Soal Fisika SMA – Teori Relativitas

Download di Aplikasi Lebih Mudah

Rapi dan Siap Cetak, Klik Disini untuk Download Aplikasi

Modul untuk Bimbel / Materi Belajar Sekolah TK SD SMP SMA lebih lengkap dan lebih mudah di Aplikasi Produk Aqila Klik Disini untuk Download

Link-link Terkait dengan Soal-soal Fisika SMA

TEORI RELATIVITAS

——————————————————————–

Penjumlahan kecepatan :

Menurut Galileo : v₁₂ = v_1P + v_2P

Menurut Einstein : v₁₂ =

v_1P = kecepatan benda 1 relatif
terhadap pengamat

v_2P = kecepatan benda 2 relatif
terhadap pengamat

v₁₂ = kecepatan benda 1 relatif
terhadap benda 2

c = cepat rambat cahaya (= 3 x 10⁸ m/s)

Konstanta transformasi Laplace :

Kontraksi panjang : L =

Lo = panjang benda menurut pengamat yang diam
relatif terhadap benda

L =
panjang benda menurut pengamat yang
bergerak relatif terhadap benda

Dilatasi waktu : t = to

to = selang waktu menurut pengamat yang bergerak
terhadap bumi

t = selang waktu menurut pengamat yang diam
terhadap bumi

Relativitas massa : m = mo

mo = massa benda diam

m = massa benda bergerak

Energi kinetik relativistik : Ek = E – Eo = (– 1) Eo

Energi diam : Eo = mo c²

Energi total : E = Eo

Momentum relativistik :

Latihan Soal 1

—————————————————————————

1. Periode
suatu pendulum di muka bumi besarnya 5,0 detik. Bila pendulum tersebut diamati
oleh seseorang yang bergerak relatif terhadap bumi dengan kecepatan 0,9 c.
(c = kecepatan cahaya), maka periode pendulum tersebut dalam detik
menjadi ….

2. Periode
suatu pendulum di muka bumi besarnya 3,0 detik. Bila pendulum tersebut diamati
oleh seseorang yang bergerak relatif terhadap bumi dengan kecepatan 0,95 c.
(c = kecepatan cahaya), maka periode pendulum tersebut dalam detik
menjadi ….

3. Sebuah
roket bergerak dengan kecepatan 0,8 c. Apabila diamati oleh pengamat
yang diam, panjang roket itu akan menyusut sebesar ….

4. Sebuah
roket bergerak dengan kecepatan 0,8 c. Apabila diamati oleh pengamat
yang diam, panjang roket itu akan menyusut sebesar ….

5. Sebuah
roket di bumi mempunyai panjang 100 m, roket tersebut bergerak dengan kecepatan
0,8 c, menurut seorang pengamat yang tinggal di bumi panjang roket
tersebut menjadi ….

6. Sebuah
roket di bumi mempunyai panjang 100 m, roket tersebut bergerak dengan kecepatan
0,8 c, menurut seorang pengamat yang tinggal di bumi panjang roket
tersebut menjadi ….

7. Sebuah
partikel bergerak dengan kecepatan 0,8 c, maka massa partikel tersebut
selama geraknya adalah ….

8. Sebuah
partikel bergerak dengan kecepatan 0,6 c, maka massa partikel tersebut
selama geraknya adalah ….

9. Sebuah
benda mempunyai massa 4 gram. Jika benda tersebut bergerak dengan kecepatan 0,8
c dan cepat rambat cahaya c = 3.10⁸ ms^-1, maka
energi kinetik benda itu adalah ….

10. Sebuah
benda mempunyai massa 2 gram. Jika benda tersebut bergerak dengan kecepatan 0,6
c dan cepat rambat cahaya c = 3.10⁸ ms^-1, maka
energi kinetik benda itu adalah ….

11. Sebuah
roket waktu diam dibumi mempunyai panjang 100 m. Roket tersebut bergerak dengan
kecepatan 0,8c. Menurut orang di bumi panjang roket tersebut adalah ….

12. Sebuah
roket waktu diam dibumi mempunyai panjang 100 m. Roket tersebut bergerak dengan
kecepatan 0,8c. Menurut orang di bumi panjang roket tersebut adalah ….

Latihan Soal 2

—————————————————————————

1. Hipotesis
eter dari Huygens sebagai medium rambatan gelombang cahaya tidak benar,
percobaan yang membuktikan tidak adanya eter adalah ….

a. percobaan Compton

b.
percobaan Davidsone dan Germer

c.
percobaan Michelson dan Morley

d.
percobaan Loretz

e.
percobaan Galileo

2. Postulat
kedua dari Einstein menyatakan bahwa ….

a.
Semua hukum-hukum Fisika dapat
dinyatakan dalam bentuk persamaan yang sama untuk semua kerangka acuan
universal

b. Hasil
pengukuran waktu yang dilakukan oleh pengamat yang bergerak dengan pengamat
yang diam adalah sama

c.
Kecepatan gelombang cahaya adalah sama
untuk semua pengamat dan tidak tergantung pada gerak si pengamat atau gerak
sumber cahaya

d.
Pengukuran panjang benda yang dilakukan
oleh pengamat yang diam dan bergerak menghasilkan hasil yang tidak sama.

e.
Massa benda bersifat relatif yang
berarti massa sebuah benda berubah yang besarnya bergantung pada kecepatan benda
bergerak.

3. Periode
suatu pendulum di muka bumi besarnya 3,0 detik. Bila pendulum tersebut diamati
oleh seseorang yang bergerak relatif terhadap bumi dengan kecepatan 0,95 c.
(c = kecepatan cahaya), maka periode pendulum tersebut dalam detik
menjadi ….

(UMPTN 1999 Rayon A)

a. 0,5 d. 15

b. 1,5 e. 300

c.
9.6

4. Sebuah roket
bergerak dengan kecepatan 0,8 c. Apabila diamati oleh pengamat yang
diam, panjang roket itu akan menyusut sebesar ….

a. 20%

b.
36%

c.
40%

d.
60%

e.
80%

5. Sebuah
partikel bergerak dengan kecepatan 0,6 c, maka massa partikel tersebut
selama geraknya adalah ….

a.
0,8 m₀

b.
1,0 m₀

c.
1,25 m₀

d.
1,50 m₀

e.
1,66 m₀

6. Sebuah
roket di bumi mempunyai panjang 100 m, roket tersebut bergerak dengan kecepatan
0,8 c, menurut seorang pengamat yang tinggal di bumi panjang roket
tersebut menjadi ….

a.
50 m

b.
60 m

c.
70 m

d.
80 m

e.
100 m

7. Perbandingan
dilatasi waktu untuk sistem yang bergerak pada kecepatan 0,8 c (c =
kecepatan rambat cahaya) dengan sistem yang bergerak dengan kecepatan ½ c
adalah ….

a.
1 : 2

b.
1 :

c.

: 1

d.
2 : 3

e. 3 : 2

8. Menurut
orang yang tinggal di bumi jarak antara planet X dengan bumi adalah 20 tahun
cahaya, tetapi jarak antara planet X dengan bumi menurut pengamat yang berada
dalam pesawat angkasa yang bergerak dengan kecepatan 0,6 c adalah ….

a. 10 tahun cahaya

b.
14 tahun cahaya

c.
16 tahun cahaya

d.
18 tahun cahaya

e. 20 tahun cahaya

9. Sebuah
benda mempunyai massa 2 gram. Jika benda tersebut bergerak dengan kecepatan 0,6
c dan cepat rambat cahaya c = 3.10⁸ ms^-1, maka
energi kinetik benda itu adalah ….

a. 2,25 × 10¹³ J

b.
3,25 × 10¹³ J

c.
4,00 × 10¹³ J

d.
4,50 × 10¹³ J

e. 5,00 × 10¹³ J

10. Sebuah
kereta api bergerak dengan kecepatan tetap 18 km/jam melewati stasiun. Ari yang
berada di atas kereta api berlari dengan kecepatan 5 km/ jam terhadap kereta
api dengan arah berlawanan. Jika Ira yang duduk di stasiun melihat Ari, maka
menurut Ira kecepatan Ari adalah ….

a. 13
km/jam d. 23 km/jam

b. 15
km/jam e. 25 km/jam

c. 18
km/jam

11. Sebuah
pesawat bergerak dengan kecepatan 0,85c terhadap bumi. Dari pesawat ditembakkan
peluru dengan kecepatan 0,5c searah dengan pasawat. Kecepatan peluru terhadap
bumi adalah ….

a. C d. 0,6c

b. 0,2c e. 0,8c

c. 0,5c

12. Perbandingan
dilatasi waktu untuk sistem yang bergerak pada kecepatan 0,8 c (c = cepat
rambat cahaya) dengan sistem yang bergerak dengan kecepatan 0,6 c adalah ….

a. 3 : 4 d. 9 : 16

b. 4 : 3 e. 16 : 9

c. 9 : 2

13. Sebuah
roket waktu diam dibumi mempunyai panjang 100 m. Roket tersebut bergerak dengan
kecepatan 0,8c. Menurut orang di bumi panjang roket tersebut adalah ….

a. 50 m d. 80 m

b. 60 m e. 100 m

c.
70 m

14. Bila laju
partikel 0,6c, maka perbandingan massa relativistik partikel itu terhadap massa
diamnya adalah ….

a. 5 : 3 d. 25 : 4

b. 25 : 9
e. 8 : 5

c. 5 : 4

15. Sebuah
partikel bergerak dengan laju v = ½ c√3. Jika Mo = massa diam, M = massa
bergerak, Ek = energi kinetik dan Eo = energi diam, maka berlaku ….

a. M = ½
Mo ; Ek = ½ Eo

b. M =
3/4 Mo ; Ek = Eo

c. M =
3/2 Mo ; Ek = Eo

d. M = 2 Mo
; Ek = Eo

e.
M = 2 Mo ; Ek = 2 Eo

16. Sebuah
benda berkecepatan 0,6 c memiliki energi total (1,5 x 10^-3 gram)c².
Jika c adalah kecepatan cahaya, maka saat benda tersebut berkecapatan 0,8 c,
energi total menjadi ….

a. (2 x
10^-3 gram) c²

b. (1,5 x
10^-3 gram) c²

c. (1,2 x
10^-3 gram) c²

d. (1,13
x 10^-3 gram) c²

e.
(9 x10^-4 gram) c²

17. Pada
percobaan Michelson-Morley digunakan suatu alat yang digunakan untuk mendeteksi
adanya eter. Alat tersebut disebut … .

a.
detektor d. spektrometer

b.
simulator e.
interferometer

c.
reflektor

18. Salah satu
postulat relativitas Einstein adalah … .

a. selang waktu pengamat yang diam dan selang
waktu pengamat yag bergerak tidak sama

b. panjang benda saat diam dan panjang benda
saat bergerak tidak sama

c. massa benda saat diam dan massa benda saat
bergerak tidak sama

d. kecepatan cahaya dalam vakum adalah sama
untuk semua pengamat baik diam maupun bergerak

e. semua gerakan benda di atas permukaan bumi
memiliki kecepatan mutlak

19. Kereta api
bergerak dengan kelajuan 20 m/s terhadap Bumi. Bila penumpang berjalan di dalam
kereta api dengan kelajuan 5 m/s terhadap kereta api dan searah dengan gerak
kereta api, maka kelajuan penumpang terhadap Bumi adalah … .

a.
20 m/s

b. 25 m/s

c. 30 m/s

d. 35 m/s

e. 40 m/s

20. Sebuah
pesawat bergerak dengan kecepatan 0,6c terhadap Bumi. Pesawat
menembakkan peluru dengan kecepatan 0,4c searah dengan gerak pesawat.

Kecepatan
peluru terhadap Bumi adalah … .

a. 0,2c

b. 0,5c

c. 0,6c

d. 0,8c

e. c

21. Sebuah
tangki kubus memiliki volume 1 m3. Volume tangki tersebut menurut pengamat yang
bergerak dengan kecepatan 0,8c sepanjang rusuk kubus adalah … .

a. 0,4 m³

b. 0,5 m³

c. 0,6 m³

d. 0,8 m³

e. 1,0 m³

22.
P dan Q adalah sepasang anak kembar.
P berkelana di antariksa dengan pesawat berkecepatan 0,8 c. Setelah 12
tahun berkelana akhirnya P pulang ke Bumi.

Menurut Q perjalanan P telah
berlangsung selama … .

a. 8 tahun

b. 10 tahun

c. 12 tahun

d. 15 tahun

e. 20 tahun

23.
Perbandingan dilatasi waktu untuk
sistem yang bergerak pada kecepatan 0,8c dengan sistem yang bergerak
dengan kecepatan 0,6 c adalah … .

a. 3 : 4

b. 4 : 3

c. 9 : 16

d. 16 : 9

e. 9 : 2

24. Agar massa
benda menjadi dua kali massa diamnya, maka benda harus bergerak dengan
kecepatan … .

c. c

d. 2 c

e. 2,5 c

25. Kecepatan
suatu benda yang massanya 1% lebih besar dari massa diamnya adalah … .

a. 0,14 c
d. 0,42 c

b. 0,22 c
e. 0,64 c

c. 0,36 c

26. Energi diam
sebuah elektron 0,5 MeV dan massa elektron 5 kali massa diamnya. Energi kinetik
elektron tersebut adalah … .

a. 0,5
MeV d. 2,0 MeV

b. 1,0
MeV e. 2,5 MeV

c.
1,5 MeV

27. Menurut
pengamat di sebuah planet ada dua pesawat antariksa yang mendekatinya dari arah
yang berlawanan, masing-masing adalah pesawat A yang kecepatannya 0,5c
dan pesawat B yang kecepatannya 0,4c (c = cepat rambat cahaya).
Menurut pilot pesawat A besar kecepatan pesawat B adalah ….

a.
010c

b.
0,25c

c.
0,40c

d.
0,75c

e.
0,90c

28. Percobaan
Michelson-Morley meng gunakan sifat cahaya, yaitu ….

a. difraksi

b.
refraksi

c.
polarisasi

d. interferensi

e.
dispersi

29. Sebuah
roket bergerak dengan kecepatan 0,8c. Jika dilihat oleh pengamat yang diam,
panjang roket itu akan menyusut sebesar ….

a.
20%

b.
36%

c.
40%

d.
60%

e.
80%

30. Hal-hal
berikut ini yang tidak berkaitan dengan postulat prinsip relativitas khusus
adalah ….

a. kecepatan
cahaya merupakan besaran yang isotropic

b.
kecepatan cahaya besarnya tetap di
dalam ruang hampa

c. hukum-hukum
elektromagnetik berkaitan erat dengan transformasi Lorentz

d.
hukum-hukum Newton tak bersesuaian
dengan transfromasi Lorentz

e.
hukum-hukum Newton hanya berlaku di
dalam kerangka acuan inersial

31. Jika
c adalah kelajuan cahaya di udara maka agar massa benda menjadi 125
persennya massa diam, benda harus digerakkan pada kelajuan ….

a.
1,25c

b.
1c

c.
0,8c

d.
0,6c

e.
0,5c

32. Ada
dua orang bersaudara kembar A dan B. B naik pesawat Enterpraise dengan kelajuan
sebesar 0,8c. Kemudian, A dan B bertemu pada suatu kesempatan dalam suatu acara
keluarga. Menurut B mereka telah berpisah selama 12 tahun, sementara A
mendebatnya tidak percaya. Lama perjalanan tersebut, menurut A adalah ….

a.
8 tahun

b.
10 tahun

c.
12 tahun

d.
15 tahun

e.
20 tahun

33. Jika
kelajuan partikel 0,6c maka parbandingan massa relativistic partikel itu
terhadap massa diamnya adalah ….

a.
5 : 3

b.
25 : 9

c.
5 : 4

d.
25 : 4

e.
8 : 5

34. Pernyataan
yang benar menurut teori realtivitas Einstein adalah ….

a.
massa benda diam lebih kecil daripada
massa benda bergerak

b.
panjang benda diam lebih panjang
daripada panjang benda bergerak

c.
gerak pengamat dan gerak sumbunya
tidak mempenagruhi cepat rambat cahaya

d.
selang waktu dua keadaan yang diamati
pengamat bergerak lebih besar dari pengamat diam

e.
waktu merupakan besaran yang bersifat
mutlak

35. Sebuah
roket panjang 100 meter dan massa 2 ton, meninggalkan bumidengan kecepatan
mendekati kecepatan cahaya.Menurut teori relativitas Einstein, dapat
dikemukakan oleh orang di bumi adalah ….

a.
massa roket < 20 ton, panjang roket
> 100 meter

b.
massa roket > 20 ton, panjang roket
< 100 meter

c.
massa roket < 20 ton, panjang roket
< 100 meter

d.
massa roket > 20 ton, panjang roket
> 100 meter

e.
massa dan panjang roket tetap

36. Suatu
partikel bertenaga rehat E0 sedang bergerak dengan tenaga kinetik Ek dan
kecepatan v sedemikian rupa hingga v/c = 0,99. Ek/E0 untuk
partikel besarnya ….

a.
2

b.
4

c.
6,1

d.
9

e. 12,3

37. Setiap
detik di matahari terjadi perubahan 4 × 10⁹ kg materi menjadi energi
radiasi. Jika laju cahaya dlam ruang hampa 3 × 10¹⁰ cm/s, daya yang
dipancarkan oleh matahari adalah ….

a. 3,6 × 10³⁰ watt

b. 4,8 × 10²⁷
watt

c. 3,6 × 10²⁶
watt

d. 1,2 × 10¹⁸
watt

e. 5,0 × 10¹⁰
watt

38. Jika sebuah gugus
bintang ditempuh dari bumi menggunakan pesawat berkecepatan tinggi dengan
kecepatan v = 0,99999, membutuhkan waktu 20 tahun. Jarak gugus bintang
tersebut ke bumi adalah ….

a. 20 tahun
cahaya

b. 40 tahun
cahaya

c. 100 tahun
cahaya

d. 4000 tahun cahaya

e. 10.0000 tahun cahaya

39. Sebuah
pesawat penjelajah bergerak terhadap pengamat di bumi pada arah horizontal
dengan kecepatan 0,8 c. Pesawat tersebut melepaskan roket searah gerak
pesawat dengan kecepatan 0,4 c terhadap pesawat.

Menurut pengamat di bumi kecepatan roket tersebut adalah
. . . .

a. 1,2 c

b. c

c. 0,9 c

d. 0,8 c

e. 0,4 c

40. Sebuah
roket pada keadaan diam memiliki panjang 10 meter. Jika roket bergerak dengan
kecepatan 0,6 c terhadap pengamat maka panjang roket tersebut menurut
pengamat adalah . . . .

a. 10
meter

b. 8
meter

c. 6
meter

d. 4
meter

e. 2
meter

41. Garis
tengah suatu asteroid menurut seorang pilot pesawat yang bergerak dengan
kecepatan 0,6 c adalah 8 km. Menurut pengamat yang diam terhadap asteroid
tersebut, garis tengahnya adalah . . . .

a. 10 km

b. 12 km

c. 14 km

d. 6 km

e. 18 km

42. Ada dua
orang A dan B. A mengendarai pesawat mata-mata ultracepat
dengan kecepatan 0,6 c terhadap B yang diam di bumi. Selang 3,4 .
10^-6 sekon menurut A sejak ia meninggalkan B di bumi
terjadi ledakan pada jarak 100 meter. Menurut B yang ada di bumi ledakan
tersebut terjadi setelah . . . .

a. 2,0 .
10^-6 detik

b. 3,75 .
10^-6 detik

c. 4,0 .
10^-6 detik

d. 4,2 .
10^-6 detik

e. 4,5 .
10^-6 detik

43. Massa diam
suatu benda adalah 2,0 kg. Massa benda tersebut ketika bergerak dengan
kecepatan 0,6 c adalah . . . .

a. 2,5 kg

b. 3,0 kg

c. 3,5 kg

d. 4,0 kg

e. 4,5 kg

44. Massa suatu
benda menjadi 125 persen masa diamnya. Kecepatan benda tersebut pada saat itu
adalah . . . .

a. 1,25 c

b. c

c. 0,8 c

d. 0,6 c

e. 0,5 c

45. Energi
relativistik total yang dimiliki suatu benda adalah . . . .

a. energi
kinetik + energi diam

b. energi
kinetik – energi diam

c. energi
diam – energi kinetik

d. energi
diam : energi kinetik

e. sama
dengan energi diamnya

46. Sebuah
benda dengan massa diam 1 kg memiliki momentum relativistik sebesar 2,25 . 10⁸
kg.m/s. Jika laju cahaya 3 . 10⁸ m/s maka kecepatan benda pada saat
itu adalah . . . .

a.
0,6 . 10⁸ m/s

b. 1,2 . 10⁸
m/s

c. 1,8 . 10⁸ m/s

d. 2,4 . 10⁸ m/s

e. 3,0 . 10⁸ m/s

47.
Diasumsikan kita mampu mengubah
seluruh batu bara menjadi energi dan untuk mendidihkan setiap liter air
dibutuhkan 3,0 . 10⁵ joule. Banyaknya air yang dapat dididihkan oleh
1 kg batubara adalah . . . .

a. 3 . 10¹¹ kilo liter

b. 3 . 10¹⁰
kilo liter

c. 3 . 10⁹
kilo liter

d. 3 . 10⁸
kilo liter

e. 3 . 10⁷ kilo liter

48. Konsep
transformasi relatitivistik memberikan konsekuensi berikut ini, kecuali .
. . .

a. tinjauan ulang terhadap konsistensi
hukum-hukum mekanika Newton

b. tinjauan ulang terhadap konsep keabsolutan
waktu

c. tinjauan ulang terhadap konsep cahaya

d. tinjauan ulang terhadap massa dan energi

e. tinjauan
ulang terhadap konsep ruang dan waktu

Download di Aplikasi Lebih Mudah

Rapi dan Siap Cetak, Klik Disini untuk Download Aplikasi

Modul untuk Bimbel / Materi Belajar Sekolah TK SD SMP SMA lebih lengkap dan lebih mudah di Aplikasi Produk Aqila Klik Disini untuk Download

Aqila Course