Teori Relatifitas

Teori Relatifitas

      Pengertian

Teori Relativitas Einstein adalah teori yang sangat terkenal, tetapi sangat sedikit yang kita pahami. Utamanya, teori relativitas ini merujuk pada dua elemen berbeda yang bersatu ke dalam sebuah teori yang sama: relativitas umum dan relativitas khusus. Theori relativtas khusus telah diperkenalkan dulu, dan kemudian berdasar atas kasus-kasus yang lebih luas diperkenalkan teori relativitas umum.

  

 Konsep teori relativitas

• Teori relativitas khusus Einstein-tingkah laku benda yang terlokalisasi dalam kerangka acuan inersia, umumnya hanya berlaku pada kecepatan yang mendekati kecepatan cahaya.
• Transforasi Lorentz-persamaan transformasi yang digunakan untuk menghitung perubahan koordinat benda pada kasus relativitas khusus.
• Teori relativitas umum Einstein-Teori yang lebih luas, dengan memasukkan graviti sebagai fenomena geometris dalam sistem koordinat ruang dan waktu yang melengkung, juga dimasukkan kerangka acuan non inersia (misalnya, percepatan).
• Prinsip relativitas fundamental.

   Pengenalan tentang relativitas khusus

Pada tahun 1905, albert eintein mempubilkasikan (bersama dengan makalah lainnya) makalah yang berjudul, “On the Electrodynamics of Moving Bodies” atau dalam bahasa indonesianya kurang lebih demikian,”Elektrodinamika benda bergerak” dalam jurnal Annalen der physik. Makalah yang menyajikan teori relativitas khusus, berdasarkan dua postulat utama:

        Postulat Einstein

Prinsip relativtas (pestulat pertama): Hukum-hukum fisika adalah sma untuk setiap kerangka acuan

Prinsip kekonstanan kecepatan cahaya (postulat kedua): Cahaya dapat merambat dalam vakum (misalnya, ruang vakum, atau “ruang bebas”), kecepatan cahaya dinotasikan dengan c, yang konstan terhadap gerak benda yang meiliki radiasi.

Efek dari Relativitas Khusus

• Relativitas khusus menghasilkan beberapa konsekuensi dari penggunaan transformasi Lorentz pada kecepatan tinggi (mendekati kecepatan cahaya). Diantaranya adalah :
• Dilatasi waktu (termasuk “paradok kembar” yang terkenal)
• Konstraksi panjang
• Transformasi kecepatan
• Efek doppler relativistk
• Simultanitas dan sinkronisasi waktu
• Momentum relativistik
• Energi kinetik relativistik
• Massa relativistik
• Energi total relativistik

Pembuktian Relativitas Umum

Semua temuan-temuan relativitas khusus juga mendukung relativitas umum, karena teori-teori ini adalah konsisten. Relativitas umum juga menjelaskan semua fenomena-fenomena mekanika klasik, yang juga konsisten. Selain itu, beberapa temuan mendukung prediksi unik dari relaivitas umum:

• Presisi dari perihelion Merkurius
• Pembelokan gravitasi cahaya bintang
• Pelebaran alam semesta (dalam bentuk konstanta kosmologis)
• Delay dari gema radar
• Radiasi Hawking dari black hole

Prinsip-Prinsip Fundamental dari Relativitas

• Prinsip umum relativitas: Hukum-hukum fisika harus sama untuk setiap pengamat, terlepas dari mereka dipercepat atau tidak.
• Prinsip kovarian umum: hukum-hukum fisika harus memiliki bentuk yang sama dalam semua sistem koordinat.
• Gerak Inersia adalah gerak geodesik: Garis dunia dari partikel yang tidak terpengarus oleh gaya-gaya (yaitu gerak inersia) adalah bakal waktu atau null geodesik dari ruang waktu. (ini berarti tangen vektornya negatif atau nol.)
• Invarian lokal Lorentz: aturan-aturan dari relativitas khusus diaplikasikan secara lokal untuk semua pengamat inersia.
• Lengkungan ruang-waktu: seperti yang dijelaskan oleh persamaan medan Einstein, lengkungan ruang dan waktu, sebagai responnya terhadap massa, energi, dan momentum menghasilkan pengaruh gravitasional yang dilihat sebagai bentuk gerak inersia.

Relativitas Umum dan Konstanta Kosmologis

Pada 1922, para ilmuwan menemukan bahwa aplikasi dari persamaan medan Einstein pada bidang kosmologi menghasilkan perluasan alam semesta. Einstein percaya bahwa alam semesta itu statis (dan karena itu pemikiran persamaannya menjadi salah), penambahan konstanta kosmologis pada persamaan medan, yang memungkinkan hasil statis.

Edwin Hubble, pada 1929, menemukan bahwa terdapat pergesaranmerah dari bintang-bintang jauh, yang menyiratkan bahwa bintang-bintang itu bergerak terhadap bumi. Alam semesta tampaknya berkembang. Einstein menghilangkan kontanta kosmologis dari persamaannya dan menyebutnya sebagai kesalahan terbesar dalam karirnya.

Pada 1990, ketertarikan pada konstanta kosmologis kembali ada dalam bentuk dark energy. Solusi untuk teori medan kuantum telah menghasilkan sejumlah besar energi dalam ruang hampa kuantum yang berakibat pada percepatan perluasan alam semesta.

      Relativitas Umum dan Mekanika Kuantum
 

Ketika para fisikawan berupaya untuk menerapkan teori medan kuantum pada medan gravitasi, hal-hal menjadi sangat kacau. Pada betuk matematis, kuantitas fisis terjadi penyimpangan, atau hasil yang tak terhingga. Medan gravitasi di bawah relativitas umum memerlukan koreksi angka tak terhingga atau “renormalisasi”, konstanta-kontanta untuk penyesaiannya ke dalam persamaan yang terpecahkan.

Upaya untuk memecahkan “masalah renormalization” terletak di jantung teori kuantum gravitasi. Teori-teori gravitasi kuantum biasanya bekerja mundur, meramalkan sebuah teori dan kemudian mengujinya dan bukan benar-benar mencoba untuk menentukan konstanta yang tak terbatas diperlukan. Ini trik lama dalam fisika, tapi sejauh ini tidak ada teori telah cukup terbukti.

Alat Optik

Alat Optik

Pengertian Alat Optik

Alat optik adalah alat yang menggunakan lensa dan cermin yang memanfaatkan sifat cahaya yang dapat dipantulkan dan dibiaskan yang dimanfaatkan untuk melihat.

 Jenis / Macam-Macam Alat Optik

 

1. Mata

Mata merupakan alat optik manusia yang sangat canggih. Mata berfungsi untuk melihat apapun. Mata membuat kita dapat menikmati keindahan dunia ini, termasuk segala isinya. Perhatikan jika kita tidak mempunyai mata atau buta, tentu kita tak dapat melihat keindahan dunia ini dan yang kita lihat hanyalah gelap gulita. Jika kita mengkaji lebih dalam, mata terdiri atas beberapa bagian yang memiliki fungsi-fungsi tertentu dalam menunjang fungsi mata yaitu melihat. Macam-macam bagian tersebut antara lain sebagai berikut.

• Pupil, adalah celah sempit yang berbentuk lingkaran dan berfungsi agar cahaya dapat masuk mata, ke dalam mata
• Kornea, adalah bagian luar mata yang tipis, lunak dan transparan serta berfungsi dalam menerima dan meneruskan cahaya yang masuk pada mata serta melindungi bagian mata yang sensitif yang berada dibawahnya. 
• Lensa Mata, adalah lensa yang berbentuk cembung, berserat, elastis, dan bening. Fungsi lensa mata adalah untuk membiaskan cahaya dari suatu benda agar dapat terbentuk bayangan benda itu di retina. 
• Retina, adalah bagian yang berada di belakang mata yang berfungsi sebagai tempat dalam terbentuknya bayangan. 
• Otot Akomodasi, adalah otot yang menempel pada lensa mata yang berfungsi untuk mengatur tebal dan tipisnya lensa mata. 
• Iris, adalah selaput yang berwarna hitam, biru atau coklat dan berfungsi untuk mengatur dalam besarnya kecilnya pupil. Bagian inilah yang anda lihat warna pada mata seseorang. 
• Aquaeus Humour, adalah adalah cairan yang terdapat didepan lensa mata yang digunakan untuk membiaskan cahaya ke dalam mata. 
• Vitreous Humour, adalah cairan yang berada di dalam bola mata yang berfungsi untuk meneruskan cahaya dari lensa mata ke retina. 
• Bintik Kuning, adalah bagian dari retina yang gunanya berfungsi sebagai tempat dalam terbentuknya bayangan yang jelas. 
• Bintik Buta, adalah bagian dari retina yang jika bayangan jatuh pada bagian ini, maka bayangan akan tampak tidak jelas atau kabur. 
• Saraf Mata, adalah saraf yang berfungsi untuk meneruskan rangsangan bayangan dari retina menuju ke otak. 

2. Lup

Lub atau kaca pembesar adalah alat optik yang terdiri dari sebuah lensa cembung. Lub difungsikan untuk melihat benda-benda kecil yang nampak menjadi lebih besar dan jelas. Dalam menggunakan Lub dapat dilakukan dengan dua cara yaitu, dengan mata berakomodasi dan mata tak berakomodasi.

3. Kamera

Kamera adalah alat yang digunakan untuk menghasilkan bayangan fotografi pada film negatif. Pasti semua orang pernah menggunakan kamera yang biasanya digunakan untuk mengabadikan kejadian-kejadian yang kita anggap penting dan menarik. Kamera memiliki beberapa bagian antara lain sebagai berikut...

• Diafragma, adalah lubang kecil yang dapat diatur lebarnya yang fungsinya untuk mengatur dalam banyaknya cahaya yang masuk melalui lensa. 
• Pelat film, adalah sebagai tempat bayangan dan menghasilkan bayangan negatif, yaitu gambar yang berwarna tidak sama dengan aslinya, tembus cahaya. 
• Lensa cambung, memiliki fungsi dalam membiaskan cahaya yang masuk sehingga dapat terbentuk bayangan yang nyata, terbalik dan diperkecil. 
• Apertur, adalah untuk mengatur besar kecilnya diafragma 

4. Mikroskop

Mikroskop adalah alat optik yang digunakan untuk melihat benda-benda kecil agar tampak menjadi lebih besar dan jelas. Mikroskop terdiri dari dua buah lensa cembung. Lensa cembung pertama adalah lensa yang dekat dengan benda yang diamati (objek), yang disebut dengan lensa objektif. Sedangkan lensa yang kedua yang disebut dengan lensa okuler adalah lensa yang dekat dengan pengamat atau mata anda. Mikroskop yang menggunakan 2 lensa adalah mikroskop cahaya lensa ganda. 

       5. Teropong
 

Teropong atau teleskop adalah alat yang digunakan untuk melihat benda-benda yang jauh agar tampak lebih jelas dan dekat. Teropong terdiri atas dua jenis jika ditinjauh dari objeknya antara lain sebagai berikut.

a. Teropong Bintang

Teropong bintang adalah teropong yang digunakan untuk melihat atau mengatai benda-benda yang ada di langit. misalnya, bintang, satelit, dan planet-planet. Teropong bintang disebut juga dengan teropong astronomi. Teropong bintang terdiri dari dua jenis yang ditinjau dari jalannya sinar antara lain sebagai beriku..

• Teropong Bias adalah teropong yang terdiri dari dua lensa cembung, yaitu sebagai lensa okuler dan lensa objektif. Cara kerja teropong bias adalah sinar masuk ke dalam teropong lalu dibiaskan oleh lensa
• Teropong Pantul adalah teropong yang karena jalannya sinar memantul didalam teropong. Cahaya akan datang lalu dikumpulkan dalam sebuah cermin melengkung yang besar, kemudian di pantulkan ke mata pengamat oleh satu atau lebih cermin yang lebih kecil. 

       b. Teropong Medan/Teropong Bumi

Teropong yang difungsikan untuk mengamati benda-benda yang jauh di permukaan bumi. Teropong ini terdiri dari 3 lensa cembung yang masing-masing terdiri dari lensa objektif, lensa pembalik, dan lensa okuler. Lensa pembalik adalah lensa yang hanya membalikkan bayangan yang terbentuk dari lensa objektif, tidak untuk membesarkan bayangan. Disini lensa okuler berfungsi sebagai lub. Kita ketahui bahwa lensa pembalik hanya untuk membalik bayangan yang berarti bahwa bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif terletak di titik pusat kelengkungan lensa pembalik. 

6. Periskop 

Periskop adalah teropong pada kapal selam yang digunakan untuk mengamati benda-benda di permukaan laut. Periskop terdiri dari dua lensa cembung dan dua prisma siku-siku sama kaki. Mekanisme jalannya sinar pada perisko antara lain sebagai berikut.. 

• Sinar sejajar dari benda yang jauh menuju ke lensa objektif.
• Prisma P1 memantulkan sinar dari lensa objektif menuju ke prisma P2.
• Sehingga prisma P2 sinar tersebut dipantulkan lagi dan bersilangan di depan lensa okuler tepat di titik fokus lensa okuler. 

7. Proyektor Slide

Proyektor slide adalah alat yang digunakan untuk memproyeksikan gambar diapositif sehingga dapat diperoleh bayangan nyata dan diperbesar di layar. Dalam proyektor slide memiliki bagian-bagian penting yaitu lampu kecil yang memancarkan sinar kuat melalui pusat kaca, slide atau gambar diapositif, cermin cekung yang berfungsi sebagai refletor cahaya, lensa cembung untuk membentuk bayangan pada layar.

Hubungan Antara Tegangan, Ipmedansi, dan Kuat Arus Pada Rangkaian Listrik Bolak-Balik

Hubungan Antara Tegangan, Ipmedansi, dan Kuat Arus Pada Rangkaian Listrik Bolak-Balik

Dalam rangkaian sederhana bolak-balik umumnya terdapat komponen resistor, inductor dan kapasitor. Pada masing-masing komponen tersebut bila dialiri arus listrik AC akan timbul impedansi, tegangan dan arus.

1.      Impedansi

Impedasnsi yaitu hambatan atau reaksi pada rangkaian arus bolak-balik. Hambatan pada resistor dinamakan reaktansi resistantif ( X_R ), pada kapasitor dinamakan reaktansi kapastiif ( X_C ), dan pada inductor dinamakan reaktansi induktif ( X_L ). Besarnya masing-masing hambatan tersebut adalah :

Jika komponen tersebut dalam rangkaian seri seperti di atas, maka impedansinya adalah :

2.      Tegangan Dan Arus Bolak – Balik

Besarnya tegangan total pada rangkaian arus bolak – balik di atas yaitu:

Rangkaian di atas merupakan rangkaian seri, sehingga besarnya arus yang mengalir pada rangkaian tersebut sama besar :

3.      Hubungan Impedansi, Tegangan Dan Arus Bolak-Balik

Secara matematis, hubungan hambatan, tegangan dan arus AC sama dengan pada arus DC berlaku hukum Ohm :

Diagram Pashor

Hubungan antara R, L, C dan Z dapat dinyatakan dalam suatu diagram yang dinamakan diagram pashor. Hubungan XR, XL. Dan XC di gambarkan dalam suatu system sumbu koordinat seperti pada gambar:

θ = beda fase antara tegangan  ( V ) dan arus ( I ) pada rangkaian listrik AC

Resonansi

Resonansi yaitu keadaan dimana XL = XC . keadaan ini dapat terjadi pada frekuensi tertentu. Frekuensi saat terjadinya resonansi disebut frekuensi resonansi besarnya ;

Daya Pada Rangkaian AC

Inductor murni L dan kapasitor murni C yang berbeda dalam rangkaian AC tidak pernah membuang energy listrik, tetapi hanya melakukan pengalihan bolak-balik energy dari rangkaian ke medan magnetic atau medan listrik. Lain halnya dengan arus yang mengalir melaui penghambat  R . di dalam R , energy di ubah menjadi kalor yang tidak dapat di ubah kembali ,menjadi listrik.

Besarnya energy listrik per satuan waktu yang di ubah menjadi kalor disebut daya listrik. Daya listrik pada rangkaian AC identik dengan daya lisrik pada rangkaian DC yaitu :

Dalam hal ini V_R adalah komponen tegangan yang sefase dengan arus, dengan demikian maka : 

     

besaran cos θ disebut factor daya pada rangkaian. Karena θ dapat berubah, maka daya rangkaian AC pun dapat berubah menurut besarnya sudut fase. Jika pada rangkaian hanya ada R, atau tidak ada L dan C, maka θ = 0 sehinggan cos θ = 1 . dalam keadaan itu , P = V . i

Pemakaian Arus Listrik AC

1.      Transmisi Tenaga Listrik

Listrik dari PLN yang kita pakai di rumah adalah listrik arus bolak-balik ( AC ) .Listrik bisa masuk ke rumah kita melalui suatu cara yang disebut transmisi tenaga listrik

2.      Pemakaian Listrik Di Rumah Kita

Arus listrik masuk ke rumah kita melalui kWh meter dan pembatas daya. Alat kWh meter berfungsi untuk mengatur banyaknya energy listrik yang digunakan, sedangkan pembatas daya berfungis untuk membatasi daya maksimum yang dapat di gunakan di rumah kita.