Soal Relativitas Essay

Soal Essay

1.      Apa yang anda ketahui tentang kerangka acuan universal ?

2.      Apakah mungkin suatu benda atau mesin dapat menghasilkan gerak kecepatannya melebihi kecepatan cahaya ?

3.      Teori relativitas menentukan batas kecepatan yang dapat dicapai oleh sebuah partikel atau benda. Apakah juga ada batas – batas pada energi dan momentumnya ?

4.      Apabila suatu sumber cahaya monokromatis bergerak menuju seorang pengamat, panjang gelombangnya tampak lebih pendek dari pada nilai yang diukur ketika sumber cahaya berada dalam keadaan diam. Apakah ini menentang hipotesa bahwa semua kecepatan untuk semua pengamat sama.

5.      Dua buah partikel keluar dari akselerator bertenaga tinggi dalam arah berlawanan, masing – masing dengan kecepatan 0,6 c. Tentukan kecepatan relatif partikel tersebut !

6.      Seorang pengendara sepeda motor bergerak dengan kecepatan 105 km/jam melewati seorang pengamat yang diam. Jika pengendara itu melemparkan bola di atas motor dengan kecepatan 70 km/jam relatif terhadap dirinya, berapakah kecepatan bola yang diamati oleh pengamat yang diam ?

7.      Dua buah jet F16 Hornet dan F15 Tiger saling berpapasan, pengamat dibumi mengukur kecepatan jet F16 = 0,75 c dan jet F15 = 0,85 c. Tentukan kecepatan relatif jet F15 terhadap jet F16?

8.      Berkas elektron dalam tabung TV dapat bergerak melintasi layar dengan kecepatan lebih besar dari kelajuan cahaya. Mengapa hal ini tidak bertentangan dengan teori relativitas khusus ? Apakah ada konsekwensi jawaban soal ini dengan soal no 3 ?

9.      Pesawat angkasa Alfa berkecepatan 0,9 c terhadap bumi, jika pesawat Beta melewati pesawat Alfa dengan kecepatan relatif 0,5 c. Berapakah kecepatan pesawat Beta terhadap bumi?

10.   Seorang astronot yang diam di bumi memiliki laju denyut jantung 60 detak permenit. Berapakah lajunya ketika astronot bergerak dalam pesawat dengan kecepatan 0,9 c diukur oleh (a) pengamat di bumi (b) pengamat yang berada di dalam pesawat ?

11.      Apakah eter itu ? Jelaskan bagaimana hipotesisnya ?

12.      Dalam interferometer Michelson, Mengapa harus diputar 90⁰ ?

13.      Dalam kasus dua kapal di dalam sungai v_B = v + u yang analogi dengan c = c’+ u, sedangkan menurut relativitas Einstein c = c’. Bagaimanakah pendapat Anda mengenai kedua hal tersebut ?

14.      Dengan menggunakan dasar percobaan Michelson-Morley, dapatkah interferometer digunakan untuk mengukur laju gelombang akustik ?

15.      Apabila cermin M₂ dalam interferometer Michelson digeser 0,233 mm terhitung 792 garis. Berapakah panjang gelombang cahaya yang digunakan ?

16.      Bagaimanakah kejadian jika dalam percobaan Michelson-Morley diperoleh t_A ¹ t_B ?

17.   Dalam percobaan Michelson dalam Gambar 13-5 digunakan cahaya kuning (l = 589 nm) untuk menerangi interferometer. Berapa banyak garis terang yang terjadi pada cermin setelah cahaya itu menempuh jarak 1000 m ?

18.      Film tipis indek biasnya 1,42 untuk cahaya berpanjang gelombang 589 nm diletakkan pada salah satu lengan interferometer Michelson. Pada film itu terbentuk 7 buah garis terang. Berapakah ketebalan film itu ?

19.      Pengukuran dalam kerangakaO terhadap suatu obyek terdapat pada koordinat x = 100 km, y = 10 km, z = 1 km pada t = 0,5 ms. Tentukanlah x’, y’, z’ dan t’ dalam kerangka O’ yang bergerak relatif terhadap O dengan kelajuan 0,8 c sepanjang sumbu xx’!

20.      Dalam 0,001 s terjadi peristiwa pada x = 5 km, berapa lama peristiwa itu ditrima oleh pengamat jika ia berada pada krangka O’ pada x’ = 35,354 km?

21.      Sebuah anak panah yang panjangnya 10 m melesat di angkasa dan memerlukan waktu 4 ms untuk melewati seorang pengamat yang ada di bumi. Tentukanlah laju anak panah!

22.      Dua buah roket A dan B satu sama lain saling mendekat dengan laju 0,995 c relatif terhadap bumi, seperti ditunjukkan dalam gambar. Berapakah kecepatan relatif roket A terhadap B?

23.      Sebuah massa partikel bertambah 1% dari massa diamnya, berapakah laju partikel itu?

24.      Benda 2 kg diangkat dari lantai ke atas meja setinggi 30 cm. Tentukanlah kenaikan massa benda itu yang disebabkan oleh kenikan energi potensialnya?

25.    Seandainya 1 gram zat dapat seluruhnya dapat diubah menjadi energi, berapakah nilai rupiah zat itu bila 1 kWh = 1 sen?

26.    Berapa energi yang diperlukan oleh sebuah elektron yang mula – mula diam agar mempunyai laju 0,9 c?

27.      Matahari memancarkan energi secara radiasi sama besar ke semua arah di bumi yang radiusnya 1,5 x 10¹¹ m. Berapakah banyak massa matahari yang hilang tiap harinya bila radiasi yang dipancarkan 1,4 kW/m²?

28.   Tongkat lembing panjangnya 2,25 m tongkat itu dibawa oleh pesawat angkasa yang bergerak dengan kecepatan 0,7 c. Berapakah penyusutan panjang tongkat tersebut bila dilihat oleh pengamat di bumi?

29.   Satu gram massa zat berubah menjadi energi, energi tersebut digunakan untuk mengangkat air setinggi 1 km. Tentukanlah banyaknya air yang dapat diangkat bila g = 10m/s²!

30.   Partikel x bergerak dengan laju 0,6 c. Tentukanlah perbandingan massa relativistik dengan massa diamnya!

13.   Sebuah proton mempunyai massa diam m₀ bergerak dengan kelajuan 0,6 c. Berapakah energi kinetik yang dimilikinya?

31.   Partikel bergerak dengan laju v = 1/2√3c. Tentukanlah energi kinetik dan massa bergerak partikel itu!

32.   Dua buah sel membelah diri di bumi setiap 10 sekon memulai perjalannya ke matahari yang jaraknya 1,5 x 10¹¹ m. Sel itu berada dalam pesawat angkasa yang berkelajuan 0,85 c. Berapa banyak sel yang terbentuk bila pesawat itu mendatar di matahari?

33.      Massa stasioner elektron 9,11 x 10^-31 kg. Berapakah massa elektron itu jika bergerak dengan kelajuan 0,1 c?

34.      Agar massa sebuah proton bertambah 10% dari massa diamnya. Berapakah kecepatan yang harus memiliki proton itu?

35.      Elektron mempunyai 1 MeV, berapa massa dan kecepatan elektron pada tingkat energi ini?

36.      Segumpal es pada temperatur 0⁰C melebur menjadi air pada 0⁰C dan ternyata massanya bertambah 1 kg. Hitunglah massa mula – mula ?

37.      Energi surya tiba di bumi dengan laju sekitar 1400 W/m² pada permukaan yang tegak lurus sinar. Berapa besar massa matahari berkurang tiap sekonnya bila jari – jari orbit bumi 1,5 x 10¹¹ m?

38.      Sebuah elektron berkelajuan 0,8 c relatif terhadap pengamat dilaboratorium elektron itu juga diamati oleh pengamat yang bergerak dalam arah yang sama dengan gerak elektron itu dengn kelajuan 0,5 c relatif terhadaplaboratorium. Berapakah energi kinetik elektron relatif terhadap pengamat?

39.      Tentukan kecepatan sebuah partikel yang energi kinetiknya sama dengan energi diam ?

40.      Berapa besar usaha yang harus dilakukan untuk mempercepat sebuah partikel dari keadaan diam sampai ia memiliki kelajuan 0,1 c?

41.      Adakah pengaruh efek dilatasi waktu terhadap nilai kelajuan sehari – hari kita temukan ?

42.      Menurut paradok kembar (twin paradox), jika salah seorang anak kembar berdiam di atas bumi dan yang lain tinggal landas dengan pesawat angkasa dengan kecepatan relativistik dan kemudian kembali lagi, maka yang satu akan lebih tua dari yang lain. Apakah ini benar – benar terjadi? Diskusikan dengan teman Anda.

43.      Sebuah benda bergerak dengan kecepatan 0,9 c. Berapa persenkah pemendekannya dari panjang diamnya ?

44.      Sebuah pesawat ruang angkasa bergerak dengan kecepatan sedemikian rupa sehingga relatif terhadap seorang pengamat sehingga panjangnya menjadi 95% dari ruang diamnya. Tentukan panjang pesawat itu relatif terhadap pengamat!

45.      Lonceng sebuah roket berjalan 15 sekon lebih lambat tiap jam relatif lonceng dibumi supaya keadaan ini dipenuhi, dengan kcepatan berapa roket itu bergerak?

46.      Dua engamat A di bumi B di dalam pesawat yang berkelajuan 2 x 10⁸ m/s, kedua pengamat itu mencocokkan jamnya ketika pesawat itu masih di bumi.

a.       Berapa selang waktu yang dibutuhkan oleh A supaya jamnya berbeda 1 sekon?

b.      Terhadap A, jam B lebih lambat. Bagaimanakah terhadap B, apakah jam A lebih cepat? Jelaskan!

47.      Apollo II yang medarat di bulan tahun 1969 bergerak dengan kecepatan 1,08 x 10⁴ m/s relatif terhadap bumi. Berapa lama kelebihan waktu sehari dalam pesawat dibandingkan sehari di bumi?

48.      Seorang wanita mengadakan perjalanan pulang – pergi memakai pesawat ruang angkasa ke bintang yang berjarak 4 tahun cahaya dengan kelajuan 0,9 c. Berapa hari lebih muda umur wanita itu dibandingkan dibandingkan dengan saudara kembarnya yang tinggal di bumi ketika ia kembali dari perjalanan tersebut ?

49.      Si kembar A dan B melakukan perjalanan pulang pergi dengan kelajuan 0,6 c ke suatu bintang yang berjarak 12 tahun cahaya, sedangkan si B tinggal dibumi. Kedua orang itu masing – masing mengirimkan sinyal tiap satu tahun menurut perhitungan masing – masing !

a)      Berapa banyak sinyal yang dikirim A selama perjalananya, dan berapa banyak sinyal yang dikirim si B?

b)      Berapa kecepatan rata – ratanya selama perjalanan ?

50.   Seorang kosmonot yang berumur 30 tahun menikahi seorang wanita yang berumur 20 tahun tepat sebelum berkelana dengan pesawatnya. Ketika kembali ke bumi istrinya berumur 35 tahun dan ia sendiri berumur 32 tahun.

a)      Berapa lama ia berkelana diruang angkasa menurut jam di bumi?

b)      Berapa kecepatan rata – ratanya selama perjalanan ?