Fisika 3.pptx

FISIKA ELEKTROMEDIK 3 DISUSUN OLEH ~ INDAH RIANTY MARANGGI HUTAPEA

~ KHAIRUNNISA ~ KOMANG PANDE NEO

Pengukuran Waktu Relativistik

Massa, Energi, Momentum Relativistik

RELATIVITAS PENGUKURAN WAKTU (DILATASI WAKTU) Dilatasi Waktu merupakan konsekuensi dari teori relativitas khusus . Apa itu relativitas khusus ? Relativitas khusus merupakan teori yang dikemukakan oleh Albert Einsten, dimana teori ini menggantikan teori Newton tentang ruang dan waktu.

Teori ini disebut “teori khusus” karena hanya berlaku pada prinsip relativitas saja pada waktu tertentu. Jadi, dilatasi waktu adalah konsekuensi dari teori relativitas khusus di mana dua pengamat yang bergerak relatif terhadap satu sama lain akan mengamati bahwa jam pengamat lain berdetak lebih lambat dari jamnya.

• Sebelumnya mari kita bahas mengenai prostulat ( dalil ) eisnten relativitas khusus.

A. Hukum-hukum Fisika memiliki bentuk yang sama pada semua kerangka acuan yang bergerak dengan kecepatan tetap . (Kerangka acuan inersial) B.

Cahaya merambat melalui ruang hampa dengan cepat rambat C = 3,0 x 108 m/s, dan kelajuan cahaya tak bergantung pada kelajuan sumber cahaya maupun kelajuan pengamatnya.

• Sederhananya, dilatasi waktu adalah perubahan atau selisih waktu orang yang relatif bergerak menurut orang yang relatif diam.

Dengan : • Δt = selang waktu yang diamati oleh pengamat I • Δtp= selang waktu yang diamati oleh pengamat II

• U = kecepatan pengamat kedua • C = kecepatan cahaya

Contoh Soal : Seorang astronot yang diam di bumi memiliki laju denyut jantung 60detak/menit. Berapa denyut jantung astronot itu ketika ia menumpangipesawat antariksa yang bergerak dengan kelajuan 0,8 c, diukur oleh pengamat yang

A . diam dalam pesawat B. diam di bumi • Penyelesaian • Diketahui : Δt0 = 1 menit/60 detak v = 0,8 c. • Ditanya : a. Denyut jantung astronot ketika diukur pengamat yg diam dalam pesawat b. Denyut jantung astronot ketika diukur pengamat yg diam di bumi

• Jawab: A. Ketika astronot diam di bumi, jam di bumi adalah jam yang diam terhadap kejadian sehingga Δt0 = 1 menit/60 detak dan v = 0,8 c. Maka kecepatan pesawat sama dengan ketika

astronot bersama pesawat maka, jam pengamat yang berada dalam pesawat adalah jam yang diam terhadap kejadian Δt0 = Δt Dengan demikian, laju detak jantung adalah: Δt =Δt0 = 1menit/60 detak

B. Berdasarkan prinsip relativitas, pesawat antariksa yang bergerak terhadap bumi dapat juga kita anggap juga bahwa bumilah yang bergerak terhadap pesawat. Dengan demikian, jam pengamat di bumi yangmengukur laju denyut jantung astronot adalah jam yang bergerak terhadapkejadian. (leh karena itu, jam pengamat di bumi mengalami pemuluran waktu sehingga berlaku Δt = k x Δt0 sebab k > 1 maka

MASSA RELATIVITAS • Menurut teori fisika klasik atau mekanika Newton bahwa massa benda adalah konstan, massa benda tidak tergantung pada kecepatan benda. Akan tetapi menurut teori relativitas Einstein, massa benda adalah besaran relatif yang besarnya dipengaruhi kecepatan benda. Massa benda yang bergerak dengan kecepatan v relatif terhadap pengamat menjadi lebih besar daripada ketika benda itu dalam keadaan diam.

Keterangan : mo = massa benda dalam keadaan diam m = massa relativitas v = kecepatan benda relatif terhadap pengamat c = kecepatan cahaya

• Dari persamaan tersebut, kecepatan benda makin besar maka makin besar pula massa kelembaman benda. Jika nilai v jauh di bawah nilai c, maka nilai akan mendekati nilai 0 sehingga nilai = 1 maka m = mo, tetapi jika nilai v mendekati nilai c maka nilai akan mendekati nilai 1 sehingga nilai mendekati 0, akibatnya nilai m menjadi tak terhingga. Akibatnya makin sulit benda itu dipercepat, sehingga kecepatan benda itu akan mencapai nilai yang konstan. Sehingga tidak ada benda/partikel yang bergerak dengan kecepatan melebihi kecepatan cahaya.

Contoh Soal: Tentukan berapa kecepatan benda bergerak ketika massa relativitasnya 125 % lebih besar dari massa diamnya! • Penyelesaian :

• Diketahui : m = 125 % mo • Ditanyakan : v = ... ?

MOMENTUM RELATIVISTIK • Dalam kerangka acuan inersia, untuk kelajuan yang jauh lebih kecil dari kelajuan cahaya. Momentum didefinisikan sebagai perkalian massa dengan kecepatan. Hal ini menunjukkan bahwa momentum juga akan bersifat relative karena faktor massa yang berubah ketika benda bergerak mendekati kelajuan cahaya. Momentum suatu benda akan terlihat bertambah besar ketika benda bergerak. Momentum ini disebut memontum relativistik benda

Keterangan : • mo = massa benda dalam keadaan diam • m = massa relativitas • v = kecepatan benda relatif terhadap pengamat • c = kecepatan cahaya

• p = menunjukkan momentum relativistik suatu benda yang bergerak dengan kelajuan mendekati kelajuan cahaya.

• Contoh soal:

Sebuah benda yang bermssa 8 kg bergerak dengan kelajuan 0.6c terhadap pengamat dilaboratorium. Tentukanlah momentum relativistik benda tersebut!

Penyelesaian : Diketahui : mo = 8 kg v = 0.6c / c = v/0.6 Ditanya : P = …. Jawab

ENERGI RELATIVISTIK • Menurut hukum Newton jika ada sebuah gaya terus menerus diperbesar maka percepatan yang dihasilkan dapat melebihi kecepatan cahaya, sedangkan menurut teori Relativitas ini tidak benar, sehingga untuk benda yang bergerak mendekati cahaya sehingga persamaan Energi kineticnya :

• Energi merupakan hasil perkalian antara massa dan kuadrat kecepatan mutlak, Jadi ada keseta raan antara massa dan energy. Bila partikel memiliki massa m , berrarti partikel tersebut memiliki energy total sebesar :

E = m c2 • Kesetaraan antara massa dan energi yang dikemukakan pertama kali oleh Einstein dan dikenal dengan hokum kesetaraan massa energy Einstein • Kesimpulan nya energi kinetic sebuah partikel bergerak relativistic ( mendekati kecepatan cahaya) sama dengan selisih antara energi total dan energi diamnya

• Contoh Soal : • Sebuah partikel bergerak dengan laju v = ½ √3 c (c = kelajuan cahaya). Jika m0 = massa diam, m = massa gerak, Ek = energi kinetic, dan E0 = energi diam maka berlaku …

• A. m = ½ m0 dan Ek = ½ E0 • B. m = 4/3 m0 dan Ek = E0 • C. m = 3/2 m0 dan Ek = E0 • D. m = 2 m0 dan Ek = 2 E0 • E. m = 2 m0 dan Ek = E0

Maka Jawabannya adalah E

TERIMAKASIH