Soal Dan Penyelesaian Fisika SMA: Postulat Einstein tentang teori relativitas:
- hukum fisika dapat dinyatakan dalam persamaan yang berbentuk sama dalam semua kerangka acuan inersial. Postulat pertama ini menyatakan bahwa tidak ada kerangka acuan yang mutlak, semua gerak adalah relative. Sebagai akibatnya tak mungkin mengukur kecepatan mutlak suatu benda, yang dapat diukur hanya kecepatan relatif.
- kelajuan cahaya pada ruang hampa sama besarnya untuk semua pengamat tidak bergantung pada gerak sumber cahaya maupun gerakan pengamat. Postulat ke 2 ini mengisyaratkan bahwa setiap pengamat mengukur nilai yang sama buat kecepatan cahaya serta tidak bergantung pada motilitas cukup asal asal cahaya ataupun gerak relatif pengamatnya.
Kita telah membahas Teori Relativitas Khusus dari Einstein pada posting FISIKA MODERN - TEORI RELATIVITAS KHUSUS ENSTEIN, berikut soal jawab teori relativitas khusus Eninstein.
1. Periode ayunan matematis di permukaan bumi adalah 2,4s. Jika ayunan diamati oleh pengamat yang bergerak dengan kecepatan 0,8c, maka periode ayunan tersebut adalah....
A. 1,44 s
B. 1,92 s
C. 3,00 s
D. 4,00 s
E. 4,80 s
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
\[ \\\Delta t=\frac{\Delta t_{o}}{\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}}\\ \\\Delta t=\frac{2,4}{\sqrt{1-\frac{(0,8c)^{2}}{c^{2}}}}\\ \Delta t=4s\]
2. Dua anak kembar A dan B. Pada usia 20 tahun, A pergi berkelana dengan pesawat antariksa super canggih berkecepatan 0,6c. Setelah 8 tahun A kembali ke bumi. Menurut A dan B, A pergi selama....
A. menurut A dan B sama, yaitu 8 tahun
B. menurut A, 8 tahun dan menurut B, 6.4 tahun
C. menurut A, 6,4 tahun dan menurut B, 8 tahun
D. menurut A, 8 tahun dan menurut B, 10 tahun
E. menurut A, 10 tahun dan menurut B, 8 tahun
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: E.
\[ \\\Delta t=\frac{\Delta t_{o}}{\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}}\\ \\\Delta t=\frac{8}{\sqrt{1-\frac{(0,6c)^{2}}{c^{2}}}}\\ \Delta t=10thn\]
3. Sebuah kubus memiliki volume 1000 cm3. Volume kubus tersebut menurut seorang pengamat yang bergerak dengan kecepatan 0,8 c relative terhadap kubus dalam arah sejajar salah satu rusuknya adalah….
A. 1667 cm3
B. 1250 cm3
C. 1000 cm3
D. 800 cm3
E. 600 cm3
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
\[\\V={V_{o}}{\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}}\\ \\V={1000}{\sqrt{1-\frac{(0,8c)^{2}}{c^{2}}}}\\ V=600cm^{3}\]
4. Pion memiliki waktu paruh 18 ns dalam kerangka acuan pion. Sebuah berkas pion meninggalkan suatu akselerator dengan laju 0,8c. Jarak yang ditempuh pion saat separuh pion akan meluruh adalah...
A. 2,50 m
B. 4,33 m
C. 5,40 m
D. 7,20 m
E. 9,50 m
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
\[\\\Delta t=\frac{\Delta t_{o}}{\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}}\\ \\\Delta t=\frac{18x10^{-9}}{\sqrt{1-\frac{(0,8c)^{2}}{c^{2}}}}=30x10^{-9}s \\ \\L=v.\Delta t\\L=0,8x3.10^{8}x30x10^{-9}\\L=2,4m\]
5. Sebuah benda bermassa diam mo bergerak dengan kecepatan v. Hasil perbandingan massa benda menurut teori kalsik dengan teori relativistik adalah....
A. $\small \frac{1}{\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}}$
B. $\frac{c}{v}$
C. $\frac{v}{c}$
D. $\small \sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}$
E. 1
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
\[ \\m=\frac{m_{o}}{\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}}\\ \\\frac{m_{o}}{m}={\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}}\]
baca juga:
1. FISIKA MODERN - TEORI RELATIVITAS KHUSUS ENSTEIN
2. PERBEDAAN FISIKA MODREN DAN KLASIK
6. Sebuah elektron yang mempunyai massa diam mo bergerak dengan kecepatan 0,6c maka energi kinetiknya adalah :
A.0,25 moc2
B 1,8 moc2
C.0,36 moc2
D. moc2
E. 2,8 moc2
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
\[ E_{k}=m_{o}c^{2}\left [\frac{1}{\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}}-1 \right ] \\E_{k}=m_{o}c^{2}\left [\frac{1}{\sqrt{1-\frac{(0,6c)^{2}}{C^{2}}}}-1 \right ]\\E_{k}=0,25m_{o}c^{2}\]
7. Setiap detik di matahari perubahan 4 x 109 kg materi menjadi energi radiasi. Bila laju cahaya dalam vakum adalah 3 x 108 m/s, tentukan daya yang dipancarkan oleh matahari :
A.36 x 1025 watt
B.18 x 1030 watt
C.14 x 1035 watt
D. 12 x 1012 watt
E. 1 x 1042 watt
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
\[\\P=\frac{E}{t}=\frac{mc^{2}}{t}\\P=\frac{4 x 10^{9}x(3.10^{8})^{2}}{1}\\P=36x10^{25}watt\]
8. Sebuah roket diam di bumi panjangnya 10 m. bila roket tersebut bergerak dengan kecepatan 0,8c ( c = kecepatan cahaya dalam vacum ) menurut orang di bumi panjang roket selama bergerak adalah :
A.5 m
B.6 m
C.7 m
D. 8 m
E. 9 m
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
\[\\L=L_{o}{\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}}\\ L=10{\sqrt{1-\frac{(0,8c)^{2}}{c^{2}}}}\\L=6m\]
9. Agar energi kinetik benda bernilai 25 % energi diamnya dan c adalah kelajuan cahaya di ruang hampa, maka benda harus bergerak dengan kelajuan:
A.0,25c
B.0,75c
C.0,5c
D.0,8c
E.0,6c
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
\[ \\E_{k}=E_{o}\left [\frac{1}{\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}}-1 \right ]\\ E_{k} =\frac{E_{o}}{4} \\maka.....\\\frac{E_{o}}{4}=E_{o}\left [\frac{1}{\sqrt{1-\frac{(v)^{2}}{C^{2}}}}-1 \right ]\\\frac{5}{4}= \frac{1}{\sqrt{1-\frac{(v)^{2}}{C^{2}}}}\\ 25-25 \frac{v^{2}}{C^{2}}=16\\ \frac{v^{2}}{C^{2}}=\frac{9}{25}\\v=0,6c\]
10. Jika sebuah elektron memiliki energi kinetik 0,23 MeV, maka perbandingan antara perubahan massa terhadap massa diamnya adalah....
A. 0
B. 0,1
C. 0,2
D. 0,5
E. 0,9
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\[\\E_k = E - E_o \\E_k = (m - m_o) c^2 \\m - m_o = \frac {E_k}{c^2} \\\Delta m = \frac {E_k}{c^2} \\\frac {\Delta m }{ m_o} = \frac {E_k}{(m_o c^2)} \\\frac {\Delta m }{ m_o} = \frac {0,23×10^6.1,6×10^{-19}}{9,1×10^{-31}.(3×10^{8})²} \\\frac {\Delta m }{ m_o}\approx 0,5\]
