Inilah √ Teori Relativitas Lengkap Beserta Rumus & Teori

Teori Relativitas – Relativitas adalah salah satu teori ilmiah yang paling terkenal dari Abad yang ke-20. Namun, hanya sedikit dari kita yang sudah mengetahui dan memahami, menyadari bahwa penjelasannya terpampang begitu nyata dalam kehidupan sehari-hari.

Teori Relativitas adalah buah pikiran dari manusia cerdas, ilmuwan Fisika teoretis jenius, Albert Einstein pada tahun 1905. Pada prinsipnya teori ini merupakan gagasan bahwa hukum fisika adalah sama di mana pun berada.

Hukum fisika yang berlaku di Bumi ini, berlaku juga di seluruh jagat raya.

Teori tersebut juga menjelaskan bahwa perilaku objek dalam ruang dan waktu, yang juga bisa digunakan untuk memprediksi banyaknya hal dari eksistensi lubang hitam (black hole), melengkungnya cahaya tersebut oleh pengaruh gravitasi, hingga sifat Planet Merkurius pada orbitnya.

Teori ini bisa dipahami secara sederhana.

Meski sejatinya sangat rumit dan bikin mumet kalau di pahami. Pemahaman pertama, bahwa tidak ada lagi kerangka acuan ‘mutlak’. Setiap saat ketika kita mengukur kecepatan, momentum, atau pengalaman terhadap waktu sebuah objek, maka itu selalu berada di dalam kaitannya dengan sesuatu yang lain.

Rumus-Rumus Teori Relativitas Einstein

teori relativitas

pixabay.com

Teori relativitas ini khusus mengacu pada dua konsep yaitu, sebagai berikut:

  1. Hukum fisika sendiri berlaku untuk setiap objek dalam semua kerangka acuan yang bergerak dengan kecepatan tetap terhadap yang lain, artinya bentuk dari persamaan fisika akan selalu sama walaupun diamati dalam keadaan yang masih bergerak.
  2. Kelajuan cahaya dalam ruangan yang hampa selalu sama untuk semua pengamat dan tidak tergantung pada gerak sumber cahaya maupun pengamatnya (cahaya melaju secepat c = 300.000.000 m/s).

Einstein ini menunjukkan bahwa tidak ada lagi benda bermassa yang dapat menempuh kecepatan yang menyamai cepatnya cahaya ini.

Selain itu, teori relativitas Einstein diatas mengakibatkan perubahan yang agak menyimpang dari pengalaman yang kita rasakan sehari-hari, seperti:

1. Relativitas Kecepatan

Kita dapat mengetahui bahwa laju objek I terhadap objek II jika kita mengetahui laju objek lain (objek III) terhadap objek II dan laju dari objek I terhadap objek III yang dinyatakan dengan rumus:

v = \frac{v_1 + v_2}{1 + \frac{v_1v_2}{c^2}}

di mana:

v adalah dari laju objek I terhadap objek II
v1 adalah dari laju objek III terhadap objek II
v2 adalah dari laju objek II terhadap objek I
c adalah kecepatan cahaya yang melaju

2. Pemuaian Waktu

Karena ruang dan waktu tidaklah konstan, maka selang waktu yang diamati oleh pengamat yang diam dengan selang waktu yang juga diamati oleh pengamat yang sedang bergerak dengan kecepatan v tidaklah sama.

\Delta t = \frac{\Delta t_0}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}

dimana:

\Delta t adalah selang waktu yang diamati oleh pengamat yang juga bergerak dengan kecepatan v
\Delta t_0 adalah selang waktu yang diamati pengamat dengan cara diam
v adalah kecepatan pengamat itu sendiri

3. Kontraksi Lorentz

Karena ruang dan waktu tidaklah bisa konstan, maka benda yang panjangnya L0 maka akan teramati sebesar L oleh pengamat yang bergerak sejajar dengan benda tersebut dengan kecepatan v; yang semakin besar kecepatan pengamat, maka benda akan terlihat semakin pendek dari panjang benda aslinya.

L = L_0 \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}

di mana:

L adalah panjang benda yang diamati oleh pengamat yang bergerak dengan kecepatan v
L0 adalah panjang benda yang diamati pengamat yang diam
v adalah kecepatan pengamat

teori relativitas dan kontraksi lorentz

Gambar 1. adalah Fenomena konstraksi Lorentz yang dilihat oleh pengamat yang sedang bergerak
[sumber: studiobelajar.com]

4. Relativitas Massa dan Energi

Seperti ruang dan waktu, massa benda yang sedang diamati oleh pengamat yang diam akan berbeda dengan massa benda yang diamati oleh pengamat dengan cara bergerak dengan kecepatan v.

m = \frac{m_0}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}

di mana:

m adalah massa benda yang diamati oleh pengamat yang bergerak dengan kecepatan
m0 adalah massa benda yang diamati pengamat dengan cara diam
v adalah kecepatan dari pengamat itu sendiri

Selain itu, dalam mekanika relativistik, energi benda bermassa m0 (keaadaan diam) dengan kecepatan v yang dirumuskan dengan:

Ek = \frac{m_0c^2}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} - m_0c^2

Energi total yang dihasilkan dari benda yang bermassa didapat dengan:

E = E_0 + E_k

dimana E0 adalah energi diam  (E = m_0 c^2).

Dari interpretasi diatas, maka benda yang bermassa m memiliki energi sebesar:

E = mc2

Jadi, konsekuensi lain dari relativitas khusus adalah massa dan energi yang juga memiliki hubungan atau dapat dikatakan setara.

Baca Juga : Teori Behavioristik

Teori Relativitas Umum

teori relativitas

pixabay.com

Teori relativitas umum merupakan teori gravitasi. Pada pernyataan Newton, gravitasi ini merupakan gaya yang tidak tampak yang menarik objek satu dengan yang lain, namun pada relativitas umum, gravitasi ini merupakan kelengkungan ruang dan waktu yang diakibatkan oleh massa suatu benda.

Semakin berat suatu benda tersebut, maka semakin besar pula lengkungan ruang-waktu yang dappat ditimbulkan.

Kelengkungan ini berefek pada waktu, semakin besar gravitasi yang dihasilkan maka waktu akan berjalan semakin lambat di lengkungan ruang-waktu tersebut.

Contoh Soal Teori Relativitas dan Pembahasan

teori relativitas

pixabay.com

Seorang astronot yang memiliki saudara kembar lalu mereka  pergi ke ruang angkasa pada umur 32 tahun dengan menggunakan pesawat luar angkasa yang melaju dengan kecepatan yang mencapai hingga 80% dari kecepatan cahaya.

Astronot tersebut lalu kembali ke bumi dan pada saat itu saudara kembarnya sudah berumur 44 tahun. Berapakah umur saudara kembarnya menurut astronot yang baru kembali ke bumi itu?

Pembahasan:

Diketahui bahwa v = 0,8c

Karena pertanyaannya adalah menurut si astronot tersebut, maka astronot ini merupakan kerangka yang diam, sedangkan saudara kembarnya itu (yang tinggal di bumi) sebagai kerangka yang bergerak terhadap pesawat luar angkasa.

maka ∆t = 44 – 32 = 12 tahun

Sehingga:

\Delta t = \frac{\Delta t_0}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}

12 = \frac{\Delta t_0}{\sqrt{1 - \frac{(0,8c)^2}{c^2}}}

12 = \frac{\Delta t_0}{\sqrt{1 - 0,64}}

12 = \frac{\Delta t_0}{0,6}

\Delta t_0 = 7,2Tahun

Jadi menurut astronot tersebut, umur saudara kembarnya seharusnya hanya bertambah usia sebesar 7,2 tahun (\Delta t_0) saja, bukan sebanyak 12 tahun (\Delta t).

Sehingga menurut astronot itu, saudara kembarnya baru berusia 32 – 7,2 = 39,2 tahun.

Baca Juga : Teori Humanistik

Teori-Teori yang Dikemukakan Oleh Einstein

teori relativitas

pixabay.com

3 hal utama yang dibahas didalam teori relativitas Einstein yang bisa bikin kepala kamu pening secara tiba-tiba. Ketiga hal ini telah mencangkup teori-teori yang dikemukakan oleh Einstein beserta penjabarannya secara singkat dan padat.

Yuk, simak ulasannya berikut ini:

1. Waktu Bersifat Relatif

teori relativitas

pixabay.com

Paling utama yang wajib kita bahas dalam teori Relativitas Einstein adalah kecepatan pada waktu. Misalnya seperti ini, jika kamu berjalan entah menggunakan benda atau jalan kaki dengan kecepatan cahaya maka waktu akan berhenti berputar.

Yang artinya, ketika kita sedang berjalan atau mampu menciptakan alat dan kendaraan yang setara atau bahkan melebihi kecepatan dari cahaya berarti kita telah menciptakan alat yang dapat menghentikan waktu itu sendiri.

Ini tertuang didalam teori relativitas khusus Einstein. Dalam teori itu juga disebutkan bahwa semakin cepat kamu bergerak maka akan semakin lambat waktu yang sedang berputar.

Misalnya begini, jika kamu sedang mengendari Mobil Ferrari yang super mahal itu maka selama satu jam maka kamu akan berusia lebih muda beberapa nanodetik daripada saatkamu  berdiam diri didalam kamar tidur saja.

Perhitungan waktu terssebut dihitung berdasarkan skala ekstra nanodetik yang akan kamu peroleh dari kecepatan. Mungkin saja pertambahan waktu beberapa nanodetik itu tidak sebanding dengan harga gas LPG 3 kg tapi itu adalah fakta yang nyata.

Baca Juga : Teori Manajemen

2. Cahaya Bintang Tidaklah Lurus

teori relativitas

techno.okezone.com

Maksudnya bintang disini yang ada di alam semesta ya, bukan bintang film sinetron yang di TV hehe. Disebutkan juga didalam teori relativitas Einstein kalau cahaya bintang yang kita lihat saat malam itu tidaklah lurus tapi melainkan bengkok. Ini karena ulah dari matahari.

Matahari membelokkan cahaya tersebut, yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi.

Gaya gravitasi inilah yang menjadi biang keladi dari bengkoknya cahaya bintang tersebut. Jadi, kalau ada seberkas cahaya dari bintang yang jauh jaraknya dan cahayanya itu melewati matahari, maka kemungkinan besar cahaya tersebut akan membungkuk di sekitarnya.

3. Ekspansi Kosmik Terus Terjadi

pixabay.com

Banyak teori tentang Big Bang yang sudah dikemukakan dengan baik didalam Jurnal Ilmiah.

Yang jelas, teori ini telah berusaha menjelaskan tentang asal mula terciptanya alam semesta.

Penekanan utama dari teori ini adalah alam semesta ini sudah tercipta karena ledakan super besar yang terjadi. Ledakan itu kemudian melemparkan jutaan hingga triliunan puing-puing yang kemudian sudah dipercaya membentuk planet, bintang, komet dan lain sebagainya.

Puing-puing ini lalu terlempar ke segala penjuru di alam semesta yang didorong oleh energi ledakan yang amat sangat besar. Karena puing-puing ini sangat berat, maka ledakan itu akhirnya melambat setelah beberapa saat kemudian.

Sebenarnya, tidak melambat sih tapi malah sebaliknya.

Karena alam semesta semakin terus berkembang dengan seiringnya waktu yang berjalan bahkan lebih cepat dari perhitungan awal. Ini sama gilanya seperti melempar bola kasti ke dilapangan dan bola kasti tersebut tidak pernah jatuh ke tanah dengan kecepatan yang tetap.

Penjelasan yang sama juga berlaku dalam kasus ini, bahwa gaya yang diberikan oleh materi dan energi yang gelap akan terus mendorong alam semesta untuk menjadi lebih luas yang kemudian dikenal dengan istilah ekspansi kosmik.

Mungkin itu saja yang bisa Elnuha sampaikan mengenai teori relativitas, semoga bermanfaat buat sobat semua.

Terima kasih.

Show Comments

No Responses Yet

    Leave a Reply