Sejenak kita
berhenti, mengamati benda-benda yang bergerak di sekitar kita. Sebuah mobil
meluncur di jalan, burung-burung berputar di angkasa, air sungai mengalir
perlahan. Pada pandangan pertama, gerak tampak sebagai fenomena yang mudah
dipahami suatu objek berpindah dari satu tempat ke tempat lain.
Namun,
ketika memahami konsep gerak lebih lanjut, kita segera dihadapkan pada
kenyataan bahwa gerak tidak sesederhana itu. Gerak adalah gaya yang
bersifat relatif, bukan mutlak. Apa maksud dari pernyataan ini? Bagaimana
fisika menjelaskan bahwa apa yang kita amati sebagai "gerak" sangat
bergantung pada perspektif pengamat?
Memahami Gerak Relatif Bukan Mutla
Dalam ilmu
fisika, gerak didefinisikan sebagai perubahan posisi suatu benda terhadap
sesuatu yang lain. Definisi tersebut menjelaskan satu prinsip yaitu gerak
selalu diukur relatif terhadap suatu kerangka acuan. Tidak ada gerak yang dapat
dikatakan mutlak; benda yang tampak bergerak bagi satu pengamat, bisa saja diam
bagi pengamat lain, tergantung pada sudut pandang masing-masing.
Misalnya,
bayangkan seorang penumpang duduk di dalam sebuah kereta yang melaju dengan
kecepatan konstan. Bagi penumpang lain di dalam kereta, orang tersebut tampak
diam. Namun, bagi seseorang yang berdiri di luar kereta, orang yang duduk di
dalam gerbong bergerak dengan kecepatan yang sama dengan kereta. Hal itu
merupakan contoh klasik dari gerak relatif gerak selalu bergantung pada
kerangka acuan pengamat.
Dalam
situasi ini, kereta dan rel masing-masing bisa dianggap sebagai kerangka acuan.
Ketika mengukur gerak, kita tidak pernah melakukannya secara mutlak terhadap
"ruang kosong" yang tidak terpengaruh. Sebaliknya, kita selalu
membandingkan gerak benda dengan sesuatu yang lain baik itu kereta, tanah, atau
langit.
Kerangka Acuan Gerak Relatif
Konsep
kerangka acuan merupakan dasar dalam pemahaman tentang gerak. Sebuah kerangka
acuan merupakan titik pandang yang digunakan untuk mengukur posisi dan gerak
benda. Dalam kehidupan sehari-hari, bumi sering dijadikan kerangka acuan yang
tidak bergerak. Kita menganggap bahwa meja di rumah tidak bergerak, sementara
mobil di jalan bergerak.
Bayangkan
seseorang berdiri di tepi pantai, mengamati matahari terbenam di ufuk barat.
Dari sudut pandangnya, tampak seolah-olah matahari bergerak turun perlahan
hingga tenggelam. Namun, dari perspektif astronomi, kita tahu bahwa bukan
matahari yang bergerak, melainkan bumi yang berputar pada porosnya. Dengan
demikian, gerak matahari terbenam adalah ilusi yang dihasilkan dari kerangka
acuan yang berbeda, kerangka acuan si pengamat yang berdiri di atas bumi yang
sedang berotasi.
Bahkan,
ketika berdiri diam, kita sesungguhnya bergerak dengan kecepatan tinggi bersama
bumi yang berotasi pada porosnya dan berorbit mengelilingi matahari. Bumi
sendiri bergerak di dalam galaksi Bima Sakti, yang pada gilirannya juga
bergerak relatif terhadap benda-benda langit lainnya. Jadi, jika kita berbicara
tentang gerak secara absolut, hampir tidak ada benda di alam semesta yang
benar-benar "diam."
Fisika Newtonian dan Relativitas
Fisika
Newtonian, yang mendominasi pemahaman kita tentang gerak selama berabad-abad,
mendefinisikan gerak relatif berdasarkan kerangka acuan inersia. Dalam kerangka
acuan ini, hukum gerak Newton berlaku: sebuah benda akan tetap diam atau terus
bergerak dalam garis lurus dengan kecepatan tetap kecuali ada gaya luar yang
bekerja.
Namun,
fisika klasik juga memiliki keterbatasan, terutama ketika mencoba memahami
fenomena pada skala yang sangat besar (kosmos) atau sangat kecil (partikel
subatom). Di sini, teori relativitas khusus Albert Einstein memperkenalkan cara
pandang tentang gerak relatif.
Relativitas Khusus Tentang Gerak
Pada awal
abad ke-20, Einstein mengubah pemahaman tentang gerak dengan teorinya tentang
relativitas khusus. Teori ini membawa kita melampaui pemahaman klasik
Newtonian, terutama dalam konteks kecepatan yang mendekati kecepatan cahaya.
Dalam
relativitas khusus, Einstein menunjukkan bahwa waktu dan ruang itu tidak mutlak. Dua pengamat yang bergerak relatif satu sama lain dapat mengukur
interval waktu yang berbeda untuk peristiwa yang sama, atau jarak yang berbeda
antara dua titik. Teori tersebut dikenal sebagai "dilatasi waktu" dan
"kontraksi panjang."
Sebagai
contoh, bayangkan ada dua orang pengamat. Yang satu duduk diam di bumi,
sementara yang lain berada di pesawat luar angkasa yang bergerak sangat cepat
mendekati kecepatan cahaya. Dalam pandangan pengamat di pesawat, jam tangannya
berjalan normal. Namun, bagi pengamat di bumi, waktu di pesawat itu tampak
bergerak lebih lambat. Dengan kata lain, waktu menjadi relatif bergantung pada
gerak pengamat tersebut.
Aplikasi Praktis GPS dan Relativitas Gerak
Penerapan
konsep relativitas gerak bukan hanya terbatas pada teori. Teknologi modern,
seperti sistem penentuan posisi global (GPS), secara langsung memanfaatkan
prinsip-prinsip relativitas. Satelit GPS yang mengorbit bumi bergerak dengan
kecepatan tinggi dan berada jauh dari permukaan bumi, di mana pengaruh
gravitasi lebih kecil. Karena itu, baik efek relativitas khusus (kecepatan
satelit) maupun relativitas umum (gravitasi yang berbeda) memengaruhi
pengukuran waktu yang dilakukan oleh satelit.
Tanpa memperhitungkan efek-efek relativitas, sistem GPS akan memberikan hasil yang salah, membuat kita tersesat meskipun teknologi tersebut memiliki presisi tinggi. Seluruh perangkat GPS di seluruh dunia mengandalkan perhitungan waktu yang sangat presisi, yang hanya dapat akurat jika mempertimbangkan perbedaan pengukuran waktu relatif antara bumi dan satelit.
Pada
akhirnya, gerak benda tidak pernah mutlak, melainkan selalu bersifat relatif
terhadap sesuatu yang lain. Baik dalam konteks fisika Newtonian yang lebih
sederhana maupun dalam teori relativitas Einstein . Dari penjelasan di atas,
kita dapat menyimpulkan bahwa gerak benda yang bersifat relatif artinya bahwa
gerakan suatu benda hanya dapat ditentukan atau dinilai berdasarkan kerangka
acuan pengamat tertentu. Tidak ada gerakan yang absolut atau mutlak, karena
semua benda bergerak relatif terhadap benda lain.