Hubungan antara Tegangan, Hambatan, dan Kuat Arus pada Rangkaian Listrik Arus Searah

TEORI RELATIVITAS

Albert Einstein adalah sebutan untuk kumpulan dua teori fisika: "relativitas umum" dan "relativitas khusus". Kedua teori ini diciptakan untuk menjelaskan bahwa gelombang elektromagnetik tidak sesuai dengan teori gerakan Newton.

Albert Einstein seorang ilmuwan yang paling berpengaruh dimuka bumi. Ia adalah seorang ilmuan yang dipandang sebagai ilmuan terbesar pada abad 20 berkat pemikiran – pemikirannya.

Sumbangsih terbesarnya terhadap ilmu pengetahuan adalah teorinya yang sangat terkenal yaitu teori relativitas dan rumusnya yang termasyur yaitu E=mc² yang dari rumus tersebut membuat Amerika dapat menciptakan bom atom dan mengalahkan jepang. Albert Einstein lahir pada tanggal 14 Maret 1879 di Ulm, Kerajaan Wurttemberg, Kekaisaran Jerman.

Albert Einstein adalah anak pertama dari pasangan Hermann Einstein dan Pauline, Einstein nampak berbeda dari anak-anak lain disekitarnya karena penyakit autisme yang telah dideritanya.

Dengan perkembangannya yang tergolong lamban, ia kurang bisa bergaul dengan teman-teman sebayanya. Saat sekolah Albert Einstein dikenal sebagai sosok yang dianggap bodoh, suka menentang tata tertib dan terlihat pemalu.

Pada usia lima tahun sebuah kompas kantung ditunjukkkan kepadanya oleh ayahnya, disitu Einstein mulai bertanya mengapa jarum selalu menunjukkan arah utara dan selatan? Hingga ia menyadari bahwa di ruang yang “kosong” ini beraksi terhadap jarum kompas.

Pada usia 12 tahun Albert Einstein mulai memperdalam ketertarikannya dalam ilmu matematika. Pada tahun 1896 Albert Einstein mendapatkan gelar diploma, selanjutnya ia memiliki tekad untuk melanjutkan belajarnya di perguruan tinggi.

Namun pada saat itu Einstein tidak lulus mengikuti ujian masuk ke perguruan tinggi, pada tahun berikutnya ia mengikuti ujian lagi dan akhirnya bisa diterima masuk di Eidgenossiche Techniche Hochschule (Institut Teknologi Swiss Federal) di Zurich.

Gelombang elektromagnetik dibuktikan bergerak pada kecepatan yang konstan, tanpa dipengaruhi gerakan sang pengamat. Inti pemikiran dari kedua teori ini adalah bahwa dua pengamat yang bergerak relatif terhadap masing-masing akan mendapatkan waktu dan interval ruang yang berbeda untuk kejadian yang sama, namun isi hukum fisika akan terlihat sama oleh keduanya.

Sejak diformulasikan Albert Einstein pada 1905, teori relativitas dianggap sebagai salah satu teori fisika paling terkemuka pada sepanjang abad ke-20. Secara umum, teori ini berbicara tentang tiga hukum fisika dasar.

Pertama, tidak ada hal 'mutlak' yang dapat dijadikan referensi atau kerangka acuan dalam menentukan sesuatu. Termasuk saat mengukur kecepatan, momentum, dan perjalanan waktu yang dialami sebuah benda. Selalu ada hal yang mempengaruhi kondisi-kondisi tersebut. Kedua, kecepatan cahaya selalu sama, terlepas dari siapa atau seberapa cepat orang tersebut mengukurnya. Ketiga, tidak ada yang lebih cepat dari kecepatan cahaya.

Hukum-hukum fisika yang terdapat di teori relativitas ini pun ternyata dapat ditemui di kehidupan sehari-hari. Teori relativitas ini dianggap memiliki implikasi mendalam di kehidupan sehari-hari. Berikut tujuh penerapan teori relativitas di kehidupan sehari-hari

Relativitas Khusus

Relativitas khusus adalah teori mengenai struktur ruang-waktu. Diperkenalkan oleh Einstein melalui karyanya tahun 1905, Tentang Elektrodinamika Benda Bergerak (untuk kontribusi fisikawan lainnya lihat Sejarah relativitas khusus). Relativitas khusus menunjukkan bahwa jika dua pengamat berada dalam kerangka acuan lembam dan bergerak dengan kecepatan sama relatif terhadap pengamat lain, maka kedua pengamat tersebut tidak dapat melakukan percobaan untuk menentukan apakah mereka bergerak atau diam. Bayangkan ini seperti saat Anda berada di dalam sebuah kapal selam yang bergerak dengan kecepatan tetap. Anda tidak akan dapat mengatakan apakah kapal selam tengah bergerak atau diam. Teori relativitas khusus disandarkan pada postulat bahwa kecepatan cahaya akan sama terhadap semua pengamat yang berada dalam kerangka acuan lembam.

Postulat lain yang mendasari teori relativitas khusus adalah bahwa hukum fisika memiliki bentuk matematis yang sama dalam kerangka acuan lembam manapun. Dalam teori relativitas umum, postulat ini diperluas untuk mencakup tidak hanya kerangka acuan lembam, namun menjadi semua kerangka acuan.

Teori ini juga menyebabkan banyak kejutan. Beberapa diantaranya adalah:

·         Relativitas simultanitas: 2 kejadian yang simultan untuk 1 pengamat, mungkin tidak simultan bagi pengamat lainnya jika ia bergerak relatif.

·         Dilatasi waktu: Jarum jam akan bergerak lebih lambat daripada jam pengamat yang "diam".

·         Massa relativistik

·         Kontraksi panjang: Objek akan memendek pada arah di mana mereka bergerak dalam kaitannya dari pengamat.

·         Ekivalensi massa–energi: E = mc², energi dan massa ekivalen dan dapat berubah satu sama lain.

·         Kecepatan maksimum terbatas: Tidak ada objek, pesan, atau garis medan dapat bergerak lebih cepat daripada kecepatan cahaya di ruang hampa.

·         Efek gravitasi hanya dapat berpindah melalui ruang hampa pada kecepatan cahaya, tidak lebih cepat atau seketika.

 Relativitas Umum

Relativitas umum adalah teori gravitasi yang dikembangkan oleh Einstein pada tahun 1907-1915. Pengembangan relativitas umum dimulai dengan asas ekivalensi, di mana keadaan gerak dipercepat dan diam pada sebuah medan gravitasi (contohnya, ketika berada pada pada permukaan bumi) yang identik secara fisik. Hasilnya adalah jatuh bebas adalah gerak inersia: objek yang sedang jatuh bebas akan jatuh karena itulah bagaimana objek bergerak ketika tidak ada gaya yang diberikan pada benda tersebut, bukan akibat gaya gravitasi seperti pada kasus mekanika klasik. Maka hal ini tidak cocok dengan mekanika klasik dan relativitas khusus karena pada teori ini objek yang bergerak inersia tidak dapat mempercepat terhadap satu sama lain, namun objek yang jatuh bebas dapat. Untuk menyelesaikan masalah ini, Einstein mengajukan bahwa ruang-waktu adalah kelengkungan. Tahun 1915, ia merancang persamaan medan Einsteinyang menghubungkan kelengkungan ruang-waktu terhadap massa, energi, dan momentum.

Beberapa akibat relativitas umum adalah:

·         Jam akan bergerak semakin lambat pada lubang gravitasi yang makin dalam.^[2] Hal ini disebut dilatasi waktu gravitasi.

·         Presesi orbit dengan cara yang tidak sama dengan teori gravitasi Newton. (Hal ini telah diamati pada orbit Merkurius dan binary pulsar).

·         Sinar cahaya berbelok dengan adanya medan gravitasi.

·         Massa berotasi "menyeret" sepanjang ruang-waktu di sekitarnya, fenomena yang dikenal dengan "frame-dragging".

·         Meluasnya alam semesta, dan bagian yang jauh bergerak dari kita lebih cepat dari kecepatan cahaya.

 Elektromagnetik

Jika Anda melakukan looping dari sebuah kawat dan memindahkannya ke medan magnet, maka Anda akan menghasilkan arus listrik. Partikel-partikel yang bermuatan listrik dipengaruhi medan magnet, yang akhirnya memaksa partikel itu berubah dan bergerak menciptakan arus listrik. Namun, saat kawat tersebut tidak digerakan, partikel di kawat (elektron dan proton) tidak lagi bergerak. Medan magnet juga dianggap tidak mempengaruhi partikel tersebut. Kendati begitu, masih ada arus listri yang tercipta. Artinya, tidak kerangka acuan yang spesifik mempengaruhi timbulnya arus listrik tersebut.

Profesor Fisika dari Universitas Pomona, Kalifornia, Thomas Moore, menyatakan, kondisi tersebut kiat menegaskan hukum Faraday, yang menyatakan perubahan medan magnet menciptakan arus listrik. ''Ini adalah prinsip utama dari generator listrik. Siapa pun yang menggunakan listrik dalam kehidupan sehari-hari sebenarnya telah merasakan efek relativitas,'' kata Moore.

Global positioning system (GPS)
Prinsip kerja GPS yang menggunakan satelit dan stasiun bumi juga dianggap menggunakan efek dari Teori Relativitas. Untuk mendapatkan akurasi lokasi GPS kepada pengguna, satelit akan mengirimkan data ke stasiun bumi dan kemudian stasiun bumi akan meneruskannya ke alat GPS masing-masing. Tingkat akurasi lokasi ini disebabkan adanya efek relativitas.

Satelit berada di luar angkasa dengan jarak sekitar 20,300 km dari bumi dan bergerak dengan kecepatan 10 ribu km/jam. Hal ini menyebabkan adanya perbedaan 'waktu' antara bumi dengan satelit, yang mencapai 4 microsecond. Ditambah dengan efek gravitasi, maka perbedaan itu menjadi 7 microseconds.

Jika tidak ada perbedaan ini, maka efeknya akan sanga terasa. Jika tidak ada relativitas, maka GPS akan menyebutkan jarak ke stasiun pengisian bahan bakar terdekat mencapai 0,8 km. Padahal, jaraknya sebenarnya bia mencapai 8 km.

Emas yang berwarna kuning

Kebanyakan logam telihat berkilau karena eletron yang ada di atom logam tersebut berada di luar 'orbit'. Hal ini lantaran elektron tersebut memiliki level energi yang berbeda. Sedangkan emas memiliki masa atom yang berat. Jadi elektron yang ada di dalamnya bergerak sangat cepat dan cukup untuk meningkatkan relativitas massa dan panjangnya secara signfikan. Hasilnya, elektron tersebut memutari inti atom dengan jarak yang lebih pendek.

Elektron yang berada di luar orbit inti atom ini akhirnya menyerap dan memantulkan warna yang memiliki panjang gelombang yang lebih dibandingkan warna biru. Kuning, orange, dan merah memang memiliki panjang gelombang yang lebih panjang dibanding warna biru.

Emas tidak mengalami korosi

Relativitas yang ada di elektron emas juga menjadi alasan kenapa emas tidak cepat mengalami korosi seperti logam pada umumnya. Emas menjadi satu-satunya logam yang memiliki elektron berada di luar inti atom. Namun, elektron emas tidak mudah bereaksi seperti pada lithium dan kalsium. Selain itu, elektron emas juga cukup berat dan dekat dengan inti atom. Artinya, elektron yang berada di luar inti atom tidak berada seperti elektron yang ada di jenis-jenis logam lainnya.

Merkuri adalah cairan

Sama seperti emas, merkurin juga memiliki atom yang berat. Elektron di merkuri juga cukup berat dan cenderung mendekat ke inti atom. Merkuri juga memiliki ikatan atom yang lemah, sehingga merkuri terlihat mencair saat berada di temperatur rendah.

Televisi tabung

Pada beberapa tahun lalu, televisi dan monitor masih memiliki tabung sinar katoda. Tabung sinar katoda ini menembakkan elektron ke permukaan fosfor dengan magnet. Setiap elektron akan membentuk pixel yang menjadi warna di layar televisi atau monitor. Kecepatan pergerakan elektron ini mencapai 30 persen dari kecepatan cahaya. Di titik ini, efek relativitas dapat terdeteksi di prinsip kerja televisi dan monitor tersebut.

Cahaya

Terkait hal ini, Moore memiliki penjelasan kenapa cahaya juga menjadi bukti dari teori relativitas. ''Tidak hanya medan magnet, cahaya juga tidak akan kita kenal seperti sekarang, karena relativitas membutuhkan perubahan dan pergerakan di medan elektromagnetik dalam sebuah kurun waktu serta tidak terjadi secara instan. Jika relativitas tidak membutuhkan syarat ini, maka perubahan di medan listrik akan terjadi secara instan, tidak melalui gelombang magnetik. Alhasil, magnet dan cahaya akhirnya tidak diperlukan,'' kata Moore.

https://www.google.co.id/search?biw=1440&bih=794&tbm=isch&sa=1&ei=K3UKWpztCsTvvASezIuwBQ&q=teori+relativitas+umum&oq=teori+relativitas+umum&gs_l=psy-ab.3...69073.71971.0.72931.10.10.0.0.0.0.770.1496.0j1j2j6-1.4.0....0...1.1.64.psy-ab..6.4.1493...0j0i67k1j0i30k1j0i5i30k1j0i24k1j0i8i30k1.0.cDkakEaOLa4#imgrc=Ko7YRCmR31IFCM: