Rumus Kecepatan Cahaya, Simak Penjelasan dan Contoh Soal!

Rumus kecepatan cahaya adalah rumus yang digunakan untuk menghitung kecepatan cahaya di dalam ruangan hampa.

Dalam teori relativitas, kecepatan cahaya juga berkaitan dengan waktu dan ruang dalam rumus E = mc² untuk kesetaraan massa-energi.

Rumus kecepatan cahaya ini digunakan dalam berbagai bidang, seperti Fisika, Astronomi, dan Teknologi.

Misalnya, rumus ini digunakan untuk menghitung jarak antara benda-benda di alam semesta

Sebagai informasi, cahaya adalah elemen penting dalam kehidupan manusia.

Nah, dalam ilmu Fisika, cahaya dijelaskan sebagai gelombang elektromagnetik yang dapat bergerak melalui berbagai jenis medium, baik yang hampa maupun yang tidak hampa.

Kecepatan rambat cahaya dalam medium hampa lebih tinggi dibandingkan dengan kecepatan cahaya dalam medium yang tidak hampa.

Agar lebih paham, yuk simak selengkapnya mengenai rumus kecepatan cahaya di bawah ini.

Baca Juga: Rumus Sudut Istimewa Trigonometri dan Contoh Soalnya!

Rumus Kecepatan Cahaya

Kecepatan cahaya yang ditetapkan secara umum di medium hampa adalah sebesar 299.792.458 m/s.

Angka tersebut merujuk pada Sears dan Zemansky tahun 1982 di buku Fisika Universitas Jilid 2.

Dalam rumus relativitas Einstein atau rumus kesetaraan energi dan massa, C adalah konstanta cahaya yang berkaitan dengan ruang dan waktu, dan muncul dalam rumus kesetaraan energi dan massa:

E = mc²

• E = energi
• m = massa
• c = kecepatan cahaya (m.s-1)

Rumus E = mc² menjelaskan bahwa ada persamaan nilai antara energi (E) dan massa (m) yang disetarakan melalui konstanta kuadrat laju cahaya di ruangan hampa (c²).

Di rumus tersebut, nilai (E) sama dengan nilai massa dikali kecepatan cahaya yang dikuadratkan.

Untuk mengkonversi massa menjadi energi murni, maka harus dikalikan dengan kecepatan cahaya yang dikuadratkan.

Sebab, nilai konversi energi dari suatu massa bergerak dalam kecepatan cahaya.

Kuadrat pada kecepatan cahaya menjadi faktor konversi yang memutuskan banyaknya jumlah energi pada suatu massa.

Rumus ini menunjukkan bahwa energi dan massa mempunyai nilai yang setara dan bisa diubah menjadi satu sama lain.

Rumus relativitas Einstein ini menunjukkan baik energi maupun massa memiliki nilai yang sama dan bisa diubah menjadi satu sama lain.

Rumus ini membicarakan tentang energi kinetik relativistik, yaitu energi yang dimiliki benda karena bergerak dalam kecepatan cahaya.

Sebab, sebelum rumusnya ditemukan, ilmuwan Fisika melihat massa dan energi sebagai dua entitas yang terpisah.

Sedangkan, menurut Einstein, pada posisi diam suatu benda, perbedaan massa dan energi hanya terletak pada konstanta dan satuannya.

Rumus E = mc² adalah rumus yang dianggap sebagai energi total benda.

Rumus ini ikut menunjukkan adanya keterkaitan antara nilai energi diam, energi total, dan massa.

E0 = Energi diam
E = Energi total

Maka, energi kinetik relativistik partikel massa yang bergerak dengan kecepatan cahaya sama dengan selisih antara energi total dan energi diam.

Berikut persamaannya:

Baca Juga:Rumus Keliling Persegi Panjang, Lengkap dengan Contoh Soal!

Contoh Soal Rumus Kecepatan Cahaya

Berikut contoh soalnya:

Soal 1

Apabila kecepatan cahaya adalah 3 x 10^8 m/s, berapa panjang dari 1 tahun cahaya tersebut?

Jawaban:

Untuk menghitung panjang dari 1 tahun cahaya, kita perlu mengetahui bahwa satu tahun terdiri dari:

1 tahun = 365 hari x 24 jam/hari x 60 menit/jam x 60 detik/menit = 31.536

Kecepatan cahaya (c) adalah 3 x 10^8 m.

Maka, 1 tahun cahaya dalam meter adalah:

= 3 x 10^8 m/s x 31.536.000 detik

= 9,4608 x 10^15 m

= 9,46 x 10^12 km

Jadi, panjang dari 1 tahun cahaya adalah 9,46 x 10^12 km.

Baca Juga: Ketahui Rumus Volume Bola dan Kumpulan Contoh Soalnya!

Soal 2

Jika jarak dari suatu bintang ke Bumi adalah 10^13 km, berapa waktu yang dibutuhkan cahaya untuk merambat dari Bintang itu ke Bumi?

Jawaban:

Untuk mengetahui berapa waktu yang dibutuhkan cahaya untuk merambat dari bintang itu ke Bumi, kita bisa menggunakan formula:

• Waktu = jarak / kecepatan cahaya

Kita tahu bahwa kecepatan cahaya adalah 3×10^8 m/s atau 3×10^5 km/s.

Jarak dari Bintang ke Bumi diberikan sebagai 10^13 km.

Maka, waktu yang dibutuhkan adalah:

= 10^13 km / 3 x 10^5 km/s

= 10^13 / 3 x 10^5 s

= 10^8 / 3 s

= 3,33 x 10^7 s

Sekarang mari kita konversi ke unit waktu yang lebih mudah dimengerti:

3,33 x 10^7 s = 3,33 x 10^7 s x 1 menit / 60 s x 1 jam / 60 menit x 1 hari / 24 jam x 1 tahun / 365 hari = 1,06 tahun

Jadi, waktu yang dibutuhkan cahaya untuk merambat dari Bintang tersebut ke Bumi adalah sekitar 1,06 tahun.

Soal 3

Sebuah pesawat penjelajah bergerak terhadap pengamat dibumi pada arah horizontal dengan kecepatan 0,8 c.

Pesawat tersebut melepaskan roket searah gerak pesawat dengan kecepatan 0,4 c terhadap pesawat.

Menurut pengamat di bumi kecepatan roket tersebut adalah ….

A. 1,2 c

B. c

C. 0,9 c

D. 0,8 c

E. 0,4 c

Pembahasan:

Untuk menemukan kecepatan roket sebagaimana diamati dari Bumi, kita perlu memanfaatkan rumus adisi kecepatan dalam teori relativitas Einstein:

Ket:

• V′ = kecepatan roket menurut pengamat di Bumi
• v = kecepatan pesawat menurut pengamat di Bumi
• u = kecepatan roket menurut pengamat di pesawat
• c = kecepatan cahaya​

Substitusi v = 0,8 c dan u = 0,4 c ke dalam rumus:

Jadi, menurut pengamat di Bumi, kecepatan roket adalah sekitar 0,9 c, yang sesuai dengan pilihan C.

Baca Juga: Pengertian Satuan Gaya dalam Fisika, Mulai dari Jenis hingga Rumusnya

Itulah informasi seputar rumus kecepatan cahaya dan contoh soal yang bisa dijadikan bahan latihan.

Selamat belajar!