Pengertian Massa, Momentum, Energi Relativistik, Rumus, Pola Soal, Jawaban, Teori Relativitas Khusus, Fisika
Pengertian Massa, Momentum, Energi Relativistik, Rumus, Contoh Soal, Jawaban, Teori Relativitas Khusus, Fisika.
1. Massa Relativistik
Pada subbab sebelumnya telah dijelaskan bahwa pengukuran waktu dan pengukuran panjang yaitu fungsi-fungsi dari kecepatan v. Lalu, bagaimana dengan massanya? Menurut teori relativitas khusus bahwa massa relativistik m dari sebuah partikel yang bergerak dengan laju v terhadap pengamat dinyatakan:
Dengan m0 adalah massa diam, yaitu massa yang diukur kalau partikel tersebut berada dalam keadaan membisu (v = 0) dalam suatu kerangka acuan, dan m disebut massa relativistik partikel.
Contoh Soal 1 :
Astronaut yang bermassa 96 kg di Bumi, berada dalam sebuah roket yang bergerak dengan kelajuan 0,8 c. Tentukan massa astronaut tersebut saat berada dalam roket!
Penyelesaian:
Massa diam, m0 = 90 kg
kelajuan roket, v = 0,8 c ⇔ v/c = 0,8
massa relativistik m terukur yaitu :
Momentum suatu partikel didefinisikan sebagai perkalian massa dan kecepatannya. Berdasarkan aturan kekekalan momentum linier dalam relativitas umum, maka didefinisikan kembali momentum sebuah partikel yang massa diamnya m0 dan lajunya v adalah:
Dalam mekanika klasik, perjuangan yang dilakukan oleh gaya yang bekerja pada partikel sama dengan perubahan pada energi kinetik partikel tersebut. Sebagaimana dalam mekanika klasik, kita akan mendefinisikan energi kinetik sebagai kerja yang dilakukan oleh gaya dalam mempercepat partikel dari keadaan membisu sampai mencapai kecepatan tertentu. Jadi,
dengan v = ds/dt, jadi:
Kemudian, persamaan tersebut disubstitusikan ke persamaan (2), maka diperoleh:
Suku kedua persamaan (3) tidak bergantung pada kecepatan dan disebut energi membisu partikel E0, yang merupakan perkalian massa membisu dengan c2 .
E0 = m0 . c2 ....................................................... (4)
Jumlah energi kinetik dan energi membisu disebut energi relativistik, yaitu :
Contoh Soal 2 :
Sebuah proton bergerak dengan kecepatan 0,8 c. Hitunglah energi membisu dan energi total proton tersebut!
Pembahasan :
Kecepatan gerak proton v = 0,8 c ⇔ v/c = 0,8
Energi proton :
E0 = m0 . c2 = (1,6 × 10-27)(3 × 108)2 J = 14,4 × 10-11 J = (14,4 x 10-11) / (1, 6 x 10-19)
E0 = 9 × 108 eV = 900 MeV
Energi total :
E = γ. E0 = (10/6) x 900 MeV) = 1.500 MeV
Anda kini sudah mengetahui Massa Relativistik, Momentum Relativistik, dan Energi Relativistik. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.
Referensi :
Budiyanto, J. 2009. Fisika : Untuk SMA/MA Kelas XII. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta. p. 298.