Pengertian Lengkap Energi Kinetik Relativistik

Posted on

Energi Kinetik Relativistik

Hubungan sebelumnya antara kerja dan energi kinetik didasarkan pada hukum gerak Newton (Baca: hukum I Newton). Ketika kita menggeneralisasikan hukum-hukum ini sesuai dengan prinsip relativitas, kita memerlukan generalisasi terkait dari persamaan untuk energi kinetik. Jika kecepatan benda mendekati kecepatan cahaya, maka perlu menggunakan mekanika relativis untuk menghitung energi kinetiknya .

Pengertian Lengkap Energi Kinetik Relativistik
Ketika kecepatan suatu objek mendekati kecepatan cahaya, energi kinetik relativis mendekati tak terhingga. Hal ini disebabkan oleh faktor Lorentz, yang mendekati infinity untuk v → c.

Dalam mekanika klasik , energi kinetik dan momentum dinyatakan sebagai:

momentum klasik dan energi kinetik

Penurunan hubungan relativistiknya didasarkan pada hubungan relativitas energi-momentum

hubungan energi-momentum

Itu bisa diturunkan, energi kinetik relativistik dan momentum relativistik adalah:

energi kinetik relativistik - formula

Istilah (ɣmc 2) dari energi kinetik relativistik meningkat dengan kecepatan v dari partikel. Istilah kedua (mc 2  adalah konstan yang disebut energi istirahat  (massa istirahat) dari partikel, dan mewakili suatu bentuk energi  partikel ketika pada kecepatan nol. Ketika kecepatan suatu objek mendekati kecepatan cahaya, energi kinetik mendekati tak terhingga. Hal ini disebabkan oleh faktor Lorentz, yang mendekati tak terhingga untuk v → c . Oleh karena itu kecepatan cahaya tidak dapat dicapai oleh partikel-partikel besar.

Istilah pertama (ɣmc 2) dikenal sebagai energi total E dari partikel, karena sama dengan energi diam ditambah energi kinetik:

Keterangan: K = Energi Kinetik

E = K + mc 2

Untuk partikel saat diam, yaitu K adalah nol, sehingga total energi adalah energi diamnya:

E = mc 2

Ini adalah salah satu hasil yang mencolok dari teori relativitas Einstein yaitu bahwa massa dan energi adalah setara dan dapat diubah satu sama lain. Kesetaraan massa dan energi dijelaskan oleh rumus terkenal Einstein E=mc2. Hasil ini telah secara eksperimen dikonfirmasi berkali-kali dalam fisika partikel nuklir dan dasar. Sebagai contoh, lihat Konservasi Energi dalam Reaksi Nuklir .

Contoh: Energi kinetik Proton

Sebuah proton (m = 1,67 x 10-27 kg) bergerak dengan kecepatan v = 0,9900c = 2,968 x 108 m/s . Berapa energi kinetiknya ?

Menurut perhitungan klasik, kita akan mendapatkan:

K = 1/2mv 2 = ½ x (1,67 x 10-27 kg) x (2,968 x 108 m / dtk) 27,355 x 10-11 J

Dengan koreksi  energi kinetik relativistik sama dengan:

K = (ɣ-1) mc2

dimana faktor Lorentz

ɣ = 7.089

karena itu

K = 6.089 x (1.67 x 10 -27 kg) x (2.9979 x 10 8 m / s) 2 = 9.139 x 10 -10 J = 5.701 GeV

Menurut hubungan ini, akselerasi sinar proton ke 5.7 Gev membutuhkan energi yang berurutan berbeda.

Daftar Pustaka:

  • J. R. Lamarsh, Introduction to Nuclear Reactor Theory, 2nd ed., Addison-Wesley, Reading, MA (1983).
  • J. R. Lamarsh, A. J. Baratta, Introduction to Nuclear Engineering, 3d ed., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
  • W. M. Stacey, Nuclear Reactor Physics, John Wiley & Sons, 2001, ISBN: 0- 471-39127-1.
  • Glasstone, Sesonske. Nuclear Reactor Engineering: Reactor Systems Engineering, Springer; 4th edition, 1994, ISBN: 978-0412985317
  • Todreas Neil E., Kazimi Mujid S. Nuclear Systems Volume I: Thermal Hydraulic Fundamentals, Second Edition. CRC Press; 2 edition, 2012, ISBN: 978-0415802871
  • Zohuri B., McDaniel P. Thermodynamics in Nuclear Power Plant Systems. Springer; 2015, ISBN: 978-3-319-13419-2
  • Moran Michal J., Shapiro Howard N. Fundamentals of Engineering Thermodynamics, Fifth Edition, John Wiley & Sons, 2006, ISBN: 978-0-470-03037-0
  • Kleinstreuer C. Modern Fluid Dynamics. Springer, 2010, ISBN 978-1-4020-8670-0.
  • U.S. Department of Energy, THERMODYNAMICS, HEAT TRANSFER, AND FLUID FLOW. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1, 2 and 3. June 1992.

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *