1. kegagalan relativitas khusus
Pandangan paham Newton tentang alam telah memberi suatu kerangka nalar dasar yang membantu kita memahami sejumlah besar gejala alam. Pandangan tentang alam ini , yang sebenarnya berasal dari Galileo, mengatakan bahwa ruang dan waktu adalah mutlak. Juga dikemukakan bahwa setiap percobaan yang di lakukan dalam kerangka acuan (pengamat) kita barulah bermakna fisika apabila dapat dikaitkan dengan percobaan serupa yang dilakukan dalam kerangka acuan mutlak, yaitu suatu system koordinat cartesius semesta.
Kerangka acuan (yang bergerak dengan kecepatan tetap) ini, disebut kerangka lembam (inersial). Peristiwa – peristiwa yang diamati dari berbagai kerangka lembam dapat tampak berbeda bagi masing-masing pengamat dalam tiap kerangka itu. Pembandingan pengamatan - pengamatan yang dilakukan dalam berbagai kerangka lembam, memelukan transformasi Galileo, yang mengatakan bahwa kecepatan (relative terhasap tiap kerangka lembam) mematuhi aturan jumlah yang paling sederhana.
Bahasan tentang transformasi kecepatan ini akan kita sederhanakan dengan memilih system koordinat dalam kedua kerangka acuan sedemikian rupa sehingga gerak relative u selalu pada arah x. Untuk kasus ini, transformasi Galileo menjadi
v’x = vx-u (2.1a)
v’y = vy (2.1b)
v’z = vz (2.1c)
Tampak bahwa hanyakomponen x kecepatan yang terpengaruh. Dengan mengintegrasikan persamaan pertama kita peroleh
X = x – ut (2.2)
Sedangkan diferensiasinya memberikan atau a’x = ax (2.3)
Persamaan (2.3) memperlihatkan mengapa hukum – hukum newton tetap berlaku dalam kedua kerangka acuan itu. Selama u tetap (), kedua pengamat ini akan mengukur kecepatan yang identik dan sependapat pada penerapan f=ma.
Gejala gelombang secara umum dapat kita definisikan sebagai rambatan gangguan periodic melalui suatu zat perantara. Dengan cara apakah perambatan gelombang ini berlangsung, bergantung pada gaya yang bekerja antar partikel zat perantaranya.oleh karena itu,tidaklah mengherankan mengapa segera setelah Max Well memperlihatkan bahwa kehadiran gelombang electromagnet diramalkan berdasarkan persamaan – persamaan electromagnet klasik, para fisikawan segera melakukan berbagai upaya untuk mempelajari sifat zat perantara yang berperan bagi perambatan gelombang electromagnet ini. Zat perantara ini disebut eter. Namun, karena zat ini belum pernah teramati dalam percobaan, maka dipostulatkan bahwa ia tidk bermassa dantidak tampak, tetapi mengisi seluruh ruang dan fungsi satu – satunya hanyalah untuk merambatkan gelombang electromagnet. Konsep eter ini sangat menarik perhatian karena sekurang – kurangnya dua alasan berikut. Pertama, sulit untuk membayangkan bagaimana sebuah gelombang dapat merambat tanpa memerlukan zat perantara-bayangkan gelombang air tanpa air. Kedua, pengertian dasar eter ini berkaitan erat dengan gagasan newton tentang ruang mutlak-eter dikaitkan dengan system koordinat semesta. Dengan demikian, keuntungan sampingan yang diperoleh dari penyelidikan terhadap eter ini adalah bahwadengan mengamati gerak bumi mengarungi eter, akan terungkap pula gerak bumi relative terhadap “ruang mutlak”.
Berikut ini adalah contoh penerapan transformasi Galileo.
Gerak seorang perenang sebagaimana dilihat pengamat diam O di tepi sungai. Pengamat O’ bergerak bersama aliran sungai dengan laju u.
Percobaan awal yang paling seksama untuk mendapatkan bukti kehadiran eter dilakukan pada tahun 1887 oleh fisikawan amerika , albert A.Michelson dan rekannya E.W.Morley. Percobaan mereka pada dasarnya mempergunakan interferometer Michelson yang dirancang khusus. Dalam percobaan ini , seberkas cahaya monokromatik (satu warna) dipisahkan menjadi dua berkas yang dibuat melewati dua lintasan berbeda kemudian diperpadukan kembali. Karena adanya perbedaan panjang lintasan yang ditempuh kedua berkas,maka akan dihasilkan suatu pola interferensi. Pada polainterferensi ,pita-pita gelap terjadi di tempat kedua berkas cahaya berinteferensi secara meminimumkan (destructive), sedangkan pita-pita terang ditempat interferensi maksimum (constructive). Interverensi maksimum dan minimum bergantung pada beda fase antara kedua berkas cahaya.
Sebagai rangkumannya, kita lihat bahwa terdapat suatu rantai nalar yang berawal dari asas kelembaman Galileo , melalui hukum-hukum newton dengan andaian-andaian implitasinnya dengan ruang dan waktu, dan berakhir dengan kegagalan percobaan Michelson-Morley untuk mengamati gerak bumi relative terhadap eter. Beberapa penjelasan telah di ajukan untuk menjelaskan ketidak teramatan eter dan kegagalan kecepatan lawan turut dan silang mematuhi aturan jumlah sederhana yang diperkirakan. Dengan demikian, penjelasan yang lebih baru,revolusioner dan berhasil memerlukan penyusunan ulang konsep-konsep tradisional kita tentang ruang dan waktu, dan oleh karena itu akan merombak beberapa konsep fisika (klasik) yang paling mendasar.
Pandangan paham Newton tentang alam telah memberi suatu kerangka nalar dasar yang membantu kita memahami sejumlah besar gejala alam. Pandangan tentang alam ini , yang sebenarnya berasal dari Galileo, mengatakan bahwa ruang dan waktu adalah mutlak. Juga dikemukakan bahwa setiap percobaan yang di lakukan dalam kerangka acuan (pengamat) kita barulah bermakna fisika apabila dapat dikaitkan dengan percobaan serupa yang dilakukan dalam kerangka acuan mutlak, yaitu suatu system koordinat cartesius semesta.
Kerangka acuan (yang bergerak dengan kecepatan tetap) ini, disebut kerangka lembam (inersial). Peristiwa – peristiwa yang diamati dari berbagai kerangka lembam dapat tampak berbeda bagi masing-masing pengamat dalam tiap kerangka itu. Pembandingan pengamatan - pengamatan yang dilakukan dalam berbagai kerangka lembam, memelukan transformasi Galileo, yang mengatakan bahwa kecepatan (relative terhasap tiap kerangka lembam) mematuhi aturan jumlah yang paling sederhana.
Bahasan tentang transformasi kecepatan ini akan kita sederhanakan dengan memilih system koordinat dalam kedua kerangka acuan sedemikian rupa sehingga gerak relative u selalu pada arah x. Untuk kasus ini, transformasi Galileo menjadi
v’x = vx-u (2.1a)
v’y = vy (2.1b)
v’z = vz (2.1c)
Tampak bahwa hanyakomponen x kecepatan yang terpengaruh. Dengan mengintegrasikan persamaan pertama kita peroleh
X = x – ut (2.2)
Sedangkan diferensiasinya memberikan atau a’x = ax (2.3)
Persamaan (2.3) memperlihatkan mengapa hukum – hukum newton tetap berlaku dalam kedua kerangka acuan itu. Selama u tetap (), kedua pengamat ini akan mengukur kecepatan yang identik dan sependapat pada penerapan f=ma.
Gejala gelombang secara umum dapat kita definisikan sebagai rambatan gangguan periodic melalui suatu zat perantara. Dengan cara apakah perambatan gelombang ini berlangsung, bergantung pada gaya yang bekerja antar partikel zat perantaranya.oleh karena itu,tidaklah mengherankan mengapa segera setelah Max Well memperlihatkan bahwa kehadiran gelombang electromagnet diramalkan berdasarkan persamaan – persamaan electromagnet klasik, para fisikawan segera melakukan berbagai upaya untuk mempelajari sifat zat perantara yang berperan bagi perambatan gelombang electromagnet ini. Zat perantara ini disebut eter. Namun, karena zat ini belum pernah teramati dalam percobaan, maka dipostulatkan bahwa ia tidk bermassa dantidak tampak, tetapi mengisi seluruh ruang dan fungsi satu – satunya hanyalah untuk merambatkan gelombang electromagnet. Konsep eter ini sangat menarik perhatian karena sekurang – kurangnya dua alasan berikut. Pertama, sulit untuk membayangkan bagaimana sebuah gelombang dapat merambat tanpa memerlukan zat perantara-bayangkan gelombang air tanpa air. Kedua, pengertian dasar eter ini berkaitan erat dengan gagasan newton tentang ruang mutlak-eter dikaitkan dengan system koordinat semesta. Dengan demikian, keuntungan sampingan yang diperoleh dari penyelidikan terhadap eter ini adalah bahwadengan mengamati gerak bumi mengarungi eter, akan terungkap pula gerak bumi relative terhadap “ruang mutlak”.
Berikut ini adalah contoh penerapan transformasi Galileo.
Gerak seorang perenang sebagaimana dilihat pengamat diam O di tepi sungai. Pengamat O’ bergerak bersama aliran sungai dengan laju u.
Percobaan awal yang paling seksama untuk mendapatkan bukti kehadiran eter dilakukan pada tahun 1887 oleh fisikawan amerika , albert A.Michelson dan rekannya E.W.Morley. Percobaan mereka pada dasarnya mempergunakan interferometer Michelson yang dirancang khusus. Dalam percobaan ini , seberkas cahaya monokromatik (satu warna) dipisahkan menjadi dua berkas yang dibuat melewati dua lintasan berbeda kemudian diperpadukan kembali. Karena adanya perbedaan panjang lintasan yang ditempuh kedua berkas,maka akan dihasilkan suatu pola interferensi. Pada polainterferensi ,pita-pita gelap terjadi di tempat kedua berkas cahaya berinteferensi secara meminimumkan (destructive), sedangkan pita-pita terang ditempat interferensi maksimum (constructive). Interverensi maksimum dan minimum bergantung pada beda fase antara kedua berkas cahaya.
Sebagai rangkumannya, kita lihat bahwa terdapat suatu rantai nalar yang berawal dari asas kelembaman Galileo , melalui hukum-hukum newton dengan andaian-andaian implitasinnya dengan ruang dan waktu, dan berakhir dengan kegagalan percobaan Michelson-Morley untuk mengamati gerak bumi relative terhadap eter. Beberapa penjelasan telah di ajukan untuk menjelaskan ketidak teramatan eter dan kegagalan kecepatan lawan turut dan silang mematuhi aturan jumlah sederhana yang diperkirakan. Dengan demikian, penjelasan yang lebih baru,revolusioner dan berhasil memerlukan penyusunan ulang konsep-konsep tradisional kita tentang ruang dan waktu, dan oleh karena itu akan merombak beberapa konsep fisika (klasik) yang paling mendasar.
RSS Feed