KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan rahmat-Nya lah sehingga pembuatan makalah untuk memenuhi tugas mata pelajaran FISIKA yang berjudul “RELATIVITAS KHUSUS” dapat terselesaikan.
Dalam pembuatan makalah ini, kami tidak lupa mengucapkan terimakasih pada semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan tugas sehinggga kami dapat menyelesaikannya.
Dalam pembuatan makalah ini kami berharap semoga dapat bermanfaat kita semua.
Kritik dan saran yang sifatnya membangun demi kesempurnaan makalah ini sangat kami harapkan.Apabila ada kesalahan dalam penulisan makalah ini, kami mohon maaf.
Galileo Galilei
Astronom
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Manusia adalah spesies yang diciptakan oleh Tuhan dengan keingin-tahuan yang sangat besar, yang kemudian mendorongnya untuk menemukan pengetahuan yang kemudian dikenal dengan istilah “berfilsafat”.Namun seiring perkembangan ilmu pengetahuan, filosofi dianggap sudah tidak mengimbangi kemajuan terkini dalam sains, terutama fisika.Para ilmuwan telah menjadi pemegang obor penemuan dalam perjalanan pencarian pengetahuan.
Fisika abad ke-20 berbeda dangan fisika klasik.Terdapat dua perkembangan yang paling
menyolok.Pertama, relativitas (kenisbian) oleh Albert Einstein pada 1905 dan teori kuantum oleh Max Planck pada 1900. Dua perkembangan ini adalah contoh revolusi ilmiah yang telah
mengubah cara pandang manusia mengenai alam semesta secara mendasar.
Teori klasik Newton mengenai ruang dan waktu yang sebelumnya telah dipelajari, menyisakan keganjalan-keganjalan yang menggelitik rasa keingin- tahuan para ilmuwan untuk terus
mengembangkan ilmu pengetahuan.Memasuki abad ke-19, Sebuah peristiwa yang cukup
termahsyur yakni peristiwa dua orang kembar yang terpisah.Seseorang yang ada di bumi setelah berpuluh tahun lamanya mendapati saudara kembaranya yang telah melakukan perjalanan dari luar angkasa memiliki perberdaan umur dengan dirinya.Saudara kembarnya berumur lebih muda dari pada dirinya.Apa yang terjadi? Pertanyaan seperti ini tidak dapat di jawab dengan
menggunakan teori ruang dan waktu oleh Newton yang menyatakan bahwa waktu adalah mutlak dimanapun tempatnya.
Oleh karena itu diperlukan suatu gagasan baru mengenai konsep ruang dan waktu serta pandangan baru mengenai konsep alam semesta.Untuk lebih memahami mengenai gagasan- gagasan dan pandangan terbaru mengenai alam semesta tersebut maka kita mempelajari teori terbaru di abad 19 yakni teori relativitas Einstein yaitu teori relativitas khusus.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka rumusan masalah yang akan dibahas dalam makalah ini adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana prinsip gerak?
2. Bagaimana prinsip relativitas Galileo?
C. Batasan Masalah
Untuk mempersempit ruang lingkup, maka terdapat batasan masalah yang perlu didefinisikan dalam penulisan makalah ini. Penuliskan difokuskan hanya pada materi tentang relativitas
khusus yang membahas tentang gerak, kerangka acuan, percobaan Michelson-Morley, teori relativitas khusus Einstein, transformasi Lorentz, akibat dari postulat Einstein, dan massa momentum, energi relativistik.
D. Tujuan Penulisan
Adapun tujuan penulisan makalah ini, antara lain:
1. Untuk memahami gerak suatu benda
2. Untuk memahami dan mendalami materi relativitas khusus 3. Sebagai pemenuhan tugas mata pelajaran fisika
4. Untuk menambah pengetahuan
BAB II PEMBAHASAN
A. Gerak Bersifat Relatif
Sebuah benda dikatakan bergerak jika kedudukan benda tersebut berpindah relatif terhadap benda lain yang dianggap sebagai acuan. Misalnya, sebuah kereta yang keluar dari stasiun dikatakan bergerak karena kedudukan kereta berpindah dari kedudukan asalnya yang dianggap sebagai titik acuan.
B. Definisi Kejadian, Pengamat, dan Kerangka Acuan
Pada pembahasan relativitas ini akan ditinjau konsep kejadian, pengamat, dan kerangka acuan.
Kejadian adalah suatu peristiwa fisika yang terjadi dalam suatu ruang pada suatu waktu sesaat yang tertentu. Contoh kejadian adalah: kilat di langit, tumbukkan antara dua mobil, dan sebagainya. Seseorang yang mengamati suatu kejadian dan melakukan pengukuran, misalnya pengukuran koordinat dan waktu disebut pengamat.Untuk menentukan letak sebuah titik dalam ruang kita memerlukan suatu system koordinat atau kerangka acuan.Misalnya, untuk menyatakan buah sebelum jatuh dari pohonnya, seorang pengamat memerlukan suatu kerangka acuan dengan koordinat (x, y, z).Jadi, kerangka acuan adalah suatu system koordinat.
Teori relativitas berhubungan dengan kejadian-kejadian yang diamati dari kerangka acuan inersial (kerangka acuan di mana hukum I Newton berlaku). Galileo dan Newton mengemukakan mengenai apa yang sekarang kita sebut prinsip relativitas Newton bahwa hukum-hukum
mekanika berlaku sama pada semua kerangka acuan inersial.
Hukum gravitasi yang sama dan hukum-hukum gerak yang sama berlaku pada kedua kerangka acuan inersial. Perbedaan antara Gambar 5.1.1a dengan 5.1.1b adalah pada kerangka acuan tanah, koin memiliki kecepatan awal horizontal (sama dengan kecepatan mobil). Hukum-hukum mekanika memprakirakan bahwa koin akan menempuh lintasan parabola. Dalam kerangka acuan mobil, koin tidak memiliki kecepatan awal horizontal, hukum-hukum mekanika memprakirakan bahwa koin akan jatuh bebas menempuh lintasan lurus vertical. Jadi, hukum mekanika berlaku sama pada kedua kerangka acuan inersial tersebut walaupun lintasan yang ditempuhnya berbeda.
1. Transformasi Galileo
Relativitas berhubungan dengan dua kerangka acuan yang saling bergerak dengan kecepatan konstan. Pada Gambar 5.1.2a diilustrasikan kerangka acuan “diam”, yaitu pengamat yang diam di tepi rel dan kerangka acuan “bergerak”, yaitu pengamat yang berada dalam kereta.
Kita dapat menjelaskan situasi ini dengan menggunakan kerangka acuan inersial.Pada Gambar 5.1.2 dilukiskan dua buah kerangka acuan inersial. Kerangka acuan S yang berhubungan dengan
pengamat diam di tepi rel, memiliki system koordinasi XYZ dengan titik dasar O. Kerangka acuan S’ yang berhubungan dengan pengamat dalam kereta, memiliki koordinat X’Y’Z’ relatif terhadap kerangka acuan S. Mula-mula (saat t =t’= 0), titik asal kedua acuan adalah berimpit.
Dalam transformasi Galileo yang akan kita turunkan ini, selang waktu yang dicatat oleh
pengamat di S di anggap sama dengan yang dicatat oleh yang dicatat oleh pengamat di S’. Jadi, t’=t.
Gambar 5.1.1. (a) S, memiliki sistem kordinat XYZ dan S’, memiliki sistem kordinat X’Y’Z’ (b) Setelah selang waktu t, titik asal koordinat S’ berada sejauh v.t dari titik asal koordinat S .
Setelah selang waktu t, koordinat setiap benda (missal titik P) pada kerangka acuan S’ kita nyatakan dengan koordinat pada kerangka acuan S. dari gambar 5.1.2b tampak bahwa O’P = OP – OO’
O’P adalah koordinat x’, OP adalah koordinat x, dan OO’ = v t, sehingga persamaan di atas menjadi
x' = x – v t
Koordinat y dan z dari benda tidak berubah karena kerangka acuan S’ dibatasi hanya bergerak sepanjang sumbu X, dan tidak pada sumbu Y dan Z. oleh karena itu
y' = y, z' = z
Jadi, transformasi Galileo untuk koordinat dan waktu adalah ………(5.1-1)
Transformasi kebalikannya adalah:
2) Transformasi Galileo untuk kecepatan dan percepatan
Untuk memperoleh transformasi Galileo untuk kecepatan, persamaan (5.1-1) kita diferensialkan terhadap waktu.
x' = x – v t ….(5.1-3)
dx'/dt = , dx/dt = ux, dan , sehingga kita peroleh transformasi Galileo untuk kecepatan adalah:
……(5.1-4)
Transformasi kebalikannya adalah:
ux = ux' + v uy = uy' (5.1-4) uz = uz'
Di sini, ux' adalah komponen kecepatan benda sejajar sumbu X', uy' adalah komponen kecepatan benda sejajar sumbu Y',
uz' adalah komponen kecepatan benda sejajar sumbu Z'.
transformasi Galileo untuk percepatan kita peroleh dengan mendeferensialkan Persamaan (5.1-3)
terhadap waktu.
ux' = ux – v
dux'/dt = ax', dux/dt = ax, dan dv/dt = 0 sebab v konstan, sehingga kita peroleh:
ax' = ax
dengan cara yang sama, kita peroleh: ax' = ay, az' = az Jadi, transformasi Galileo untuk percepatan adalah:
ax' = ax
ay' = ay ...(5.1-5) az' = az
dari persamaan (5.1-5) dapat kita simpulkan bahwa F' = ma' sama dengan F = ma, sebab a'
= a. sekali lagi tampak bahwa hukum-hukum mekanika berlaku sama, baik pada kerangka acuan S' ataupun kerangka acuan S. ini adalah sesuai dengan prinsip relativitas Newton yang telah ditanyakan sebelumnya.
Galileo Galilei (15 Februari 1564 – 8 Januari 1642)[2] adalah seorang astronom, filsuf,
dan fisikawan Italia yang memiliki peran besar dalam revolusi ilmiah. Ia disebut sebagai "bapak astronomi observasional",[3] "bapak ilmu fisika modern",[4][5] "bapak metode ilmiah",[6] dan
"bapak ilmu pengetahuan".[7][8] Salah satu penemuannya yang masih diterapkan dalam percobaan fisika ialah transformasi Galileo yang khusus digunakan pada
persoalan kecepatan yang nilainya sangat kecil bila dibandingkan dengan laju cahaya.[9]
Sumbangannya dalam keilmuan antara lain adalah penyempurnaan teleskop, berbagai
pengamatan astronomi, dan hukum gerak pertama dan kedua (dinamika). Selain itu, Galileo juga dikenal sebagai seorang pendukung Copernicus mengenai peredaran bumi mengelilingi matahari dan matahari sebagai sistem tata surya.
Akibat pandangannya yang disebut itu ia dianggap melenceng dari keyakinan yang selama ini dianut oleh masyarakat maupun gereja saat itu, dan diajukan ke pengadilan gereja Italia tanggal 22 Juni 1633. Pemikirannya tentang matahari sebagai pusat tata surya bertentangan dengan ajaran Aristoteles maupun keyakinan gereja bahwa bumi adalah pusat alam semesta. Ia dihukum dengan pengucilan (tahanan rumah) sampai meninggalnya.[10][11] Baru pada tahun 1992 Paus Yohanes Paulus II menyatakan secara resmi bahwa keputusan penghukuman itu adalah salah, dan dalam pidato 21 Desember 2008 Paus Benediktus XVI menyatakan bahwa Gereja Katolik Roma merehabilitasi namanya sebagai ilmuwan.[12]
Menurut Stephen Hawking, Galileo dapat dianggap sebagai penyumbang terbesar bagi dunia sains modern. Hasil usahanya bisa dikatakan sebagai terobosan besar dari Aristoteles.
Konfliknya dengan Gereja Katolik Roma (Peristiwa Galileo) adalah sebuah contoh awal konflik antara otoritas agama dengan kebebasan berpikir (terutama dalam sains) pada masyarakat Barat.
Galileo Galilei dilahirkan di Pisa, Toscana pada tanggal 15 Februari 1564 sebagai anak pertama dari Vincenzo Galilei, seorang matematikawan dan musisi asal Florence, dan Giulia Ammannati.
Ia sudah dididik sejak masa kecil. Kemudian, ia belajar di Universitas Pisa namun terhenti karena masalah keuangan. Untungnya, ia ditawari jabatan di sana pada tahun 1589 untuk mengajar matematika. Setelah itu, ia pindah ke Universitas Padua untuk mengajar geometri, mekanika, dan astronomi sampai tahun 1610. Pada masa-masa itu, ia sudah mendalami sains dan membuat berbagai penemuan.
Pada tahun 1612, Galileo pergi ke Roma dan bergabung dengan Accademia dei Lincei untuk mengamati bintik matahari. Pada tahun itu juga, muncul penolakan terhadap teori Nicolaus Copernicus, teori yang didukung oleh Galileo. Pada tahun 1614, dari Santa Maria Novella, Tommaso Caccini mengecam pendapat Galileo tentang pergerakan bumi, memberikan anggapan bahwa teori itu sesat dan berbahaya. Galileo sendiri pergi ke Roma untuk mempertahankan dirinya. Pada tahun 1616, Kardinal Roberto Bellarmino menyerahkan pemberitahuan yang melarangnya mendukung maupun mengajarkan teori Copernicus.
Galileo menulis Saggiatore pada tahun 1622, yang kemudian diterbitkan pada 1623. Pada tahun 1624, ia mengembangkan salah satu mikroskop awal. Pada tahun 1630, ia kembali ke Roma untuk membuat izin mencetak buku Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo yang kemudian diterbitkan di Florence pada 1632. Namun, pada tahun itu pula, Gereja Katolik menjatuhkan vonis bahwa Galileo harus ditahan di Siena.
Pada bulan Desember 1633, ia diperbolehkan pensiun ke vilanya di Arcetri. Buku
terakhirnya, Discorsi e dimostrazioni matematiche, intorno à due nuove scienze diterbitkan di Leiden pada 1638. Di saat itu, Galileo hampir buta total. Pada tanggal 8 Januari 1642, Galileo wafat di Arcetri saat ditemani oleh Vincenzo Viviani, salah seorang muridnya.
Tidak seperti yang dipercaya sebagian orang, Galileo tidak menciptakan teleskop tetapi ia telah menyempurnakan alat tersebut. Ia menjadi orang pertama yang memakainya untuk mengamati langit, dan untuk beberapa waktu, ia adalah satu dari sedikit orang yang bisa membuat teleskop sebagus itu. Awalnya, ia membuat teleskop hanya berdasarkan deskripsi tentang alat yang dibuat di Belanda pada 1608. Ia membuat sebuah teleskop dengan perbesaran 3x dan kemudian
membuat model-model baru yang bisa mencapai 32x. Pada 25 Agustus 1609, ia
mendemonstrasikan teleskop pada pembuat hukum dari Venesia. Selain itu, hasil kerjanya juga membuahkan hasil lain karena ada pedagang-pedagang yang memanfaatkan teleskopnya untuk keperluan pelayaran. Pengamatan astronominya pertama kali diterbitkan pada bulan Maret 1610, berjudul Sidereus Nuncius.
Galileo menemukan tiga satelit alami Jupiter -Io, Europa, dan Kalisto- pada 7 Januari 1610.
Empat malam kemudian, ia menemukan Ganimede. Ia juga menemukan bahwa bulan-bulan tersebut muncul dan menghilang, gejala yang ia perkirakan berasal dari pergerakan benda-benda
tersebut terhadap Jupiter, sehingga ia menyimpulkan bahwa keempat benda tersebut mengorbit planet.
Galileo adalah salah satu orang Eropa pertama yang mengamati bintik matahari, diperkirakan Astronomi astronom Tionghoa sudah mengamatinya sejak lama. Selain itu, Galileo juga adalah orang pertama yang melaporkan adanya gunung dan lembah di bulan, kesimpulan yang diambil melihat dari pola bayangan yang ada di permukaan. Ia kemudian memberi kesimpulan bahwa
"bulan itu kasar dan tidak rata, seperti permukaan bumi sendiri", tidak seperti anggapan Aristoteles yang menyatakan bulan adalah bola sempurna.
Galileo juga mengamati planet Neptunus pada 1612 namun ia tidak menyadarinya sebagai planet. Pada buku catatannya, Neptunus tercatat hanya sebagai sebuah bintang yang redup.
BAB III
KESIMPULAN & SARAN
A. Kesimpulan
Teori Relativitas Einstein muncul dari kesenjangan mekanika Newton tentang perilaku zat (eter).Pembuktian yang dilakukan oleh Einstein yaitu kecepatan relatif, kontraksi panjang, dilatasi waktu, dan masa dan energi relatif.Teori relativitas khusus menyatukan ruang dan waktu menjadi ruang-waktu.Teori ini menyatakan adanya pemuluran waktu sehingga waktu dinyatakan sebagai dimensi keempat yang memiliki arah yang
bergantung terhadap kecepatan pengamat.Einstein dalam melakukan percobaannya menggunakan 2 asumsi (postulat) yaitu tentang asas relativitas dan kecepatan cahaya yang menurut Einstein kedua postulat itu perlu dan penting.Selain itu kedua asumsi tersebut ternyata mempunyai akibat pada percobaannya, akibatnya yaitu pemuluran waktu dalam ruang dan penyusutan pandang pada obyek yang diukur.
B. Saran
Diharapkan dengan adanya makalah ini, dapat menambah pengetahuan pembaca mengenai konsep ruang-waktu, relativitas, serta konsep alam semesta. Dengan
memahami konsep relativitas khusus ini sekiranya dapat menambah keyakinan kita pada Sang Pencipta akan adanya jagat raya yang diciptakan-Nya sedemikian rupa.
DAFTAR PUSTAKA
http//www.google.com
Purwanto, Budi. 2015. Fisika 13 Untuk Kelas XII IPA&MA.Jakarta: Erlangga.
Kanginan, Marthen. 2004. Fisika Untuk SMA Kelas XII Semester 2 3B. Cimahi:
Erlangga.
Umar, Efrizon. 2007. Fisika dan Kecakapan Hidup Untuk SMA Kelas XII.
