Teori relativitas khusus
Dunia tidak berubah, tetapi teori tentang bagaimana dunia bekerja telah berubah dari waktu ke waktu. Perhitungan kami menjadi lebih tepat dan kami dapat memperhitungkan aspek-aspek seperti kecepatan cahaya. Itu semua berkat teori relativitas khusus Einstein , yang memberi tahu kita bagaimana objek tampaknya berperilaku ketika mendekati kecepatan cahaya, dan juga bagaimana massa dan energi saling berhubungan.
Kecepatan cahaya
Menurut Einstein, saat benda mendekati kecepatan cahaya, waktu tampak melambat bagi mereka saat diukur oleh pengamat yang tidak bergerak. Selain itu, saat diukur oleh seorang pengamat, benda yang bergerak dengan kecepatan lebih tinggi akan mengukur lebih sedikit daripada jika benda tersebut tidak bergerak relatif terhadap pengamat. Misalnya, saya sedang duduk di beranda rumah saya dan saya melihat mobil-mobil melewati saya. Semakin cepat mobil lewat, menurut saya semakin pendek. Juga, semakin cepat pengemudi mengemudi, semakin lambat tampaknya lewat dibandingkan dengan saya. Saat sebuah objek mendekati kecepatan cahaya, waktu akan tampak berhenti dan panjangnya akan tampak menyusut hingga tidak ada apa-apanya.
Persamaan terbesar yang muncul dari teori relativitas khusus Einstein adalah E = mc ^2 , yang memberitahu kita bagaimana E , energi, m , massa, dan C , kecepatan cahaya, berhubungan satu sama lain. Massa yang kita gunakan ini tidak sama dengan berat. Massa suatu benda adalah jumlah benda di dalamnya, sedangkan beratnya adalah gaya gravitasi yang menariknya. Itu sebabnya ketika Anda mengukur berat badan Anda di luar angkasa, hasilnya mendekati nol.
Kesetaraan massa-energi Einstein
Persamaan khusus ini, E = mc ^2, disebut persamaan kesetaraan massa-energi karena kecepatan cahaya konstan sama dengan 299.792.458 meter per detik. Persamaan Einstein ini memungkinkan kita untuk menghitung jumlah energi yang dimiliki suatu benda di dalamnya. Karena kecepatan cahaya sangat besar, Anda dapat melihat berapa banyak energi yang dimiliki benda. Energi ini dilepaskan ketika massa benda, materinya, diubah menjadi energi. Konversi massa menjadi energi inilah yang terjadi di dalam matahari kita. Satuan energi ini adalah g * ( m / s ) ^ 2.
Jadi pikirkan tentang matahari kita dan ukurannya yang sangat besar. Pikirkan seberapa jauh Anda berada. Meskipun sangat jauh, karena sangat besar, energinya cukup untuk memanaskan Bumi kita dan menumbuhkan semua tanaman kita, dan kita hanya menggunakan sebagian kecil dari energi yang dihasilkan matahari. Kita dapat melihat dan merasakan energi yang dihasilkan matahari kita. Kita melihatnya dalam bentuk cahaya dan merasakannya dalam bentuk panas.
Menggunakan persamaan massa-energi
Kita sendiri dapat menghitung jumlah energi yang dimiliki suatu benda menggunakan persamaan kesetaraan massa-energi Einstein. Mari kita lihat berapa banyak energi yang dimiliki benda kecil seperti klip kertas. Sekarang ingat: kita sedang menghitung energi potensial klip kertas. Anda dapat menganggapnya sebagai energi yang tersembunyi di dalam suatu objek. Setelah kondisi yang tepat terpenuhi, objek diubah menjadi energi itu. Sekarang mari kita lihat bagaimana persamaan bekerja.
Penjepit kertas memiliki massa sekitar satu gram. Jadi memasukkan massa ini ke dalam persamaan kita, kita mendapatkan E = 1 * c ^ 2. c kita , kecepatan cahaya, adalah 299.792.458 meter per detik. Kita dapat memasukkan ini juga dan kemudian mengevaluasi energi kita untuk mendapatkan E = 1 * 299.792.458^2 yang sama dengan 89.875.517.873.681.764 gx(m/s)^2 !
Berapa banyak energi ini? Banyak! Faktanya, itu banyak. Ini adalah energi yang cukup untuk menyalakan bola lampu 100 W yang sangat terang selama sekitar 30.000 tahun!
Ringkasan Pelajaran
Apa yang telah kita pelajari? Kita telah belajar bahwa teori relativitas khusus Einstein memberi tahu kita bagaimana benda-benda tampak berperilaku ketika mendekati kecepatan cahaya dan juga bagaimana massa dan energi berhubungan satu sama lain. Kami belajar bahwa saat objek mendekati kecepatan cahaya, seorang pengamat akan melihat bahwa waktu melambat untuk objek dan panjangnya akan tampak lebih pendek. Einstein juga menghubungkan massa dengan energi dan kecepatan cahaya ketika dia memperkenalkan persamaan kesetaraan massa-energinya yang sekarang terkenal, E = mc ^2 . Persamaan ini memberi tahu kita berapa banyak energi yang dapat dilepaskan dari suatu benda jika massanya diubah menjadi energi. Matahari kita adalah contoh mengubah massa menjadi energi. Anda bisa melihat dan merasakan berapa banyak energi yang dihasilkan meski matahari begitu jauh.
Hasil belajar
Informasi dalam pelajaran ini akan mempersiapkan Anda untuk menjelaskan teori relativitas khusus Einstein dan persamaan kesetaraan massa-energi, dan untuk memahami artinya.