RELATIVITAS

Mega sedang melakukan eksperimen dengan kecepatan tinggi dan menemukan salah satu postulat Einstein dalam teori relativitas yang menarik.

• Hukum-hukum Newton tetep berlaku untuk benda yang mempunyai kecepatan mendekati kecepatan cahaya

• Kecepatan benda dapat lebih besar dari kecepatan cahaya

• Kecepatan benda besarnya mutlak tidak tergantung pada pengamatan

• Kecepatan cahaya besarnya mutlak tidak tergantung pada pengamatnya

Answer explanation

Menurut teori relativitas, kecepatan cahaya adalah konstan dan tidak tergantung pada pengamat. Ini berarti bahwa semua pengamat akan mengukur kecepatan cahaya yang sama, terlepas dari gerakan relatif mereka.

Di sebuah kelas, Nisa dan Dimas sedang berdiskusi tentang Postulat relativitas Einstein. Mereka mencatat beberapa pernyataan yang mereka pelajari:

1.) Massa benda tidak konstan

2.) Waktu diam dan waktu bergerak tidak sama

3.) Panjang diam dan panjang bergerak tidak sama

4.) Kecepatan cahaya dalam vakum yang dipancarkan oleh sumber bergerak adalah sama

pernyataan yang benar adalah …

• (1) dan (3)

• (2), (3) dan (4)

• (2) dan (4)

• (1), (2), (3) dan (4)

• (1), (2) dan (3)

Answer explanation

Semua pernyataan yang dicatat oleh Nisa dan Dimas adalah benar. Massa benda dapat berubah, waktu dan panjang tergantung pada gerakan, dan kecepatan cahaya tetap konstan dalam vakum. Jadi, jawaban yang benar adalah (1), (2), (3) dan (4).

Adi sedang berada di dalam kereta api yang bergerak dengan kelajuan 20 m/s terhadap bumi. Ketika itu, Adi berjalan di dalam kereta api dengan kelajuan 5 m/s terhadap kereta api dan searah dengan gerak kereta api, maka kelajuan Adi terhadap bumi adalah ...

• 20 m/s

• 25 m/s

• 30 m/s

• 35 m/s

• 40 m/s

Answer explanation

Kelajuan Adi terhadap bumi adalah jumlah kelajuan kereta api dan kelajuan Adi terhadap kereta api. Jadi, 20 m/s + 5 m/s = 25 m/s. Pilihan yang benar adalah 25 m/s.

Periode pendulum di Bumi diamati oleh Angga dan Ina dengan kecepatan masing-masing (3/5) c dan (4/5) c. Perbandingan dilatasi waktu menurut pesawat Angga dan Ina yaitu ….

• 3:4

• 4:3

• 4:5

• 5:3

• 5:4

Answer explanation

Dari rumus dilatasi waktu, t' = t / √(1 - v²/c²), kita hitung untuk Angga (v = 3/5 c) dan Ina (v = 4/5 c). Hasilnya, perbandingan dilatasi waktu Angga dan Ina adalah 3:4, sehingga jawaban yang benar adalah 3:4.

Dua anak kembar Maman dan Dadang berpisah saat umur 25 tahun. Maman memilih menetap di Bumi, sedangkan Dadang melakukan penelitian di Bulan dengan menaiki pesawat berkecapatan (12/13) c. Lima belas tahun kemudian Dadang kembali ke Bumi menengok saudara kembarnya Maman yang saat itu berumur …. tahun.

• 37

• 40

• 52

• 64

• 70

Answer explanation

Maman berumur 25 tahun saat berpisah. Setelah 15 tahun, Maman berumur 25 + 15 = 40 tahun. Namun, karena Dadang melakukan perjalanan waktu, dia mengalami waktu yang lebih lambat. Setelah 15 tahun, Maman berumur 40 + 24 = 64 tahun.

Titi, seorang pengamat di bumi, melihat pesawat bergerak dengan kecepatan 0,6c. Perbandingan panjang pesawat sesungguhnya dengan panjang pesawat menurut pengamat di bumi adalah...

• 2 : 3

• 3 : 2

• 4 : 5

• 5 : 4

• 3 : 4

Answer explanation

Dengan menggunakan rumus kontraksi panjang, L = L0√(1-v²/c²), untuk v = 0,6c, kita dapatkan L/L0 = √(1-0,36) = √0,64 = 0,8. Maka, perbandingan panjang pesawat sesungguhnya (L0) dengan panjang menurut pengamat (L) adalah 5:4.

Seorang pengamat di ruang angkasa mengamati adanya dua pesawat antara Sari dan Dian yang datang menuju stasiun tersebut dari arah yang berlawanan dengan kelajuan masing-masing VA = 4/5 c dan VB = 5/6 c (c adalah cepat rambat cahaya). Kelajuan pesawat B menurut pilot pesawat A adalah...

• 11/9 c

• 49/50 c

• 24/25 c

• 9/11 c

• 2/3 c

Answer explanation

Untuk menghitung kelajuan pesawat B menurut pilot pesawat A, kita gunakan rumus relativitas: VB' = (VA + VB) / (1 + (VA * VB / c^2)). Dengan VA = 4/5 c dan VB = 5/6 c, hasilnya adalah 49/50 c.

Seorang astronot bernama Budi melakukan perjalanan ke Mars dengan kecepatan 0,9c. Jika Budi berangkat pada usia 30 tahun, berapa usia Budi saat ia kembali ke Bumi setelah 10 tahun menurut pengamat di Bumi?

• 55 tahun

• 50 tahun

• 60 tahun

• 45 tahun

• 40 tahun

Answer explanation

Budi bergerak dengan kecepatan 0,9c, sehingga waktu yang dialaminya lebih lambat. Dengan efek relativitas, 10 tahun di Bumi setara dengan sekitar 4 tahun bagi Budi. Jadi, usia Budi saat kembali adalah 30 + 4 = 34 tahun, tetapi karena waktu di Bumi, ia dianggap berusia 45 tahun.

Dalam sebuah eksperimen, Siti mengukur waktu yang dibutuhkan untuk cahaya bergerak dari satu titik ke titik lain. Jika jarak antara kedua titik tersebut adalah 300.000 km, berapa waktu yang dibutuhkan cahaya untuk menempuh jarak tersebut?

• 3 detik

• 2 detik

• 1 detik

• 4 detik

• 5 detik

Answer explanation

Cahaya bergerak dengan kecepatan sekitar 300.000 km/detik. Untuk jarak 300.000 km, waktu yang dibutuhkan adalah 300.000 km ÷ 300.000 km/detik = 1 detik. Jadi, jawaban yang benar adalah 1 detik.

Rina mengamati sebuah mobil yang bergerak dengan kecepatan 0,8c. Jika panjang mobil yang diukur Rina adalah 4 meter, berapa panjang mobil sebenarnya menurut pengamat yang bergerak bersamanya?

• 6,4 meter

• 5 meter

• 4 meter

• 3,2 meter

• 2,4 meter

Answer explanation

Panjang mobil yang diukur Rina adalah 4 meter. Karena mobil bergerak dengan kecepatan 0,8c, panjang sebenarnya menurut pengamat yang bergerak bersamanya adalah 4 meter / 1,6 = 2,4 meter.