Ringkasan materi dan pembahasan soal UN fisika sma Relativitas khusus

RINGKASAN MATERI DAN PEMBAHASAN SOAL UN TENTANG RELATIVITAS KHUSUS

Ringkasan materi dan pembahasan soal-soal ujian nasional tentang relativitas khusus meliputi bahasan: kecepatan relativistik, konstraksi panjang, dilatasi waktu, massa relativistik, dan energi relativistik. Jadi kita akan belajar bagaimana cara menghitung kecepatan relativistik, menghitung konstraksi panjang, menghitung dilatasi waktu, menghitung massa relativistik, dan menghitung energi relativistik. Semuanya ada di contoh soal dan pembahasan. Selain itu, bahasan dibawah ini dilengkapi dengan soal-soal latihan untuk mengukur tingkat pemahaman. Jadi sangat pas buat persiapan menghadapi ujian nasional atau ulangan harian atau ujian lainnya.

KECEPATAN RELATIVISTIK

Keterangan:

v_A= kecepatan benda A.

v_B= kecepatan benda B.

v_AB= kecepatan benda A terhadap benda B.

c = kecepatan cahaya.

KONTRAKSI PANJANG

DILATASI WAKTU

MASSA RELATIVISTIK

MOMENTUM RELATIVISTIK

ENERGI RELATIVISTIK

Rumus energi diam, energi total, energi kinetik

Contoh soal relativitas khusus dan pembahasan

Nomor 1 (UN 2011)

Seorang pengamat di stasiun ruang angkasa mengamati adanya dua pesawat antariksa A dan B yang datang menuju stasiun tersebut dari arah yang berlawanan dengan laju vA = vB = ¾ c (c adalah cepat rambat cahaya). Kelajuan pesawat A menurut pilot pesawat B adalah…

A. 9/16 c
B. 8/9 c
C. 24/25 c
D. 4/3 c
E. 3/2 c

Nomor 2 (2013)
Panjang benda diukur pengamat yang diam = 12 m. Berapakah panjang benda itu bila diukur oleh pengamat yang bergerak dengan kecepatan 0,8 c (c = kecepatan cahaya) relatif terhadap benda?
A. 12,6 m
B. 12,2 m
C. 9,6 m
D. 7,2 m
E. 6,0 m
Pembahasan soal kontraksi panjang

Nomor 3 (2013)
Panjang benda diukur saat bergerak menyusut 20 cm dari panjangnya saat diukur dalam keadaan diam. Bila panjang benda diukur dalam keadaan diam panjangnya 1 m dan c = kecepatan cahaya, maka kecepatan gerak benda adalah...
A.       0,2 c
B.       0,3 c
C.       0,4 c
D.       0,6 c
E.        0,8 c
Pembahasan soal kontraksi panjang

Nomor 4 (UN 2013)
Benda bergerak dengan laju 0,6 c dengan arah sesuai panjang benda. Bagi pengamat yang diam terlihat panjang benda mengalami penyusutan sebesar...
A. 6 %
B. 20 %
C. 36 %
D. 64 %
E. 80 %

Nomor 5 (UN 2013)
Suatu peristiwa terjadi selama 3 sekon menurut pengamat yang bergerak menjauhi peristiwa itu dengan kecepatan 0,8 c (c = kecepatan cahaya). Menurut pengamat yang diam, peristiwa tersebut terjadi selama selang waktu...
A. 5,0 s
B. 4,8 s
C. 3,0 s
D. 1,8 s
E. 1,2 s

Nomor 6 (UN 2013)

Massa diam sebuah partikel = m₀. Massa partikel tersebut saat bergerak dengan kecepatan 0,8 c akan bertambah menjadi...

A. 1,25 m₀

B. 1,42 m₀

C. 1,52 m₀

D. 1,67 m₀

E. 1,92 m₀

Nomor soal 7 (UN 2013)
Sebuah partikel bergerak dengan laju v = ½ c (c = laju cahaya). Jika m₀ = massa diam, m = massa bergerak, Ek = energi kinetik, dan E₀ = energi diam, maka berlaku...

A. m = ½ m₀ dan Ek = ½ E₀

B. m = 4/3 m₀ dan Ek = E₀

C. m = 3/2 m₀ dan Ek = E₀

D. m = 2 m₀ dan Ek = 2 E₀

E. m = 2 m₀ dan Ek = E₀

Nomor 8 (UN 2012)

Sebuah jembatan panjannya 200 m. Jika diamati oleh seorang pengamat didalam pesawat yang bergerak dengan kecepatan 0,6 c (c = kecepatan cahaya) sejajar dengan jembatan, maka panjang jembatan yang teramati adalah...
A. 233 m
B. 200 m
C. 180 m
D. 160 m
E. 120 m

Pembahasan:
L = Lo √ 1 – v²/c²

L = 200 m √ 1 – (0,6 c)²/c²

L = 200 m √ 1 – 0,36

L = 200 m √ 0,64 = 200 m . 0,8 m = 160 m
Jawaban: D

Nomor 9 (UN 2013)
Bila c = kecepatan cahaya, maka kecepatan yang diperlukan oleh suatu benda supaya massanya bertambah 25 % adalah...
A. 0,2 c
B. 0,3 c
C. 0,5 c
D. 0,6 c
E. 0,8 c

Pembahasan
m = mo / √ 1 – v²/c²

1,25 mo = mo / √ 1 – v²/c²

√1 – v²/c²= mo / 1,25 mo = 0,8

1 – v²/c²= (0,8)²

v²/c²= 1 - 0,64 = 0,36

v/c = √ 0,36 = 0,6

v = 0,6 c

Jawaban: D

Nomor 10 (UN 2013)

Batang panjangnya 1 m bergerak dengan kecepatan v. Diamati oleh pengamat yang diam panjang batang menjadi 80 cm. Bila c = kecepatan cahaya, maka kecepatan batang itu adalah...

A. 1/5 c

B. 2/5 c

C. 3/5 c

D. 4/5 c

E. c

Pembahasan:

L = Lo √ 1 – v²/c²

0,8 m = 1 m √ 1 – v²/c²

√ 1 – v²/c²= 0,8 m / 1 m = 0,8

1 – v²/c²= 0,64

v²/c²= 1 - 0,64 = 0,36

v/c = 0,6

v = 0,6 c = 3/5 c

Jawaban: C

Soal latihan relativitas khusus

Nomor 1
Seorang astronot mengamati sebuah pesawat angkasa yang berada dalam keadaan diam relatif terhadapnya mempunyai penampang berbentuk lingkaran dengan jari-jari R. Apabila kemudian pesawat angkasa tersebut bergerak mendekati astronot dengan kelajuan relatif 0,8 c maka penampang akan berbentuk...
A. Lingkaran dengan jari-jari < R.
B. Lingkaran dengan jari-jari = R
C. Oval dengan diameter kecil < R dan diameter besar = R.
D. Oval dengan diameter besar > R dan diameter kecil = R.
E. Lingkaran dengan jari-jari > R.

Nomor 2
Sebuah kubus memiliki volume sejati 1000 cm³. Volume kubus tersebut menurut seorang pengamat yang bergerak dengan kecepatan 0,8 c relatif terhadap kubus dalam arah sejajar salah satu rusuknya adalah...
A. 100 cm³
B. 300 cm³
C. 400 cm³
D. 500 cm³
E. 600 cm³

Nomor 3
Jika sebuah partikel yang massa diamnya m bergerak dengan kelajuan 3/5 c, maka pernyataan berikut yang benar:
1. Momentum linearnya 3/4 mc
2. Energi kinetiknya 1/4 mc²
3. Energi totalnya 5/4 mc²
4. Energi diamnya mc²
Pernyataan yang benar...
A. 1 dan 3
B. 1, 2, dan 3
C. 1, 2, 3, dan 4
D. 2 dan 4
E. 4 saja

Nomor 4
Sebuah elektron dengan massa diam m0 bergerak dengan kecepatan 0,8 c (c = laju cahaya), maka...
1. massanya menjadi 167% dari massa diamnya.
2. energi kinetiknya 67% dari energi diamnya.
3. energi totalnya 1,67 m0c²
4. Momentumnya 1,33 mc²
Pernyataan yang benar...
A. 1 dan 3
B. 1, 2, dan 3
C. 1, 2, 3, dan 4
D. 2 dan 4
E. 4 saja

Nomor 5
Jika energi total proton adalah empat kali energi diamnya, maka laju proton adalah... (c = kecepatan cahaya)
A. 2/3 √3 c
B. 1/4 √5 c
C. 3/5 √3 c
D. 1/2 √11 c
E. 1/6 √5 c

Pembahasan soal relativitas khusus video youtube

.
Topik: #Materi ujian nasional fisika #Relativitas khusus