Kuis Problem Solving

Type Argumen:

Sebuah pesawat ruang angkasa bergerak mendekati kecepatan cahaya relatif terhadap pengamat di Bumi. Diskusikan bagaimana pengamat di Bumi dan astronot di pesawat ruang angkasa akan mengukur panjang pesawat tersebut. Gunakan konsep kontraksi panjang untuk mendukung argumen Anda.

Type Causal

Misalkan terdapat dua titik, A dan B, di sepanjang sebuah batang yang bergerak dengan kecepatan tinggi mendekati kecepatan cahaya. Pada saat yang sama dalam kerangka acuan batang, sebuah lampu di titik A dan di titik B menyala bersamaan. Seorang pengamat di luar batang, yang melihat batang bergerak mendekatinya dengan kecepatan tinggi, mengamati peristiwa ini. Apakah pengamat di luar batang akan mengukur panjang batang sama dengan yang diukur oleh pengamat yang diam di dalam batang? Jelaskan alasan di balik perbedaan pengukuran tersebut.

Answer explanation

Pengamat di luar batang akan mengukur panjang batang lebih pendek karena efek kontraksi panjang (length contraction) saat mendekati kecepatan cahaya. Sementara pengamat di dalam batang mengukur panjang normal, tanpa efek relativistik.

Type Soal: Argumen

Apakah Anda setuju bahwa Relativitas panjang yang terjadi pada kecepatan relativistik, seperti yang dijelaskan oleh teori relativitas Einstein, dapat diamati dalam kehidupan sehari-hari? Berikan argumen terhadap pernyataan tersebut.

Answer explanation

Relativitas panjang hanya dapat diamati pada kecepatan mendekati kecepatan cahaya, yang tidak terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Oleh karena itu, saya tidak setuju bahwa efek ini dapat diamati dalam konteks sehari-hari.

Tipe Soal: Causal

Seorang astronot melakukan perjalanan ke sebuah bintang yang berjarak 10 tahun cahaya dari Bumi dengan kecepatan 0,8 kali kecepatan cahaya. Ketika astronot itu kembali ke Bumi, dia menemukan bahwa saudara kembarnya yang tetap di Bumi telah menua lebih cepat darinya. Jelaskan mengapa saudara kembar di Bumi menua lebih cepat dibandingkan dengan astronot yang melakukan perjalanan ke ruang angkasa?

Answer explanation

Saudara kembar di Bumi menua lebih cepat karena efek dilatasi waktu dalam relativitas. Astronot yang bergerak dengan kecepatan tinggi mengalami waktu yang lebih lambat dibandingkan dengan saudara kembarnya yang diam di Bumi.

Type Analogi:

Bayangkan dua jam pasir yang identik. Jam pasir pertama tetap diam di atas meja, sedangkan jam pasir kedua dibawa berlari mengelilingi lapangan. Saat keduanya berhenti dan diletakkan kembali berdampingan, terlihat bahwa pasir pada jam yang dibawa berlari jatuh lebih lambat dibandingkan dengan pasir pada jam yang diam di meja. Berdasarkan analogi ini manakah proses dilatasi waktu?

• Dua Jam Identik

• Jam Pasir Diam

• Jam Pasir yang Dibawa Lari lebih Lambat dibandingkan jam diam

• Jam Pasir Yang dibawa Lari

Type Causal:

Sebuah permukaan logam terkena cahaya dengan frekuensi tertentu. Ketika cahaya tersebut menyinari permukaan logam, elektron-elektron terlepas dari permukaan logam tersebut. Apa yang terjadi jika intensitas cahaya ditingkatkan, tetapi frekuensinya tetap sama? Apakah jumlah elektron yang terlepas akan bertambah?

Answer explanation

Jika intensitas cahaya ditingkatkan tetapi frekuensinya tetap sama, jumlah foton yang mengenai permukaan logam akan meningkat. Ini akan menyebabkan lebih banyak elektron terlepas, sehingga jumlah elektron yang terlepas akan bertambah.

Type Problem Schema:

Sebuah logam memiliki fungsi kerja sebesar 2,5 eV. Hitunglah energi foton (dalam eV) yang dibutuhkan untuk melepaskan elektron dari permukaan logam tersebut jika panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah 400 nm

• 5.25 eV
• 2.00 eV
• 3.11 eV
• 4.50 eV

Tipe Problem Schema:

Jika sebuah logam memiliki fungsi kerja sebesar 3,0 eV, berapa panjang gelombang maksimum (dalam nm) dari cahaya yang dapat digunakan untuk melepaskan elektron dari permukaan logam tersebut?

• 400 nm

• 500 nm

• 600 nm

• 700 nm

Type Argument:

Efek Compton menunjukkan bahwa ketika foton bertabrakan dengan elektron bebas, panjang gelombang foton akan bertambah, yang membuktikan bahwa cahaya memiliki sifat partikel. Hal ini mendukung konsep dualitas gelombang-partikel dalam fisika kuantum.

Pertanyaan: Jika Efek Compton tidak terjadi, apakah konsep dualitas gelombang-partikel masih akan berlaku dalam fisika? Jelaskan argumen Anda.

Type Problem Schema:

Sebuah foton dengan panjang gelombang 0,03 nm bertumbukan dengan elektron dan terhambur pada sudut 60 derajat. Hitunglah perubahan panjang gelombang foton setelah tumbukan. (Gunakan konstanta Planck h=6.626×10⁻³⁴Js dan massa elektron me=9.11×10⁻³¹kg).

• 1.213×10^-12 meter

• 1.372×10^-19

• 2.80×10^{-8 meter}

• 6.113×10^-12 meter