Prinsip-Prinsip Relativitas Einstein
Daftar Isi Artikel
Prinsip relativitas Galileo hanya terbatas membuat persamaan gerak Newton invarian. Akan tetapi, persamaan elektromagnetik Maxwell tidak akan invarian lagi apabila prinsip relativitas Galileo itu kita coba paksakan untuk dapat diaplikasikan.
Eksperimen Michelson-Morley telah menghasilkan kesimpulan bahwa prinsip relativitas Galileo tidak akan berlaku dalam gejala elektromagnetik. Padahal gejala elektromagnetik yang dirumuskan secara lengkap oleh persamaan-persamaan Maxwell sangat terkait dengan pengukuran-pengukuran dalam mekanika. Untuk itu, perlu memperluas prinsip relativitas Galileo sedemikian hingga juga persamaan elektromagnetik Maxwell, yaitu suatu prinsip relativitas yang dapat membuat persamaan Maxwell invarian.
Perluasan prinsip relativitas Galileo dirumuskan kali pertama oleh Einstein pada 1905 yang terkenal dengan nama prinsip relativitas khusus Einstein. Berikut ini adalah prinsip relativitas Einstein yang didasarkan pada dua postulatnya.
- Kelajuan cahaya ( c ) dalam ruang hampa adalah suatu besaran mutlak.
- Hukum-hukum mekanika Newton dan elektromagnetik Maxwell invarian dalam berbagai kerangka inersial.
Hal penting yang langsung dapat diturunkan dari prinsip di atas adalah bahwa waktu ternyata merupakan besaran yang relatif. Bukti pernyataan tersebut sangat mudah. Tinjaulah pengamat A dalam kerangka acuan S yang diam dan pengamat B dalam kerangka acuan S* yang sedang bergerak realatif terhadap S dengan kecepatan tetap. Kedua pengamat tersebut sedang mengukur laju cahaya. Menurut pengamat A, laju cahaya tersebut adalah c dan menurut pengamat B lajunya c’. Maka,
-
Transformasi Lorentz
Kita akan menurunkan suatu transformasi koordinat yang menghubungkan kerangka acuan inersial S dan S* yang memenuhi persyaratan prinsip relativitas khusus Einstein. Oleh karena waktu merupakan besaran relatif maka kita perlu mencari persamaan yang mengaitkan besaran waktu tersebut dari kerangka acuan S ke kerangka acuan S*. Selain itu, kita perlu mencari juga persamaan transformasi untuk x karena benda yang ditinjau diasumsikan bergerak dalam
k merupakan faktor pembanding yang tidak bergantung pada x atau t, tetapi dapat merupakan fungsi dari u. Untuk menuliskan persamaan yang bersesuaian untuk x dinyatakan dalam x’ dan t’. Oleh karena hukum fisika harus berbentuk sama, hubungan ini pun harus memiliki konstanta kesebandingan yang sama. Dengan demikian,
Anda memperoleh persamaan transformasi lengkap dari pengukuran suatu kejadian dalam S terhadap pengukuran yang sesuai dilakukan dalam S*, memenuhi persamaan:
Selanjutnya, akan ditinjau gerak relatif kerangka acuan S terhadap kerangka acuan S*. Kerangka acuan S* yang semula bergerak ke arah sumbu x positif dengan kecepatan tetap v menjadi diam. Sementara itu, kerangka acuan S yang semula diam, sekarang bergerak ke arah sumbu x negatif sehingga kecepatan relatifnya adalah –v. Transformasi koordinat untuk gerak relatif ini mirip dengan transformasi koordinat persamaan
Transformasi koordinat ini dikenal dengan nama transformasi Lorentz. Nama ini di ambil untuk menghormati Hendrik Anton Lorentz seorang pakar fisika yang berkebangsaan Belanda. Persamaan-persamaan ini kali pertama diusulkan dalam bentuk yang sedikit berbeda oleh Lorentz pada 1904.
Ia mengajukan persamaan-persamaan ini untuk menjelaskan hasil nol dalam percobaan Michelson-Morley dan untuk membuat persamaan-persamaan ini Maxwell mengambil bentuk yang sama untuk semua kerangka acuan inersial. Setahun kemudian, Einstein menurunkan persamaan-persamaan ini secara independen berdasarkan pada teori relativitas.
- Transformasi Lorentz
untuk Kecepatan Seperti biasanya, kecepatan dapat kita peroleh dari turunan pertama fungsi kedudukan terhadap waktu.
- Penjumlahan Kecepatan Berdasarkan Relativitas Einstein
Kita akan mencoba membatasi kecepatan hanya pada salah satu arah saja, yaitu arah horizontal (sepanjang sumbu x). Misalnya, suatu sistem S’ bergerak dengan kecepatan v dalam arah x terhadap sistem lain S (kita tetapkan sebagai kerangka acuan diam). Kemudian, pada sistem S’
demikianlah artikel dari dosenmipa.com mengenai Prinsip relativitas, semoga artikel ini bermanfaat bagi anda semuanya