spot_imgspot_img

Top 5 This Week

spot_img

Related Posts

Pembahasan Soal Sbmptn Fisika Teori Relativitas

Pembahasan soal SBMPTN bidang study fisika perihal teori relativitas ini termasuk beberapa subtopik dalam serpihan teori relativitas khusus yakni teori relativitas Einstein , relativitas kecepatan , kontraksi panjang , dilatasi waktu , massa relativistik , saat-saat dan energi relativistik. Dari beberapa soal yang pernah keluar dalam soal SBMPTN bidang study fisika , versi soal perihal teori relativitas yang sering keluar antara lain menyeleksi kecepatan suatu benda kepada benda lainnya , menyeleksi kecepatan suatu benda oleh pengamat membisu , menyeleksi panjang suatu benda yang bergerak oleh pengamat yang membisu , mengamati insiden dilatasi waktu , menyeleksi panjang suatu benda bila diperhatikan oleh pengamat yang bergerak relatif kepada benda , menyeleksi periode suatu pendulum , menyeleksi kecepatan suatu benda mudah-mudahan energi kinetiknya bernilai sekian persen dari energi diamnya , menyeleksi saat-saat linear , energi kinetik , energi total , dan energi membisu bila kelajuan massa membisu diketahui.

Soal 1
Periode suatu pendulum di mula bumi besarnya 3 ,0 detik. Bila pendulum tersebut diperhatikan oleh seorang pengamat yang bergerak relatif kepada bumi dengan kecepatan 0 ,95c (c = kecepatan cahaya) , maka periode pendulum tersebut menjadi …
A. 0 ,5 detik
B. 1 ,5 detik
C. 9 ,6 detik
D. 15 detik
E. 300 detik

Pembahasan :
Dik : to = 3 detik

Berdasarkan rumus dilatasi waktu:

⇒ t = 3
1 − (v/c)2
⇒ t = to
1 − (0 ,95c/c)2
⇒ t = 3
1 − 0 ,9025
⇒ t = 3
0 ,975
⇒ t = 3
0 ,31

⇒ t ≈ 9 ,6 detik.

Jawaban : C

Soal 2
Agar energi kinetik benda bernilai 25% energi diamnya dan c merupakan kelajuan cahaya dalam ruang hampa , maka benda mesti bergerak dengan kelajuan ….
A. 1/4 c
B. 1/2 c
C. 3/5 c
D. 3/4 c
E. 4/5 c

Pembahasan :
Dik : Ek = 25% Eo , Ek/Eo = 0 ,25

Energi total benda yang bergerak mendekati kecepatan cahaya
E = Ek + Eo

Dengan :
E = energi total
Ek = energi kinetik
Eo = energi diam

Besar energi kinetik:
⇒ Ek = E – Eo

⇒ Ek = mo.c2  − mo.c2
1 − (v/c)2
⇒ Ek = ( 1  − 1) mo.c2
1 − (v/c)2
⇒ Ek = ( 1  − 1) Eo
1 − (v/c)2
Ek  = 1  − 1
Eo 1 − (v/c)2

Dari soal dimengerti Ek/Eo = 0 ,25 , maka:

⇒ 0 ,25 + 1 = 1
1 − (v/c)2
⇒ 1 ,25 = 1
1 − (v/c)2
⇒ √1 − (v/c)2 = 1
1 ,25

⇒ √1 − (v/c)2 = 4/5

Kuadratkan kedua ruas:
⇒ 1 – (v/c)2 = 16/25
⇒ (v/c)2 = 1 – 16/25 
⇒ (v/c)2 = 9/25

Akarkan kedua ruas:
⇒ v/c = 3/5
⇒ v = 3/5 c

Jawaban : C

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Elastisitas dan Gaya Pegas.

Soal 3
Jika suatu partikel yang massa diamnya m bergerak dengan kecepatan 3/5 c , maka pernyataan berikut yang benar merupakan …
(1) Momentum lineranya 3/4 mc
(2) Energi kinetiknya 1/4 mc2
(3) Energi totalnya 5/4 mc2
(4) Energi diamnya mc2

Pembahasan :
Dik : mo = m , v = 3/5 c

Pernyataan (1) – Benar
Berdasarkan rumus massa relativistik:

⇒ m1 = mo
1 − (v/c)2
⇒ m1 = m
1 − (3/5c/c)2
⇒ m1 = m
1 − 9/25
⇒ m1 = m
16/25
⇒ m1 = m
4/5

⇒ m1 = 5/4 m

Momentum linearnya:
⇒ P = m1.v
⇒ P = 5/4 m (3/5 c)
⇒ P = 3/4 mc

Pernyataan (4) – Benar
Energi membisu :
⇒ Eo = mo.c2
⇒ Eo = m.c2

Pernyataan (3) – Benar
Energi total :
⇒ E = m1.c2
⇒ E = 5/4 m.c2

Pernyataan (2) – Benar
Energi kinetik :
⇒ Ek = E – Eo
⇒ Ek = 5/4 m.c2 – m.c2
⇒ Ek = 1/4 m.c2

Jadi , pilihan yang benar merupakan 1 , 2 , 3 , dan 4.

Jawaban : E

Soal 4
Diketahui dua orang A dan B. A berada di bumi dan B berada di suatu pesawat antariksa yang bergerak dengan kecepatan 0 ,8 c pulang-pergi kepada bumi. Jika A mencatat perjalanan B selama 20 tahun , maka B mencatat perjalanan pesawat yang ditumpanginya selama …
A. 6 tahun
B. 9 tahun
C. 12 tahun
D. 15 tahun
E. 20 tahun

Pembahasan :
Dik : Δt = 20 tahun

Berdasarkan rumus dilatasi waktu:

⇒ Δt = Δto
1 − (v/c)2
⇒ 20 = Δto
1 − (0 ,8c/c)2
⇒ 20 = Δto
1 − 0 ,64
⇒ 20 = Δto
0 ,36
⇒ 20 = Δto
0 ,6

⇒ Δto = 12 tahun.

Jawaban : C

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Inti Radioaktivitas.

Soal 5
Dua buah benda bergerak dengan kecepatan masing-masing ½c dan ¼c , arah berlawanan. Jika c = kecepatan cahaya maka kecepatan benda pertama kepada benda kedua merupakan …
A. 0 ,125 c
B. 0 ,25 c
C. 0 ,50 c
D. 0 ,66 c
E. 0 ,75 c

Pembahasan :
Dik : v1 = ½c dan v2 = ¼c

Jika kecepatan benda pertama kepada benda kedua kita misalkan v12 , maka:

⇒ v12 = v1 + v2
1 + (v1.v2/c2)
⇒ v12 = ½c + ¼c
1 + (½c.¼c/c2)
⇒ v12 = ¾c
1 + ⅛
⇒ v12 = ¾c
9/8

⇒ v12 = 6/9c
 ⇒ v12 = 0 ,66c

Jawaban : D

Soal 6
Besarnya kecepatan gerak sepotong mistar yang panjangnya 2 m mudah-mudahan panjangnya teramati sebesar 1 m dari laboratorium merupakan …
A. ½c
B. ½c √3
C. c/3
D. 2c/3
E. ⅓c √2

Pembahasan :
Dik : Lo = 2m , L = 1 m

Berdasarkan panjang realtivistik:
⇒ L = Lo √1 − (v/c)2
⇒ 1 = 2 √1 − (v/c)2

Kuadratkan kedua ruas:
⇒ 1 = 4{1 – (v/c)2}
⇒ 1 = 4 – 4(v/c)2
⇒ 4(v/c)2 = 3

Akarkan kedua ruas:
⇒ 2 v/c = √3
⇒ 2v = c√3
⇒ v = ½c √3

Jawaban : B

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Bumi Antariksa – Hukum Keppler.

Soal 7
Sebuah roket bergerak dengan kecepatan 0 ,8 c. Jika dilihat oleh pengamat yang membisu , panjang roket itu akan berkurang sebesar …
A. 20%
B. 36%
C. 40%
D. 60%
E. 80%

Pembahasan :
Dik v = 0 ,8c

Berdasarkan kontraksi panjang:
⇒ L = Lo √1 − (v/c)2
⇒ L = Lo √1 − (0 ,8c/c)2
⇒ L = Lo √1 − (0 ,8)2
⇒ L = Lo √1 − 0 ,64
⇒ L = Lo √0 ,36
⇒ L = 0 ,6 Lo

Penyusutan panjang:
⇒ ΔL = L – Lo
⇒ ΔL = 0 ,6Lo – Lo
⇒ ΔL = -0 ,4Lo
Tanda minus menyediakan penyusutan

Persentase penyusutan:

⇒ %ΔL = 0 ,4Lo x 100%
Lo

⇒ %ΔL = 40%

Jawaban : C

Soal 8
Menurut pengamat di suatu planet ada dua pesawat antariksa yang mendekatinya dari arah yang bertentangan , masing-masing merupakan pesawat A yang kecepatannya 0 ,5 c dan pesawat B yang kecepatannya 0 ,4 c (c = kecepatan cahaya). Menurut pilot pesawat A , besar kecepatan pesawat B merupakan …
A. 0 ,10 c
B. 0 ,25 c
C. 0 ,40 c
D. 0 ,75 c
E. 0 ,90 c

Pembahasan :
Dik : va = 0 ,5 c , vb = 0 ,4 c

Jika kecepatan pesawat b menurut pengamat A kita misalkan vba , maka:

⇒ vba = va + vb
1 + (va.vb/c2)
⇒ vba = 0 ,5c + 0 ,4c
1 + (0 ,5c.0 ,4c/c2)
⇒ vba = 0 ,9c
1 + 0 ,2
⇒ vba = 0 ,9c
1 ,2

⇒ vba = 0 ,75c

Jawaban : D

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Gelombang Bunyi.

Soal 9
Sebuah tangki berupa kubus memiliki volume 1 m3 bila diperhatikan oleh pengamat yang membisu kepada kubus tersebut. Jika pengamat bergerak relatif kepada kubus dengan kecepatan 0 ,8 c panjang rusuk kubus yang teramati merupakan …
A. 0 ,2 meter
B. 0 ,4 meter
C. 0 ,5 meter
D. 0 ,6 meter
E. 0 ,8 meter

Pembahasan :
Dik v = 0 ,8c , Lo = 1 m

Berdasarkan kontraksi panjang:
⇒ L = Lo √1 − (v/c)2
⇒ L = 1 √1 − (0 ,8c/c)2
⇒ L = √1 − (0 ,8)2
⇒ L = √1 − 0 ,64
⇒ L = √0 ,36
⇒ L = 0 ,6 meter.

Jawaban : D

Soal 10
Sebuah pesawat supercepat bergerak kepada bumi dengan kelajuan v = 0 ,6c. Di dalam pesawat pulsa cahaya dipancarkan dari sumber S ke cermin C dan dipantulkan oleh cermin C ke S.

Pembahasan Soal SBMPTN Fisika Teori Relativitas

Peristiwa ini diperhatikan oleh A yang berada di pesawat dan B yang berada di bumi. Menurut A , waktu yang diinginkan pulsa cahaya untuk bergerak bolak-balik S-C-S merupakan 2 x 10-8 s. Pernyataan di bawah ini yang benar merupakan ….
(1) Menurut A jarak dari S ke C merupakan 3 m
(2) Menurut B jarak dari S ke C merupakan 2 ,4 m
(3) Menurut B waktu pulsa cahaya bergerak bolak-balik S-C-S merupakan 2 ,5 x 10-8 s.
(4) Menurut B kelajuan pulsa cahaya di saat bergerak dari C ke S merupakan 1 ,2 x 108 s.

Pembahasan :
Jarak S ke C menurut A
⇒ so = ½ c.Δto
⇒ so = ½ (3 x108) (2 x 10-8)
⇒ so = 3 m

Jaraka dari S ke C menurut B
⇒ s = so √1 − (v/c)2
⇒ s = 3 √1 − (0 ,6c/c)2
⇒ s = 3 √1 − (0 ,6)2
⇒ s = 3 √1 − 0 ,36
⇒ s = 3 √0 ,64
⇒ s = 2 ,4 m

Waktu untuk bolak-balik S-C-S menurut B

⇒ Δt = Δto
1 − (v/c)2
⇒ Δt = 2 x 10-8
1 − (0 ,6c/c)2
⇒ Δt = 2 x 10-8
1 − 0 ,36
⇒ Δt = 2 x 10-8
0 ,64
⇒ Δt = 2 x 10-8
0 ,8

⇒ Δt = 2 ,5 x 10-8 s

Sesuai dengan postulat Einstein , laju cahaya tidak berubah baik untuk pengamat bergerak ataupun pengamat membisu sehingga menurut B kelajuan pulsa cahaya di saat bergerak dari C ke S merupakan 3 x 108 s.

Jadi , pilihan yang benar merupakan 1 , 2 , dan 3.

Jawaban : A
Share ke Facebook >>Share ke Twitter >>
Cafeberita.com merupakan blog perihal materi belajar. Gunakan Kolom Search atau pencarian untuk mendapatkan materi berguru yang ingin dipelajari.

admin
adminhttps://cafeberita.com
Segera hubungi kami melalui WhatsApp untuk informasi lebih lanjut dan jadilah bagian dari komunitas eksklusif kami. Jadikan impian hunian sempurna Anda menjadi kenyataan sekarang! Pengunduh Video Online Gratis : https://r.cafe/

Popular Articles