SOAL - SOAL DAN PEMBAHASAN RELATIVITAS, Ulangan Harian ke-1

SMA WAGE RUDOLF SUPRATMAN 2 MEDAN

Tahun Pelajaran : 2019 / 2020

Semester : II (Dua)

Kelas : XII – SMA

Mata Pelajaran : Fisika

Materi : Relativitas

Hari/tanggal : …………………..

Waktu : …………………..

Pilihan Berganda

Soal : 1

Sebuah mobil sedang bergerak dengan kelajuan 60 km/jam. Seorang penumpang mobil melempar sebuah batu dengan kelajuan 5 km/jam. Kelajuan batu tersebut terhadap seseorang yang diam di pinggir jalan. Jika arah lemparan searah dengan gerak mobil menurut transformasi Galileo adalah … km/jam.

A. 65

B. 55

C. 35

D. 12

E. 8

Soal : 2

Sebuah piring terbang bergerak ke arah x dengan laju 0,8c terhadap Bumi. Dari piring terbang tersebut ditembakkan peluru ke arah x dengan laju 0,6c. Laju peluru bila diukur oleh pengamat di bumi berdasarkan relativitas Newton dan Einstein adalah …

A. 0,2c dan 0,946c

B. 1,4c dan 0,946c

C. 0,946c dan 0,2c

D. 0,946c dan 0,2c

E. 1,4c

Soal : 3

Dua buah roket saling mendekati sepanjang suatu garis lurus masing – masing roket bergerak dengan kelajuan 0,5c relatif terhadap seseorang yang diam ditengah keduanya. Kelajuan roket yang satu menurut pengamat dalam roket yang lain secara relativistik adalah …

A. Sama dengan c

B. Sama dengan 2c

C. Sama dengan 0,8c

D. Sama dengan 0,5c

E. Sama dengan 0,2c

Soal : 4

Menurut pengamat di sebuah planet, ada dua pesawat antariksa yang mendekatinya dari arah yang berlawanan. Masing – masing adalah pesawat A yang kecepatannya 0,5c dan pesawat B yang kecepatannya 0,4c. Menurut pilot pesawat A besar kecepatan pesawat B adalah …

A. 0,10c

B. 0,25c

C. 0,40c

D. 0,75c

E. 0,90c

Soal : 5

Sebuah roket bergerak dengan kecepatan 0,8c. Apabila dilihat oleh pengamat yang diam, panjang roket itu akan menyusut sebesar …

A. 20%

B. 36%

C. 40%

D. 60%

E. 80%

Soal : 6

Sebuah roket waktu diam di bumi mempunyai panjang 100 meter. Roket bergerak dengan kecepatan 0,8c menurut orang di bumi, maka panjang roket tersebut selama bergerak … meter.

A. 50

B. 60

C. 70

D. 80

E. 100

Soal : 7

Besar kecepatan gerak sepotong mistar 2,0 m agar panjangnya teramati sebesar 1,0 meter dari laboratorium adalah … c (c kecepatan cahaya).

A. ½

B. (√3)/2

C. 1/3

D. 2/3

E. (√2)/3

Soal : 8

Sebuah tangki berbentuk kubus mempunyai volume 1 m³. Bila diamati oleh pengamat yang diam terhadap kubus itu. Apabila pengamat bergerak relatif terhadap kubus dengan kecepatan 0,8c. Volume kubus yang teramati adalah … meter kubik.

A. 0,2

B. 0,4

C. 0,5

D. 0,6

E. 0,8

Soal : 9

Jika c adalah laju cahaya di udara, maka agar massa benda menjadi 125% massa yang diam. Maka benda tersebut harus digerakkan pada kelajuan…

A. Sama dengan 1,25c

B. Sama dengan 1,00c

C. Sama dengan 0,80c

D. Sama dengan 0,60c

E. Sama dengan 0,50c

Soal : 10

Bila laju partikel 0,6c maka perbandingan massa relativistik adalah …

A. 5 : 3

B. 25 : 9

C. 5 : 4

D. 25 : 4

E. 8 : 5

Soal : 11

Waktu hidup sebuah muon menurut kerangka acuan muon adalah 2,3 μs. Suatu muon diciptakan dalam atmosfer bumi yang bergerak ke permukaan bumi pada kelajuan 0,998c. Maka lama waktu hidup muon menurut pengamat di bumi adalah …

A. 0,13 μs

B. 7,1 μs

C. 17 μs

D. 23 μs

E. 35 μs

Soal : 12

Periode suatu pendulum di muka bumi besarnya 3 sekon. Bila pendulum diamati seseorang yang bergerak relatif terhadap bumi dengan kecepatan 0,95c maka periode pendulum tersebut dalam detik menjadi …

A. 0,5

B. 1,5

C. 9,6

D. 15

E. 300

Soal : 13

Perbandingan dilatasi waktu untuk sistem yang bergerak pada kecepatan (c√3)/2 dengan sistem yang bergerak dengan kecepatan c/2 adalah …

A. 1 : 2

B. 1 : √3

C. √3 : 1

D. 2 : 3

E. 3 : 2

Soal : 14

Sebuah elektron yang mempunyai massa diam m₀ bergerak dengan kelajuan 0,6c. Maka energi kinetiknya sama dengan … m₀c².

A. 0,25

B. 0,36

C. 1,00

D. 1,80

E. 2,80

Soal : 15

Agar energi kinetik benda bernilai 25% energi diamnya. Maka benda harus bergerak dengan kelajuan …

A. 0,25c

B. 0,50c

C. 0,60c

D. 0,75c

E. 0,80c

Soal : 16

Sebuah pesawat antariksa bergerak secara relativistik dan pada suatu saat energi kinetiknya adalah 1/12 kali energi diamnya. Maka laju pesawat pada saat itu adalah … c.

A. 5/13

B. 5/12

C. 7/12

D. 7/13

E. 12/14

Soal : 17

Momentum sebuah elektron yang kelajuannya (c√3)/2 adalah … x 10^{– 23}kg.m/s

A. 27√2

B. 27√3

C. 27

D. 14

E. 10

Soal : 18

Kelajuan sebuah elektron ketika energi totalnya 4/3 kali energi diamnya adalah …c.

A. ¼

B. √7

C. (√3)/4

D. (√7)/7

E. ½

Soal : 19

Berapakah kelajuan sebuah elektron yang memiliki 4 kali massa diamnya.

A. √15 c

B. (c/2)√15

C. (c/4)√15

D. (c/4)

E. (c/√4)

Soal : 20

Massa Hasan yang berada dalam roket yang meluncur dengan kelajuan 0,8c adalah 120 kg oleh pengamat di bumi. Hasan kembali ke bumi, massa Hasan ketika diukur di bumi adalah …

A. 10 kg

B. 20 kg

C. 36 kg

D. 72 kg

E. 144 kg

Soal : 21

Salah satu postulat Einstein dalam relativitas adalah …

A. Hukum – hukum Newton tetap berlaku untuk benda yang mempunyai kecepatan

mendekati kecepatan cahaya.

B. Kecepatan benda dapat lebih besar dari kecepatan cahaya

C. Kecepatan benda besarnya mutlak dan tidak bergantung pada pengamatnya

D. Kecepatan cahaya mutlak dan tidak bergantung pada pengamatnya

E. Kecepatan benda menentukan besarnya massa benda.

Soal : 22

Salah satu postulat Einstein adalah …

A. Selang waktu pengamat yang diam dan selang waktu pengamat yang bergerak tidak

sama.

B. Panjang benda di saat diam dan panjang benda di saat tidak bergerak tidak sama.

C. Kecepatan cahaya dalam vakum sama untuk semua pengamat, baik diam maupun

bergerak.

D. Semua gerakan benda di permukaan bumi mempunyai kecepatan mutlak.

E. Massa benda di saat diam dan benda di saat bergerak tidak sama.

Soal : 23

Sebuah benda dalam keadaan diam panjangnya x₀, kemudian digerakkan kecepatan v (mendekati kecepatan cahaya). Maka panjang benda menurut pengamat yang diam yang berada sejajar arah panjang adalah …

Soal : 24

Dua benda bergerak dengan kecepatan masing – masing c/2 dan c/4, arah berlawanan. Bila c = kecepatan maka kecepatan benda pertama terhadap benda kedua sebesar …

A. 0,125c

B. 0,250c

C. 0,500c

D. 0,666c

E. 0,750c

Soal : 25

Jika c adalah laju cahaya di udara, maka agar massa benda menjadi 125% massa diam, benda harus bergerak dengan kelajuan …

A. 1,25c

B. 1,00c

C. 0,80c

D. 0,60c

E. 1,50c

Soal : 26

Pesawat bergerak dengan kecepatan v ternyata panjang pesawat menjadi 0,8 kali panjang diamnya. Jika c = kecepatan cahaya, maka kecepatan pesawat sama dengan …

A. 0,4c

B. 0,5c

C. 0,6c

D. 0,7c

E. 0,8c

Soal : 27

Pada pemetaan lahan kompleks berbentuk persegi panjang dengan panjang 4 km dan lebar 2,5 km. Luas lahan bila diukur dari udara dengan pesawat pengukur 0,6c (searah panjang lahan) adalah … km².

A. 8,0

B. 12,5

C. 15

D. 16,6

E. 17,5

Soal : 28

Sebuah partikel bergerak dengan laju v = (c√3)/2 dan m₀ adalah massa diam dan m adalah massa gerak serta E_K adalah energi kinetik dan E₀ adalah energi diam. Maka berlaku hubungan …

A. Massa m = ½ m₀ dan E_k = ½ E₀

B. Massa m = 4/3 m₀ dan E_k = E₀.

C. Massa m = 2m₀ dan E_k = E₀.

D. Massa m = 3/2 m₀ dan E_k = E₀.

E. Massa m = 2 m₀ dan E_k = 2 E₀.

Soal : 29

Sebuah baut mempunyai massa diam m₀, bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya sehingga massanya menjadi 5/4 x massa diamnya. Jika kecepatan cahaya c, maka energi kinetik benda tersebut adalah …

A. 0,25 m₀c².

B. 0,50 m₀c².

C. 1,00 m₀c².

D. 1,25 m₀c².

E. 1,50 m₀c².

Soal : 30

Sebuah benda bergerak dengan massa diam m₀ dan bergerak dengan kecepatan 0,6c. Berarti persentase pertambahan massa benda yang bergerak tersebut adalah …

A. 8,0%

B. 10%

C. 25%

D. 75%

E. 125%

Lampiran :

Lampiran 1 :