Prinsip relativitas
Dalam fisika, prinsip relativitas adalah persyaratan bahwa persamaan yang menggambarkan hukum-hukum fisika adalah sama untuk semua kerangka acuan.
Pada tahun 300 SM, filsuf Yunani Aristoteles berpikir bahwa benda-benda berat jatuh lebih cepat daripada benda-benda yang tidak berat. Ilmu pengetahuan alam Aristoteles paling populer dalam pemikiran Barat selama 2.000 tahun.
Pada tahun 1600, astronom Italia Galileo Galilei membuktikan bahwa semua benda jatuh dengan percepatan yang sama. Oleh karena itu, semakin lama sebuah benda bergerak dengan percepatan konstan, semakin cepat kecepatan akhirnya. Selain itu, jika benda-benda yang berbeda masing-masing memiliki massa yang berbeda dijatuhkan dari posisi diam (kecepatan awal nol) pada ketinggian yang sama dalam ruang hampa, mereka semua akan menabrak tanah dengan kecepatan yang sama tanpa memandang massa mereka. Penemuan eksperimental Galileo dan Hukum Gerak yang dikembangkan secara matematis oleh Newton melahirkan sains modern.
Prinsip relativitas Galileo menyatakan "Tidak mungkin dengan cara mekanis untuk mengatakan apakah kita bergerak atau tetap diam". Jika dua kereta api bergerak dengan kecepatan yang sama ke arah yang sama, maka penumpang di salah satu kereta api tidak akan dapat melihat bahwa kedua kereta api tersebut bergerak. Akan tetapi, jika penumpang mengambil kerangka acuan tetap, titik tetap, seperti bumi, maka dia akan dapat melihat gerakan kedua kereta api tersebut. Hal lain, jika seseorang berdiri di atas bumi, ia tidak akan dapat melihat bahwa bumi sedang bergerak.
Prinsip ini hanya diambil dari pengamatan. Sebagai contoh, jika kita bepergian dengan pesawat terbang dengan kecepatan konstan, kita bisa berjalan melalui bagian dalam pesawat terbang tanpa melihat sesuatu yang istimewa.
Dari sudut pandang praktis, ini berarti bahwa hukum gerak Newton berlaku di semua sistem inersia, yang berarti sistem yang diam atau yang bergerak dengan kecepatan konstan relatif terhadap sistem yang dianggap diam. Ini adalah hukum inersia: benda yang diam akan terus diam dan benda yang bergerak akan terus bergerak dalam garis lurus kecuali jika dipengaruhi oleh gaya eksternal. Sistem koordinat Galilea adalah sistem di mana hukum inersia berlaku. Hukum mekanika Galileo dan Newton berlaku dalam sistem koordinat Galilean. Jika K adalah sistem koordinat Galilea, maka setiap sistem lain K' adalah sistem koordinat Galilea jika ia berada dalam keadaan diam atau bergerak menurut hukum kelembaman relatif terhadap K. Relatif terhadap K', hukum-hukum mekanika Galileo dan Newton sama validnya dengan relatif terhadap K.
Jika, relatif terhadap K, K' adalah sistem koordinat yang bergerak menurut hukum inersia dan tidak memiliki rotasi, maka hukum-hukum alam mematuhi prinsip-prinsip umum yang sama di K' seperti yang mereka lakukan di K. Pernyataan ini dikenal sebagai Prinsip Relativitas.Dengan kata lain, jika massa m diam atau bergerak dengan percepatan konstan (percepatan konstan bisa sama dengan nol dalam hal ini kecepatan akan tetap konstan) dalam garis lurus relatif terhadap sistem koordinat Galilean K, maka ia juga akan diam atau bergerak dengan percepatan konstan dalam garis lurus relatif terhadap sistem koordinat kedua K' asalkan hukum kelembaman berlaku dalam sistem K' (dengan kata lain, asalkan itu adalah sistem koordinat Galilean).
Oleh karena itu, jika kita ingin mengamati efek dalam sistem yang bergerak dengan kecepatan konstan, kita dapat menerapkan hukum Newton secara langsung. Jika sistem yang bergerak itu mempercepat (atau kita mempercepat relatif terhadapnya, seperti melihat bintang-bintang dari bumi), maka kita harus memperkenalkan gaya-gaya imajiner untuk mengimbangi efek ini.
Gaya-gaya fiktif ini disebut gaya sentrifugal dan gaya coriolis.
Hukum Gerak Newton secara mekanis akurat untuk kecepatan yang lambat dibandingkan dengan kecepatan cahaya. Untuk kecepatan yang mendekati kecepatan cahaya, perlu menerapkan penemuan Teori Relativitas Khusus Einstein.
Untuk menggambarkan apa yang terjadi secara mekanis di alam semesta, fisikawan menggunakan massa, panjang dan waktu. Dalam fisika Galileo dan Newton, besaran-besaran ini tetap sama di seluruh alam semesta.
Dengan Teori Relativitas Khusus Einstein, kuantitas-kuantitas ini bisa berubah.
Halaman terkait
- Teori relativitas umum
- Relativitas khusus
Pertanyaan dan Jawaban
T: Apa itu Prinsip Relativitas?
J: Prinsip Relativitas menyatakan bahwa persamaan yang menggambarkan hukum fisika adalah sama di semua kerangka acuan.
T: Siapa yang pertama kali mengusulkan prinsip ini?
J: Filsuf Yunani, Aristoteles, pertama kali mengusulkan prinsip ini pada tahun 300 SM.
T: Apa yang dibuktikan oleh Galileo Galilei?
J: Galileo Galilei membuktikan bahwa semua benda jatuh dengan percepatan yang sama, terlepas dari massanya.
T: Bagaimana penemuan Galileo melahirkan ilmu pengetahuan modern?
J: Penemuan Galileo dan Hukum Gerak Newton yang dikembangkan secara matematis melahirkan ilmu pengetahuan modern.
T: Apa artinya jika dua kereta api bergerak dengan kecepatan yang sama ke arah yang sama?
J: Jika dua kereta bergerak dengan kecepatan yang sama ke arah yang sama, maka penumpang di salah satu kereta tidak akan bisa menyadari bahwa salah satu kereta sedang bergerak. Namun, jika mereka menggunakan kerangka acuan yang tetap (seperti Bumi), mereka akan dapat melihat gerakannya.
T: Bagaimana Hukum Newton berlaku ketika kecepatan mendekati kecepatan cahaya?
J: Ketika kecepatan mendekati kecepatan cahaya, maka perlu untuk menerapkan Teori Relativitas Khusus Einstein dan bukannya Hukum Gerak Newton karena hukum-hukum ini hanya tetap akurat secara mekanis untuk kecepatan yang lambat dibandingkan dengan kecepatan cahaya.
