Teori Relativitas Newton dan Contoh Soal Serta Pembahasannya

Gerak benda didefinisikan sebagai berubahnya kedudukan suatu benda terhadap titik acuan. Jadi, untuk menyatakan bahwa benda itu bergerak kita harus menentukan suatu titik acuan yang digunakan sebagai patokan. Misalnya, Iwan dan Eka pergi ke Surabaya dengan naik kereta api, menurut pengamat yang berdiri diam di stasiun mengatakan Iwan itu bergerak, sedangkan menurut Eka yang duduk di samping Iwan di dalam kereta itu mengatakan Iwan itu diam tidak bergerak. Jadi dalam hal ini Iwan dapat dikatakan diam atau bergerak tergantung pada titik acuan yang dipakai. Apabila kerangka acuan adalah stasiun, dikatakan Iwan bergerak. Akan tetapi, jika kerangka acuan yang digunakan adalah Eka yang duduk disamping Iwan di dalam kereta api, maka Iwan itu dikatakan diam.

Jadi, benda yang bergerak itu bersifat relatif, yaitu tergantung pada kerangka acuan yang digunakan. Berdasarkan contoh peritiwa di atas maka kerangka acuan dapat dibedakan menjadi dua yakni kerangka acuan yang diam dan kerangka acuan yang bergerak. Gerak benda yang bersifat relatif dikenal dengan teori relativitas.

Teori Relativitas sudah dikenal sejak jamannya Newton. Pada relativitas Newton, semua besaran akan sama saat diukur oleh pengamat yang diam maupun pengamat yang bergerak. Besaran yang berubah hanyalah kecepatan relatif dan berlaku persamaan sebagai berikut.

v_x’ = v - v_x

dengan:

v_x’ = kecepatan relatif benda terhadap pengamat bergerak

v_x = kecepatan relatif benda terhadap pengamat diam

v = kecepatan pengamat bergerak terhadap pengamat diam

Dalam fisika modern penjumlahan kecepatan menurut teori Relativitas Newton dikenal dengan istilah transformasi Galileo. Untuk memantapkan pemahaman Anda tentang teori relatifitas Newton silahkan pelajari contoh soal di bawah ini dan silahkan coba jawab soal latihannya.

Contoh Soal 1

Sebuah kereta api bergerak dengan kecepatan 120 km/jam. Pada saat itu Salim berlari di atas kereta dengan kecepatan 10 km/jam searah kereta. Berapakah kecepatan Salim tersebut menurut orang yang berada di dalam kereta api dan orang yang berdiri di stasiun?

Penyelesaian:

Stasiun relatif diam menjadi kerangka acuan terhadap kereta api dan kereta api sebagai kerangka acuan terhadap Salim. Maka kecepatan Salim relatif terhadap kereta api adalah:

v_x’ = +10 km/jam

Sedangkan kecepatan Salim terhadap stasiun adalah v_x, besarnya memenuhi:

v_x = v + v_x’

v_x = 120 + 10

v_x = 130 km/jam

Soal Latihan

Perhatikan gambar di bawah ini.

Pesawat tempur
Sumber: wikipedia

Sebuah pesawat perang terbang meninggalkan bumi dengan kecepatan 1200 km/jam. Pada saat itu pesawat melepaskan rudal dengan kecepatan 200 km/jam searah pesawat. Berapakah kecepatan rudal tersebut menurut orang yang berada di bandara lepas landas pesawat tersebut?

Nah itu contoh kasus gerak yang kecepatannya di bawah kecepatan cahaya, bagaimana dengan jika kecepatan sebuah benda atau partikel  yang mendekati kecepatan cahaya (c) seperti contoh soal di bawah ini.

Contoh Soal 2

Partikel B bergerak terhadap A dengan kecepatan 0,8c ke kanan. Partikel C bergerak terhadap B dengan kecepatan 0,6c ke kanan. Tentukan kecepatan partikel C relatif terhadap A berdasarkan relativitas Newton.

Penyelesaian:

Partikel A diam menjadi kerangka acuan dari partikel B dan partikel B sebagai kerangka acuan dari partikel C. Maka kecepatan partikel C relatif terhadap A yakni:

v_x = v + v_x’

v_x = 0,8c + 0,6c

v_x = 1,4c

Jadi, kecepatan partikel C relatif terhadap A adalah 1,4c.

Kita ketahui bahwa tidak ada sebuah partikel yang mampu bergerak melebihi kecepatan cahaya (c), sehingga rumus perhitungan teori relativitas newton seperti contoh soal 2 di atas tidak berlaku lagi. Oleh karena itu, untuk gerak partikel yang memiliki kecepatan mendekati kecepatan cahaya maka penjumlahan kecepatannya dapat menggunakan teori relativitas Einstein.

Bagikan Artikel ini