Nama: Sunniarti Ariani Nim: E1M 009 031 PRODI: Pendidikan KimiaRELATIVITAS KHUSUS Soal Genap2. Kapal terbang bergerak dengan kecepatan 300 m/s (672 mil/jam). Berapa waktu yang diperlukan supaya lonceng dalam kapal tersebut berbeda 1 detik dengan lonceng di bumi?Penyelesaian: Diketahui : v = 300 m/s ; tbumi = tpesawat + 1 detik ; tbumi - tpesawat = 1 detikDitanya: tbumi? Jawab: Jadi , waktu yang diperlukan supaya lonceng dalam kapal tersebut berbeda 1 detik dengan lonceng di bumi adalah 2 x 1012 detik.4. Pesawat angkasa Apollo 11 yang turun ke bulan pada tahun 1969 bergerak dengan kelajuan 1,08 x 104 m/s relative terhadap bumi. Terhadap pengamat di bumi berapa lama kelebihan waktu sehari dalam pesawat itu dibandingkan dengan sehari di bumi? Penyelesaian: Diketahui : v = 1,08 x 104 m/s ; to = 1 hari = 86400 detikDitanya: Jawab: sehingga lama kelebihan waktu sehari dalam pesawat itu dibandingkan dengan sehari di bumi adalah 6. Galaksi dalam konstalasi Ursa Major menjauhi bumi dengan kelajuan 15.000 km/s. Berapa besar pergeseran garis spectrum dengan panjang gelombang 5.500 Ao ke arah ujung merah spectrum?Penyelesaian:Diketahui:v = 15.000 km/s = 15 x 106 m/s o= 5500 Ao = 5,5 x 10-7 m Ditanya : ?Jawab : , karena dimana , maka jadi besar pergeseran garis spectrum tersebut adalah 8. Garis spectrum yang panjang gelombangnya di laboratorium adalah 4.000 Ao di dapatkan bergeser sejauh 6.000 Ao pada spectrum suatu galaksi yang jauh. Berapakah kelajuan menjauhi galaksi itu? Penyelesaian: Diketahui:o= 4000 Ao = 4 x 10-7 m = 6000 Ao = 6 x 10-7 m Ditanya : v ? Jawab : v = 0,38c 10. (a) Tunjukkan, bila , rumus efek dopler dalam bunyi dan cahaya untuk pengamatan dan sumber yang saling mendekati tereduksi menjadi , sehingga . [Petunjuk : Untuk . (b) Bagaimana rumus untuk pengamat yang menjauhi sumber yang tereduksi dan sebaliknya jika ?Jawab: Karena vc jadi v/c 0. a. Pengamat dan sumber saling mendekativ= vo(1+), v= vo(1+0) v vo = 0 b. Pengamat menjauhi sumber v= vo(1-), v= vo(1-0) v vo = 0 12. Batang meteran kelihatan hanya mempunyai panjang 50 cm terhadap seorang pengamat. Berapakah kelajuan relatifnya? Berapa waktu yang diperlukan un tuk melewati pengamat itu? Penyelesaian : Diketahui :Lo = 1 m L = 50 cm = 0,5 mDitanya:a. V? b. t? Jawab: a. Jadi, kelajuan relatifnnya adalah b. t = 0,19 x 10-8 s Jadi, waktu yang diperlukan untuk melewati pengamat itu adalah 0,19 x 10-8 sekon14. Si kembar A melakukan perjalanan pulang pergi dengan kelajuan 0,6c ke suatu bintang yang beerjarak 12 tahun cahaya, sedangkan si kembar B tinggal di bumi. Masing-masing mengirimkan sinyal setiap satu tahun menurut perhitungannya masing-masing. (a) berapa banyak sinyal yang dikirim A selama perjalanan? Berapa banyak yang dikirim B? (b) berapa banyak sinyal yang diterima A? Berapa banyak yang diterima B?Penyelesaian :Diketahui : v A= 0,6 c L = 12 tahun cahaya Ditanya :a. Jumlah sinyal yang dikirim A,B? b. Jumlah sinyal yang diterima A,B? Jawab: T = t0 . = 1 . = 1 = 1 = 2 tahun periode Dalam perjalanan pulang A dan B saling mendekati dengan kelajuan sama, masing-masing menerima sinyal lebih sering. T= t0 = 1 = 1 = 1 = 1 . = tahun periode L = L0 = 20 = 20 . = 20. = 20 . 0,8 = 16 tahun a) A (menerima sinyal) = = 8 sinyal dari B (dalam perjalanan ke bintang) A menerima sinyal saat kembali ke bumi = 32 sinyal b)TB = B menerima sinyal A dengan selang 2 tahun selama 20 + 12 = 32 tahun yang jumlah 32/2 = 18 sinyal. 16. Kelajuan berkas elektron dalam tabung gambar sebuah televisi ternyata mungkin bergerak melalui layar dengan kelajuan lebih besar dari kelajuan cahaya. Mengapa hal tersebut tidak bertentangan dengan relativitas khusus? Jawab :Karena postulat cahaya sebagai kecepatan tertinggi hanya berlaku pada ruang hampa udara. 18. Berapa kali lebih besar dari massa-diamnya sebuah elektron yang berenergi kinetik 1 GeV? Massa diam elektron adalah 0,511 MeV/c2. Penjelasan :Diketahui : mo = 0,511 MeV/c2 m = 1 GeV/c2 = 103 Mev/c2 Ditanya : m = mo, = ? Jawab : m = mo Maka, m = 2000 mojadi, massanya menjadi 2000 kali massa diamnya20. Massa sebuah partikel menjadi tiga kali massa diamnya. Berapa kelajuannya? Penyelesaian:Diketahui : m = 3 mo Ditanya : v ? Jawab: Jadi, kelajuan partikel tersebut adalah 22. Sebuah dinamit melepaskan energy sekitar 5,4 x 106 J/Kg ketika dnamit itu meledak. Berapa bagian dari energy totalkah energy sebesar itu? Jawab : E = mc2 m = = kg Jadi bagian dari energy total sekitar 9 bagian dari energy totalnya. 24. Sejumlah es pada temperatur 0oC melebur menjadi air pada 0oC dan ternyata massanya bertambah 1 kg. berapakah massa mula-mula?Penyelesaian: Diketahui : K =m= 1 Ditanya : m0 = . . . . . . . . ? Jawab : E = E0 = K mC2 = m0C2 + K 1C2 = m0C2 + 1 C2 = m0C2 + 1 C2 1 = m0C2 m0 = (c2-1)/c2 = (c2/c2) (1/c2) = 1 {1/(3 x 108)2} = 1 1/(9 x 1016) 26. Tunjukan bentuk relativistik hukum kedua newton ialah Jawab:Hukum II Newton F = ma Atau TERBUKTI 28. Buktikan bahwa Jawab: Maka Persamaan tersebut mnejadi Sehingga terbukti: 30. Sebuah benda bergerak pada kelajuan 0,5c terhadap seorang pengamat; benda itu berdesintegrasi menjadi dua bagian yang bergerak dengan arah berlawanan relatif terhadap pusat massa segaris dengan gerak benda semula. Salah satu bagian berelajun 0,6c bergerak dengan arah ke belakang relative terhadap pusat massa dan bagian lainnya berkelajuan 0,5c dengan arah ke depan. Berapakah kelajuan masing-masing bagian itu terhadap pengamat tersebut?Penyelesaian :Diketahui : Vbs = 0,5 c Vb1 = -0,6c Vb2 = 0,5c Ditanya :a. Vb1s? b. Vb2s?Jawab: a. Jadi, kelajuan benda 1 yang bergerak kearah belakang terhadap pengamat adalah -0,142cb. Jadi, kelajuan benda 2 yang bergerak kearah depan terhadap pengamat adalah 0,8c 32. Sebuah elektron berkelajuan 0,8c relatif terhadap pengamat di Laboratorium. Elektron itu juga diamati oleh pengamat yang bergerak dalam arah yang sama dengan gerak elektron itu dengan kelajuan 0,5c relatif terhadap laboratorium. Berapakah energi kinetik elektron (dalam MeV) terhadap pengamat itu? Penyelesaian : Diketahui : Ves = 0,8c Ves = 0,5c mo = 0,511 MeV/c2Ditanya : Ek?Jawab: Dengan Ek = 0,8687 Mev Ek = 8,687 x 105 Mev_1348315249.unknown _1348315257.unknown _1348315262.unknown _1348315264.unknown _1348315266.unknown _1348315268.unknown _1348315269.unknown _1348315267.unknown _1348315265.unknown _1348315263.unknown _1348315260.unknown _1348315261.unknown _1348315259.unknown _1348315253.unknown _1348315255.unknown _1348315256.unknown _1348315254.unknown _1348315251.unknown _1348315252.unknown _1348315250.unknown _1348315245.unknown _1348315247.unknown _1348315248.unknown _1348315246.unknown _1348315243.unknown _1348315244.unknown _1348315242.unknown Page 2
Page 3Embed Size (px) 344 x 292429 x 357514 x 422599 x 487 Soal fisika : Teori Relativitas PAGE 435FISIKA INTI TEORI RELATIVITAS1. Periode suatu pendulum di muka bumi besarnya 3,0 detik. Bila pendulum tersebut diamati oleh seseorang yang bergerak relative terhadap bumi dengan kecepatan 0,95c (c=kecepatan cahaya), maka periode pendulum tersebut dalam detik menjadi detik A. 0,5 B. 1,5 C. 9,5 D. 15 E. 300 Jawab : C 2. Perbandingan dilatasi waktu untuk sistim yang bergerak pada kecepatan (c=kecepatan rambat cahaya) dengan sistim yang bergerak dengan kecepatan adalah . A. 1 : 2 B. C. D. 2 : 3E. 3 : 2 Jawab : C 3. Perbandingan dilatasi waktu untuk sistim yang bergerak pada kecepatan 0,8c (c = cepat rambat cahaya) dengan sistim bergerak dengan kecepatan 0,6c adalah A. 3 : 4 B. 4 : 3 C. 9 : 2 D. 9 : 16E. 16 : 9 Jawab : B 4. Menurut pengamat di sebuah planet ada dua pesawat antariksa yang mendekatinya dari arah yang berlawanan, masing-masing adalah pesawat A yang kecepatannya 0,50c (c = cepat rambat cahaya) dan pesawat B yang kecepatannya 0,40c. Menurut pilot pesawat A besar kecepatan pesawat B adalah . A. 0,10c B. 0,25cC. 0,40cD. 0,75cE. 0,90c Jawab : D 5. Sebuah roket bergerak dengan kecepatan 0,8c. Apabila dilihat oleh pengamat yang diam, panjang roket itu akan menyusut sebesar . A. 20% B. 36%C. 40%D. 60%E. 80% Jawab : C 6. Seorang astronot mengamat sebuah pesawat angkasa yang berada dalam keadaan diam relative terhadapnya mempunyai penampang berbentuk lingkaran dengan jari-jari R. Apabila kemudian pesawat angkasa tersebut bergerak mendekati astronot dengan kelajuan relative 0,8c, maka penumpang akan tampak berbentuk A. lingkaran dengan jejari R Jawab : B Pada kontraksi panjang untuk , maka jejari yang searah dengan kecepatan pesawat akan berubah sedangkan jejari arah lain tidak mengalami perubahan sehingga bentuk lingkaran akan menjadi berbentuk oval dengan diameter kecil > R dan diameter besar = 2R. Dan karena arah gerakan pesawat tidak diketahui terhadap jari-jari lingkaran, maka jawaban yang paling mungkin adalah jejari R tidak berubah 7. Besarnya kecepatan gerak sepotong mistar (panjang 2 m) agar panjangnya teramati sebesar 1 m dari laboratorium adalah A. 0,5c B. C. D. E. Jawab : B 8. Sebuah tangki berbentuk kubus mempunyai volume 1m3 bila diamati oleh pengamat diam terhadap kubus itu. Apabila pengamat bergerak relative terhadap kubus dengan dengan kecepatan 0,8c, panjang rusuk kubus yang teramati m3A. 0,2 B. 0,4 C. 0,5 D. 0,6 E. 0,8 Diketahui : Kontraksi terhadap salah satu rusuk atau terjadi kontraksi panjang 9. Sebuah benda yang berkecepatan 0,6c memiliki energi total (. Jika c adalah kecepatan rambat cahaya, maka saat benda tersebut kecepatan 0,8c, energi total menjadi . A. D. B. E. C. Jawab : A 10. Jika c adalah kelajuan cahaya di udara, maka agar massa benda menjadi 125 persenya massa diamnya, benda harus digerakkan pada kelajuan A. 1,25c B. 1c C. 0,8c D. 0,6c E. 0,5c Jawab : D 11. Menurut Einstein, sebuah benda dengan massa diam itu dengan energi , dengan c adalah kecepatan rambat cahaya di dalam hampa. Apabila benda bergerak dengan kecepatan v, maka energi total benda setara dengan 1. 3. 2. 4. Jawab: (4) D>>>>>> 12. Bila kelajuan partikel 0,6c, maka perbandingan massa relativistic partikel itu terhadap massa diamnya adalah A. 5 : 3 B. 25 : 9C. 5 : 4 D. 25 : 4E. 8 : 5 Jawab : C 13. Sebuah electron yang mempunyai massa diam dengan kecepatan 0,6c, maka energi kinetiknya adalah A. 0,25 B. 0,36 C. 1 D. 1,80 E. 2,80 Jawab : A 14. Suatu partikel bertenaga rehat sedang bergerak dengan tenaga kinetic Ek dan kecepatan v sedemikian rupa hingga . untuk partikel besarnya A. 2 B. 4 C. 6,1 D. 9 E. 12,3 Jawab : C 15. Agar energi kinetic benda bernilai 25% energi diamnya dan c adalah kecepatan rambat cahaya dalam ruang hampa, maka benda harus bergerak dengan kelajuan A. B. C. D. E. Jawab : C 16. Sebuah energi diamnya , energi totalnya . Maka apabila c adalah kelajuan cahaya dalam ruang hampa (1) kelajuan electron (2) momentum linier electron (3) energi elektronnya (4) beda potensial yang diperlukan untuk mempercepatnya dari keadaan diam adalah Jawab : 1,2,3,4 (E) 17. Positron dan electron dapat dihasilkan suatu foton berenergi hf, dengan h tetapan planck dan f adalah frekuensi foton. Bila positron dan electron mempunyai massa yang sama besar (yaitu m) dan c adalah kejaluan cahaya dalam vakum, maka besar energi kinetic total positron dan electron pada saat proses pembentukannya mereka adalah A. 2hf B. C. D. E. hf Diketahui : Positron dan elektron adalah foton = massa elektron = m = massa positron = m c = laju cahaya 18. Sebuah pesawat antariksa bergerak secara relativistic dan pada suatu saat energi kinetiknya adalah kali energi diamnya. Kelajuan pesawat pada saat itu adalah A. B. C. D. E. Jawab : A 19. Jari-jari lintasan gerak proton di dalam sebuah magnet sinklotron proton adalah 120 m. Jika energi proton sebesar , maka induksi medan magnetic yang diperlukan T A. 0,02 B. 0,28 C. 1,20 D. 1,60 E. 2,50 Jawab : B 20. Setiap detiknya di matahari terjadi perubahan materi. Bila kelajuan cahaya dalam vakum adalah . Daya yang dipancarkan oleh matahari adalah watt A. B. C. D. E. Jawab : D 21. Salah satu postulat Einstein dari teori relativitas adalah A. hukum-hukum Newton tetap berlaku untuk benda yang mempunyai kecepatan mendekati kecepatan cahaya B. kecepatan benda dapat lebih besar dari kecepatan cahaya C. kecepatn benda besarnya mutlak tidak tergantung pada pengamatnya D. kecepatan cahaya mutlak tidak tergantung pada pengamatnya E. kecepatan benda menetukan besarnya massa benda Jawab : D Postulat Einstein kecepatan suatu benda merupa kan kecepatan relatif terhadap benda lain dan kecepatan cahaya adalah sama ke segala arah dan tidak tergantung pada pengamat 22. Dua benda bergerak dengan kecepatan masing-masing dan , arah berlawanan. Bila c adalah kecepatan cahaya, maka kecepatan benda pertama terhadap benda kedua sebesar cA. 0,125 B. 0,250C. 0,500D. 0,666E. 0,75 Jawab : D 23. Jika c adalah laju rambat cahaya di udara, maka agar massa benda menjadi 125 persen massa diamnya, benda harus bergerak pada kecepatan c A. 1,25 B. 1 C. 0,8 D. 0,6 E. 1,5 Jawab : D 24. Percobaan Michelson dan Morley bertujuan membuktikan A. adanya eter alam B. kecepatan cahaya semua arah adalah sama C. cahaya bersifat partikel D. cahaya adalah gelombang elektromegnetik E. cahaya dapat merambat dalam ruang vakum Jawab : B Postulat Michelson dan Morley eter di dalam alam tidak ada dan kecepatan cahaya sama dalam segala arah, tidak tergantung dari gerak bumi 25. Salah satu postulat Einstein adalah . A. selang waktu pengamat yang diam dan selang waktu pengamat yang bergerak tidak sama B. panjang benda disaat diam dan panjang benda disaat bergerak tidak sama C. kecepatan cahaya dalam vakum, sama untuk semua pengamat baik diam maupun bergerak D. semua gerakan benda di atas permukaan bumi mempunyai kecepatan mutlak E. massa benda di saat diam dan benda di saat bergerak tidak sama Jawab : C (lihat penjelasan no. 21)26. Sebuah pesawat bergerak dengan kecepatan 0,6c terhadap bumi. Dari pesawat ditembakkan peluru dengan kecepatan 0,4c searah dengan pesawat. Kecepatan peluru terhadap pesawat adalah cA. 1 B. 0,8 C. 0,6 D. 0,5 E. 0,2 Jawab : B 27. Sebuah benda dalam keadaan diam panjangnya , kemudian digerakkan dengan kecepatan v (mendekati kecepatan cahaya). Pannjang benda menurut pengamat diam yang berada sejajar dengan panjang benda adalah A. C. E. B. D. Jawab : A (Lihat persamaan kontraksi panjang)28. Sebuah pesawat ruang angkasa yang panjangnya 6 m bergerak dengan kecepatan . Pannjangnya pesawat menurut pengamat yang diam di bumi adalah m A. 1,9 B. 2,6 C. 4 D. 8 E. 19 Jawab : B 29. Pesawat bergerak dengan kecepatan v , ternyata panjang pesawat menjadi 0,8 kali panjang diamnya. Jika c adalah kelajuan cahaya dalam vakum, maka kecepatan pesawat adalah cA. 0,4 B. 0,5 C. 0,6 D. 0,7 E. 0,8 Jawab : C 30. Sebuah pesawat angkasa diukur panjangnya 100 m ketika berada dalam keadaan diam terhadap seorang pengamat. Jika pesawat tersebut terbang terhadap pengamat dengan kecepatan 0,75c, maka panjang pesawat yang bergerak menurut pengamat yang diam di bumi adalah m A. 20 B. 30 C. 55 D. 66 E. 19Jawab : D 31. Kecepatan roket pada waktu panjangnya memendek 1% adalah c A. 0,112 B. 0,211C. 0,121D. 0,141E. 1 Jawab : D 32. Dua anak kembar A dan B. A berkelana ke antariksa dengan pesawat antariksa dengan kecepatan 0,8c. Setelah 12 tahun berke Page 4 |