Pengertian Energi Relativistik – Penjelasan, Rumus

Kekekalan energi adalah salah satu hukum yang paling dominan dalam fisika. Kita menyadari fakta bahwa energi memiliki banyak bentuk penting, juga setiap bentuk dapat diubah menjadi bentuk lain.

Kita tahu bahwa parameter seperti jarak, waktu, gerak, kecepatan , dan percepatan semuanya bersifat relativistik, maka, kita dapat mengatakan bahwa energi juga merupakan besaran relativistik. Dengan kata lain, energi benda yang ditinjau tergantung pada kerangka acuan inersia tempat kita berada.

Menurut fisika klasik, jumlah total energi dalam suatu sistem tetap konstan. Secara relativistik, energi tetap kekal, asalkan definisinya dimoderasi untuk memasukkan kemungkinan perubahan massa menjadi energi, seperti dalam reaksi yang terjadi di dalam reaktor nuklir.

Energi relativistik didefinisikan sedemikian rupa sehingga akan kekal dalam semua kerangka inersia, seperti halnya dalam kasus momentum relativistik.

Apa itu energi relativistik?

Kekekalan energi adalah salah satu hukum terpenting dalam fisika. Energi tidak hanya memiliki banyak bentuk penting, tetapi setiap bentuk dapat diubah menjadi bentuk lain.

Kita tahu bahwa secara klasik, jumlah total energi dalam suatu sistem tetap konstan. Secara relativistik, energi masih kekal, tetapi kesetaraan energi-massa sekarang harus diperhitungkan, misalnya, dalam reaksi yang terjadi di dalam reaktor nuklir.

Energi relativistik sengaja didefinisikan sehingga kekal dalam semua kerangka inersia, seperti halnya momentum relativistik. Akibatnya, beberapa besaran fundamental berhubungan dengan cara yang tidak diketahui dalam fisika klasik.

Semua hubungan ini telah diverifikasi oleh hasil eksperimen dan memiliki konsekuensi mendasar. Definisi energi yang diubah mengandung beberapa wawasan baru yang paling mendasar dan spektakuler tentang alam dalam sejarah baru-baru ini.

Rumus Energi Relativistik:

Mari kita mulai dengan penurunan rumus energi relativistik. Ketika kita menghitung energi non-relativistik, kita mengasumsikan bahwa perubahan energi kinetik sama dengan pekerjaan yang dilakukan pada sistem atau objek yang dipertimbangkan. Dalam kasus relativistik juga mengasumsikan teorema yang sama dan memperkirakan energi relativistik.

Untuk menurunkan rumus energi relativistik, kita asumsikan bahwa prinsip massa-energi berlaku dalam relativitas. Menurut teorema usaha-energi, ini menyatakan bahwa kerja total yang dilakukan pada suatu sistem berubah menjadi energi kinetik.

Dengan kata lain, kita katakan perubahan energi kinetik dapat dievaluasi dengan menghitung usaha yang dilakukan pada sistem atau benda yang kita pertimbangkan. Rumus energi relativistik juga dikenal sebagai hubungan energi-momentum.

Dalam fisika klasik, energi kinetik diberikan oleh produk massa dan kuadrat kecepatan, energi kinetik ini berlaku untuk benda yang memiliki kecepatan lebih kecil dari kecepatan cahaya. Tapi kita tahu bahwa dalam mekanika relativistik kita berasumsi bahwa partikel bergerak dengan kecepatan cahaya. Energi potensial partikel dianggap hampir nol atau dapat diabaikan.

Energi relativistik juga dikenal sebagai energi kinetik relativistik dan dapat diturunkan dengan turunan kecil seperti yang diberikan di bawah ini. Kita tahu bahwa menurut teorema usaha-energi, dinyatakan bahwa kerja total yang dilakukan pada suatu sistem berubah menjadi energi kinetik.

Dengan kata lain, kita katakan perubahan energi kinetik dapat dievaluasi dengan menghitung usaha yang dilakukan pada sistem atau benda yang kita pertimbangkan. Oleh karena itu secara matematis kita tulis,

[Rightarrow E=int_{0}^{r}dW=int_{0}^{r}F.dr=int_{0}^{r}Fdr]…….(1)

Karena gaya yang diterapkan dan perpindahan berada dalam arah yang sama, kita tidak mempertimbangkan produk skalar.

Kita tahu bahwa menurut hukum Newton gaya gerak F sama dengan,

[Rightarrow F=frac{dp}{dt}=frac{d(mv)}{dt}]…….(2)

Dan kecepatan partikel diberikan oleh,

[Rightarrow v=frac{dr}{dt}]…………(3)

Mengganti nilai-nilai dalam persamaan (1) kita mendapatkan,

[Rightarrow E=int_{0}^{t}frac{d}{dt}(mv)vdt=mint_{0}^{v}vdv=frac{mv^{2}}{ 2}]..(4)

Persamaan (4) menyerupai rumus energi kinetik klasik dari partikel yang bergerak dengan kecepatan v. Namun, di sini kita sedang mempertimbangkan kasus relativistik dan dengan demikian mensubstitusi nilai massa dengan massa diam dan kecepatan dengan transformasi Lorentz kita dapatkan,

[Rightarrow m=gamma m_{0}c^{2}]

Mengganti nilai massa relativistik dan kecepatan akhirnya kita menghitung energi relativistik.

Related Posts