Transformasi Galileo dan Lorentz, Pengertian serta Konsepnya

1 month ago 17

Dalam ilmu fisika, transformasi Galileo dan Lorentz berfungsii untuk menggambarkan bagaimana koordinat ruang dan waktu berubah ketika sebuah sistem bergerak relatif terhadap sistem lainnya. Keduanya terkait dengan teori gerak, tetapi berfungsi dalam konteks yang berbeda. Tergantung pada kecepatan relatif antara dua sistem yang kita amati.

Baca Juga: Hukum Kekekalan, Impuls dan Contoh Momentum Linear

Teori dari Transformasi Galileo dan Lorentz

Transformasi Galileo adalah suatu transformasi koordinat yang mengubah posisi dalam suatu kerangka acuan menjadi kerangka acuan lainnya yang bergerak dengan kecepatan konstan relatif terhadap kerangka acuan awal. 

Transformasi ini berlaku hanya untuk kecepatan rendah yang jauh lebih kecil jika kita bandingkan dengan kecepatan cahaya. Meskipun demikian, setelah prinsip relativitas direformasi dalam postulat ketiga, dapat kita buktikan bahwa transformasi Galileo adalah transformasi inersial yang berlaku untuk semua kecepatan pengamat.

Prinsip relativitas Galileo yang juga terkenal sebagai prinsip relativitas klasik, hanya berkaitan dengan hukum gerak Newton. Prinsip ini memiliki dua postulat utama:

  1. Waktu adalah besaran mutlak yang berarti tidak tergantung pada kondisi gerakan pengamat. Hukum-hukum gerak Newton tetap tidak berubah bentuk atau invarian bagi semua pengamat yang bergerak dengan kecepatan konstan.

Dalam konteks transformasi Galileo dan Lorentz, transformasi Galileo berfungsi untuk menurunkan transformasi koordinat yang sesuai dengan prinsip relativitas Galileo. Prinsip ini menyatakan bahwa bentuk persamaan yang menghubungkan dua pengamat yang berbeda kecepatan tetap akan sama (invarian) ketika kita menerapkan transformasi Galileo.

Secara sederhana, jika sebuah persamaan memiliki bentuk tertentu untuk seorang pengamat, maka untuk pengamat lain, bentuk tersebut tetap dapat kita hitung menggunakan transformasi Galileo, bukan transformasi Lorentz. Jika kedua bentuk tersebut identik, maka persamaan tersebut dapat kita anggap invarian terhadap transformasi Galileo.

Transformasi Lorentz

Transformasi Lorentz adalah transformasi linear satu parameter yang mengubah sistem koordinat dari suatu kerangka acuan dalam ruang waktu ke kerangka acuan lain yang bergerak dengan kecepatan konstan relatif terhadap kerangka acuan awal. Berbeda dengan transformasi Galileo, transformasi Lorentz berlaku untuk semua kecepatan, termasuk kecepatan yang mendekati kecepatan cahaya.

Pada saat membahas transformasi Galileo dan Lorentz, transformasi Lorentz mengatasi kekurangan yang ada pada transformasi Galileo. Salah satu perbedaan utama adalah bahwa transformasi Lorentz mempertimbangkan efek fundamental dari arah sebaran cahaya yang menuju pengamat. Tanpa mempertimbangkan hal ini, transformasi Galileo gagal memenuhi kondisi tertentu dalam konsep ruang dan waktu, terutama ketika kecepatan pengamat mendekati kecepatan cahaya.

Lorentz Menyempurnakan Galileo

Beberapa sumber menyebutkan bahwa transformasi Lorentz merupakan revisi dari transformasi Galileo. Perubahan ini terjadi karena transformasi Galileo tidak dapat kita terapkan pada kecepatan tinggi. 

Lorentz memperbaiki kesalahan tersebut dengan menyediakan persamaan yang dapat berfungsi untuk kecepatan yang lebih tinggi, termasuk dalam konteks relativitas khusus. Di mana kecepatan cahaya dianggap sebagai batas kecepatan maksimum yang tidak dapat dilampaui.

Baca Juga: Aplikasi Hukum Bernoulli dalam Kehidupan Sehari-hari

Transformasi Lorentz pertama kali dikemukakan oleh Hendrik A. Lorentz, seorang fisikawan asal Belanda, sekitar tahun 1895. Tujuan utama dari transformasi ini adalah untuk menjelaskan mengapa kecepatan cahaya tidak terpengaruh oleh gerakan kerangka acuan. Selain itu, transformasi Lorentz juga membantu memahami simetri hukum-hukum elektromagnetisme dalam konteks relativitas khusus.

Dalam transformasi Lorentz, terdapat dua jenis kerangka acuan, yaitu ineresia dan non-inersia. Kerangka acuan inersia bergerak dengan kecepatan konstan relatif terhadap kerangka acuan lainnya. 

Sementara kerangka acuan non-inersia mengalami percepatan, gerakan melengkung, atau rotasi dengan kecepatan sudut konstan. Istilah “transformasi Lorentz” biasanya merujuk pada transformasi antar kerangka acuan inersia yang sering jadi bahasan dalam relativitas khusus.

Salah satu hasil penting dari transformasi Lorentz adalah bahwa waktu bersifat relatif. Artinya, pengamatan kejadian oleh dua pengamat pada dua kerangka acuan yang berbeda tidak akan terjadi pada selang waktu yang sama. Ini berarti waktu tidak bersifat mutlak, melainkan bergantung pada kecepatan relatif antara pengamat dan kejadian yang kita amati.

Meskipun demikian, setiap pengamat dalam kerangka acuan tertentu dapat menggunakan sistem koordinat lokal, seperti koordinat Kartesius, untuk mengukur jarak. Selain itu, pengamat juga dapat menggunakan jam untuk mengukur interval waktu dalam kerangka acuan mereka.

Perbedaan

Dalam perbandingan antara transformasi Galileo dan Lorentz, perbedaan utamanya terletak pada kecepatan yang diterapkan pada masing-masing transformasi. Transformasi Galileo berlaku untuk kecepatan yang jauh lebih rendah dari kecepatan cahaya. 

Sedangkan transformasi Lorentz digunakan untuk menggambarkan gerakan partikel dengan kecepatan yang sangat mendekati kecepatan cahaya. Transformasi Galileo tidak mempengaruhi waktu dan ruang, artinya tidak ada perubahan yang terjadi pada keduanya ketika pengamat berpindah dari satu kerangka acuan ke kerangka acuan lainnya dengan kecepatan relatif rendah. 

Di sisi lain, transformasi Lorentz menunjukkan perubahan yang signifikan pada ruang dan waktu, terutama ketika kecepatan relatif antara dua pengamat mendekati kecepatan cahaya. Hal ini mengarah pada fenomena relativitas waktu dan kontraksi panjang yang menjadi ciri khas relativitas khusus.

Perbedaan mendasar lainnya adalah bahwa meskipun kedua transformasi ini berhubungan dengan perubahan koordinat, keduanya memiliki sifat yang bertentangan. Transformasi Galileo hanya berlaku untuk kecepatan rendah. Sementara transformasi Lorentz berlaku untuk semua kecepatan, termasuk yang sangat tinggi mendekati kecepatan cahaya. 

Baca Juga: Resultan Vektor Fisika, Pengertian dan Metodenya

Dengan demikian, transformasi Lorentz menggantikan transformasi Galileo ketika kecepatan pengamat mendekati kecepatan cahaya. Karena transformasi Galileo tidak dapat menjelaskan fenomena yang terjadi pada kecepatan tinggi. Semoga ulasan mengenai transformasi Galileo dan Lorentz ini bermanfaat. (R10/HR-Online)

Read Entire Article
Perayaan | Berita Rakyat | | |