TEORI RELATIVITAS-KECEPATAN CAHAYA DAN POSTULAT EINSTEIN

Teori Relativitas-Kecepatan cahaya dan postulat Einstein--

Hukum-hukum gerak Newton hanya berlaku di dalam kerangka acuan lembam (inersia). Sebelum melanjutkan kegiatan membaca anda, bantu kami untuk klik gambar di samping. Setiap kerangka yang bergerak dengan kecepatan tetap terhadap sebuah kerangka lembam, maka ia sendiri akan merupakan sebuah kerangka lembam. Berlaku asas bahwa hukum-hukum mekanika di dalam setiap kerangka acuan lembam adalah sama.  Einstein pada tahun 1905 mengemukakan bahwa asas tersebut akan berlaku untuk semua hukum-hukum fisika dasar. Hal ini kemudian dikenal sebagai asas relativitas Einstein. Asas ini  menyatakan bahwa hukum-hukum fisika di dalam setiap kerangka acuan lembam adalah sama. 

Kecepatan cahaya dalam teori relativitas

Kecepatan cahaya memainkan peranan khusus di dalam teori relativitas. Cahaya bergerak di dalam ruang hampa dengan kecepatan c yang tidak bergantung kepada gerak sumbernya. Nilai angka c telah diketahui sebesar:c= 2,99792 x 10^8 m/s. Semula cahaya dianggap merambat melalui suatu medium yang dinamakan ether. Selama akhir abad ke sembilan belas dan awal abad kedua puluh, usaha –usaha intensif  dilakukan untuk mencari kebenaran ether. Percobaan Michelson-Morley merupakan suatu usaha untuk menyelidiki gerak reltif bumi terhadap ether. Percobaan ini dan semua percobaan yang serupa secara konsisten memperoleh hasil yang negative dan diyakini bahwa tidak ada ether. 

Berdasarka hasil pemikiran tersebut, bila kecepatan cahaya diukur oleh dua orang pengamat, yang satu diam terhadap sumber dan yang satu lagi bergerak menjauhi sumber, maka keduanya berada dalam kerangka acuan lembam dan menurut asa relativitas Einstein hukum-hukum fisika khususnya kecepatan cahaya haruslah sama untuk kedua pengamat tersebut.  Sebagai contoh, bila suatu sumber cahaya diletakkan di dalam sebuah kapal angkasa yang sedang bergerak terhadap bumi. Seorang pengamat yang turut serta dengan kapal angkasa itu mengukur kecepatan cahaya adalah sebesar c. Seorang pengamat yang berada di bumi juga akan mendapatkan besarnya kecepatan cahaya sebesar c. Jadi kecepatan cahaya (di ruang hampa) tidak bergantung kepada gerak sumber dan akan sama untuk semua kerangka acuan lembam. Untuk memeriksa akibat-akibat pernyataan tersebut, kita pandang hubungan Newtonian antara dua kerangka lembam, yang diberi label S dan S’ pada gambar berikut. Kita buat sumbu-x dari dua kerangka itu terletak di sepanjang garis yang sama, tetapai pusat O’ dan S’ bergerak relatif terhadap pusat O dan S dengan kecepatan tetap u disepanjang sumbu-x bersama. Jika dua titik pusat itu pada t=0 berhimpitan, maka setelah menempuh waktu t’ jarak pisah antara kedua titik pusat itu adalah ut.  

Gambar 1. Kedudukan titik P dapat diterangkan oleh koordinat x dan y di dalam kerangka acuan S, atau oleh x’dan y’ di dalam kerangka acuan S’. S’ bergerak relative terhadap S dengan kecepatan tetap u di sepanjang sumbu  bersama x – x’. 

Sebuah titik P dapat dinyatakan oleh koordinat (x,y,z) di dalam kerangka S atau oleh koordinat (x’,y’,z’) di dalam S’. Gambar 9.1  menunjukkan bahwa koordinat-koordinat tersebut dihubungkan

oleh:  

x=x’+ut,  y=y’, z=z’  (1)  

Persamaan-persamaan ini dinamakan transformasi koordinat Galilean. Jika titik P bergerak sepanjang arah-x, kecepatannya v relative terhadap S diberikan oleh v = ∆x/∆t, dan kecepatannya v’ terhadap s’ adalah v’ = ∆x’/∆t. Secara intuitif jelaslah bahwa kecepatan-kecepatan tersebut dihubungkan oleh: 

v = v’ + u. (2) 

Hubungan ini juga dapat diperoleh berdasarkan persamaan (1). Umpamakan partikel itu berada di sebuah titik yang dilukiskan oleh koordinat x1 atau x’1 pada saat t1 dan akan berada di x2 atau x’2 pada saat t2. Maka ∆t = t2– t1, dan berdasarkan persamaan (1), 

∆x = x2 – x1 = (x’2 – x’1) + u (t2- t1) = ∆x’ + u ∆t 

Bila kedua ruas dibagi dengan ∆t maka: 

Δx/Δt=Δ x'/Δt+u

Jika ∆t →0, maka  v = v’ + u  Hasil ini sesuai dengan persamaan (2).  Bila kita gunakan kecepatan cahaya c, maka dari persamaan (9.2) kita peroleh c = c’ + u. Hal ini bertentangan dengan asas relativitas Einstein yang menyatakan bahwa c = c’.  Bila dilakukan modifikasi dengan menambahkan persamaan keempat t = t’ pada persamaan (9.1) maka hasil yang sama dengan persamaan (2) yang diperoleh. Kesulitan ini terletak pada konsep persamaan waktu (simultanitas). 

Anda baru saja membaca artikel yang berkategori Fisika Modern dengan judul TEORI RELATIVITAS-KECEPATAN CAHAYA DAN POSTULAT EINSTEIN. Anda bisa bookmark halaman ini dengan URL https://fisika-info.blogspot.com/2015/11/teori-relativitas-kecepatan-cahaya-dan.html. Terima kasih!

Ditulis oleh: Unknown - Friday, November 20, 2015