Teori Relativitas Khusus

Teori relativitas khusus pertama kali diperkenalkan oleh Albert Einstein (1879-1955) pada tahun 1905. Teori ini merupakan hasil penelaahan mendalam atas konsep mekanika Newton, teori elektromagnetik Maxwell, dan percobaan Michelson – Morley. Perubahan yang dibawa teori ini sangat mendasar dan revolusioner, dengan kesuksesannya yang luar biasa. Diantaranya yang paling terkenal adalah konsep kesetaraan antara massa dan energi. Konsep tersebut merupakan salah satu konsekuensi penting dari relativitas khusus. Konsep itu telah memungkinkan manusia untuk dapat menghasilkan energi yang berlipat-lipat besarnya pada PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir).

A.Prinsip Relativitas Newton.

Teori relativitas khusus memperluas mekanika Newton menjadi bentuk yang umum sehingga mencakup juga penerapan pada benda-benda yang mempunyai kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Berdasarkan percobaan, ternyata mekanika Newton tidak dapat memberikan jawaban yang benar apabila diterapkan pada benda-benda berkecepatan tinggi (mendekati kecepatan cahaya). Sebagai contoh, sebuah electron yang dipercepat melalui beda potensial sebesar 10 MeV akan dapat mencapai kecepatan sebesar 0,9988 c. Jika energi elektron tersebut diperbesar sampai empat kali, yakni sebesar 40 MeV, menurut mekanika Newton kecepatan elektron tersebut akan menjadi 1,9976 c. Akan tetapi, hasil percobaan memperlihatkan bahwa kecepatan elektron tersebut bukan 1,9976 c, melainkan hanya sebesar 0,9999 c. Jelaslah, mekanika Newton perlu diperluas sehingga dapat diterapkan juga pada benda-benda dengan laju yang mendekati laju cahaya. Secara garis besar, prinsip relativitas yang dikemukakan Newton berbunyi bahwa hokum-hukum mekanika berlaku pada semua kerangka acuan inersial.

B. Gerak, Kerangka Acuan, dan Prinsip Relativitas.

Di dalam fisika, peristiwa didefinisikan sebagai segala sesuatu yang terjadi pada suatu titik tertentu dalam ruang dan pada suatu waktu tertentu. Gerak sebuah benda merupakan sebuah rentetan peristiwa. Untuk mempelajarinya, Anda perlu menetapkan terlebih dahulu suatu kerangka acuan pengamatan terhadap gerak benda tersebut. Tanga sistem kerangka acuan, konsep gerak benda tidak ada artinya. Jika anda hendak mempelajari benda yang sedang bergerak dalam arah horizontal, Anda dapat memilih sebuah kerangka acuan, yaitu suatu tempat tertentu yang diam terhadap benda tersebut. Anda dapat pula memilih kerangka acuan, yang bergerak dengan kecepatan tetap terhadap benda tersebut. Menurut seorang pengamat didalam kerangka acuan ini, benda tersebut sedang melakukan gerakan dalam arah horizontal dengan kecepatan tetap. Kerangka acuan yang diam atau bergerak dengan kecepatan tetap terhadap benda yang sedang diamati tersebut dikenal dengan nama kerangka acuan inersial.
Suatu benda dikatakan bergerak jika kedudukan benda itu berubah terhadap suatu titik acuan atau kerangka acuan. Misalnya: seorang penumpang bis yang sedang duduk di kursi di dalam bus yang bergerak meninggalkan terminal, dikatakan diam bila kerangka acuannya bus, sedangkan dikatakan bergerak bila kerangka acuannya adalah terminal.
Dari contoh di atas ada dua kerangka acuan yaitu kerangka acuan diam (terminal) clan kerangka acuan bergerak (bus). Pengertian diam dan bergerak adalah relatif. Terminal kita anggap diam, padahal terminal bersama-sama dengan bumi bergerak mengelilingi matahari. Jadi dapat dikatakan bahwa tidak ada benda yang bergerak mutlak, yang ada hanyalah gerak relatif. Dengan demikian, semua gerak akan dapat dinyatakan sebagai gerak relative terhadap suatu kerangka acuan tertentu yang melekat dengan pengamat, atau sebagai tempat melakukan pengamatan. Pada dasarnya, ada kebebasan untuk memilih kerangka acuan ini. Akan tetapi, tentui saja dalam prakteknya Anda akan memilih kerangka acuan yang memungkinkan penyelesaian persoalan dengan cara yang paling sederhana.
Kerangka acuan yang telah dipilih untuk menelaah suatu peristiwa fisika selalu dapat dikaitkan dengan suatu sistem koordinat tertentu. Selanjutnya, hukum-hukum fisika yang berlaku di dalam kerangka acuan yang telah dipilih dinyatakan dalam system koordinat tersebut. Contoh sistem koordinat yang dipakai diantaranya system koordinat kartesius, system koordinat silinder , atau system koordinat bola. Para fisikawan percaya bahwa hokum-hukum alam bersifat mutlak. Hal ini berarti bahwa hukum-hukum fisika yang meiniliki bentuk yang sama di dalam system koordinat mana pun yang dipilih. Persamaan yang berlaku seperti itu disebut persamaan yang invariant. Jadi, apabila terdapat dua pengamat yang merumuskan hukum fisika secara relatif terhadap masing-masing system koordinatnya, hubungan atau persamaan yang mengaitkan koordinat-koordinat kedua sistem koordinat itu haruslah sedemikian rupa sehingga bentuk hokum fisika tidak berubah (invarian). Hubungan atau persamaan yang mengaitkan koordinat-koordinat kedua sistem koordinat ini dikenal sebagai transformasi koordinat.

1. Prinsip relativitas Galileo, dengan transformasi koordinatnya adalah transformasi Galileo.
2. Prinsip relativitas khusus Einstein, dengan transformasi koordinatnya adalah trasfortnasi Lorentz.
3. Prinsip relativitas umum Einstein, dengan transformasi koordinatnya adalah transformasi koordinat umum.

Hukum fisika yang ditinjau di dalam prinsip relativitas Galileo adalah mekanika Newton, sedangkan hukum-hukum fisika yang ditinjau di dalam relativitas khusus Einstein adalah mekanika Newton dan elektromagnetika Maxwell. Kedua prinsip relativitas ini berlaku di dalam system kerangka acuan inersial. Prinsip relativitas umum Einstein berkaitan dengan hokum gravitast dan berlaku di dalam system kerangka acuan umum, balk yang inersial maupun non inersial.

* nantikan lanjutannya yaa...!!! ^_^