13 Contoh Soal Relativitas Massa beserta Pembahasannya dengan Rumus

Dalam materi Fisika kelas 12 SMA, kamu akan mempelajari tentang relativitas Massa yang merupakan bagian dari teori relativitas khusus.

Konsep tersebut menjelaskan bahwa massa suatu benda dapat berubah ketika benda tersebut bergerak dengan kecepatan yang sangat tinggi, terutama mendekati kecepatan cahaya.

Untuk membantumu semakin memahami materi yang satu ini, Mamikos telah menyusun berbagai contoh soal relativitas massa beserta pembahasannya lengkap yang bisa kamu pelajari. 🖊️📚⚠️

Mengenal Relativitas Massa

Baca Juga :

9 Contoh Soal Resultan Gaya beserta Pembahasannya Lengkap | Materi Fisika Kelas 12 SMA

Menurut teori yang dikemukakan oleh Albert Einstein, massa benda yang bergerak akan tampak lebih besar dibandingkan massa benda saat berada dalam keadaan diam.

Fenomena ini dijelaskan dalam teori relativitas khusus, yang menyatakan bahwa beberapa besaran fisika seperti massa, waktu, dan panjang dapat berubah bergantung pada kecepatan benda terhadap pengamat.

Ketika suatu benda bergerak dengan kecepatan yang sangat tinggi, terutama mendekati kecepatan cahaya, massa benda tersebut tidak lagi sama seperti massa diamnya. Semakin besar kecepatan benda, maka massa relativistiknya juga akan semakin bertambah.

Oleh karena itu, konsep relativitas massa digunakan untuk menjelaskan hubungan antara massa benda dan kecepatannya.

Perubahan massa tersebut dapat dihitung menggunakan rumus relativitas massa berikut:

[m=m01-v2c2]

Keterangan:
(m) = massa benda saat bergerak
(m0) = massa benda saat diam (massa diam)
(v) = kecepatan benda
(c) = kecepatan cahaya ((3×108,m/s))

Melalui rumus tersebut dapat diketahui bahwa ketika kecepatan benda semakin mendekati kecepatan cahaya, nilai penyebut pada persamaan akan semakin kecil sehingga massa benda yang terukur menjadi lebih besar dibandingkan massa diamnya.

Baca Juga :

25 Contoh Soal Bidang Miring dan Penyelesaiannya

Kumpulan Contoh Soal Relativitas Massa beserta Pembahasannya

1. Sebuah objek memiliki massa diam sebesar 10 kg. Apabila objek tersebut bergerak dengan kecepatan 0,6 kali kecepatan cahaya (c), tentukan massa benda saat bergerak menurut teori relativitas.

Pembahasan:

Rumus massa relativistik:

[m=m01-v2c2]

Substitusi nilai yang diketahui:

[m=101-(0,6c)2c2]
[m=101-0,36c2c2]
[m=101-0,36]
[m=100,64]
[m=100,8]
[m=12,5 kg]

Jadi, massa benda ketika bergerak menjadi 12,5 kg.

Baca Juga :

Contoh Soal Gelombang Elektromagnetik Kelas 12 dan Jawabannya Lengkap

2. Suatu benda bergerak dengan kecepatan 0,6c. Jika massa benda saat bergerak dinyatakan sebagai n kali massa diamnya, tentukan nilai n.

Pembahasan:

Persamaan massa relativistik:

[m=m01-v2c2]

Karena massa bergerak dinyatakan sebagai n kali massa diam, maka:

[m=n·m0]

Sehingga:

[nm0=m01-(0,6c)2c2]

Sederhanakan:

[n=11-0,36c2c2]
[n=11-0,36]
[n=10,64]
[n = \frac{1}{0,8}]
[n = 1,25]

Jadi, massa benda menjadi 1,25 kali massa diamnya.

3. Sebuah partikel memiliki massa diam sebesar (m_0). Jika partikel tersebut bergerak dengan kecepatan 0,8 kali kecepatan cahaya, tentukan massa partikel saat bergerak menurut teori relativitas.

Pembahasan:

Rumus massa relativistik:

[m=m01-v2c2]

Substitusi nilai kecepatan:

[m=m01-(0,8c)2c2]
[m=m01-0,64c2c2]
[m=m01-0,64]
[m=m00,36]
[m=m00,6]
[m=1,67,m0]

Jadi, massa partikel saat bergerak menjadi sekitar 1,67 kali massa diamnya.