Fisika Modern: Mencari Makna Persamaan Relativitas Einstein (1)

Semarang -- (25/02/2024).  Waktu SMA dulu kita tau bahwa benda-benda disekitar kita ditarik oleh bumi atau yang kita kenal gravitasinya, sesuatu yang bergerak akan terus bergerak begitupun sesuatu yang diam akan terus diam (Inersia), gaya aksi dan reaksi dsb, semua berjalan normal ketika kita melihat seluruh pergerakan dimuka bumi mengikuti hukum alam yang ditulis Isaac Newton, begitupun dengan pergerakan-pergerakan planet-planet ditatasurya, hingga suatu ketika kita menemukan fakta bahwa bola besi yang beratnya berkali-kali lipat daripada bulu burung, jatuh bersamaan dengan waktu yang sama dari bulu burung, kita pun bertanya-tanya, "apakah gaya gravitasi sebenarnya tidak dipengaruhi massa benda?",  lebih jauh lagi, "kalau memang Hukum Newton salah, mengapa kita tetap mempelajarinya?? ". Baik gravitasi, inersia, gaya-gaya dan konsep mengenai dinamika atau hal yang membahas pergerakan suatu benda yang mengacu pada Hukum Newton  disebut ilmu fisika klasik (classical physics) sedangkan perkembangan lebih jauh ilmu fisika yang lebih baru dengan tokoh gila ikoniknya Einstein disebut ilmu fisika modern.

     Hal mendasar yang biasanya dipelajari ilmu fisika sebelum melanglang buana lebih jauh ke fisika kuantum dan kawan-kawanya adalah konsep relativitas khusus einstein, lebih tepatnya pemahaman pada 2 postulat einstein yaitu Hukum Fisika yang sama pada semua kerangka inersia dan kecepatan cahaya yang tetap, disini saya menarik benang merah yang menjadi pokok pada pembahasan tersebut yaitu konstanta atau faktor koreksi relativitistik, dengan memahami konstanta ini, Insya Allah berarti kita sudah sampai setengah perjalanan memahami 2 postulat einstein berikut dengan dilatasi waktu, kontraksi panjang, momentum relativistik dst. Faktor koreksi relativistik (gamma) tersebut adalah : 

Measurement and detection radiation (Nicholas T)/https://fisikasekolahmadrasah.blogspot.com

    pertama kita melihat dari variabel-variabelnya dulu, jika variabel-variabel itu gula, kantong teh, air dan gelas maka persamaan itu adalah segelas tehnya, dengan mengetahui komposisi segelas teh itu kita bisa merasakan hangat dan manisnya teh tersebut, dengan memahami variabel tersebut seakan kita melihat kejadian atau fenomena yang berusaha digambarkan ilmuan saat itu. 

     hal yang tak kalah penting adalah hubungan antar variabel tersebut, disini ada variabel kecepatan, kecepatan benda yang kita amati dengan kecepatan cahaya, kita bisa lihat gamma yang sebelah kanan terlebih dahulu atau gamma aksen untuk memudahkan pemahaman (walaupun sebenarnya sama nilainya hanya berbeda penggunaan disistem fisisnya), dimana nilai gamma berbanding lurus dengan kecepatan benda dan berbanding terbalik dengan kecepatan cahaya yang artinya semakin besar kecepatan benda maka semakin besar nilai gammanya, begitupun hubungan sebaliknya kecepatan cahaya dengan nilai gamma, setelah itu kita bisa memverifikasi nilai gamma itu sebenarnya adalah sebuah konstanta dengan analisis dimensi, kecepatan benda sama dimensinya dengan dengan kecepatan cahaya (m/s)  sehingga tak ada lagi satuanya, inilah yang dinamakan konstanta 

https://amp.kompas.com/skola/read/2022/03/26/121237569/dimensi-dalam-pengukuran-fisika

   terakhir, kita lihat cara peramuan teh manis hangat tersebut, kita lihat operasi-operasi yang dilakukan pada persamaan matematika tersebut, disini kita bisa melihat model yang mirip-mirip, kita menemukan model yang sama yaitu operasi vektor, lebih tepatnya operasi vektor dot 

https://jagostat.com/bahas-soal-matematika/contoh-soal-perkalian-titik-vektor

dimana cos = (vektor u. vektor v)/ (panjang vektor u. panjang vektor v), selain itu kita bisa menemukanya pada dipersamaan lain yang mirip dan tentu saja memiliki hubungan jika dipelajari lebih lanjut.

https://rumusdasarmatematika.blogspot.com/2014/11/rumus-jumlah-dan-selisih-dua-sudut.html?m=1

                                                                                                                                                                                                                                                                                         dimana perkalian cos A dengan cos B mewakili perkalian nilai x atau sisi depan dengan nilai x yang lain (x') atau bisa ditulis cos^2 (x), begitupun dengan nilai sin A dengan sin B bisa ditulis sin^2 (y), jangan lupa sisi miringnya merupakan panjang vektornya

cos = samping/ miring
sin = depan/ miring

https://www.sampoernaacademy.sch.id/id/rumus-teorema-pythagoras/

      kita juga bisa lihat kemiripanya dengan rumus phytagoras yang tentunya punya hubungan dengan operasi vektor tersebut yang sama-sama menggambarkan sudut dan sisi2 segitiga, dengan a sisi samping, b sisi depan dan c sisi miring. hal yang penting disini sisi a, sisi b dan sisi c saling tegak lurus satu sama lain namun saling mempengaruhi satu sama lain dengan membentuk sudut, variabel a, b dan c berhubungan secara paralel, punya arah yang sama namun saling bersebrangan, seperti kita jalan beriringan ke depan tapi si dia ada disisi lain jalan, kembali ke persamaan konstanta gamma tadi jadi jika kita buat kemiripannya maka : 

gamma^2 = 1^2 + (v/c)^2                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           untuk penyimpulanya bisa kamu sadari sendiri, hal yang perlu digaris bawahi disini konstanta relativistik gamma ini bernilai 0~1 (atau 0~100%) sama seperti konstanta yang dimiliki sin dan cos yang bernilai 0~1, jika sin dan cos digunakan pada vektor-trigonometri untuk mengoreksi panjang vektor berdasarkan seberapa jauh menjauh dari sumbu nya (jika cos maka panjang vektor semakin mengecil atau memendek jika semakin cenderung ke sumbu y begitupun sebaliknya untuk sin) maka konstanta gamma ini memberikan beragam koreksi fenomena relativistik seperti massa benda ketika bergerak mendekati kecepatan cahaya (semakin besar kecepatan benda mendekati kecepatan cahaya maka seakan-akan massanya semakin besar, begitupun sebaliknya jika semakin kecil kecepatan benda tersebut menjauhi kecepatan cahaya).

Buku Measurement and Detection of Radiation Nicholas T)/dok. pri

                kadang kita terlalu cepat ingin memahami keseluruhan rumus sehingga seringnya kita pusing dan tentu saja menghafalnya + recall back memories membutuhkan energi ekstra daripada yang sudah pahami maksud rumusnya, perlahan tapi pasti bisa, dibawa santai aja.  selanjutnya kita akan membahas lebih lanjut penerapan konstanta relativistik ini untuk menjawab "apakah gaya gravitasi sebenarnya tidak dipengaruhi massa benda?",  lebih jauh lagi, "kalau memang Hukum Newton salah, mengapa kita tetap mempelajarinya??", tetap semangat mencari tau!