Selasa, 22 Desember 2015

Roket Air

Roket air atau Aquajet adalah salah satu jenis roket yang menggunakan air sebagai bahan bakarnya dengan memanfaatkan udara bertekanan. Roket air merupakan bentuk praktis dari teori Fisika yang dipelajari di sekolah. Tidak hanya digunakan untuk wahana praktikum, roket air juga sudah dikenal di kalangan komunitas pecinta ilmu pengetahuan dan digunakan dalam beberapa kompetisi atau lomba dengan berbagai kriteria perlombaan.

Roket Air didesain untuk memenuhi kriteria tertentu, misalnya: Desain roket untuk mencapai ketinggian maksimum, Desain roket untuk ketepatan target, dan Desain roket untuk mencapai jarak maksimum. Oleh karena itu, bentuk dan ukuran serta jumlah komponen tiap desain roket air berbeda-beda, tergantung dari tujuan pembuatan roket. Pada pembahasan ini akan dibahas mengenai roket air yang digunakan untuk mencapai jarak yang terjauh.

Gambar Desain Roket Air untuk Mencapai Jarak Terjauh

Gambar diatas merupakan contoh desain roket untuk mencapai jarak terjauh Pada umumnya bagian-bagian dari roket air adalah nose cone, body, fin,nozzle, dan bagian-bagian lain untuk menambah kestabilan dan nilai estetika.

1. Nose Cone
Nose cone adalah bagian yang paling ujung dari sebuah roket. Bentuk nose cone mempengaruhi kestabilan roket saat meluncur. Selain itu, bentuk nose cone juga menentukan kecepatan roket. Nose cone dibuat lancip agar mempunyai kecepatan yang maksimal karena ujung yang lancip dapat lebih mudah membelah udara

2. Body Roket
Body roket adalah bagian yang sangat penting dari roket air. Body roket berisi air yang digunakan sebagai bahan bakar roket. Biasanya untuk membuat roket air yang tahan oleh tekanan, body roket dibuat dengan menggunakan botol air soda yang nota bene tahan terhadap tekanan. Pemilihan penggunaan bahan botol roket mempengaruhi seberapa besar tekanan yang dapat diberikan ke dalam roket.


3. Fin atau Sayap Roket
Sayap roket atau bisa disebut Fin adalah bagian yang sangat penting dari sebuah roket. Fin berfungsi sebagai pengarah aliran udara dari ujung roket menuju belakang. Dengan kata lain, Fin berfungsi membuat gerakan roket lebih stabil. Seperti halnya nose cone, bentuk fin juga berpengaruh pada kestabilan dan kecepatan roket air. Fin yang ideal berjumlah tiga buah dan dipasang seimbang pada body roket Selain bentuk fin, lebar fin juga mempengaruhi kecepatan roket air. Semakin lebar fin, semakin luas pula penampang roketnya, sehingga semakin luas penampang roket, maka semakin mudah roket mengalirkan udara. Akan tetapi dengan membuat lebar ukuran fin, hambatan udara yang diterima oleh roket dan gaya berat roket juga semakin besar.


Gambar Macam-macam Bentuk Fin
4. Nozzle
Nozzle adalah salah satu bagian penting dari sebuah roket karena ukuran nozzle yang dipakai menentukan besarnya gaya dorong roket. Selain sebagai lubang keluarnya campuran air dan udara, nozzle juga berfungsi sebagai penghubung antara roket dengan launcher atau peluncur. Karena menghubungkan antara roket dengan peluncur, maka desain peluncur, nozzle, dan roket harus sesuai. Sehingga bentuk nozzle menjadi sangat beragam disesuaikan dengan peluncur yang digunakan.



Dalam peluncuran roket air dibutuhkan sebuah alat yang dinamakan launcher. Sesuai dengan namanya, launcher dalam Bahasa Inggris berarti peluncur, yaitu alat yang berfungsi untuk meluncurkan roket air. Pada dasarnya launcher adalah satu unit gabungan uang terdiri dari Guide Rail, Manometer, kompresor atau pompa, Quick release, dan Trigger.

1.Guide Rail




Bagian dari launcher ini berfungsi sebagai medan luncur roket sekaligus untuk menentukan arah roket air sesaat sebelum meluncur. Guide rail dilengkapi dengan busur derajat yang berfungsi untuk mengatur sudut peluncuran roket. Selain itu, guide rail juga berfungsi sebagai penopang massa roket air.

2. Manometer




Alat ini berfungsi untuk penunjuk besarnya tekanan udara yang dipompakan ke dalam badan roket air. Dalam peluncuran roket, tekanan udara yang diberikan kepada body harus disesuaikan dengan ketahanan body.


3. Quick Release


Quick release berfungsi sebagai penahan atau penjepit nozzle yang terpasang pada roket air pada saat sebelum meluncur. Bagian ini berhubungan dengan trigger
4.Trigger


Trigger berfungsi sebagai pemantik atau pelatuk untuk melepaskan penahan roket atau quick release pada nozzle sehingga pada saat trigger ditarik roket air dapat meluncur.

5. Pompa dan Kompressor


Pompa atau kompresor berfungsi untuk memompakan udara ke dalam badan roket air

Sekian, pembahasan Roket Air dan Bagian bagiannya.
Untuk Pembahasan Prinsip Kerja Roket Air Bisa kalian lihat pada tautan Prinsip Kerja Roket Air

Sekian, Semoga Bermanfaat

Sumber : Makah Seminar Fisika_Tinjaauan fisika  mengenai roket air_Yulianto AR

Seminar Fisika "Radiasi Benda Hitam Ditinjau dari Termodinamika"

Ilmu Fisika adalah bagian dari ilmu alam yang tak dapat dipisahkan dari kehidupan sehari-hari. Ilmu Fisika bersifat dinamis, artinya selalu mengalami perubahan sejalan dengan tingkat perkembangan pemikiran dan pengetahuan manusia. Lahirnya ilmu Fisika dimulai sejak manusia mulai mengamati, mencermati, dan menganalisis serangkaian gejala alam beserta interaksinya yang dapat ditangkap melalui panca indera. Hasil pemikiran kemudian dituangkan dalam sebuah pernyataan atau apapun yang dapat dimengerti manusia sebagai sebuah prinsip, kaidah, atau hukum dalam memahami interaksi gejala alam.

Perkembangan lmu Fisika telah dimulai pada tahun 2400 SM dan telah mengalami perkembangan pesat hingga tahun 1900 dengan munculnya teori kuantum. Hal ini dikarenakan teori fisika klasik yang telah berkembang sejak tahun 1600 tidak mampu memecahkan permasalahan mengenai benda-benda berukuran mikro, interaksi materi dan energi, kapasitas panas zat padat dan lain lain. Masalah utama yang tidak terpecahkan oleh para fisikawan pada massa tersebut sampai tahun 1900 adalah masalah Radiasi benda hitam. Saat itu fisikawan tidak menemukan teori yang cocok untuk menjelaskan lengkung kurve Radiasi benda hitam jika menggunakan hukum-hukum dan kaedah-kaedah fisika klasik.

Gambar : Benda Hitam

Istilah Benda hitam ini, pertama kali diperkenalkan oleh fisikawan Belanda, yang bernama Gustav Robert Kirchhoff pada tahun 1862 berdasarkan kesetimbangan termodinamika yang menyatakan bahwa pada keseimbangan termal, tingkat emisi suatu benda atau permukaan setara dengan jumlah penyerapannya. Perkembangan mengenai Radiasi benda hitam terus berlangsung hingga pada tahun 1884, dimana Boltzman menurunkan hukum Stefan (1879) dari gabungan persamaan termodinamika dan dikenal dengan Hukum StefanBoltzman.

Termodinamika merupakan salah satu cabang ilmu yang dikaji dalam fisika. Termodinamika adalah ilmu yang mempelajari hubungan antara energi dan kerja dari suatu sistem (Hamid, 2007:1). Termodinamika hanya mempelajari besaran-besaran yang berskala besar (makroskopis) dari sistem yang dapat diamati dan diukur dalam eksperimen. Termodinamika juga dapat diartikan sebagai ilmu yang menjelaskan kaitan antara besaran fisis tertentu yang menggambarkan sikap zat di bawah pengaruh kalor.

Kalor didefinisikan sebagai energi yang mengalir dari benda yang satu ke benda yang lain yang disebabkan oleh perbedaan suhu. Proses perpindahan energi pada termodinamika berdasarkan atas dua hukum, yaitu Hukum I Termodinamika yang merupakan pernyataan Hukum Kekekalan Energi, dan Hukum II Termodinamika yang memberikan batasan tentang arah perpindahan kalor yang dapat terjadi. Pembahasan termodinamika mengacu pada suatu sistem, Sistem adalah benda atau sekumpulan benda yang akan diteliti, sedangkan lingkungan adalah semua yang ada di sekitar benda.

Dalam Tulisan Pakgurufisika kali ini, saya akan kembali berbagi Makalah Seminar Fisika "Radiasi Benda Hitam ditinjau Dari Termodinamika". Pembahasan Lebih lengkap Tentang Radiasi Benda hitam yang meliputi penjelasan mengenai Radiasi panas, Sifat sifat Radiasi,Hukum Radiasi Benda hitam, Spektrum Radiasi Benda Hitam dan Tinjauan Termodinamika terhadap Radiasi Benda Hitam, bisa kalian lihat pada makalah yang saya lampirakan dibawah ini.

Untuk Tampilan Makalah Radiasi Benda Hitam bisa kalian lihat pada tampilan dibawah ini :



Untuk Makalah Seminar Fisika tersebut ( Format .PDF ) bisa kalian Unduh di link yang kami sediakan dibawah ini :

Via GoogleDrive atau Via Solidfiles

Sekian, Semoga Bermanfaat

Seminar Fisika "Tinjauan Fisika Mengenai Roket Air"

Fisika merupakan mata pelajaran yang sulit untuk dipahami siswa. Bukan hal yang mudah bagi siswa untuk memahami percobaan, rumus beserta penyelesaiannya, grafik, dan penjelasan teori pada waktu yang bersamaan. (Ornek, Robinson, Haugen, 2008: 30).

Sebenarnya, banyak peristiwa dalam kehidupan sehari-hari yang dapat diamati, sehingga mempermudah siswa dalam belajar Fisika. Pada kondisi ini, siswa menjadi mengerti bahwa Fisika tidak hanya sebatas belajar teori saja. Momentum sebuah benda merupakan contoh paling mudah yang dapat dipelajari dengan cara melihat mobil yang bergerak. Mobil dan truk tersebut memiliki massa dan kecepatan yang berarti bahwa keduanya memiliki momentum. Selain peristiwa-peristiwa dalam kehidupan sehari-hari, banyak permainan yang prinsip kerjanya menggunakan hukum-hukum Fisika, salah satunya adalah Roket air.


Roket Air merupakan permainan sederhana yang dapat dibuat dengan bahan-bahan bekas yang mudah diperoleh seperti botol minuman soda dan kardus. Prinsip kerja roket air ini sama dengan prinsip kerja roket dalam Fisika, hanya saja Roket air menggunakan Air sebagai bahan bakar yang dibuang. Udara dipompakan ke dalam botol (roket) yang berisi air sehingga tekanan udara di dalam botol lebih tinggi daripada di luar botol. Pada saat diluncurkan (dibuka katupnya), udara di dalam botol menekan air keluar dari dalam botol. Semburan air tersebut memberikan gaya dorong pada roket sehingga roket dapat meluncur. Hal tersebut mengacu pada Hukum III Newton (aksi reaksi).

Di beberapa daerah, roket air sering dijadikan sebagai perlombaan. Perlombaan roket air ini sangat diminati peserta yang nota bene adalah siswa SD sampai dengan SMA, karena pembuatannya yang mudah. Namun, peserta hanya membuat roket air sebisanya, tanpa memperhatikan keseimbangan roket, bentuk sirip roket, tekanan yang diberikan pada roket, dan beberapa hal lain yang perlu diperhatikan sehingga roket yang dibuat tidak dapat stabil meluncur di udara bahkan banyak juga yang tidak dapat meluncur, hanya berputar-putar di tempat.

Dikempatan kali ini Pakgurufisika akan berbagi Makalah Seminar Fisika "Tinjauan Fisika Mengenai Roket Air". Makalah Tersebut merupakan salah satu Karya Mahasiswa UNS, Yulianto Agung R, di dalam Makalah yang saya bagikan kali ini, didalamnya akan membahas tentang :

Pengertian Roket Air dan Bagian-bagiannya
Prinsip Kerja Roket Air
Bagaimana Menciptakan Kestabilan Roket Air
Perhitungan Jarak Terjauh Roket air
Manfaat dan Kegunaannya Dalam Percobaan Fisika.

Untuk Makalah Seminar Fisika tersebut ( Format .PDF ) bisa kalian Unduh di link yang kami sediakan dibawah ini :


Atau Tampilannya makalahnya bisa kalian lihat pada tampilan dibawah ini



Sekian, Semoga Bermanfaat

Kamis, 17 Desember 2015

Smart Solution Matematika "Program Linier"

Fisika dan Matematika adalah dua Mata Pelajaran yang sering menjadi momok bagi mayoritas pelajar, baik Pelajar SD, SMP maupun SMA. Sudah banyak survey yang dilakukan berbagai pihak mengenai mata pelajaran apa yang paling tidak disukai/sulit ,dan hasilnya selalu Matematika dan Fisika yang menjadi Mata pelajaran paling tidak disukai.

apa kalian juga salah satu orang yang kurang menyukai matematika dan fisika ??
alasannya apa coba ??
Banyak faktor yang menyebabkan matematika dan fisika dirasa sulit, baik faktor yang disebabkan oleh siswanya, gurunya maupun lingkungannya,


Pada kesempatan kali ini, kami ndak mau membahas tentang polemik tersebut, namun kami berusaha memberi sedikit solusi dengan berbagi Smart solution/ cara cerdas/cara cepat mengerjakan soal matematika pada materi PROGRAM LINIER. Harapan kami dengan adanya Smart solution tersebut dapat membantu kalian semua dalam memahami Matematika, terutama Materi tentang Program Linier.

contoh soal dan pembahasan PROGRAM LINIER dapat kalian lihat pada tampilan dibawah ini !



Dan jika kalian Ingin mengunduh File lengkapnya ( PDF), kalian bisa mendownload filenya pada link yang kami sediakan dibawah ini, download;

Sekian, Semoga bermanfaat

Kamis, 10 Desember 2015

Fenomena Pelangi, Bukti Keindahan Fisika


Kalian sudah pernah melihat Pelangi, kan ?
indah, kan ?

Karena keindahanya, Kata Pelangi pun sering digunakan Sebagai Judul Lagu anak-anak, Judul lagu pop (Pelangi di matamu, By Jamrud), Puisi dan banyak karya lainnya. Dibalik Keindahanya, Apakah kalian pernah menyadari bahwa Pelangi merupakan fenomena alam yang terjadi dengan proses fisika yang sangat menarik untuk dipelajari ?

Hmm,,lagi-lagi Ilmu Fisika, Kok di blog ini sering banget ya membahas Fenomena yang berhubungan dengan Ilmu Fisika ya ?

Kan nama Blognya aja Pakgurufisika, jadi sering banget Fenomena/peristiwa yang terjadi disekitar kita dibahas dengan Ilmu Fisika

Sudah lumayan banyak Fenomena/ Peristiwa yang kami bahas mendalam dengan ilmu Fisika diblog ini, seperti

Kenapa Kucing tidak Cedera saat melompat dari Atas gedung tinggi ( mitos kucing memiliki 9 nyawa)
Dibalik Keindahan Burung Merak dan Kolibri
Bagaimana Kereta dapat Terbang
Lebih kuat Semut atau manusia ?

Bahkan Tendangan Pisang David Beckham tak luput dari analisis Fisika, 
dan masih banyak Fenomena fisika lainnya yang bisa kalian baca di blog ini di menu “Artikel Fisika”
Fisika Itu Menarik dan Menyenangkan Kawan !!


Lalu Bagaimanakah Proses terjadinya Pelangi ?
Apa saja Ilmu/Konsep Fisika dalam Proses Terjadinya Pelangi ?

Proses terjadinya Pelangi dapat kita tinjau dari materi fisika yaitu Optik atau cahaya. Beberapa konsep fisika yang berhubungan dengan proses terjadinya pelangi antara lain pembiasan, pemantulan, dispersi cahaya dan spektrum gelombang elektromagnetik yang diwujudkan berupa warna cahaya pada pelangi.

Masih ingat kan dengan Materi Optika SMP dan SMA diatas ?
Kalau lupa, coba baca lagi Penjelasannya ditautan ini Pembiasan, Pemantulan, Dispersi cahaya dan Spektrum gelombang elektromagnetik

Pelangi merupakan satu-satunya gelombang elektromagnetik yang dapat oleh lihat mata manusia. Pelangi adalah gejala optik dan meteorologi yang terjadi sacara alamiah dalam atmosfir bumi serta melibatkan cahaya matahari, pengamat dan tetesan air hujan.

Jika ada cahaya matahari yang bersinar setelah hujan berhenti, maka cahaya tersebut akan menembus tetesan air hujan di udara. Udara dan tetesan air hujan memiliki kerapatan yang berbeda, sehingga ketika cahaya matahari merambat dari udara ke tetesan air hujan akan mengalami pembelokkan arah rambat cahaya (pembiasan cahaya). 

Cahaya matahari merupakan sinar polikromatik, saat masuk ke dalam tetesan air hujan akan diuraikan menjadi warna-warna monokromatik yang memiliki panjang gelombang yang berbeda-beda. Cahaya matahari yang telah terurai menjadi warna monokromatik sebagian akan mengalami pemantulan saat mengenai dinding tetesan air hujan dan sebagian lainnya akan menembus ke luar tetesan air hujan.

Masing-masing gelombang cahaya monokromatik tersebut akan mengalami pembiasan cahaya saat keluar dari tetesan air hujan dan arah pembiasannya akan berbeda-beda, tergantung pada warnanya. Pembiasan ini terjadi karena cahaya mengalami perubahan indeks media dari udara ke air. Ketika sinar dihantarkan kembali ke permukaan belakang tetesan air,hampir seluruhnya dibiaskan dan keluar dari tetesan air
Gambar Pembiasan Pelangi

Warna-warna monokromatik yang keluar dari tetesan air hujan mempunyai panjang gelombang yang berada dalam rentang 400 – 700 nm. Pada rentang 400 – 700 nm, gelombang cahaya yang dapat dilihat oleh mata manusia ialah gelombang yang mempunyai gradasi warna merah sampai ungu. Gradasi warna tersebut diasumsikan sebagai warna merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu.
Susunan gradasi warna tersebut kita namakan sebagai pelangi. 

Ketika kita melihat warna-warna ini pada pelangi, kita akan melihatnya tersusun dengan dengan merah di paling atas dan warna ungu di paling bawah. Skema terjadinya pelangi lihat pada gambar dibawah ini !

Gambar Proses Fisis Pelangi Pertama Secara Keseluruhan

Saat kita melihat pelangi, daerah di bawah pelangi akan terlihat lebih terang jika dibandingkan dengan daerah lainnya di sekitar pelangi. Daerah yang terlihat lebih terang tersebut dinamakan daerah terang pelangi. 

Ada dua hal yang menyebabkan daerah terang pelangi terlihat lebih terang dibandingkan daerah lainnya, yaitu;
  • Cahaya matahari yang masuk ke tetesan air hujan yang menimbulkan pelangi pertama mempunyai intensitas cahaya matahari yang paling besar.
  • Pada proses pembentukan pelangi pertama, saat berada dalam tetesan air hujan, cahaya matahari hanya mengalami satu kali proses pemantulan cahaya, sehingga energi yang terserap oleh tetesan air hujan masih cukup banyak.
Proses terjadinya pelangi melalui pembiasan, pemantulan dan dispersi cahaya secara matematis dapat dijelaskan sebagai berikut
Gambar Ilustrasi sudut Pelangi

Hitungan Matematis Pembentukan Pelangi dan Perhitungan sudut pelangi masing masing Spektrum Warna, bisa kalian lihat pada Lampiran disini

Bentuk Pelangi
Bentuk Pelangi itu sebenarnya seperti apa sih ??


Jika kita melihatnya dengan mata telanjang saat fenomena tersebut terjadi maka bentuk pelangi adalah Setengah lingkaran atau melengkung (bagian lingkaran), namun sebenarnya bentuk pelangi adalah Lingkaran penuh. Hal tersebut disebabkan karena pelangi terpotong oleh horison bumi, atau objek lain yang menghalangi cahaya, misalkan gunung dan bukit.

Pelangi terjadi akibat pembiasan cahaya pada sudut 40-42 derajat. Karena sudut pembiasan tetap, maka letak terjadinya warna pelangi selalu tetap dari pusat cahaya, sehingga jari-jarinya juga tetap, kalau jari-jari nya tetap konstan dari satu pusat atau titik, kita akan mendapatkan lingkaran. Kalau lingkarannya kita potong, kita selalu dapat bagian lingkaran yang melengkung.


Saat memandang sebuah objek, mata manusia bersifat konvergen atau mengumpul. Pandangan mata kita saat melihat sebuah objek dapat diilustrasikan sebagai sebuah kerucut yang memiliki titik puncak pada mata kita.


Gambar Sifat Konvergen Mata Manusia

Kemiringan kerucut yang terbentuk dipengaruhi oleh posisi matahari. Sebagian alas kerucut tidak dapat kita lihat karena berada di bawah garis horizontal bumi, sedangkan sebagian lainnya terlihat sebagai busur atau biasa kita sebut sebagai pelangi. Selain itu,bila dilihat dari gambar dibawah ini, grafik tersebut menunjukkan bahwa setiap sudut dari pembiasan dan pemantulan sinar memiliki frekuensi berbeda terhadap warna dan panjangnya, sehingga membentuk kurva.

Sedangkan, posisi relatif pelangi terhadap pengamat dan matahari dapat juga dijelaskan. Posisi matahari pengamat dan pelangi akan selalu dalam satu axis, di mana matahari akan selalu berada di belakang pengamat. Kita tidak dapat melihat pelangi jika posisi matahari tegak lurus dengan garis horizontal bumi.
Gambar Posisi Matahari, Pengamat dan Pelangi

Bagaimana ?
sudah jelas dengan penjelasan diatas ?

Saya rasa pembahasan diatas sudah cukup mendalam, silahkan kembali pelajari lagi materi pembiasan, pemantulan, dispersi cahaya dan spektrum gelombang elektromagnetik agar lebih mudah mengerti dengan penjelasan diatas.


Sekian, semoga bermanfaat

Referensi :
Zarkasi,Taqiudin (2014), Fisika dalam Pelangi
Fisika Itu mudah Edisi ketiga , Yohannes Surya
Serway, Raymond A.dan John W. Jewett. (2010). Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 3 (6th Edition).Terj.Chriswan Sungkono.Jakarta:Salemba Teknika.

Rabu, 09 Desember 2015

Tanya-Jawab Konsep Relativistik Bareng Pakgurufisika

mengenang albert einstein

Relativitas merupakan salah satu pilar fisika modern, Teori ini masih berumur sekitar seratus tahun. Dalam memahami materi tentunya kita tidak hanya membaca isi materi, tetapi juga harus dapat menjawab pertanyaan mengenai materi tersebut. Dibawah ini terdapat sembilan pertanyaan dan jawaban mengenai konsep relativitas khusus.
Bagaimana konsep mengenai Relativitas khusus anda, apakah sudah sama dengan jawaban dibawah ini ?

Pertanyaan
1.Anggap anda bergerak di luar angkasa di antara bintang-bintang dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Bagaimana carannya anda mengetahui kecepatan anda? Apakah dari kenaikan massa anda? Atau dari detak jantung anda yang bertambah lambat? Atau dari tubuh anda yang bertambah pendek?
pesawat ulang alik

Jawab

Ketika anda bergerak dengan kecepatan konstan anda tidak akan pernah dapat mendeteksi kecepatan anda. Anda dapat merasakan bahwa anda bergerak ketika anda dipercepat.

Ketika anda bergerak dengan kecepatan konstan, anda tidak dapat merasakan kenaikan massa anda karena semua benda dalam pesawat itu berubah massanya dan acuan untuk mengukur timbangannya juga berubah, mengakibatkan ketika kita menimbang massa kita, skala timbangan menunjukkan nagka yang sama.

Hal yang sama juga terjadi dengan panjang tubuh kita. Semua benda termasuk alat ukur didalam pesawat bertambah pendek, akibatnya kita tidak dapat mendeteksi apakah tubuh kita bertambah pendek dalam arah gerak pesawat.

Bertambah lambatnya detak jantung juga tidak dapat dideteksi oleh orang dalam pesawat karena semua jam dan semua proses berlangsung lebih lambat.

Yang dapat mendeteksi perubahan-perubahan ini adalah suatu kerangka yang kita anggap diam (bergerak relative terhadap pesawat), seperti bumi atau bintang-bintang.

2. Ketika anda melihat seorang bergerak di luar angkasa dengan kecepatan setengah kecepatan cahaya. Apakah anda melihat jamnya bertambah lambat setengahnya?

Jawab :

Tidak! Jam orang tersebut memang bertambah lambat namun lambatnya waktu orang itu tidak setengahnya tetapi= 0,87 kalinya. Artinya ketika di bumi sudah satu tahun, di pesawat baru 0,87 tahun.

3. Dari pernyataan berikut ini mana yang melanggar teori relativistik?
a) Tidak ada satupun benda yang dapat bergerak melebihi kecepatan cahaya
b) Ketika benda Bergerak melebihi kecepatan cahaya, kecepatan benda itu akan berubah tiba-tiba menjadi lebih lambat dari kecepatan cahaya.

Jawab :

Teori relatvistik Einstein mengatakan jika sesuatu bergerak dengan kecepatan lebih kecil dari kecepatan cahaya, maka selamanya benda itu tidak akan pernah bergerak melebihi kecepatan cahaya. Namun bukan berarti bahwa tidak ada benda yang melebihi kecepatan cahaya. Secara teori ada benda yang dapat bergerak melebihi kecepatan cahaya (belum diuktikan secara eksperimen). Untuk benda-benda yang bergerak melebihi kecepatan cahaya rumus relativistik Einstein tidak berlaku lagi. 


Ilustrasi yang dapat dipakai untuk mengerti ini adalah rel kereta pada gambar di bawah. Pada gambar di bawah ini jelas bahwa ketika kita berada di A kita tidak akan pernah sampai di B (orang tidak akan dapat meembus horizon, kecuali mungkin ketika ia meninggal dan jadi roh). Tetapi ini tidak berarti di B tidak ada sesuatu. Seandainya di B juga ada sesuatu, benda di B tidak akan pernah mencapai titik A. seolah-olah ada jurang yang tidak terseberangi antara dua alam ini. 

ilustrasi rel


4. Anggap ada seorang yang sakti yang dapat berlari sangat cepat sekali. Sayangnya ia tidak dapat berlari melebihi kecepatan cahaya, mengapa? Apakah karena ketika ia berlari, tubuhnya menjadi terlalu berat sehingga otot-ototnya tidak mampu menahan tubuhnya lagi?
pelari cepat
Jawab :

Ketika orang sakti ini berlari massanya tidak bertambah (menurut dia), sehingga ia tidak merasa terganggu dan ia dapat berlari terus tanpa adanya beban tambahan berupa efek pertambahan massa. Alasan ia tdak dapat lari hingga melebihi kecepatan cahaya adalah dilatasi waktu dan kontraksi panjang.

Untuk mengukur kecepatanhya orang sakti ini menggunakan jam dan meteran. Ketika ia berlari cepat sekali jamnya menjadi sangat lambat dan meterannya menjadi sangat pendek (menurut pengamat di bumi). Akibatnya ketika orang yang berlari itu mengatakan bahwa ia menempuh 2,99999999 km dalam 10-5 detik, kita melihatnya ia bergerak 0,73 m dalam 0,04 detik. Jadi walaupun orang itu berusaha menambah kecepatannya, namun yang kita lihat pertambahan kecepatannya itu kecil sekali.

Kasus akan berbeda jika orang itu berlari karena di dorong. Jika kita mendorong orang itu, kita akan merasakan semakin sulit mendorong orang itu ketika kecepatannya makin tinggi karena kita merasakan massa orang itu bertambah. (ingat, hanya pengamat yang diam yang merasakan perubahan massa benda yang bergerak).

5. Sebuah lembing panjang 5 meter dilemparkan melalui sebuah tabung yang panjangnya 5 meter. Jika lembing bergerak dengan kecepatan tinggi sekali (kecepatan relativistik), apa yang terjadi dengan lembing ini? Apakah lebih pendek atau lebih panjang dari pipa?

Jawab :
ilustrasi pipa dan lembing

Lebih pendek atau lebih panjangnya lembing dari pipa tergantung pada acuan. Jika acuannya lembing (pengamat berada di lembing), maka pengamat akan melihat panjang lembing 5 meter, tetapi ia akan melihat panjang pipa berkontraksi sehingga lembing lebih panjang dari pipa.

Jika acuannya pipa (pengamat berada di pipa) maka pengamat akan melihat pipa panjangnya 5 meter, tetapi ia melihat lembing berkontraksi sehingga lembing lebih pendek dari pipa.

Namun jika pengamat bergerak dengan kecepatan setengah kecepatan lembing, ia akan melihat lembing dan pipa sama panjang.

6. Pada pelajaran elektromagnetik kita tahu bahwa ketika dua kawat berarus arus dialiri arus searah akan saling tarik menarik sedangkan jika arus yang mengalir berlawanan akan saling tolak. Dapatkah anda menjelaskan ini dengan metode relativistik?

gaya lorentz pada dua kawat beraraus

Jawab :
elektron dalam kawat berarus

Didalam kawat terdapat banyak proton dan elektron. Ketika arus mengalir proton tetap diam sedangkan electron mengalir berlawanan arah dengan arah arus. Dilihat dari kerangka luar kita melihat jumlah electron dan proton dalam kedua kawat sama besar karena ada electron yang masuk dan elektron yang keluar.

Namun jika pengamat berada dalam kerangka electron pada kawat A, ia akan melihat electron pada kawat lain diam. Tetapi ia melihat proton di kawat B bergerak ke kiri. Akibat kontraksi panjang ia melihat proton-proton yang bergerak ini lebih rapat (kawat terlihat lebih positif) itulah sebabnya electron (pengamat) merasakan gaya tarik listrik. Hal yang sama terjadi pada electron kawat B yang melihat proton di A lebih rapat sehingga ia merasakan tarikan ke A. dari sini dapat disimpulkan bahwa kedua kawat tarik-menarik (coba anda jelaskan mengapa kedua kawat tolak-menolak jika kedua arus mengalir berlawanan arah !!)

Mungkin timbul pertanyaan dalam diri anda. Gaya yang disebabkan kawat berarus yang kita pelajari adalah akibat gaya magnetic, tapi kenapa ini gayanya menjadi gaya listrik?

Menurut teori elektromagnetik, listrik dan magnet itu sesungguhnya merupakan satu fenomena. Kita dapat melihat suatu fenomena magnet sebagai suatu fenomena listrik ketika kita berpindah kerangka acuan dan sebaliknya. Jadi jika kita lihat suatu fenomena listrik, kita akan selalu dapat menemukan suatu kerangka dimana fenomena listrik ini menjadi fenomena magnet.

7.Jika anda mempunyai lima macam jam, misalnya jam pasir, jam mekanik, jam listrik, jam cahaya, dan jam biologi dan anda meletakkan semuanya pada sebuah pesawat. apakah kelima jam tersebut akan merasakan efek relativistik?

     
jenis-jenis jam

Jawab :

Ya.
Kelima jam ini akan mengalami efek relativistik. Jika hanya satu saja yang mengalami efek relativistik, maka kita yang berada dalam pesawat bersama-sama dengan jam akan tahu bahwa kita sedang nergerak. Padahal menurut azaz relativistik, jika kita bergerak dengan kecepatan konstan kita tidak akan tahu bahwa kita sedang bergerak. Yang kita lihat adalah benda lain yang bergerak mendekati dan menjauhi kita.

8.       Apakah kecepatan cahaya selalu konstan?

Jawab :

Kecepatan cahaya tidak selalu konstan. Kecepatan cahaya di udara berbeda dengan kecepatan udara di dalam air. Kecepatan cahaya juga tidak sama jika ada medan gravitasi.

Yang dimaksud Einstein bahwa kecepatan cahaya konstan adalah kecepatan cahaya pada semua kerangka acuan inersia yang bebas dari pengaruh medan grvitasi. Itulah sebabnya dinamakan teori relativistik khusus (“special elativity”). Pada daerah yang mempunyai medan gravitasi Einstein membuat teori lain dimana kecepatan cahaya tidak konstan. Teori ini dinamakan teori relativistik umum )”general relativity”)

lintasan cahaya dalam medan gravitasi


Untuk menerangkan efek gravitasi pada cahaya peerhatikan gambar di atas . Pada waktu cahaya AB pada suatu sumber cahaya mengenai suatu layar secara bersamaan, maka kita akan melihat bahwa lintasan cahaya BB’ akan menempuh panjang busur yang lebih kecil dibandingkan panjang busur AA’. Hal ini menunjukkan kecepatan cahaya yang lebih dekat ke bumi (gravitasinya lebih besar) akan lebih kecil. Jadi gravitasi membuat kecepatan cahaya lebih kecil.

9. Anggap suatu sepeda motor yang memakai baterai superpower dan sebuah kereta listrik dikendarai menddekati kecepatan cahaya. Kedua kendaraan itu menuju suatu alat penimbang. Mana yang pertambahan massanya lebih berat?

kereta dan motor listrik

Jawab :

Ini pertanyaan jebakan. Kita tentu akan mengatakan bahwa pertambahan massa kesuanya tentu akan hampir sama tergantung dari kecepatan mereka. Namun tidak demikian.

Kita harus hati-hati dalam hal ini. Motor menggunkan energinya dari baterai yang di dalam dirinya. Mesin dalam motor tersebut mengubah massa yang kecil menjadi energi yang besar . namun massa motor tidak akan bertambah (dari mana ia mendapat tambahan massa?) pertambahan massa motor di barengi dengan pengurangan massa baterai yang diubah menjadi energi (sehingga massa motor tetap sama).

Pada kereta listrik, energi disuplai dari luar sehingga ketiak kecepatannya tinggi sekali massanya akan bertambah (pertambahan masa berasal dari energi yang diperolehnya dari listrik luar). Pertambahan massa kereta dibarengi dengan berkurangnya massa bahan bakar pusat tenaga listrik yang memberikan energi listrik pada kereta. Jadi sebenarnya disini tidak penciptaan massa. Yang ada hanya pengubahan massa menjadi energi dan energi menjadi massa.

Referensi : Yohanes Surya . OLIMPIADE FISIKA  SMA Caturwulan Kedua Kelas Tiga. Jakarta:  Primatika Cipta Ilmu