh Sir Isaac Newton) mencakup transformasi sederhana diantara benda yang bergerak dan seorang pengamat pada kerangka acuan lain yang diam (inersia). Jika kamu berjalan di dalam sebuah kereta yang bergerak, dan seseorang yang diam diatas tanah (di luar  kere ke reta ta)) mem empe perh rhat atik ikan anm mu, kece kecepa pata tanm nmu u rela relati tiff te terh rhad adap ap pe peng ngam amat at adal adalah ah total dari kecepatanmu bergerak relatif terhadap kereta dengan kecepatan keret reta relatif terhada dap p pengamat. Jika kamu berada dalam keran rangka acuan diam, dan kereta (dan seseorang yang duduk dalam kereta) berada dalam kerangka acuan lain, maka pengamat adalah orang yang duduk dalam kereta ker eta terseb tersebut. ut.

 

Permasalahan dengan relatifitas ini terjadi ketika diaplikasikan pada cahaya, pada akhir akh ir 1800-an, untuk merambatkan gelombang melalui alam semesta terdapat substansi yang dikenal dengan d engan eter, yang mempunyai kerangka acuan(sama seperti pada kereta pada contoh di atas). Eksperimen Michelson-Morley, bagaimanapun bagaimanapun juga telah gagal untuk mendeteksi gerak  bumi relatif terhadap terhadap eter, dan tak ada seorangpun yang bisa menjelaskan menjelaskan fenomena ini. Ada sesuatu yang salah dalam interpretasi klasik dari relatifitas jika diaplikasikan pada cahaya dan kemudian muncullah  pemahaman baru yang lebih matang matang setelah Einstein datang untuk menjelaskan fenomena ini.

 

Dalam kehidupan sehari-hari kita sudah mengetahui bahwa suatu  benda dikatakan bergerak bila kedudukan benda itu berubah terhadap suatu titik acuan atau kerangka acuan. Sebagai contoh, seorang pengemudi mobil yang sedang duduk di atas mobil yang bergerak meninggalkan garis start dikatakan diam, bila kerangka acuannya adalah mobil. Akan tetapi,  pengemudi mobil mobil yang sedang duduk itu dikatakan bergerak jika kerangka acuannya adalah penonton di garis start. Contoh yang lain, misalkan manusia di dalam bumi, dikatakan tidak  bergerak (jika di dalam bumi), akan tetapi manusia dikatakan bergerak jika dilihat di luar bumi.

 

Teori relativitas itu merujuk pada dua elemen berbeda yang bersatu ke dalam sebuah teori yang sama yaitu relativitas umum dan relativitas khusus.Teori relativitas khusus telah diperkenalkan lebih dahulu, dan kemudian berdasarkan atas kasus-kasus yang leb le bih lu luaas dip iper erke kena nalk lkan an teo eori ri re rela lati tivi vittas umum um..

 

A Relativitas Khusus ? Albert Albe rt Ei Eint ntei ein n me memp mpu ubilk bilkas asik ikan an ma mak kal alah ah yan yang berj berju udul, ul,   “On   the Electro Elec trodyn dynamic amicss of Moving   Bodies”be bers rsam ama a makala makalah h lainn lainnya ya pada pada Tah Tahun un 1905. 190 5. Ma Maka kala lah h in inii men menyaj yajik ikan an te teor orii relat relativ ivit itas as khus khusus us,, berd berdasa asark rkan an du dua a postulat utama: Postulat Einstein a.

Postu Postulat lat pe pert rtama ama me meng ngen enai ai prin prinsi sip p rel relati ativit vitas as : Setiap kerangka acuan pada hukum-h hukum-hukum ukum fisika adalah sama.

b.

Pos Postul tulat at ked kedua ua men mengena genaii prinsi prinsip p kek kekons onstan tanan an kecepat kecepatan an cahaya cahaya :

Kecepa Kece pata tan n caha cahaya ya dino dinota tasi sika kan n deng dengan an c, dan dan dapa dapatt mera meraba batt pada pada vakum sehingga kecepatannya konstan terhadap gerak benda yang memiliki radiasi. radi asi. Makala Makalah h ter terseb sebut ut menyaji menyajikan kan formul formulasi asi matemat matematika ika dar darii postul postulat at tersebu ters ebut. t. Ben Bentuk tuk dar darii postul postulat at ber berbed beda-b a-beda eda karena karena transl translasi asi dari dari bentu bentuk  k  matematika Jerman dengan bentuk Inggris berbeda tidak seperti yang sering kita lihat.

 

sebenarnya, makalah tersebut menyajikan lebih formal, formulasi matematika matemati ka dari postulat tersebut. Bentuk dari postulat mungkin sedikit berbeda dari buku teks yang satu dengan yang lain karena translasi dari bentuk matematika matemat ika Jerman dengan  bentuk Inggris yang selama ini sering kita lihat. Postulat kedua sering ditulis sembarangan dengan memasukkan bahwa kecepatan cahaya dalam ruang hampa adalah c untuk setiap seti ap kerangka acuan. Sebenarnya postulat ini adalah berasal dari dua postulat, bukan dari postulat kedua itu sendiri. Postulat kelihatan lebih masuk akal, tetapi bagaimanapun juga  postulat kedua pertama merupakan revolusi besar dalam ilmu fisika. Einstein sudah memperkenalkan teori foton cahaya dalam makalahnya pada efek fotolistrik (yang menghasilkan kesimpulan ketidakperluan eter).Postulat kedua, adalah sebuah konsekuensi dari foton yang tak bermassa bergerak dengan kecepatan c pada ruang hampa. Eter tidak lagi memiliki peran khusus sebagai kerangka acuan inersia “mutlak” alam semesta, jadi bukan hanya tidak perlu, tetapi juga secara kualitatif tidak berguna di dalam relativitas relativita s khusus.

 

Einstein dalam makalahnya menggabungkan persamaan Maxwell untuk listrik dan magnet dengan gerak elektron bahwa kecepatan mendekati dengan kecepatan cahaya. Kemudian hasil dari makalahnya maka Eintein memperkenalkan transformasi koordinat baru, yang dinamakan transformasi memperkenalkan Lorentz. Ketika kecepatan lambat maka kecepatannya mend mendekati ekati dengan kecepatan cahaya sehingga menghasilkan nilai yang secara radikal berbeda. Einstein merumuskan teorinya tidak berdasarkan percobaan-percobaan, melainkan atas dasar-dasar kehalusan simetri dan matematik. Berawal dari kelemahan hukum Newton yang mengaggap bahya ruang dan waktu yang mutlak, dan atas di bantahnya dengan ketidak mampuan untuk menjelaskan lintasan orbit merkurius dan percobaan tenteng kecepatan partikel kemudian sekitar tahun tahun 1950, ada suato suato konsep konsep yang diberikan oleh Einstein yang merekonstruksi merekonstruksi hukum hukum mekaniaka mekaniaka untuk kasus newton tersebut.

 

Kemudian Einstein memberi suatu rekonstruksi pada hukun Newton tentang gerak yaitu dengan mengenalkan Teori relativitas khusus Inti dari teori relativitas khusus adalah pada kasus kasus gerak suatu benda yang bergerak mendekati kecepatan cahaya maka bentuk persamaan – persamaan – persamaan geraknya tidak seperti hukum mekanika Newton. Yang pada akhirnya relativitas khusus juga memberi perubahan terhadap paradigm tentang ruang dan waktu. Menurut teori relativitas khusus ruang dan waktu itu relatif tidak multak dan besar kecepatan cahaya itu sama dilihat dari semua kerangka yang inersia. Akan tetapi menurut teori relativitas khusus dalam setiap kerangka yang inersia baik yang bergerak dengan kecepatan jauh lebih kecil dari cahaya maupun kerangka inersia yang bergerak dengan kecepatan yang mendekati kecepatan cahaya tetap semua hukum – hukum – hukum fisika masih tetap berlak berlaku. u. Meskip Meskipun un pada waktu itu itu teor teorii ini belum belum bis bisa a diaku diakuii kebenarannya, tetapi pada akhirnya sekarang telah diketahui bahwa teori relativitas khusus memang benar adanya.

 

Efek dari Relativitas Khusus

Relativitas khusus menghasilkan beberapa konsekuensi dari penggunaan transformasi Lorentz pada kecepatan tinggi (mendekati kecepatan cahaya). Diantaranya adalah : • •

Dil Dilata atasi si waktu waktu (terma (termasuk suk “parad “paradok ok kem kembar bar”” ya yang ng ter terken kenal) al) Konstraksi panjang

•

Transformasi kecepatan

•

Efek doppler relativistik

•

Simultanitas dan sinkronisasi waktu

•

Momentum relativistik

•

Energi kinetik relativistik

•

Massa relativistik

•

Energi total relativistik Selain itu,dua manipulasi aljabaryang sederhana konsep-konsep menghasilkan hasil signifikan pantasdari dijelaskan sendiri. di atas

 

Adopsi Relativitas Khusus …! Pada 1908, Max Plank mengaplikasikan bentuk “teori relativitas” untuk menjelaskan konsep relativitas khusus, karena aturan kunci dari relativitas memainkan peran dalam konsep tersebut. Pada waktu itu, tentunya bentuk yang diaplikasikan hanya pada relativitas khusus, karena memang belum terdapat relativitas umum. Relativitas Einstein tidak segera diterima oleh fisikawan secara keseluruhan, karena kelihatan sangat teoretis dan conterintuitif. Kemudian Einstein menerima penghargaan Nobel pada 1921, khususnya penyelesaiannya untuk efek fotolistrik dan kontribusinya pada fisika teori. Tetapi Relativitas masih menjadi kontroversi untuk menjadi referensi spesifik.

 

Seiring berjalannya waktu, bagaimanapun juga, presiksinya terhadap relativitas khusus akhirya menjadi kenyataan. Misalkan, jam terbang di selruh dunia telah menunjukkan adanya perlambatan dengan durasi yang diprediksi oleh teori relativitas. Albert Einstein tidak menciptakan sendiri transformasi koordinat yang dibutuhkan untuk relativitas khusus. Dia tidak harus melakukannya, karena transformasi yang dibutukan telah ada sebelumnya. Einstein menjadi seorang yang ahli dalam pekerjaannya yang terdahulu dan menyesuaikan diri pada situasi yang baru, dan juga dengan transformasi Lorentz seperti yang telah Planck gunakan pada 1900 untuk menyelesaikan permasalahan bencana ultraviolet pada radiasi benda hitam, Einstein merancang solusi untuk efek fotolistrik, dan dengan demikian dia telah mengembangkan teori foton untuk cahaya.

 

B. Relativitas UMUM…. ? Untuk analogi relativitas umum, pertimbangkan bahwa kamu membentangkan sebuah seprai atau suatu lembaran yang datar dan elastik. Sekarang kamu meletakkan sesuatu dengan berat yang bervariasi pada lembaran tersebut. Jika kita menempatkan sesuatu yang sangat ringan maka bentuk seprai akan sedikit lebih turun sesuai dengan berat benda tersebut. Tetaoi jika kamu meletakkan sesuatu yang berat, maka akan terjadi kelengkungan yang lebih besar. Asumsikan terdapat benda yang berat berada pada lembaran tersebut, dan kamu meletakkan benda lain yang lebih ringan di dekatnya. Kelengkungan yang diciptakan oleh benda yang lebih berat akan menyebabkan benda yang lebih ringan “terpeleset” disepanjang kurva ke arah kurva tersebut, karena benda yang lebih ringan mencoba untuk mencapai keseimbangan sampai pada akhirnya benda tersebut tidak bergerak lagi (dalam kasus ini, tentu saja terdapat pertimbangan lain, misalnya bentuk dari benda tersebut, sebuah bola akan menggelinding, sedangkan kubus akan terperosot, karena pengaruh gesekan atau semacamnya).

 

Hal ini serupa dengan bagaimana relativitas umum menjelaskan gravitasi. Kelengkungan dari cahaya bukan karena beratnya, tetapi kelengkunga kelengkungan n yang diciptakan oleh benda berat lain yang membuat kita tetap melayang di luar angkasa. Kelengkungan yang diciptaka diciptakan n oleh bumi membuat bulan tetap bergerak sesuai dengan orbitnya, tetapi pada waktu yang sama, kelengkung kelengkungan an yang diciptakan bulan cukup untuk mempengaruhi pasang surut air laut.

 

…Pembuktian Relativitas Umum…

Semua temuan-temuan relativitas khusus juga mendukung relativitas umum, karena teori-teori ini adalah konsisten. Relativitas umum juga menjelaskan semua fenomena-fenomena mekanika klasik, yang juga konsisten. Selain itu, beberapa temuan mendukung prediksi unik dari relaivitas umum: •

Presisi dari perihelion Merkurius

• •

Pembelokan gravitasi cahaya bintang Pelebaran alam semesta (dalam bentuk konstanta kosmologis)

•

Delay dari gema radar 

•

Radiasi Hawking dari black hole

 

Prinsip-Prinsip Fundamental dari Relativitas : •

Prinsip umum relativitas: Hukum-hukum fisika harus sama untuk setiap pengamat,

•

terlepas dari mereka dipercepat atau tidak. Prinsip kovarian umum: hukum-hukum fisika harus memiliki bentuk yang sama dalam semua sistem koordinat.

•

Gerak Inersia adalah gerak geodesik: Garis dunia dari partikel yang tidak terpengarus oleh gaya-gaya (yaitu gerak inersia) adalah bakal waktu atau null geodesik dari ruang waktu. (ini berarti tangen vektornya negatif atau nol.)

•

Invarian lokal Lorentz: aturan-aturan dari relativitas khusus diaplikasikan secara lokal untuk semua pengamat inersia.

•

Lengkungan ruang-waktu: seperti yang dijelaskan oleh persamaan medan Einstein, lengkungan ruang dan waktu, sebagai responnya terhadap massa, energi, dan momentum menghasilkan pengaruh gravitasional yang dilihat sebagai bentuk gerak inersia.

•

Prinsip ekuivalensi, di mana Albert Einstein menggunakannya sebagai titik awal untuk relativitas umum, membuktikan konsekuensinya terhadap prinsip-prinsip tersebut

 

Kesimpulan Pada dasarnya teori relativitas memiliki dua teori yang berhubungan satu sama lain (bertautan), Yaitu Teori khusus ‘Relativitas’ yang d rumuskan serjak tahun 1905 dan Teori umum ‘Relativitas’ yang di rumuskan pula pula pada tahun 1915. yang lebih popular popular dengan sebutan sebutan Hukum Gaya Berat Einstein. Kedua teori ini memiliki tingkat kerumitan yang sama. Pepatah bilang, bilang, "semuanya adalah adalah relatif." Teori Einstei Einstein n bukanlah sekedar mengunyah-ngunyah ungkapan yang nyaris menjemukan dan tidak di pahami. Akan tetapai pada pada maksudnya adalah suatu pendapat matematik yang pasti mengenai kaidah kaidah-kaidah ilmiah yang pada dasarnya relatif. Contohnya Einstein dapat menggambarkan betapa radikal teorinya, betapa tegas merombak pendapat kita tentang ruang dan waktu.

 

Salah satu kesimpulan "teori relativitas" Einstein adalah benda dan energi berada dalam arti yang y ang berimbangan dan hubungan antara keduanya dirumuskan sebagai E = mc2. Dimana E menunjukkan energy, m menunjukkan massa benda, sedangkan c merupakan kecepatan cahaya. Karena c adalah sama dengan 180.000 kilometer per detik (artinya merupakan jumlah angka amat besar) dengan sendirinya c2 (yang artinya c x c). Sehingga dengan demikian dapat diarti, meskipun pengubahan sebagian kecil dari benda mampu mengeluarkan jumlah energi luar biasa besarnya.

 

Ada banyak pendapat yang muncul menegenai "Teori relativitas khusus" walaupun dalam satu segi semua sepakat. Teori relativitas merupakan pemikiran yang paling meragukan y yang ang pernah dirumuskan dirumuskan manu manusia. sia. Akan tetapi, setiap orang ternyata terkecoh karena "teori relativitas umum" Einstein merupakan titik tolak pikiran lain yang menyatakan bahwa pengaruh gaya berat bukanlah lantaran kekuatan fisik dalam makna arti yang biasa, melainkan akibat dari bentuk lengkung angkasa luar sendiri, yang menjadi pendapat paling mengagetkan dan mencengangkan. Teori umum umum tenta tentang ng relati relativita vitass berdir berdirii dalam beb beberap erapa a hal dengan semua hukum-hukum ilmiah. Pertama,Einstein merumuskan teorinya tidak atas berdasar percobaan-percobaan, percobaan-percobaan, melainkan atas dasar-dasar dasar-dasar kehalusan simetri dan matematik. Singkatnya berpijak diatas dasar rasional seperti pada umumnya kebiasaan para filosof Yunani dan para cendekiawan abad tengah perbuat. Salah satu hasil dari pendekatan Einstein adalah bahwa teori umum relativitasnya dianggap suatu yang amat indah, bergaya, teguh dan secara relativitasnya intelektual memuaskan semua teori ilmiah.

 

TERIMA KASIH ATAS PERHATIANNYA !!!