Rumus Gerak Relatif dan Transformasi Galileo – Materi Fisika Kelas 12

Hai, Sobat Zenius! Kali ini kita akan membahas mengenai rumus gerak relatif dan transformasi Galileo, pengertian, hingga cara menghitung dan contoh soalnya. Elo masih ingat nggak, kalau gerak relatif itu sebenarnya sudah pernah dipelajari di kelas 10, lho. Seperti yang kita tahu, teori relativitas yang dirumuskan Albert Einstein itu ada dua yaitu relativitas khusus dan relativitas umum. 

Namun, pada artikel kali ini gue nggak akan membahas kedua teori tersebut, melainkan hanya fokus pada relativitas khusus terutama tentang gerak relatif. So, langsung aja yuk masuk ke pembahasan!

Apa Itu Gerak Relatif?

Secara definisi, gerak relatif adalah besaran gerak yang teramati, bergantung terhadap pengamat. Well, gue yakin banget nih elo pasti masih bingung kalau cuma membacanya dari definisi tadi. 

So, biar elo paham pengertian gerak relatif, coba deh lihat gambar di bawah ini!

Dari gambar di atas terlihat ada mobil A dan mobil B yang sama-sama sedang bergerak maju. Kemudian, ada seorang pengamat nih yang bernama Jey berdiri di pinggir jalan. 

Nah, si Jey ini melihat mobil A bergerak dengan kecepatan 50 m/s atau bisa ditulis A, Jey= 50 m/s. Kemudian, ada mobil B yang bergerak dari arah berlawan mobil A. Menurut si Jey kecepatan mobil B ini sebesar 25 m/s atau bisa ditulis Vb, Jey = 25 m/s.

Pertanyaannya, apakah orang yang ada di dalam mobil B melihat mobil A bergerak dengan kecepatan yang sama seperti pengamatan Jey?

Well, coba deh bayangin elo lagi di dalam mobil B. Kemudian, elo melihat mobil A bergerak maju ke arah elo. 

Nah, pastinya elo melihat mobil A tersebut bergerak ke arah elo dengan sangat cepat kan? Padahal, menurut si Jey yang berdiri di pinggir jalan kecepatan mobil A nggak secepat yang elo pikirkan, lho! 

Lantas kenapa menurut orang di dalam mobil B, mobil A itu terlihat bergerak sangat cepat? Jadi, hal tersebut dikarenakan mobil B dan mobil A sama-sama bergerak nih Sobat Zenius.

Sebelum lanjut, yuk download dulu aplikasi Zenius. Elo bisa dapetin akses ke ribuan materi pelajaran, latihan soal, dan fitur-fitur gratis Zenius. Tinggal klik aja gambar di bawah sesuai gadget elo, ya!

Baca Juga: Mengenal Konsep Energi Relativistik

Kalau begitu, bagaimana kita bisa tahu kecepatan mobil A terhadap mobil B? 

Caranya gampang banget Sobat Zenius, elo cuma perlu cari selisihnya aja kok. Tapi, sebelum itu elo harus buat dahulu perjanjian orientasinya. 

Misalnya nih, kalau bergerak ke kanan nilai kecepatannya positif. Begitupun sebaliknya, kalau bergerak ke kiri nilai kecepatannya negatif.

Sehingga, rumus kecepatan relatif yang bisa elo gunakan:

Balik lagi ke pertanyaan awal, berapakah kecepatan mobil A terhadap mobil B? Maka, cara menghitungnya adalah sebagai berikut:

VA,B = VA, Jey – VB, Jey

VA,B= 50 m/s – (-25 m/s)

VA,B= 75 m/s

Dengan demikian, kecepatan mobil A menurut mobil B yakni sebesar 75 m/s. 

Kok bisa 75 m/s? Padahal kan, kita tahu kalau kecepatan mobil A menurut Jey hanya sebesar 50 m/s? Nah lho kira-kira mana nih jawaban yang benar? 75 m/s atau 50 m/s?

Nah, jawabannya dua-duanya benar nih, Sobat Zenius. Sebab, nilai kecepatan akan berbeda tergantung pada pengamatnya. 

Baca Juga: Postulat Einstein tentang Relativitas

Transformasi Galileo

Dari gambar di atas, diilustrasikan kalau kalau pengamat 1 dengan kerangka S yang diam. Sedangkan, pengamat 2 dengan kerangka S’ bergerak dengan laju tetap v searah sumbu x. 

Nah, kedua pengamat ini mengamati peristiwa P nih, guys. Sehingga, koordinat ruang dan waktu peristiwa P, menurut S yaitu (x, y, z, t). Sedangkan, menurut S’ yakni (x’, y’, z’, t’).

Maka:

Transformasi Galileo 

x’ = x – v.t

y’ = y

z’ = z

t’ = t

Transformasi kebalikannya

x = x’ + v.t

y = y’

z = z’

t = t’

Transformasi kecepatan Galileo

Transformasi kecepatan kebalikannya

Contoh Soal Gerak Relatif

Biar makin paham, sekarang coba kita latihan soal, yuk!

1. Salah satu contoh gerak relatif pada kehidupan sehari-hari adalah ….

A. Saat berada di dalam mobil, kemudian mobil mengerem secara mendadak maka badan kita terdorong kedepan

B. Saat berada di dalam mobil, kemudian mobil dipercepat secara mendadak maka badan kita tertarik ke belakang

C. Saat berada di dalam mobil yang bergerak, pohon-pohon di luar mobil terlihat bergerak

D. Saat kita berada di dalam mobil A dan melihat mobil B didepan bergerak dengan arah berlawanan, gerak mobil B akan terlihat lebih lambat jika dibandingkan ketika kita diam dipinggir jalan

E. Saat kita berada di dalam mobil A dan melihat mobil B didepan bergerak searah, gerak mobil B akan terlihat lebih cepat jika dibandingkan ketika kita diam dipinggir jalan

Jawaban dan Pembahasan:

Salah satu contoh gerak relatif pada kehidupan sehari-hari adalah saat berada di dalam mobil yang bergerak, pohon-pohon di luar mobil terlihat bergerak. Maka, jawaban yang tepat adalah C. 

2. Ketika Mia berada di dalam mobil dan melihat sepeda di depannya bergerak dengan arah yang berlawanan dengan mobil Mia, dia mengukur kecepatan sepeda tersebut adalah 20 m/s. Pada waktu yang sama Sultan diam di pinggir jalan dan mengukur kecepatan gerak motor tersebut adalah 10 m/s. Perbedaan hasil pengukuran tersebut disebabkan karena  ….

A. Perbedaan kejadian

B. Perbedaan pengamat 

C. Perbedaan alat ukur

D. Perbedaan kerangka acuan

E. Tidak ada yang benar

Jawaban dan Pembahasan:

Perbedaan hasil pengukuran tersebut disebabkan karena perbedaan pengamat. Maka, jawaban yang tepat adalah B.

3. Sebuah kereta bergerak dengan kecepatan 20 m/s ke kanan terhadap pengamat yang diam. Kemudian, ada seorang pengendara sepeda bergerak di atas kereta dengan kecepatan 2 m/s ke kiri menurut pengamat yang diam. Kelajuan sepeda terhadap kereta adalah …. 

A. 22 m/s ke kiri

B. 22 m/s ke kanan

C. 18 m/s ke kiri

D. 18 m/s ke kanan

E. Tidak ada yang benar

Jawaban dan Pembahasan:

Diketahui: Vkp = +20 m/s (kanan)

Vsp = -2 m/s (kiri)

Vsk = Vsp + Vpk

Vsk = -2 + (-20) = 22 m/s ke kiri

Maka, jawaban yang tepat adalah A.

Baca Juga: Rumus Massa dan Momentum Relativistik

So, itu dia guys pembahasan tentang gerak relatif. Untuk memahami materi ini lebih lanjut, elo bisa banget nih kunjungi aplikasi Zenius. Nggak cuma materi Fisika aja lho, di Zenius elo juga bisa tonton video mata pelajaran lainnya seperti Matematika, Kimia, dan lainnya. Klik banner di bawah ini!

Sobat Zenius ada paket belajar yang menarik untuk nemenin elo belajar nih. Fiturnya lengkap dan canggih namanya Zenius Aktiva.  Elo bisa belajar dari video materi premium, ngerjain tryout, tanya jawab sama Zen Tutor di live class dan berbagai fasilitas seru lainnya. Klik banner di bawah ini ya untuk mendapatkan info lebih lanjut paketnya. See you!

Originally Published: March 11, 2022

Updated By: Arieni Mayesha