Contoh soal kecepatan relativitas dan pembahasannya
Postingan ini membahas contoh soal kecepatan relativitas / relativistik dan pembahasannya atau penyelesaiannya. Kecepatan relativistik merupakan salah satu materi fisika SMA kelas 12 IPA. Rumus kecepatan relativistik sebagai berikut:
vx =Keterangan:
- vx = kecepatan benda relatif terhadap pengamat yang diam (m/s)
- vx‘ = kecepatan benda relatif terhadap pengamat yang bergerak (m/s)
- v = kecepatan pengamat bergerak relatif terhadap pengamat yang diam
- c = kecepatan cahaya
Untuk lebih jelasnya, perhatikan contoh soal dan penyelesaiannya dibawah ini.
Contoh soal 1
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 = 3/4 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
Penyelesaian soal / pembahasan
Cara menjawab soal ini dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
→ vAB =→ vAB =
→ vAB =
→ vAB =
→ vAB =
Soal ini jawabannya C.
Contoh soal 2
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 = 4/5 c dan vB = 5/6 c (c adalah cepat rambat cahaya. Kelajuan pesawat B menurut pilot A adalah…
A. 11/9 c
B. 49/50 c
C. 24/25 c
D. 9/11 c
E. 2/3 c
Penyelesaian soal / pembahasan
→ vBA =→ vBA =
→ vBA =
→ vBA =
→ vBA =
Soal ini jawabannya B.
Contoh soal 3
Dua benda bergerak dengan kecepatan masing-masing 1/2 c dan 1/4 c arah berlawanan. Bila c = kecepatan cahaya, maka kecepatan benda pertama terhadap benda kedua sebesar …
A. 0,125 c
B. 0,250 c
C. 0,500 c
D. 0,666 c
E. 0,750 c
Penyelesaian soal / pembahasan
→ v12 =→ v12 =
→ v12 =
→ v12 =
→ v12 =
Soal ini jawabannya D.
Contoh soal 4
Sebuah partikel yang bergerak dengan kelajuan 0,3 c terhadap kerangka acuan laboratorium memancarkan sebuah elektron searah dengan kecepatan 0,3 c relatif terhadap partikel. Laju elektron tadi menurut kerangka acuan laboratorium paling dekat nilainya dengan …
A. 0,32 c
B. 0,55 c
C. 0,66 c
D. 0,76 c
E. 0,90 c
Penyelesaian soal / pembahasan
→ vel =→ vel =
→ vel =
→ vel =
→ vel = 0,55
Soal ini jawabannya B.
Contoh soal 5
Dua roket saling mendekat dengan kelajuan sama relatif terhadap bumi. Jika kelajuan roket 1 terhadap roket lainnya adalah 0,8 c, maka kelajuan roket adalah…
A. 0,40 c
B, 0,50 c
C. 0,60 c
D. 0,70 c
E. 0,75 c
Penyelesaian soal / pembahasan
→ v12 =→ v12 =
→ 0,8 c (1 +
→ 0,8 c +
→
→ 0,8 v2 = 2v c – 0,8 c2
→ 0,8 v2 – 2v c + 0,8 c2 = 0
→ a = 0,8, b = -2 dan c = 0,8
v1,2 =
v1,2 =
v1,2 =
v1,2 =
v1 =
v2 =
Jadi kelajuan roket adalah 0,50 c. Soal ini jawabannya C.