IPA

Mengenal Apa itu Teori Relativitas dan Manfaatnya

Teori Relativitas
Written by Wida Kurniasih

Teori relativitas milik Albert Einstein memang membawa banyak perubahan serta kemajuan dalam ilmu pendidikan, utamanya sains. Bahkan bagi mereka yang tidak berada di bidang tersebut pasti mengenal Einstein. Dalam artikel ini akan mengajak kamu mengenal secara mendalam seperti apa teori relativitas tersebut dan apakah ada buktinya di dunia nyata.

Sebagai satu dari sekian banyak tokoh paling berpengaruh di dunia, Albert Einstein memiliki kepopulerannya dari teori relativitas yang telah mengubah dunia. Tidak berlebihan jika dikatakan merubah dunia, sebab melalui teori Einstein ini membantu manusia sedikit demi sedikit memecahkan teka-teki yang terjadi pada alam semesta. Juga membantu manusia menemukan penemuan-penemuan lainnya.

Namun sebelum mempelajari lebih dalam tentang bukti-bukti kebenaran teori milik Einstein, kamu perlu mengetahui terlebih dahulu seperti apa sejarahnya.

Mengenal Albert Einstein

Teori RelativitasKita semua sudah tahu bahwa Albert Einstein adalah seorang fisikawan yang mencetuskan teori relativitas. Tapi, mungkin tidak banyak yang tahu mengenai siapa Einstein sebenarnya. Tokoh fisikawan yang terkenal dengan foto eksentriknya ini merupakan seorang tokoh kelahiran Jerman. Tepatnya pada 14 Maret 1879.

Sosok alumni Universitas Zurich ini diceritakan terkenal jenius sejak kecil dalam bidang matematika dan fisika. Einstein kecil sejak usia 12 tahun sudah mampu menguasai aljabar, phytagoras, dan kalkulus. Dia juga telah menguasai integral dan diferensial kalkulus saat usia 14 tahun.

Kecerdasan Einstein yang diatas rata-rata pun semakin mendekatkannya pada matematika, fisika dan filsafat. Bahkan seorang seniman Kant yang memiliki karya rumit dan sulit dipahami orang biasa pun begitu mudah bagi Einstein kecil.

Seiring berjalannya waktu Einstein menempuh pendidikan dan berpartisipasi dalam bidang matematika serta fisika yang mengubah pandangan para tokoh ilmuwan lain terhadap teori-teori yang sudah ada.

Einstein sering kali menghasilkan makalah-makalah yang begitu cerdas dengan teori ala dirinya. Mulai dari penjelasan tentang efek fotolistrik, memaparkan hukum gerak Brown, hingga mencetuskan teori hukum relativitasnya.

Bagi Einstein hukum mekanika klasik yang awalnya dipaparkan oleh Newton tentang prediksi gerak benda langit (determinisme), sudah tidak lagi relevan dengan hukum medan elektromagnetik. Hal inilah yang akhirnya mencetuskannya membuat teori relativitas khusus. Teori tersebut kemudian semakin berkembang pada medan gravitasi dan kemudian munculah teori relativitas umum.

Sebagai tokoh berpengaruh dalam dunia fisika, Einstein telah menyumbangkan begitu banyak peninggalan ilmiah berupa teori-teori yang mengubah pandangan orang lain terhadap ilmu pendidikan fisika dan kimia. Salah satu teori yang paling berpengaruh adalah relativitas.

Selain itu ada pula teori lain yang juga menjadi acuan banyak ilmuwan sesudahnya, simak selengkapnya dalam buku berikut!

Why? People: Albert Einstein

Why? People - Albert Einstein

Why? People – Albert Einstein

Beli Buku di GramediaSimak ulasan lengkap mengenai jejak Einstein dan pemikirannya yang menarik melalui buku dari seri Why? People: Einstein ini. Penasaran bagaimana Einstein dan teorinya dapat mengubah dunia?

banner-promo-gramedia

Apa itu Teori Relativitas dan Apa Manfaatnya?

1. Penemuan Teori Relativitas

Penemuan teori relativitas

wise man got mathematical problem solution

Sejak dahulu kala, para ilmuwan fisika percaya dengan prinsip fisika klasik milik Newton yang menemukan konsep gravitasi dan menyatakan bahwa ruang dan waktu itu mutlak. Namun, kemudian pada abad ke 19 mulai muncul banyak fenomena tak terduga yang tidak dapat dijelaskan dengan hukum newton, seperti ketika planet merkurius mulai mengitari matahari lebih cepat dari perhitungan awal.

Kemudian pada tahun 1905 Albert Einstein mengemukakan teori relativitasnya yang mematahkan prinsip hukum fisika klasik tersebut, dimana teori ini mulai menjawab semua pertanyaan aneh yang terjadi di alam kita saat itu.

Menurut pendapatnya, yang mutlak itu adalah kecepatan cahaya dan hukum fisika bagi semua pengamat baik itu bergerak atau tidak. Sehingga, berdasarkan teori relativitas ini menyatakan bahwa ruang dan waktu dapat dibengkokan. Lantas seperti apa penjelasannya?

Ada dua jenis teori relativitas yang dikemukakan Einstein yang memecah pertanyaan-pertanyaan dunia atas segala fenomena alam dan juga dalam kegiatan manusia sehari hari.

a. Teori Relativitas Khusus

Seperti yang telah disebutkan, relativitas mempercayai bahwa yang mutlak adalah hukum fisika dan juga kecepatan cahaya, sedangkan ruang dan waktu adalah relatif. Einstein menemukan teori relativitas khusus yang mempercayai dua postulat.

Postulat pertama, bahwa hukum fisika adalah mutlak atau memiliki sifat yang sama pada setiap kerangka acuan yang konstan atau tetap (inersial). Artinya pada setiap kerangka acuan yang konstan (bergerak konstan atau tidak bergerak sama sekali) hukum fisika memiliki bentuk yang sama.

Masih bingung? Pada sebuah contoh kasus, kamu berada di pinggil jalan raya dan melihat temanmu berada di dalam mobil yang melaju dengan kecepatan 80 km/jam. Pada kerangka acuan 1 yakni dari sudut pandangmu, yang bergerak adalah temanmu yang ada di dalam mobil sedangkan kamu diam. Disisi lain pada kerangka acuan 2 yakni dari sudut pandang temanmu yang bergerak adalah kamu, sedangkan dia diam di dalam mobil.

Postulat yang kedua, menyatakan bahwa kecepatan cahaya selalu konstan serta memiliki nilai (c =3x 108 m/s) dan tidak tergantung pada sumber cahaya dan posisi si pengamat.

Sebagai contoh dalam satu kerangka acuan terdapat dua pengamat dimana satu bergerak dan satu diam. Keduanya mengamati sebuah peristiwa yang sama. Maka keduanya memiliki perbedaan sudut pandang terhadap ruang dan waktu.

Hal ini tentu menjadi berbanding terbalik terhadap hukum newton yang menyatakan apabila ruang dan waktu selalu mutlak. Sehingga ada beberapa dampak yang terjadi akibat adanya teori relativitas khusus ini yakni sebagai berikut.

BACA JUGA: Pengertian Gaya: Sifat dan Macam-macamnya

1) Dilatasi Waktu

Dilatasi waktu atau pemekaran waktu ini merupakan dampak dari teori relativitas khusus yang menyatakan bahwa ruang dan waktu itu relatif. Dilatasi waktu terjadi karena adanya perbedaan gerak antara kedua pengamat terhadap ruang dan waktu.

2) Kontraksi Panjang

Kontraksi panjang ini menjelaskan bahwa adanya kemungkinan pemendekan jarak dari dua titik yang diukur terhadap dua pengamat yang bergerak secara relatif.

3) Massa Relativistik

Menurut teori relativitas khusus, menjelaskan bahwa massa benda yang tengah bergerak cenderung lebih besar daripada massa benda yang tidak bergerak.

4) Momentum Relativistik

Jika pada massa relativistik menjelaskan kemungkinan massa yang lebih berat. Pada momentum relativistik ini menerangkan bahwa ketika benda memiliki berat massa, maka sebuah kecepatan memiliki momentumnya. Sehingga dalam konteks teori relativitas khusus juga memiliki kemungkinan yang merubah momentum tersebut.

5) Energi Relativistik

Energi relativistik merupakan perkalian massa dan juga kuadrat kecepatan mutlak. Pada energi relativistik ini memiliki kemungkinan bahwa energi dan massa dapat setara. Sehingga pada hukum kali ini juga disebut hukum kesetaraan massa-energi Einstein.

Bagaimana, sudah memiliki gambaran tentang teori relativitas khusus? Selain teori relativitas khusus Albert Einstein juga mengemukakan teori relativitas umumnya pada 1915.

Why? Theory of Relativity - Teori Relativitas

Why? Theory of Relativity – Teori Relativitas

Beli Buku di Gramediab. Teori Relativitas Umum

Setelah menemukan teori relativitas khususnya, Albert Einstein mencoba menggabungkan teori newton tentang gravitasi dengan relativitas miliknya. Dengan segala percobaan dan gagal berkali-kali akhirnya Einstein menemukan penggabungan teori gravitasi relativitas, yakni teori relativitas umum.

banner-promo-gramedia

Pada teori relativitas umum, Einstein menjelaskan bahwa gravitasi muncul sebagai bagian dari ruang dan waktu. Gravitasi tidak ada begitu saja, melainkan merupakan hasil dari lengkungan ruang dan waktu yang disebabkan adanya sebuah besaran massa.

Sehingga massa ini membuat ruang dan waktu menjadi melengkung, begitu juga dengan benda-benda di sekitar lengkungan yang tertarik mendekati sumber lengkungan.

Contohnya, jika kamu meletakkan sebuah serbet atau selembar kain di lantai, kemudian taruhlah bola basket tepat di tengah kain tersebut. Maka yang terjadi adalah kain tersebut akan membentuk lengkungan yang disebabkan oleh bola.

Sehingga apabila kamu meletakkan benda kecil lainnya di sekitar bola basket akan otomatis tertarik ke arah lengkungan. Inilah yang dinamakan gravitasi menurut teori relativitas umum Einstein.

Menariknya, teori relativitas umum ini seolah semakin membukakan pintu pengetahuan kita dalam dunia fisika untuk dapat memahami alam semesta yang luas nan penuh rahasia ini. Melalui teori ini para ilmuwan pun berhasil menjawab alasan Merkurius bergerak mengitari matahari lebih cepat, serta adanya pergeseran 43 detik busur per abad.

2. Bukti Teori Relativitas

Bukti tepro relativitas

Black hole.

Teori yang dicetuskan Einstein ini juga telah terbukti dengan adanya penemuan baru. Beberapa fenomena alam yang terjadi di semesta ini juga akhirnya semakin terjawab dengan gamblang dan jelas.

a. Adanya Lubang Hitam

Pada sekitar tahun 1915 seorang ilmuwan Schwarzschild memecahkan masalah melalui persamaan medan Einstein yang menjelaskan bahwa adanya geometri ruang waktu yang berada di sekitar bintang. Bintang ini juga memiliki kerapatan yang amat tinggi  dengan gravitasi yang super besar.

Kuatnya gravitasi bintang tersebut dapat melengkungkan ruang waktu sehingga membuat semua benda dan cahaya tidak dapat keluar dari sana. Para astronom memperkirakan letak sebuah lubang hitam dengan gravitasi tinggi melalui perubahan sifat material langit di sekitarnya.

b. Teori Ledakan Besar

Sesuai dengan teori relativitas umum, para ilmuwan memprediksi bahwa alam semesta itu berawal dari sebuah benda yang sangat padat dan super panas yang kemudian meledak. Ini menunjukan bahwa alam semesta kita memuai menjadi material yang lebih kecil dan bergerak semakin menjauh.

Perkiraan ini dibuktikan oleh Edwin Hubble yang mengamati sebuah nebula spiral pada galaksi seperti Bima Sakti. Nebula tersebut bergerak, bergeser dan memuai.

c. GPS

Dampak dari kemunculan teori relativitas Einstein yang begitu mengubah dunia adalah adanya GPS yang begitu akurat dalam mengukur jarak dan perkiraan waktu. Sistem pada GPS ini bekerja menggunakan satelit yang mentransfer data dan informasi pada stasiun penangkap sinyal di bumi dan kemudian mengirimkannya pada teknologi GPS.

Dengan adanya GPS kita dapat melakukan perkiraan dan perhitungan lokasi dengan akurat yang tentu berdampak besar pada alat transportasi seperti mobil, kereta hingga pesawat.

d. Televisi Analog

Kecanggihan teknologi selanjutnya yang lahir berkat teori relativitas adalah ada TV yang dapat menayangkan siaran dengan gambar dan suara. Pada TV tabung atau analog masih menggunakan sinar katoda yang mentransfer elektron pada fosfor bermagnet. Elektron yang ada menciptakan pixel warna pada layar televisi dengan 30 persen kecepatan cahaya, sehingga dapat memunculkan gambar.

Kemajuan Dalam Bidang Kimia

banner-promo-gramedia

Relativitas rupanya memberikan dampak super besar dan luas, seperti membantu kemajuan ilmiah dalam ilmu kimia. Hal ini dibuktikan dengan adanya penemuan merkuri serta penemuan logam cair. Berdasarkan relativitas adanya pengaruh kecepatan dan massa pada merkuri yang terikat dengan atom pembentuknya, menyebabkan senyawa meleleh dan mencair meskipun dalam suhu normal.

e. Teknologi Nuklir

Segala teknologi berbasis nuklir yang ada saat ini juga tidak jauh dari teori relativitas. Mulai dari mesin nuklir, tenaga nuklir, dan bom atom semuanya berlandaskan relativitas. Reaksi nuklir terjadi dari adanya perpecahan inti atom secara berantai yang menembakkan neutron berkali-kali. Reaksi ini juga dirumuskan oleh Einstein dengan E=MC2.

Kesimpulan

kesimpulan teori relativitas

Mathematical derivation of E=mc^2 on a blackboard

Relativitas milik Einstein menjadi penyempurnaan teori fisika klasik yang dicetuskan oleh Sir Isaac Newton. Kita jadi memahami bahwa gravitasi terbentuk karena adanya sebuah massa yang cukup besar untuk melengkungkan ruang dan waktu, yang membuat benda disekitarnya tertarik mendekat.

Sehingga semakin dekat benda dari sumber lengkungan semakin besar gravitasinya dan waktu menjadi lebih lambat, begitu juga sebaliknya. Inilah alasan mengapa di film Interstellar 1 jam di planet Miller sama dengan 7 tahun di Bumi.

Dengan memahami ilmu fisika membuat semuanya nampak jelas dan bisa diprediksi, baik sejarah alam semesta di masa lalu dan juga perkiraan di masa yang akan datang. Relativitas hanya satu bagian kecil dari ilmu fisika yang begitu luas, namun dengan memahami satu hukum relativitas saja kita sudah bisa memahami apa yang terjadi pada kehidupan sehari-hari dan juga alam semesta.

Lalu, bagaimana jika kamu memahami seluruh ilmu fisika? Mungkin kamu dapat menemukan teori baru layaknya Newton dan Einstein untuk menjelaskan fenomena yang masih belum terpecahkan teka-tekinya. Contohnya seperti mencari jembatan yang dapat menggabungkan teori relativitas dengan fisika kuantum, yang hingga kini masih belum terpecahkan.

Tertarik untuk menemukan teka-teki semesta lewat ilmu fisika? Maka kamu perlu mengisi pengetahuanmu melalui bacaan-bacaan seputar ilmu fisika seperti teori relativitas, atau bahkan meneladani ketekunan Einstein dalam belajar melalui koleksi buku ilmiah dari Gramedia.

Logic Magic Fisika

Logic Magic Fisika, 1 Menit Pecahkan Soal Fisika IPA SMA Kelas 12

Logic Magic Fisika, 1 Menit Pecahkan Soal Fisika IPA SMA Kelas 12

Beli Buku di GramediaJika dalam film, sihir itu merupakan sebuah kekuatan spiritual maka dalam ilmu sains sihir itu seperti fisika. Dimana kita mampu menjelaskan hal-hal tak berwujud, tak berbau dan tak terlihat seperti gravitasi dengan fisika. Buku ini akan mengajak kamu mempelajari dunia sihir fisika yang sesungguhnya. Penasaran? segera dapatkan bukunya.

Alam semesta ini jika diibaratkan sebuah puzzle, maka baru sekitar 5% dari para ilmuwan kita yang telah menemukan potongan puzzle tersebut, salah satunya melalui ilmu fisika. Maka dengan terus mempelajari ilmu, baik sains atau ilmu lain merupakan sebuah clue untuk menemukan jawaban dari puzzle alam semesta yang belum lengkap.

Sebab usaha sekecil apapun yang kita lakukan untuk memahami semesta ini, dapat memberikan pengaruh besar terhadap generasi yang akan datang.  Semakin besar  pengetahuan yang kita miliki, semakin tinggi pula kemungkinan kita untuk meraih kehidupan yang jauh lebih baik. Sekian, semoga artikel ini bermanfaat!

BACA JUGA:

Layanan Perpustakaan Digital B2B Dari Gramedia

ePerpus adalah layanan perpustakaan digital masa kini yang mengusung konsep B2B. Kami hadir untuk memudahkan dalam mengelola perpustakaan digital Anda. Klien B2B Perpustakaan digital kami meliputi sekolah, universitas, korporat, sampai tempat ibadah.

logo eperpus

  • Custom log
  • Akses ke ribuan buku dari penerbit berkualitas
  • Kemudahan dalam mengakses dan mengontrol perpustakaan Anda
  • Tersedia dalam platform Android dan IOS
  • Tersedia fitur admin dashboard untuk melihat laporan analisis
  • Laporan statistik lengkap
  • Aplikasi aman, praktis, dan efisien