sewa pakaian pengantin dan pelaminan

SANGGAR PUTRI SEROJA

Wedding Organizer.

alamat : jl seroja No 1079 palembang

samping. univ Tridinanti

CP : 081216808325 ( ibu Anis SE )

07117352411

Hukum Gravitasi Universal

GRAVITASI

GRAVITASI

Dari zaman Aristoteles, gerakan melingkar dari benda-benda langit dianggap bersifat alami. Orang dahulu percaya bahwa bintang-bintang, planet, dan Bulan bergerak dalam lingkaran Ilahi, bebas dari pengaruh gaya. Sehingga gerakan memutar tidak diperlukan penjelasan. Isaac Newton, menyatakan bahwa harus ada kekuatan yang bekerja pada planet-planet, kita tahu bahwa orbit planet elips, jika tidak ada gaya yang bekerja, maka lintasan planet-palnet tersebut pasti akan lurus.  Di sisi lain, dipengaruhi oleh pemikiran Aristoteles, bahwa harus ada gaya pada planet diarahkan sepanjang lintasan. Namun Newton, beralasan bahwa gaya pada setiap planet akan diarahkan menuju titik pusat pusat Matahari. Dalam hal ini adalah gaya gravitasi, sama dengan gaya yang menarik apel dari pohon. Gebrakan intuisi Newton, yang menyatakan bahwa gaya antara Bumi dan apel adalah gaya yang sama yang menarik bulan dan planet-planet dan segala sesuatu di alam semesta kita, adalah perubahan revolusioner dengan gagasan yang berlaku bahwa ada dua set hukum alam: satu untuk peristiwa duniawi, dan lainnya, yang sama sekali berbeda, untuk gerak di langit. Ini adalah perpaduan hukum  duniawi dan hukum kosmik yang disebut sintesis Newtonian. 

Hukum Gravitasi Universal

Menurut cerita terkenal, ketika Newton duduk di bawah pohon apel muncul ide bahwa pengaruh gravitasi meluaske luar Bumi. Ketika Newton mendongak ke atas melihat asal apel jatuh, dia melihat Bulan. Newton berpikir bahwa gaya antara Bumi dan apel yang jatuh sama dengan kekuatan bumi menarik Bulan pada orbit sekitar Bumi, sama dengan planet mengelilingi matahari. Untuk menguji hipotesis ini, Newton membandingkan jatuhnya sebuah apel dengan "jatuh" Bulan. Bulan jatuh pada garis lurus jika tidak ada gaya lain yang bekerja padanya. Karena kecepatan tangensialnya, ia "jatuh di sekitar" Bumi (lebih lanjut tentang ini pada bab berikutnya). Dengan geometri sederhana, jarak Bulan jatuh per detik dapat dibandingkan dengan jarak apel atau apapun yang jauh akan jatuh dalam satu detik. Perhitungan Newton tidakmemuaskan, tapi mengakui bahwa fakta kasar harus selalu menang atas hipotesis yang indah, dia menempatkan kertas di laci, di mana mereka tinggal selama hampir 20 tahun. Selama periode ini, ia mengembangkan bidang optik geometris, yang membuat pertama kali ia terkenal.

Minat Newton dalam mekanika muncul kembali dengan munculnya komet spektakuler tahun 1680 dan dua tahun kemudian. Karena dorongan dari teman astronomnya, Edmund Halley, Newton kembali ke masalah di Bulan. Dia membuat perbaikan pada data eksperimen yang digunakan dalam metode sebelumnya dan memperoleh hasil luar biasa. Saat itulah ia mempublikasikan sesuatu yang masih jauh dari jangkauan generalisasi pikiran manusia: hukum gravitasi universal. Semua benda menarik benda yang lain dengan cara yang indah sederhana yang hanya melibatkan massa dan jarak. Menurut Newton, setiap benda menarik benda lain dengan sebuah gaya yang besarnya berbanding lurus dengan perkalian massa kedua benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya. Pernyataan ini dapat dinyatakan sebagai:

atau dilambangkan : 

dengan m₁ dan m₂ adalah massa benda dan d adalah jarak antara kedua pusat benda. Dengan demikian, semakin besar massa m₁ dan m₂, semakin besar gaya tarik-menarik di antara kedua benda yang berarti berbanding lurus dengan massa benda. Semakin besar jarak pisah d, gaya tarik kedua benda semakin lemah, yang berarti berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua pusat benda.

Konstanta gravitasi universal (G)

Bentuk proporsionalitas hukum gravitasi universal dapat dinyatakan sebagai suatu persamaan yang tepat ketika diberikan konstanta G.  G disebut konstanta gravitasi universal.  Sehingga dapat ditulis menjadi:

 

Dengan kata lain, bahwa gaya gravitasi antara dua benda diperoleh dengan cara mengalikan massa-masanya, membagi dengan kuadrat jarak antara kedua pusat benda, dan kemudian mengalikan hasil ini dengan G. Besarnya konstanta G identik dengan besarnya gaya antara sepasang benda bermassa 1 kg yang terpisah pada jarak 1 meter  yaitu sebesar 0,0000000000667 Newton. Ini menunjukkan gaya yang sangat lemah. Dalam satuan standar dan dalam notasi ilmiah dituliskan :

Seorang ahli fisika Inggris, Henry Cavendish, pertama kali menguku G lama setelah waktu Newton di abad kedelapan belas. Dia memperoleh dengan cara mengukur gaya lemah antara dua masa menggunakan keseimbangan momen gaya.  Metode sederhana ini kemudian dikembangkan oleh Philipp von Jolly.  Labu bulat dari merkuri diikatkan pada salah satu lengan timbangan (Gambar 2). Setelah timbangan seimbang, bola 6-ton di simpan di bawah labu merkuri. Gaya gravitasi antara kedua benda sama dengan berat beban diperlukan pada ujung timbangan untuk mengembalikan keseimbangan.  Jika, m₁, m₂, F, dan d diketahui, maka  konstanta G dapat dihitung dengan rumus:

Nilai dari G menunjukkan bahwa kekuatan gaya gravitasi sangat lemah. Ini adalah yang paling lemah dari empat gaya fundamental yang dikenal saat ini. (Tiga yang lainnya adalah satu gaya elektromagnetik dan dua gaya inti). Gaya gravitasi hanya dirasakan ketika melibatkan massa Bumi. Jika Anda berdiri di atas sebuah kapal besar, gaya tarik-menarik antara Anda dan kapal terlalu lemah untuk pengukuran biasa. Gaya tarik-menarik antara  Anda dan Bumi, dapat diukur dan itulah berat Anda. Ini adalah berat badan Anda. Berat badan Anda tidak hanya bergantung pada massa Anda, tetapi juga pada jarak dari pusat bumi. Di bagian atas gunung, massa Anda adalah sama seperti tempat lain, tapi berat badan Anda sedikit lebih kecil daripada di permukaan tanah. Itu karena jaraknya dari pusat bumi lebih besar.

Setelah nilai G diketahui, massa Bumi dengan mudah dihitung. Gaya yang dialami sebuah benda bermassa 1 kg di permukaan bumi adalah 9,8 Newton.  Jarak dari permukaan ke pusat bumi disebut jari-jari bumi yaitu 6,4 X 106 meter. Dari rumus F = G(m₁m₂/d²), jika m₁ adalah massa Bumi, maka:

Dan diperoleh massa bumi  m₁ = 6 X 10²⁴ kg.

Pada abad kedelapan belas, ketika G pertama kali diukur, orang di seluruh dunia gempar dengan penemuan tersebut.  Surat kabar di mana-mana mengumumkan penemuan mengukur massa bumi. Menariknya, rumus Newton mampu mengukur massa total  bumi,  semua lautan, pegunungan, dan bagian dalam bumi. G dan massa Bumi dapat diukur sementara sebagian besar permukaan bumi masih belum ditemukan.

Gaya Gravitasi dan Jarak: Hukum Berbanding Terbalik Kuadrat

Kita dapat lebih memahami bagaimana gaya gravitasi akan semakin kecil pada jarak yang semakin jauh dengan meninjau bagaimana cat dari pistol cat menyebar dengan semakin jauh jaraknya (Gambar 3). Misalkan kita meletakkan pistol cat di pusat sebuah bola berjari-jari 1 meter, kemudian cat disemprotkan sehingga menghasilkan tempelan  persegi yang tebalnya 1 milimeter. Bagaimana  ketebalan tempelan cat jika percobaan dilakukan dalam sebuah bola dengan jari-jari 2 m? Jika jumlah catnya sama, maka ukuran tempelan cat menjadi dua kali lebih tinggi dan dua kali lebih lebar.  Cat kemudian akan tersebar empat kali lebih luas, dan ketebalannya akan menjadi hanya 1/4 milimeter.   Jika jari-jarinya 3 m, maka luas tempelan cat akan menjadi 9 kali dan ketebalannya akan menjadi 1/9 milimeter. Berkurangnya ketebalan cat seiring dengan meningkatnya kuadrat jarak,  hal ini dikenal sebagai hukum berbanding terbalik kuadrat. Hukum berbanding terbalik kuadrat berlaku untuk gaya gravitasi dan untuk semua fenomena dimana efek dari sumber menyebar merata di seluruh ruang sekitarnya, misalnya medan listrik sekitar elektron terisolasi, cahaya dari korek, radiasi dari sepotong uranium, dan suara jengkrik.

Perlu ditekankan bahwa jarak d dalam persamaan gravitasi Newton adalah jarak antara pusat massa benda.  Jadi semakin jauh jaraknya dari bumi semakin kecil berat benda.  Dan berat benda tidak pernah nol, sejauh apapun benda itu berada, pengaruh gravitasi bumi tetap ada (perhatikan gambar 4). Hanya saja pengaruh gravitasi bumi pada jarak yang jauh dikalahkan oleh pengaruh gravitasi benda lain yang lebih dekat.

Berat dan Ringan

Ketika Anda berdiri  di atas timbangan, Anda secara efektif menekan pegas.  Ketika jarum tidak bergerak, gaya pegas sama dengan gaya gravitasi, saat Anda tidak bergerak timbangan berada pada keseimbangan statis. Maka angka yang ditunjukkan oleh jarum menunjukkan berat badan Anda.  Jika Anda berdiri pada timbangan yang berada dalam lift bergerak, skala timbangan menunjukkan angka yang bervariasi. Jika lift dipercepat ke atas, maka tekanan pada pegas lebih kuat sehingga skala menunjukkan angka lebih besar. Jika lift dipercepat ke bawah, maka tekanan pegas kurang dan skala menunjukkan angka lebih kecil.  Jika kawat lift putus, maka lift jatuh bebas dan skala menunjukkan angka nol.  Menurut pembacaan skala, Anda akan menjadi ringan. Apakah Anda benar-benar ringan? Kita bisa menjawab pertanyaan ini hanya jika kita mengerti dengan apa yang dimaksud dengan berat badan.

Pada bab sebelumnya kita pernah membahas bahwa berat sebuah benda merupakan gaya gravitasi yang bekerja pada benda tersebut. Ketika dalam kesetimbangan, berat badan sama dengan gaya penahan, atau tegangan tali. Pada kedua kasus, saat benda tanpa percepatan, maka berat benda sama dengan mg. Dalam definisi yang lebih luas, berat benda adalah gaya tekan yang diberikan pada lantai atau timbangan. Menurut definisi ini, berat Anda seperti yang Anda rasakan. Maka, dalam sebuah lift yang mempercepat ke bawah, gaya penahan dari lantai kurang dan berat badan Anda kurang. Jika lift tersebut jatuh bebas, berat badan Anda adalah nol (Gambar 6). Walaupun dalam kondisi tanpa berat, masih ada gaya gravitasi yang bekerja pada Anda, yang menyebabkan percepatan ke bawah. Tapi gravitasi sekarang tidak dirasakan sebagai beban karena tidak ada gaya penahan.

Pasang-Surut Air Laut

Para pelaut mengetahui bahwa ada hubungan antara pasang surut air laut dan bulan, namun tidak ada teori yang memuaskan yang dapat menjelaskan tentang terjadinya pasang air laut sebanyak dua kali per hari. Newton menunjukkan bahwa air pasang laut disebabkan oleh perbedaan tarikan gravitasi antara Bulan dan Bumi di sisi berlawanan dari Bumi.  Gaya gravitasi antara Bulan dan Bumi lebih kuat di sisi bumi lebih dekat ke Bulan, dan lebih lemah pada sisi bumi yang lebih jauh dari Bulan. Hal ini hanya karena gaya gravitasi semakin lemah pada jarak yang semakin jauh. Untuk memahami mengapa perbedaan gravitasi Bulan pada sisi berlawanan Bumi menghasilkan pasang surut air laut, dapat gunakan percobaan bola jell-O.  Jika Anda memberikan gaya yang sama pada setiap bagian dari bola Jell-O, maka akan tetap berbentuk bola, Tapi, jika Anda menarik lebih kuat di satu sisi dari yang lain, akan ada perbedaan dalam percepatan dan bola akan menjadi memanjang (Gambar 7). Itulah yang terjadi pada bola besar ini dimana kita hidup.

Sisi dekat Bulan ditarik dengan kekuatan lebih besar dan memiliki akselerasi yang lebih besar terhadap Bulan.  Tapi apakah Bumi dipercepat menuju Bulan? Ya, itu harus, karena ada gaya yang diberikan bumi, dan, jika ada gaya maka ada percepatan.  Dalam hal ini adalah percepatan sentripetal, Bumi berputar di sekitar pusat massa sistem Bumi-Bulan (titik dalam bumi sekitar tiga perempat dari jarak dari pusat ke permukaan). Kedua Bumi dan Bulan mengalami percepatan sentripetal karena mereka berputar satu sama lain di sekitar pusat massa Bumi-Bulan. Hal ini mengakibatkan Bumi dan Bulan sedikit menonjol. Tonjolan bumi terutama di lautan, yang terjadi pada sisi yang berlawanan.

Rata-rata di dunia, tonjolan laut hampir 1 meter di atas rata-rata permukaan laut, Bumi berputar sekali per hari, sehingga satu titik tetap di Bumi mengalami dua kali tonjolan setiap hari, ini menghasilkan dua kali pasang surut laut tiap hari.  Setiap bagian dari bumi yang mengalami tonjolan memiliki air pasang. Ketika Bumi telah berputar seperempat putaran (6 jam kemudian), permukaan air di bagian yang sama dari laut  turun hampir 1 meter di bawah rata-rata permukaan laut. Ini adalah air surut.  Air  ditempat yang surut tersebut, pindah ke tonjolan yang membentuk pasang naik. Sebuah tonjolan pasang naik kedua dialami lagi ketika Bumi berputar seperempat putaran lagi. Jadi kita memiliki dua pasang naik dan pasang rendah setiap hari. Ternyata, pada saat bumi berputar, Bulan bergerak dalam orbitnya dan muncul di posisi yang sama di langit kita setiap 24 jam dan 50 menit, jadi siklus dua pasang tinggi sebenarnya di 24-jam-dan-50 menit. Itulah sebabnya pasang surut tidak terjadi pada waktu yang sama setiap hari.

Matahari juga berkontribusi terhadap pasang surut air laut, meskipun kurang dari setengah kali yang diakibatkan oleh bulan-meskipun gaya tarik Bumi-Matahari 180 kali lebih besar dari gaya tarik Bumi-Bulan. Mengapa pasang surut yang diakibatkan Matahari tidak 180 kali lebih besar dari pasang surut yang diakibatkan bulan? Jawabannya karena jarak yang sangat jauh dari Matahari, perbedaan tarikan gravitasinya pada sisi berlawanan dari Bumi sangat kecil (Gambar 8). Perbedaan persentase tarikan Matahari terhadap Bumi hanya sekitar 0,017%, dibandingkan dengan 6,7% tarikan oleh Bulan. Hanya karena tarikan Matahari adalah 180 kali lebih kuat dari Bulan maka tinggi pasang laut oleh Matahari hampir setengan dari pasang laut oleh bulan (180 X 0,017 persen = 3%, hampir setengah dari 6,7%).

Ketika posisi Matahari, Bumi, dan Bulan sejajar, maka pasang-surut akibat Matahari dan Bulan terjadi bersamaan, sehingga pasang naik akan lebih tinggi dan pasang surut akan lebih rendah  dari keadaan rata-rata. Ini disebutpasang purnama (Gambar 9).   Saat  Bumi berada di antara Matahari dan Bulan disebut bulan purnama. (Jika posisi ketiganya segaris, maka terjadi gerhana bulan). Jika Bulan berada di antara Matahari dan Bumi disebut bulan baru. (bila posisi ketiganya segaris, bulan menghalangi cahaya matahari, maka terjadi gerhana matahari.). Pasang purnama terjadi pada posisi bulan baru atau bulan purnama. Semua pasang purnama tidak sama tinggi karena jarak Bumi-Bulan dan jarak Bumi-Matahari berubah-ubah, disebabkan oleh orbit Bumi dan Bulan berbentuk lonjong.  Apabila posisi Bulan berada antara bulan baru dan bulan purnama (Gambar 10), air pasang yang disebabkan matahari dan bulan sebagian saling menghilangkan satu sama lain. Sehingga, ketinggian pasang naik lebih rendah dari rata-rata dan pasang turun lebih tinggi dari rata-rata.  Ini disebut pasang perbani. Faktor lain yang mempengaruhi pasang surut-air laut adalah kemiringan sumbu bumi.  Meskipun tonjolan pasang surut yang berlawanan adalah sama, kemiringan bumi menyebabkan pasang naik terjadi pada tempat yang berbeda-beda.  

Pasang-surut di Bumi dan Atmosfer

Bumi tidaklah padat pejal, namun sebagian besar, adalah cairan ditutupi oleh kerak tipis, padat, dan lentur.  Akibatnya, gaya tidal Bulan-Matahari mengakibatkan pasang-surut di  bumi seperti halnya di laut.  Dua kali setiap hari, permukaan padat bumi naik dan turun sebanyak seperempat meter!  Akibatnya, gempa bumi dan letusan gunung berapi memiliki kemungkinan sedikit lebih tinggi saat Bumi mengalami pasang naik – yaitu dekat bulan penuh atau bulan baru.  Kita hidup di dasar samudra udara yang juga mengalami pasang surut.  Berada di bagian bawah atmosfer, kita tidak dapat melihat kejadian ini (sama seperti ikan di air dalam tidak melihat pasang surut laut). Di bagian atas atmosfer adalah ionosfer, dinamakan demikian karena mengandung banyak ion-elektrik atom bermuatan yang merupakan hasil dari ledakan kuat sinar kosmik dan sinar ultraviolet.  Efek pasang surut di ionosfer menghasilkan arus listrik yang mengubah medan magnet yang mengelilingi Bumi.  Ini adalah kemagnetan pasang.  Kemagnetan pasang yang paling terbesar terjadi ketika atmosfer sedang mengalami pasang purnama, sekitar bulan purnama dan bulan baru.

Pasang-Surut di Bulan

Seperti halnya di bumi, di bulan juga ada dua tonjolan pasang. Jadi Bentuk Bulan tidak seperti bola, sedikit pipih dengan sumbu panjang mengarah ke Bumi. Tidak seperti di bumi, tonjolan pasang di bulan berada di lokasi tetap.  Bulan membutuhkan waktu 27,3 hari untuk berrevolusi dan berotasi, belahan bulan yang menghadap bumi selalu sama setiap saat (Gambar 11), Bumi memberikan sebuah torsi kecil di Bulan. Hal ini cenderung memutar Bulan menyelaraskan dengan arah medan gravitasi bumi, torsi ini searah dengan torsi jarum kompas yang berada dalam medan magnet. Jadi kita menegatahui alasan mengapa Bulan selalu menunjukkan wajah yang sama ke bumi.

Medan Gravitasi

Bumi dan Bulan saling menarik satu sama lain. Ini adalah aksi jarak jauh, karena Bumi dan Bulan dapat berinteraksi satu sama lain meskipun tidak bersentuhan.  Kita bisa melihat ini dengan cara yang berbeda: Hal ini bisa terjadi karena Bulan berada dalam daerah gravitasi Bumi. Sifat-sifat ruang disekitar benda dimana benda lain di ruang tersebut mengalami gaya, disebut sebagai medan gravitasi.  Pola medan gravitasi bumi dapat digambarkan dengan garis-garis medan (Gambar 12). Seperti serbuk besi sekitar magnet, garis-garis medan akan lebih rapat dimana medan gravitasi lebih kuat, tanda panah menunjukkan arah medan. Sebuah partikel, astronot, pesawat ruang angkasa, atau benda lain di sekitar bumi akan dipercepat ke arah garis medan di tempat itu.

Kekuatan medan gravitasi bumi (seperti halnya gaya gravitasi pada benda) mengikuti hukum berbanding terbalik kuadrat. Medan terkuat berada di dekat permukaan bumi dan akan melemah pada jarak yang semakin jauh dari Bumi.  Medan gravitasi di permukaan Bumi sedikit berbeda-beda dari lokasi ke lokasi. Di atas deposito besar memimpin bawah tanah, misalnya, medan sedikit lebih kuat dari rata-rata.  Di atas gua-gua besar, mungkin diisi dengan gas alam, medan gravitasi sedikit lebih lemah. Untuk memprediksi apa yang ada di bawah permukaan Bumi, ahli geologi dan pencari minyak dan mineral membuat pengukuran yang tepat berdasarkan medan gravitasi bumi.

Medan Gravitasi di dalam Planet

Medan gravitasi bumi ada di dalam maupun di luar Bumi. Bayangkan kita membuat lubang di dalam bumi bumi dari Kutub Utara tembus ke Kutub Selatan.  Bayangkan anda jatuh mulai dari Kutub Utara,  maka percepatan yang anda alami akan berkurang dan   sampai di pusat bumi percepatan menjadi nol.  Kemudian mengalami perlambatan saat naik ke kutub selatan hingga kecepatannya menjadi nol ketika sampai di kutub selatan.  Tanpa hambatan udara, perjalanan satu arah memerlukan waktu hampir 45 menit.  Jika Anda gagal untuk meraih tepi lubang ketika Anda mencapai Kutub Selatan, Anda akan jatuh kembali ke tengah, dan kembali ke Kutub Utara dalam waktu yang sama. Percepatan Anda,, akan menjadi semakin kurang ketika Anda melanjutkan ke arah pusat bumi, Mengapa? Karena, saat Anda jatuh menuju pusat bumi, massa bumi yang menarik Anda ke tengah berkurang.  Ketika Anda berada di pusat bumi, tarikan ke bawah sama dengantarikan ke atas, sehingga gaya total pada saat Anda mencapai kecepatan maksimum melewati pusat bumi adalah nol. Percepatan Anda di pusat bumi adalah nol = 0. Medan gravitasi Bumi di pusat adalah nol! Komposisi bumi bervariasi, yang paling padat ada pada intinya dan semakin ke permukaan berkurang.  Jika dianggap kerapatan planet sama di setiap titik, maka medan gravitasi di dalam planet meningkat secara linear, yaitu  nol di pusatnya dan meningkat secara linier sampai sebesar g di permukaannya.  Grafik medan gravitasi di salam dan di luar planet dengan kerapatan seragam ditunjukkan pada Gambar 14.

Teori Gravitasi Einstein

Awal abad kedua puluh, model gravitasi yang berbeda dengan Newton disajikan oleh Einstein dalam teori relativitas umum. Einstein menganggap medan gravitasi sebagai lengkungan geometris dari empat dimensi ruang dan waktu. Ia menggambarkan bahwa benda berada pada lengkungan ruang dan waktu seperti bola besar ditempatkan di tengah kasur besar permukaan dua dimensi (Gambar 15).  Kita dapat menganalogikannya sebagai berikut: pertimbangkan bahwa kamu membentangkan sebuah seprai atau suatu lembaran yang datar dan elastik. Sekarang kamu meletakkan sesuatu dengan berat yang bervariasi pada lembaran tersebut. Jika kita menempatkan sesuatu yang sangat ringan maka bentuk seprai akan sedikit lebih turun sesuai dengan berat benda tersebut. Tetapi jika kamu meletakkan sesuatu yang berat, maka akan terjadi kelengkungan yang lebih besar.

Asumsikan terdapat benda yang berat berada pada lembaran tersebut, dan kamu meletakkan benda lain yang lebih ringan di dekatnya. Kelengkungan yang diciptakan oleh benda yang lebih berat akan menyebabkan benda yang lebih ringan “terpeleset” disepanjang kurva ke arah kurva tersebut, karena benda yang lebih ringan mencoba untuk mencapai keseimbangan sampai pada akhirnya benda tersebut tidak bergerak lagi (dalam kasus ini, tentu saja terdapat pertimbangan lain, misalnya bentuk dari benda tersebut, sebuah bola akan menggelinding, sedangkan kubus akan terperosot, karena pengaruh gesekan atau semacamnya).  Hal ini serupa dengan bagaimana relativitas umum menjelaskan gravitasi. Kelengkungan dari cahaya bukan karena beratnya, tetapi kelengkungan yang diciptakan oleh benda berat lain yang membuat kita tetap melayang di luar angkasa. Kelengkungan yang diciptakan oleh bumi membuat bulan tetap bergerak sesuai dengan orbitnya, tetapi pada waktu yang sama, kelengkungan yang diciptakan bulan cukup untuk mempengaruhi pasang surut air laut.

Hukum Kepler

Pencarian manusia akan pertanyaan bagaimana benda-benda langit sesungguhnyabergerak, telah didengungkan secara berabad-abad dan telah banyak gagasan dan teori (baik dengan dasar logika maupun murni khayalan) yang mencoba menjelaskannya. Dalam posting kali ini kami akan menguraikan sedikit mengenai hal tersebut, semoga dapat bermanfaat bagi teman-teman pembaca.

Pada abad ke-16 muncul banyak Astronom yang mulai menentang paham Geosentris yang telah lama diimani. Salah satunya adalah Tycho Brahe, astronom Denmark yang melakukan pengamatan dengan peralatan minimum, namun dengan akurasi yang sangat baik.

Di dalam astronomi dan juga pembelejaran fisika ada tiga Hukum Gerakan Planet Kepler yaitu sebagai berikut:

·         Setiap planet bergerak dengan lintasan elips, Matahari berada di salah satu fokusnya.

·         Luas daerah yang disapu pada selang waktu yang sama akan selalu sama.

·         Perioda kuadrat suatu planet berbanding dengan pangkat tiga jarak rata-ratanya dari Matahari.

Adalah murid Brahe, Johannes Kepler, yang kemudian berhasil merumuskan teori dasar tentang pergerakan planet-planet, berdasarkan data pengamatan yang dikumpulkan Brahe, menjelaskan gerakan planet di dalam tata surya. Hukum di atas menjabarkan gerakan dua benda yang saling mengorbit.

Hukum Kepler mempertanyakan kebenaran astronomi dan fisika warisan zaman Aristoteles dan Ptolemaeus. Ungkapan Kepler bahwa Bumi beredar sekeliling, berbentuk elips dan bukannya epicycle, dan membuktikan bahwa kecepatan gerak planet bervariasi, mengubah astronomi dan fisika. Hampir seabad kemudian, Isaac Newton mendeduksi Hukum Kepler dari rumusan hukum karyanya, hukum gerak dan hukum gravitasi Newton, dengan menggunakan Euclidean geometri klasik.

Pada era modern, hukum Kepler digunakan untuk aproksimasi orbit satelit dan benda-benda yang mengorbit Matahari, yang semuanya belum ditemukan pada saat Kepler hidup (contoh: planet luar dan asteroid). Hukum ini kemudian diaplikasikan untuk semua benda kecil yang mengorbit benda lain yang jauh lebih besar, walaupun beberapa aspek seperti gesekan atmosfer (contoh: gerakan di orbit rendah), atau relativitas (contoh: prosesi preihelion merkurius), dan keberadaan benda lainnya dapat membuat hasil hitungan tidak akurat dalam berbagai keperluan.

1. Hukum Kepler Pertama

“Orbit setiap planet berbentuk elips dengan matahari berada di salah satu fokusnya”

Elips adalah bentuk bangun datar yang merupakan salah satu dari irisan kerucut (selain lingkaran, hiperbola, dan parabola). Dimana eksentrisitas elips bernilai antara 0 dan 1. Lintasan suatu planet mengelilingi matahari akan berupa sebuah elips, dan matahari

akan selalu berada di salah satu dari dua focus elips tersebut.

 

Hukum pertama kepler jelas-jelas menentang pernyataan Nicolaus Copernicus yang menyatakan bahwa orbit planet berbentuk lingkaran dengan matahari berada di pusat lingkaran. Dan terbukti dari hasil pengamatan bahwa orbit elips Kepler dapat

memberikan posisi yang lebih akurat dibandingkan orbit lingkaran.

Kesalahan Copernicus ini dapat dipahami sebab meskipun memiliki lintasan elips, namun eksentrisitas orbit planet mendekati nol, sehingga sekilas akan tampak mendekati lingkaran, bahkan untuk perhitungan-perhitungan sederhana kita boleh mengasumsikan orbit planet adalah lingkaran.

2. Hukum Kepler Kedua

“vektor radius suatu planet akan menempuh luas areal yang sama untuk selang 

waktu yang sama”

Vektor radius ialah garis hubung antara planet dengan pusat gravitasi (matahari).

Gambaran dari hukum kepler kedua ialah :

Apabila Planet membutuhkan waktu yang sama untuk menempuh P1 – P2 dan P3 – P4, maka luas areal P1 – F – P2 akan sama dengan P3 – F – P4, begitu pula sebaliknya. Dengan kata lain kita dapat menyatakan bahwa kecepatan angulernya konstan.

Karena planet selalu mematuhi hokum kepler, maka konsekuensi dari hukum kedua kepler ini ialah kecepatan linear planet di setiap titik di orbitnya tidaklah konstan, tetapi bergantung pada jarak planet. Contohnya planet akan bergerak paling cepat saat

dia ada di perihelium, dan akan bergerak paling lambat saat dia ada di aphelium.

3. Hukum Kepler Ketiga

“pangkat tiga sumbu semi major orbit suatu planet sebanding dengan kuadrat dari periode revolusi planet tersebut”

Kepler menemukan hubungan diatas, atau apabila sumbu semi mayor kita nyatakan dengan a dan periode revolusi planet kita nyatakan dengan T, maka secara matematis hukum ketiga kepler dapat ditulis :

 

Ternyata untuk benda-benda yang mengelilingi pusat gravitasi yang sama, besarnya kontanta akan sama, misalnya bagi planet Venus dan planet Bumi, atau bagi Io dan Europa. Untuk benda-benda yang memenuhi syarat tersebut berlaku :

Apabila benda yang kita tinjau adalah planet yang mengitari matahari, dan kita nyatakan a dalam Satuan Astronomi dan T dalam tahun, maka kita akan mendapati

Persamaan di atas adalah bentuk sederhana dari hukum kepler 3, namun hanya bisa digunakan apabila a dinyatakan dalam Satuan Astronomi, T dalam tahun dan pusat gravitasi adalah benda bermassa sama dengan matahari.

Perlu diingat bahwa hukum kepler tidak hanya berlaku pada planet di tata surya saja, namun juga berlaku pada satelit planet-planet, asteroid, komet, pada sistem bintang ganda, dan lain-lain.