Relativitas khusus – dilatasi waktu, kontraksi panjang, muon, dan GPS
FisikaKinematikaUsia 17–18
Memuat…
Masuk untuk memainkanJam cahaya dan penggaris di dalam roket yang bergerak dengan kelajuan v: ubah v untuk melihat faktor Lorentz γ = 1/√(1 − v²/c²), dilatasi waktu Δt = γΔt₀, dan kontraksi panjang L = L₀/γ, dilihat dari kerangka Bumi atau kerangka roket. Layar Muon melepaskan muon dari ketinggian h dan membandingkan berapa yang sampai ke tanah menurut kerangka Bumi, kerangka muon, dan tanpa dilatasi waktu. Layar Ruang-waktu menggambar diagram Minkowski dengan dua peristiwa yang dapat digeser, transformasi Lorentz, relativitas keserentakan, dan selang ruang-waktu yang invarian. Layar GPS menghitung pergeseran harian jam satelit dan paradoks kembar.
Pelajaran: Relativitas khusus: postulat Einstein, dilatasi waktu, kontraksi panjang, keserentakan, dan diagram ruang-waktu
Yang ditunjukkan
Relativitas khusus Einstein bertumpu pada dua postulat: hukum fisika sama di semua kerangka acuan inersia, dan cahaya di ruang hampa merambat dengan kelajuan c yang sama bagi setiap pengamat inersia. Foton yang memantul di dalam jam cahaya yang bergerak menempuh lintasan zig-zag yang lebih panjang dengan kelajuan yang sama, sehingga jam yang bergerak berdetak lebih lambat: Δt = γΔt₀. Benda yang bergerak juga lebih pendek searah geraknya, L = L₀/γ. Muon dari sinar kosmik yang sampai ke tanah, pergeseran jam GPS, dan relativitas keserentakan semuanya mengikuti gagasan ini.
Cara menggunakan
Di Jam cahaya, geser Kelajuan v atau tekan tombol Pilihan cepat, lalu ubah Kerangka antara Bumi dan Benda bergerak; bandingkan jumlah detak dan penggarisnya. Di Muon, atur Ketinggian produksi h dan Kelajuan muon v, lalu tekan Lepaskan muon. Di Ruang-waktu, geser peristiwa A dan B atau pilih tombol Peristiwa, dan centang Grid S′. Di GPS dan kembar, geser Ketinggian orbit dan pilih bintang pada Perjalanan ke.
Parameter yang dapat diubah
- Layar Jam cahaya dan penggaris, Muon di atmosfer, Diagram ruang-waktu, GPS dan paradoks kembar
- Kelajuan v (sebagai pecahan c) 0–0,999 c
- Kerangka acuan yang ditampilkan Bumi, Benda bergerak (roket, muon)
- Ketinggian tempat muon terbentuk 1–20 km
- Kelajuan muon (sebagai pecahan c) 0,9–0,9999 c
- Ketinggian orbit satelit 200–36000 km
Pertanyaan untuk dijelajahi
- Menurut kerangka Bumi jam roket berjalan lambat; mengapa astronaut justru melihat jam Bumi yang berjalan lambat?
- Bagaimana banyak muon sampai ke tanah dari ketinggian 10 km padahal hanya hidup sekitar 2,2 μs? Jelaskan dalam kedua kerangka.
- Dua petir menyambar kedua ujung kereta bersamaan menurut orang di peron; petir mana yang lebih dulu menurut penumpang?
