Teori Teori Relativitas Relativitas Khusus Banyak orang beranggapan bahwa pertama kali yang memperkenalkan memperkenalkan teori relativitas relativitas khusus adalah Albert Einstein, perlu kita ketahui bahwa 1.100 tahun yang lalu ilmuwan muslim di abad ke! " telah meletakkan dasar dasar teori relativitas, beliau merupakan saintis dan #loso#s yang bernama Al Kindi. $alam Al%alsa&a al'la, ilmuwan bernama lengkap (usu& )bnu )sha* Al Kind Kindii
itu itu tela telah h meng mengun ungk gkap apk kan dasa dasarrdas dasar ar teor teorii relat elativ ivit itas as yang yang
menya menyatak takan an bahwa bahwa %isi isik k bumi bumi dan seluru seluruh h &enome &enomena na #sik #sik adalah adalah relat relati& i&.. Relativita elativitas s adalah esensi dari hukum hukum eksistensi. eksistensi. +aktu, +aktu, ruang, ruang, gerakan, gerakan, benda semuanya relati& dan tak absolut.$alam Al ur/an uga sudah disebutkan mengenai relativitas salah satu ayat ayat yang yang mengun mengungka gkapka pkan n mengen mengenai ai relat relativi ivitas tas +$an merek mereka a memint meminta a kepadamu agar aab itu disegerakan, padahal Allah sekalikali tidak akan menyalahi ani2ya. 3esungguhnya sehari di sisi Tuhanmu adalah seperti seribu menurut perhitunganmu.- 43. Al 5a6789 :alu teori relativitas ini diperkenalkan lagi oleh Albert Einstein 41;8! 1!<<9. Teori ini merupakan hasil penelaahan atas konsep mekanika 2ewton, teori elektrom elektromagneti agnetik k "a=well "a=well dan per>obaan per>obaan "i>helson "i>helson"or "orley ley.. ?eristiwa eristiwa dalam #sika dide#nisikan sebagai segala sesuatu yang teradi pada suatu titik tertentu dalam ruang dan pada suatu waktu tertentu. @erak sebuah benda benda merup merupak akan an sebuah sebuah rente rentetan tan a>uan a>uan pengam pengamata atan n terhad terhadap ap gerak gerak benda tersebut. Tanpa sistem kerangka a>uan konsep gerak benda tidak ada artinya. 3ebuah 3ebuah benda benda dikata dikataka kan n berger bergerak ak relat relati& i& terhada terhadap p benda benda lain lain ika ika dalam selang waktu tertentu kedudukan relati& benda tersebut berubah atau tida tidak k ber bergera gerak k ika ika kedud eduduk ukan an relati elati&& bend benda a ters terseb ebut ut tida tidak k beru beruba bah. h. "isalnya, seorang penumpang kereta api yang sedang duduk di dala kereta api yang bergerak meninggalkan stasiun dikatakan diam bila titik a>uannya adalah kereta api, sedangkan bila titik a>uannya adalah stasiun, penumpang tersebut dikatakan bergerak. ?engertian diam dan bergerak di sini bersi&at
relati& tergantung titik a>uannya. $engan demikian, dapat dikatakan bahwa tidak ada benda yang bergerak mutlak, yang ada hanyalah gerak relati&.
Trans&ormasi @alileo $alam membahas teori relativitas diperlukan suatu kerangka a>uan inersial yaitu kerangka a>uan di mana hukum pertama 2ewton berlaku. Kerangka a>uan inersial adalah suatu kerangka a>uan yang berada dalam keadaan diam atau bergerak terhadap a>uan lainnya dengan ke>epatan konstan pada suatu garis lurus. "isalkan keadian #sika berlangsung di dalam sebuah kerangka a>uan inersial, maka lokasi dan waktu keadian dapat dinyatakan dengan koordinat 4=, y, , t9 dengan t adalah waktu. Kita dapat memindahkan koordinat ruang dan waktu suatu keadian yang berlangsung di dalam sebuah kerangka a>uan inersial ke dalam kerangka a>uan lain yang bergerak dengan ke>epatan relati& yang konstan melalui tran&ormasi @alileo. ?ada gambar di bawah ini dilukiskan dua kerangka a>uan inersial. Kerangka a>uan 3 yang berhubungan dengan pengamat diam di tepi rel, memiliki sistem koordinat =, y, dengan titik dasar . Kerangka a>uan 3/ yang berhubungan dengan pengamat dalam kereta, memiliki koordinat =/, y/, / relati& terhadap kerangka a>uan 3. "ulamula 4saat tt/09, titik asal kedua a>uan adalah berimpit. $alam trans&ormasi @alileo yang akan kita turunkan ini, selang waktu di>atat oleh pengamat di 3 dianggap sama dengan yang di>atat oleh pengamat di 3/. Cadi, t/t.
4a9 S, memiliki sistem kordinat XYZ dan S’ , memiliki sistem kordinat X’Y’Z’ 4b9 3etelah selang waktu t , titik asal koordinat S’ berada seauh v.t dari titik asal koordinat S
3etelah selang waktu t , koordinat setiap benda 4missal titik P9 pada kerangka a>uan S’ kita nyatakan dengan koordinat pada kerangka a>uan S. $ari gambar di atas tampak bahwa
O’P = OP – OO’
O’P adalah koordinat x’ , OP adalah koordinat x , dan OO’ v t , sehingga persamaan di atas menadi x' = x – v t Koordinat y dan z dari benda tidak berubah karena kerangka a>uan S’ dibatasi hanya bergerak sepanang sumbu X , dan tidak pada sumbu Y dan Z . oleh karena itu y' = y, z' = z
Cadi, trans&ormasi @alileo untuk koordinat dan waktu adalah =/ =vt y/ y / t/ t
Trans&ormasi kebalikannya adalah = =/Dvt
y y/ / t t/
Trans&ormasi @alileo untuk ke>epatan dan per>epatan 'ntuk memperoleh trans&ormasi @alileo untuk ke>epatan, persamaan x' = x – v t kita di&erensialkan terhadap waktu. dx '
x' = x – v t ,
dt
dx
d
dt
dt
= − ( vt ) d
'
dx'/dt =
u x
,
dx/dt = u x , dan
( vt )= v
dt
, sehingga kita peroleh
trans&ormasi @alileo untuk ke>epatan adalah6 u x ’ = u x ' - v u y ’ = u y u z ’ = u z
Trans&ormasi kebalikannya adalah6 u x = u x ' + v u y = u y ' 4<.179 u z = u z '
$i sini, u x ' adalah komponen ke>epatan benda seaar sumbu X', u y ' adalah komponen ke>epatan benda seaar sumbu Y', u z ' adalah komponen ke>epatan benda seaar sumbu Z'. trans&ormasi
@alileo
mende&erensialkan u x ' = u x – v '
d u x dt
d u x =
dt
dv −
dt
untuk
per>epatan
kita
peroleh
dengan
du x ' /dt = a x ', du x /dt = a x , dan dv/dt = 0 sebab v konstan, sehingga kita peroleh6 a x ' = a x dengan >ara yang sama, kita peroleh6
a x ' = a y, a z ' = a z
Cadi, trans&ormasi @alileo untuk per>epatan adalah6 a x ' = a x a y ' = a y ..................................................... a z ' = a z dari persamaan di atas dapat kita simpulkan bahwa F' ma' sama dengan F = ma, sebab
a' a. sekali lagi tampak bahwa hukumhukum mekanika
berlaku sama, baik pada kerangka a>uan S' ataupun kerangka a>uan S. ini adalah sesuai dengan prinsip relativitas 2ewton yang telah ditanyakan sebelumnya.
?er>obaan "i>helson"orley ?ada tahun 1;;8, Albert "i>helson 41;< 1!F19 dan Edward "orley 41;F; 1!F9 melakukan suatu per>obaan untuk mengukur ke>epatan bumi dengan eter, yaitu suatu medium hipotetik yang dahulu diyakini diperlukan untuk
membantu
perambatan
radiasi
elektromagnetik.
$engan
menggunakan inter&erometer "i>helson, mereka berharap dapat mengamati suatu pergeseran pada pita inter&erensi yang terbentuk saat alat diputar !0G, untuk menunukkan bahwa lau >ahaya yang diukur pada arah rotasi bumi, atau arah lintasan orbit, berbeda dengan lau pada arah !0G terhadap arah rotasi.
@ambar 1. 3kema per>obaan inter&erometer "i>helson. $alam per>obaan ini, yang ditunukkan pada @ambar 1, satu berkas >ahaya bergerak menurut arah gerak Bumi dan yang lain bergerak tegak lurus terhadap gerak ini. ?erbedaan antara waktu tempuh berkas tergantung pada ke>epatan Bumi dan dapat ditentukan dengan pengukuran inter&erensi. Kita anggap inter&erometer tersebut diarahkan sedemikian rupa, sehingga berkas yang mengenai >ermin "1 berada dalam gerak Bumi yang diandaikan. Berkas yang memantul dari pembagi berkas dan mengenai >ermin " bergerak dengan ke>epatan tertentu 4relati& terhadap Bumi9 yang tegak lurus terhadap ke>epatan bumi. Kedua sinar dari >ermin "1 dan " akan sampai pada pengamat. Cika ada eter yang bergerak dengan kelauan v, maka akan timbul perbedaan waktu sebesar6
$engan > menyatakan
ke>epatan
>ahaya.
dan : adalah arak >ermin pada pembagi sinar.
?erbedaan
waktu
tersebut
dapat
dideteksi
dengan
mengamati
inter&erensi dari kedua berkas >ahaya tadi. ?ita inter&erensi yang diamati dalam kedudukan pertama haruslah mengalami pergeseran. Akan tetapi, pada kenyataannya, tidak ditemukan adanya pergeseran. ?er>obaan yang sama dilakukan dengan berbagai keadaan, dan hasil yang diperoleh menunukkan tetap tidak ditemukan adanya pergeseran. Cadi,
dapat disimpulkan bahwa hipotesis yang menyatakan keberadaan eter tidak benar, dalam arti bahwa eter tidak ada.
