Penjelasan Teori Relativitas Khusus Einstein , Percobaan Michelson-Morley , Dan Transformasi Galileo

Posted on

Penjelasan Teori Relativitas Khusus Einstein , Percobaan Michelson-Morley , Dan Transformasi Galileo Dilengkapi Dengan Rumus Soal

Suatu benda dikatakan bergerak apabila kedudukan benda itu terhadap titik acuan berubah, sehingga tidak ada benda yang bergerak mutlak, yang ada hariyalah gerak relatif. Jadi suatu benda dikatakan diam atau bergerak mernerlukan suatu kerangka acuan. Bagaimanakah massa, energi, panjang dari suatu benda yang bergerak dengan kecepatan yang sangat tinggi? Hal ini akan terjawab setelah kalian mengikuti kegiatan-kegiatan berikut ini:

Teori Relativitas Einstein

Dengan kegagalan percobaan Michelson & Morley dalam membuktikan eter, akhirnya berkembang teori Relativitas yang diperkenalkan pertama kali oleh Einstein. Sebagai konsekuensi langsung dari kenyataan tidak adanya eter yang mengisi angkasa luar maka kerangka acuan universal tidak ada.

Dengan tidak adanya kerangka acuan universal, Einstein pada tahun 1905 mengumumkan teori relativitas tentang persoalan yang menyangkut gerakan kerangka acuan dengan arah dan kecepatan tetap satu terhadap yang lain.

Postulat pertama:
Bila dua sistem bergerak lurus beraturan relatif satu sama lain, maka semua peristiwa yang terjadi pada sistem yang satu berlangsung sama pada sistem yang lain.

Postulat kedua:
Kecepatan cahaya adalah sama untuk segala arah, tidak bergantung pada gerak sumber cahaya ataupun pengamatnya.

Percobaan Michelson Morley

Cahaya adalah gelombang elektromagnet, sehingga tidak mernerlukan medium dalam perambatannya. Dugaan bahwa cahaya merambat melaiui medium eter tidak benar. Michelson dan Morley telah memastikan bahwa eter itu tidak ada melaiui serangkaian percobaan sebagai berikut:

percobaan michelson morley

Cahaya dari sumber S mengenai gelas setengah cermin M dengan sudut datang 45°. Oleh M sebagai berkas cahaya, berkas A diteruskan ke cermin MA dan sebagian lain, yakni berkas B dipantuikan ke cermin MB. Walaupun jarak yang ditempuh berkas A dan berkas B sama tetapi berkas A dipengaruhi Eter (angin Eter) karena gerakan burni. Dengan aemikian diharapkan waktu yang diperlukan berkas A dan berkas B (tA dan tB) untuk kembali sampai pada pengamat tidak sama (terjadi pola interferensi). Pada kenyataanya pola interferensi tidak terjadi, artinya tA dan tB adalan sama. Jadi dapat disimpulkan bahwa tidak terdapat eter yang mengisi angkasa luar, yang berarti pula tidak adanya kerangka acuan mutlak (semesta atau universal).

Andaikan eter itu ada maka dapat dipakai sebagai kerangka acuan yang tetap di alam semesta ini. Semua gerakan dapat dinyatakan relatifterhadap eter yang diam.

Transformasi Galileo

Jika kerangka acuan (x’, y’, z’) bergerak dengan kecepatan tetap v dalam arah X terhadap kerangka acuan (x,y,z) maka berlaku tranformasi X’ = X-v.t, Y’ = Y.dan Z’ = Z. Transformasi ini dikenal dengan dengan transformasi Galileo. Untuk dapat jelasnya diikuti transformasi sebagai berikut:

a. Sistem koordinat.kerangka acuan S.
b. Sistem koordinat kerangka acuan S’ yang bergerak relatif dengan kecepatan v terhadap kerangka acuan S.
c. Setelah selang waktu tertentu, titik awal koordinat S’ (titik O’) berada sejauh t dari titik awal koordinat S (titik O).

Untuk sembarang titik P, dihitung dari titik awal O dan O’ adalah:

OP = O’P + ℓ
x = x’ + vt’
y = y’
z = z’
t = t’

Kita dapat menganggap bahwa yang bergerak bukanlah S’ terhadap S, meiainkan S terhadap S’ dengan laju v arah sumbu negatif. Dengan demikian kita mendapat transformasi kebalikannya yakni:

x’ = x – v . t

Dengan demikian jika ada dua kerangka acuan yang bergerak relatif atau dengan yang lain dengan kecepatan v, berlaku trasformasi Galileo:

loading...

x = x’ + v . t

x’ = x – v . t

Transformasi Lorentz

Menurut “Teori Relativitas” yang dikembangkan Einstein, persamaan-persamaan tersebutdi atas tidak selalu benar, khususnya untuk kecepatan-kecepatan yang besar (mendekati kecepatan cahaya). Persamaan yang lebih tepat adalah sebagai berikut:

x = k’ (x’ + v.t’)

x’ = k (x – v.t)

k dan k’ adalah besaran-besaran yang timbul karena adanya transformasi koordinat antara kerangka acuan yang saling bergerak yakni S dan S’. Faktor perkalian k ini untuk selanjutnya dinamakan Transformasi Lorentz. Berdasarkan pada Postulat Einstein, besarnya k dalam tranformasi Lorentz ditetapkan sebagai berikut: Menurut postulat-l Einstein, harga k = k’.

galileo1

Dengan menggunakan potsulat-ll Einstein bahwa kecepatan cahaya adalah mutlak, maka besarnya k adalah:

galileo2

Demikian penjelasan yang bisa kami sampaikan tentang Penjelasan Teori Relativitas Khusus Einstein , Percobaan Michelson-Morley , Dan Transformasi Galileo. Semoga postingan ini bermanfaat bagi pembaca dan bisa dijadikan sumber literatur untuk mengerjakan tugas. Sampai jumpa pada postingan selanjutnya.