SOAL ULANGAN RELATIVITAS WAKTU, PANJANG, MASSA, MOMENTUM DAN ENERGI RELATIVISTIK

SOAL ULANGAN 

RELATIVITAS WAKTU, PANJANG, MASSA, MOMENTUM DAN ENERGI RELATIVISTIK

Jawablah pertanyaan berikut dengan benar!

Relativitas Kecepatan

1.    Sebuah kereta api bergerak dengan kelajuan 70 km/jam. Seorang penumpang melemparkan benda dengan kelajuan 15 km/jam. Berapa kelajuan benda terhadap orang yang diam di tepi rel jika arah lemparan (a) searah dan (b) berlawanan arah dengan arah gerak kereta api?

2.      Sebuah pesawat antariksa bergerak dengan kelajuan 0,85c. Seorang awak dalam pesawat tersebut menembakkan sebuah rudal dengan kelajuan 0,35c searah dengan gerak pesawat. Berapa kecepatan rudal tersebut menurut pengamat yang diam di bumi?

3.      Dua buah benda bergerak dengan kecepatan masing-masing 1/2 c dan ¼ c dalam arah saling berlawanan. Berapa kecepatan benda pertama terhadap benda kedua?

4.      Seorang pengamat di bulan melihat pesawat angkasa luar A dan B bergerak mendekati bulan dalam arah yang berlawanan, masing-masing dengan kelajuan 0,8c dan 0,9c. Berapakah kelajuan bulan mendekati pesawat A menurut pengamat dalam pesawat A dan kelajuan bulan mendekati pesawat B menurut pengamat dalam pesawat B?

5.    Berapakah kelajuan B terhadap A menurut pengamat dalam pesawat A begitu juga sebaliknya pada data dalam soal diatas?

Relativitas Panjang

1.      Sebuah roket waktu diam di bumi mempunyai panjang 100 m. Roket tersebut bergerak dengan kecepatan 0,8 c (c = kecepatan cahaya dalam vakum). Menurut orang di bumi, panjang roket tersebut selama bergerak adalah …

a.       50 m

b.      60 m

c.       70 m

d.      80 m

e.       100 m

2.      Balok dalam keadaan diam panjangnya 2 meter. Panjang balok menurut pengamat yang bergerak terhadap balok dengan kecepatan 0,8 c (c = laju cahaya) adalah ...

a.       0,7 m

b.      1,2 m

c.       1,3 m

d.      1,6 m

e.       2,0 m

3.      Sebuah pesawat antariksa melewati bumi dengan kelajuan 0,6 c. Menurut penumpang pesawat panjang pesawat L, maka menurut orang di bumi panjang pesawat adalah …

a.       2 L

b.      L

c.       0,8 L

d.      0,6 L

e.       0,4 L

4.      Pada saat bergerak, panjang sebuah pesawat menjadi 1/2 panjang pesawat itu dalam keadaan diam. Jika c = kecepatan cahaya, maka kecepatan pesawat itu relatif terhadap pengamat yang diam adalah …

a.       1/2 c

b.      ½ √2 c

c.       ½ √3 c

d.      3/4 c

e.       4/3 c

5.      Benda bergerak dengan laju 0,6 c dengan arah sesuai dengan panjang benda. Bagi pengamat yang diam terlihat panjang benda itu mengalami penyusutan sebesar …

a.       6 %

b.      20 %

c.       36 %

d.      64 %

e.       80 % 

Relativitas Waktu

1.      Sebuah pesawat ruang angkasa yang mengitari bumi sambil memancarkan sinyal diamati dari bumi. Kecepatan pesawat 0,6 c. Ternyata sinyal memiliki periode 24 menit. Jika c adalah laju cahaya di udara maka perioda sinyal yang sebenarnya adalah ....

a.       40 menit

b.      30 menit

c.       24 menit

d.      19,2 menit

e.       14,4 menit

2.      Sebuah partikel pion dalam keadaan diam mempunyai umur 1,8 x 10^-8 detik kemudian berubah menjadi bentuk lain. Bila pion itu bergerak dengan kecepatan 0,95c terhadap bumi, maka berapa umurnya?

3.      A dan B masing-masing berumur 40 tahun. A berkelana dengan menggunakan pesawat berkecepatan 0,8c ke suatu planet yang jaraknya 4 tahun cahaya dari Bumi. Setelah tiba di planet, A kembali ke bumi dan bertemu dengan B. Berapakah umur masing-masing ketika bertemu di Bumi?

4.      Menurut orang yang berada dalam sebuah pesawat antariksa, mereka memancarkan dua sinyal cahaya ke Bumi dalam selang waktu 1 sekon. Selama selang waktu berapa sekonkah kedua sinyal itu terukur oleh pengamat di Bumi, apabila kecepatan pesawat 0,6c terhadap pengamat di Bumi?

5.      Pengamat di Bumi berhasil mendeteksi sebuah pesawat UFO yang bergerak dengan kelajuan 0,9c selama 3 tahun. Berapa jauhkah jarak yang ditempuh pesawat (dalam tahun cahaya) menurut :

a.     pengamat di Bumi

b.    penumpang pesawat

c.     berapa lama perjalanan tersebut berlangsung menurut penumpang pesawat?

Relativitas Massa, Momentum, dan Energi Relativistik

1.  Massa benda yang bergerak dengan kecepatan 0,6c (c = kecepatan cahaya) akan berubah menjadi n kali massa diamnya, maka n adalah …

a.     0,80

b.    1,25

c.     √2

d.    √3

e.     3

2.      Massa diam suatu benda m₀ dan massa bergeraknya m. Apabila benda itu bergerak dengan kecepatan 0,6 c dimana c = laju cahaya dalam ruang hampa, maka hubungan m_o dan m yang benar adalah …

a.     m₀ = 1,25 m

b.    m₀ = 0,8 m

c.     m₀ = 1,0 m

d.    m₀ = 0,5 m

e.     m₀ = 0,6 m

3.    Sebuah partikel bergerak dengan laju v = ½ √3 c. Jika m₀ adalah massa diam, m adalah massa bergerak, Ek adalah energi kinetik, dan E₀ adalah energi diam, maka berlaku persamaan ...

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

4.   Sebuah elektron memiliki massa m₀ = 9,11 x 10^-31 kg dan bergerak dengan kecepatan v = 0,75c. Tentukan besarnya momentum relativistik dan bandingkan terhadap besarnya momentum menurut mekanika klasik!

5.      Sebuah proton bergerak dengan kecepatan tertentu sehingga energinya sama dengan tiga kali energi diam. Tentukan :

a.       energi diam proton dalam eV

b.      besar kecepatan proton

c.       energi kinetik proton dalam eV

d.    momentum proton

Share this post