MAKALAH
FISIKA MODERN
TEORI RELATIVITAS KHUSUS DAN TEORI RELATIVITAS UMUM
OLEH :
· WAHYUNI AMIR A1C4 10 104
·
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS HALUOLEO
KENDARI
2013
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Secara naluri, kita lebih suka percaya bahwa energi adalah energi sedangkan benda adalah benda, titik. Akan tetapi Einstein menemukan bahwa energi dan massa sesungguhnya adalah dua aspek berbeda tetapi dapat saling dipertukarkan untuk sesuatu yang secara universal sama, yang demi istilah lebih baik kita menyebutnya massa-energi. Persamaan Einstein yang kecil, sederhana tetapi menghebohkan ini merupakan rumus untuk menentukan berapa banyak energi setara dengan jumlah massa dan sebaliknya. Hal ini merupakan salah satu bagian kecil dalam teori Relavitasnya.
Teori Relativitas adalah sebutan untuk kumpulan dua teori fisika yaitu relativitas umum dan relativitas khusus. Kedua teori ini diciptakan untuk menjelaskan bahwa gelombang elektromagnetik (cahaya) tidak sesuai dengan teori gerakan Newton.Gelombang elektromagnetik dibuktikan bergerak pada kecepatan yang konstan, tanpa dipengaruhi gerakan sang pengamat. Inti pemikiran dari kedua teori ini adalah bahwa dua pengamat yang bergerak relatif terhadap masing-masing akan mendapatkan waktu dan interval ruang yang berbeda untuk kejadian yang sama, namun isi hukum fisika akan terlihat sama oleh keduanya.
Teori Relativitas Einstein adalah teori yang sangat terkenal, tetapi sangat sedikit yang kita pahami. Utamanya, teori relativitas ini merujuk pada dua elemen berbeda yang bersatu ke dalam sebuah teori yang sama: relativitas umum dan relativitas khusus. Theori relativtas khusus telah diperkenalkan dulu, dan kemudian berdasar atas kasus-kasus yang lebih luas diperkenalkan teori relativitas umum.
Untuk mengetahui dan memahami teori relativitas einstein, kami sajikan makalah ini.
B. Rumusan masalah
Rumusan masalah pada makalah ini adalah :
a. Bagaimana konsep persamaan teori relativitas khusus ?
b. Bagaimana penjabaran tentang teori relativitas umum serta pembuktian yang mendukung teorinya ?
BAB II
PAMBAHASAN
A. Konsep – Konsep Persamaan Teori Relativitas Khusus
relativitas didasari pada postulat einstein yang mengubah pemahaman klasik tentang relativitas. Pemahaman klasik tentang relativitas didasari konsep Galileo. Postulat einstein meskipun nampak aneh dan sulit dipahami , namun kenyataan eksperimen modern sesuai dengan postulat tersebut dan perkembangan teknologi modern saat ini didasari postulat tersebut
Dua postulat einstein :
· Postulat relativitas : Hukum hukum fisika berlaku untuk setiap pengamat di dalam kerangka acuan yang inersial . Galileo mengasumsikan bahwa yang berlaku sama adalah hukum-hukum mekanika . Postulat einstein memperluas cakupan termasuk hukum-hukum elektromagnetik dan optik. yang sama bukan hasil pengukuran melainkan hukum- hukum fisikanya .
· . Postulat kelajuan cahaya : laju cahaya dalam vakum adalah c dalam segala arah dan dalam semua kerangka acuan inersia. ini berarti terdapat nilai batas alami laju benda
Eksperimen di CERN (Lab Fisika Partikel di Eropa ) pada tahun 1964 membuktikan postulat einstein tentang laju cahaya

Jika dua kejadian terjadi pada lokasi yang sama dalam kerangka inersial, interval waktu antara kedua kejadian tersebut yang diukur menurut kerangka tersebut dinamakan proper time interval
|

|
|




|




|
Transformasi Lorentz tersebut menggunakan sistem koordinat empat dimensi, yaitu tiga koordinat ruang (x, y, dan z) dan satu koordinat waktu (t). Koordinat baru ditandai dengan tanda apostrof diucapkan “abstain,” seperti x’ dibaca “x-abstain.
Posisi dan interval waktu dari dua kejadian

Transformasi tersebut hanya untuk demonstrasi. Aplikasi dari persamaan tersebut akan ditangani secara terpisah. Bentuk √((1-v2/c2) sering muncul dalam relativitas sehingga dilambangkan dengan simbol yunani γ (dibaca gamma) dalam beberapa penyajian.
Relativitas kecepatan

Perlu diingat bahwa pada kasus v << c (u jauh lebih kecil dibandingkan c), maka v2/c2 akan menjadi sangat kecil sehingga di dalam bentuk akar akan menghasilkan nilai satu, maka nilai γ akan menjadi satu. Oleh karena itu, dilatasi ruang dan waktu menjadi sangat tidak berpengaruh untuk benda yang bergerak jauh dibawah kecepatan cahaya.
Konsekuensi dari Transformasi Lorentz
Relativitas khusus menghasilkan beberapa konsekuensi dari penggunaan Transformasi Lorentz pada kecepatan tinggi (mendekati kecepatan cahaya). Diantaranya adalah :
· Dilatasi waktu (termasuk “paradok kembar” yang terkenal)
· Konstraksi panjang
· Transformasi kecepatan
· Efek doppler relativistk
· Simultanitas dan sinkronisasi waktu
· Momentum relativistik
· Energi kinetik relativistik
· Massa relativistik
· Energi total relativistik
Efek Doppler Untuk Cahaya
Efek doppler untuk gelombang mekanik bergantung pada kecepatan sumber dan pengamat (detektor) relatif terhadap medium .
Untuk gelombang elektomagnetik efek dopplernya hanya bergantung pada kecepatan relatif antara sumber dan detektor
|

Untuk gerak dengan laju rendah
maka bagian akar dapat diekspansikan dalam deret pangkat


Dalam persoalan astronomi konsep efek doppler mendasari analisa tentang kecepatan sumber radiasi EM (misalnya bintang atau galaksi )
Misalkan untuk keadaan dengan β kecil, maka :

B. Penjabaran Teori Relativitas Umum Tentang Gravitasi
Pada bentuk yang sederhana, dan menghilangan matematika yang kompleks, Einstein menemukan hubungan antara kelengkungan ruang-waktu dengan kerapatan massa-energi:
(Kelengkungan ruang-waktu) = (kerapatan massa-energi)*8µG/c4
Persamaan tersebut menunjukkan hubungan secara langsung, proporsional terhadap kontanta. Kontanta gravitasi G, berasal dari hukum Newton untuk gravitasi, sementara ketergantungan terhadap kecepatan cahaya, c, adalah berasal dari teori relativitas khusus. Dalam kasus nol (atau mendekati nol) (yaitu ruang hampa), ruang-waktu berbentuk datar. Gravitasi klasik adalah kasus khusus untuk manifestasi gravitasi pada medan gravitasi lemah, dimana bentuk c4 (denominator yang sangat besar) dan G (nilai yang sangat kecil) membuat koreksi kelengkungan kecil.
Untuk analogi relativitas umum, pertimbangkan bahwa kamu membentangkan sebuah seprai atau suatu lembaran yang datar dan elastik. Sekarang kamu meletakkan sesuatu dengan berat yang bervariasi pada lembaran tersebut. Jika kita menempatkan sesuatu yang sangat ringan maka bentuk seprai akan sedikit lebih turun sesuai dengan berat benda tersebut. Tetapi jika kita meletakkan sesuatu yang berat, maka akan terjadi kelengkungan yang lebih besar.
Asumsikan terdapat benda yang berat berada pada lembaran tersebut, dan kamu meletakkan benda lain yang lebih ringan di dekatnya. Kelengkungan yang diciptakan oleh benda yang lebih berat akan menyebabkan benda yang lebih ringan "terpeleset” disepanjang kurva ke arah kurva tersebut, karena benda yang lebih ringan mencoba untuk mencapai keseimbangan sampai pada akhirnya benda tersebut tidak bergerak lagi (dalam kasus ini, tentu saja terdapat pertimbangan lain, misalnya bentuk dari benda tersebut, sebuah bola akan menggelinding, sedangkan kubus akan terperosot, karena pengaruh gesekan atau semacamnya).
Pembuktian Relativitas Umum
Semua temuan-temuan relativitas khusus juga mendukung relativitas umum, karena teori-teori ini adalah konsisten. Relativitas umum juga menjelaskan semua fenomena-fenomena mekanika klasik, yang juga konsisten. Selain itu, beberapa temuan mendukung prediksi unik dari relaivitas umum:
- Presisi dari perihelion Merkurius
- Pembelokan gravitasi cahaya bintang
- Pelebaran alam semesta (dalam bentuk konstanta kosmologis)
- Delay dari gema radar
- Radiasi Hawking dari black hole
Prinsip-Prinsip Fundamental dari Relativitas
· Prinsip umum relativitas: Hukum-hukum fisika harus sama untuk setiap pengamat, terlepas dari mereka dipercepat atau tidak.
- Prinsip kovarian umum: hukum-hukum fisika harus memiliki bentuk yang sama dalam semua sistem koordinat.
- Gerak Inersia adalah gerak geodesik: Garis dunia dari partikel yang tidak terpengarus oleh gaya-gaya (yaitu gerak inersia) adalah bakal waktu atau null geodesik dari ruang waktu. (ini berarti tangen vektornya negatif atau nol.)
- Invarian lokal Lorentz: aturan-aturan dari relativitas khusus diaplikasikan secara lokal untuk semua pengamat inersia.
- Lengkungan ruang-waktu: seperti yang dijelaskan oleh persamaan medan Einstein, lengkungan ruang dan waktu, sebagai responnya terhadap massa, energi, dan momentum menghasilkan pengaruh gravitasional yang dilihat sebagai bentuk gerak inersia.
Prinsip ekuivalensi, di mana Albert Einstein menggunakannya sebagai titik awal untuk relativitas umum, membuktikan konsekuensinya terhadap prinsip-prinsip tersebut.
BAB III
PENUTUP
A. KESIMPULAN
Kesimpulan pada makalah ini adalah relativitas didasari pada postulat einstein yang mengubah pemahaman klasik tentang relativitas. Pemahaman klasik tentang relativitas didasari konsep Galileo.
Pada bentuk yang sederhana, dan menghilangan matematika yang kompleks, Einstein menemukan hubungan antara kelengkungan ruang-waktu dengan kerapatan massa-energi:
(Kelengkungan ruang-waktu) = (kerapatan massa-energi)*8µG/c4
B. Saran
Mengingat Makalah ini belum terlalu spesifik membahas persamaan-persamaan tentang teori relativitas, sehingga dapat di perdalam lagi dengan mencaripada sumber-sumber pengetahuan lain dari internet ,buku,dls .
DAFTAR PUSTAKA
http://nenysmadda.ucoz.org/news/teori_relativitas_khusus/2011-01-18-99
Gambaran Umum Teori Relativitas Einstein _ Kurniafisika Sebuah Blog Pribadi.html
www.fisika-modren-relativitas-khusus.html