Contoh soalan relativiti khas

7 Contoh Masalah Relativiti Khas

1. Sebuah jambatan mempunyai panjang 200 meter. Jika diperhatikan oleh seorang pemerhati di dalam kapal terbang yang bergerak pada kelajuan 0,6 c (c = kelajuan cahaya) selari dengan jambatan, maka panjang jambatan yang diperhatikan ialah…

A. 233 m
B. 200 m
C. 180 m
D. 160 m
Timur 120 m

Perbincangan
Dikenali :
L_o = 200 meter
v = 0,6 c
Ditanya Panjang jambatan yang diperhatikan oleh pemerhati yang bergerak (L)
Jawab :

Formula pengecutan panjang :
Penerangan:
L = Panjang objek dalam kerangka rujukannya
L_o = Ppanjang objek dalam kerangka rujukan yang lain
Panjang jambatan yang diperhatikan (L) :
Jawapan yang betul ialah D.

2. Sebuah roket dengan panjang L _o bergerak pada kelajuan ½√3 c (c = kelajuan cahaya). Apabila dilihat oleh pemerhati pegun, panjang roket itu ialah…

A. 0.25 L_o
B. 0.5 L_o
C. 0.8 L_o
D. 1.0 L_o
E. 1.5 L_o

Perbincangan
Dikenali :
L_o =L_o
v = 0,5√3 c
Ditanya Panjang roket apabila dilihat oleh pemerhati pegun
Jawab :
Jawapan yang betul ialah B.

3. Panjang objek yang diukur oleh pemerhati pegun = 12 m. Berapakah panjang objek apabila diukur oleh pemerhati yang bergerak pada kelajuan 0,8 c (c = kelajuan cahaya) relatif kepada objek tersebut?

A. 12,6 m
B. 12,2 m
C. 9,6 m
D. 7,2 m
Timur 6,0 m

Perbincangan
Dikenali :
L_o = 12 meter
v = 0,8 c
Ditanya Panjang objek apabila diukur oleh pemerhati yang bergerak (L)
Jawab :

Formula pengecutan panjang :

Penerangan:
L_o = Panjang objek apabila diukur oleh pemerhati pegun
L = Panjang objek apabila diukur oleh pemerhati yang bergerak
v = Kelajuan pergerakan pemerhati
c = Kelajuan cahaya

Panjang sesuatu objek apabila diukur oleh pemerhati yang bergerak :
Jawapan yang betul ialah D.

4. Satu peristiwa berlaku selama 3 s mengikut pemerhati yang bergerak menjauhi peristiwa itu pada kelajuan 0,8 c (c = kelajuan cahaya). Menurut pemerhati pegun, peristiwa itu berlaku dalam selang masa…

A. 5,0 s
B. 4,8 s
C. 3,0 s
D. 1,8 s
E. 1,2 s

Perbincangan
Dikenali :
t_m = 3 saat
v = 0,8 c
Ditanya : Selang masa sesuatu peristiwa mengikut pemerhati pegun (t_m)
Jawab :
Formula dilatasi masa :

Penerangan:
t_m = Selang masa sesuatu peristiwa mengikut pemerhati yang bergerak
t_s = Selang masa peristiwa mengikut pemerhati pegun
Selang masa peristiwa itu mengikut pemerhati pegun :

Jawapan yang betul ialah D.

5. Panjang objek yang diukur semasa bergerak mengecut sebanyak 20 cm berbanding panjangnya apabila diukur semasa rehat. Jika panjang objek yang diukur semasa rehat ialah 1 m dan c = kelajuan cahaya, maka kelajuan pergerakan objek ialah...
A. 0,2 c
B. 0,3 c
C. 0,4 c
D. 0,6 c
E. 0,8 c
Perbincangan
Dikenali :
L_o = 1 meter
L = 1 meter – 0,2 meter = 0,8 meter
Ditanya : Kelajuan pergerakan objek (v)
Jawab :
Formula pengecutan panjang :

Penerangan:
 = Pemalar
c = Kelajuan cahaya
L_o = Panjang objek semasa ia diam
L = Panjang objek semasa bergerak
Kelajuan pergerakan objek :

Jawapan yang betul ialah D.

6. Sebuah satah mempunyai panjang 95 m apabila ia pegun di Bumi. Apabila satah bergerak pada kelajuan v, menurut seorang pemerhati di Bumi, panjang satah tersebut ialah 76 m. Magnitud kelajuan v ialah...
A. 0,25 c
B. 0,50 c
C. 0,60 c
D. 0,75 c
E. 0,80 c
Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
L_o = 95 meter
L = 76 meter
Ditanya: Kelajuan pesawat (v)
Jawapan:
Formula pengecutan panjang:

Kelajuan pesawat:

Jawapan yang betul ialah C.

7. Agar panjang objek yang bergerak mengikut pemerhati di Bumi bersamaan dengan ½ panjang objek pegun, objek tersebut mesti bergerak pada kelajuan….. (√3 = 1,7)
A. 0,50 c
B. 0,60 c
C. 0,70 c
D. 0,95 c
E. 0.90 c
Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
L = 0,5 L_o
Ditanya: Kelajuan objek (v)
Jawapan:
Kelajuan objek:

Jawapan yang betul ialah C.

Sumber soalan:

Soalan Fizik Peperiksaan Kebangsaan untuk Sekolah Menengah Atas/Sekolah Menengah Vokasional