Thursday, 25 May 2017

Mengenal Hukum Gravitasi Universal Newton

Loading...
Berbicara tentang gravitasi maka kita akan lebih mengenal Sir Isac Newton dan sebagai awal pembahasan silahkan simak kisah singkat Newton ini. Ada sebuah kisah populer dari Isac Newton yang duduk di bawah pohon apel tiba-tiba sebuah apel jatuh di kepalanya, setelah peristiwa itu iapun teringat pada Hukum Universal Gravitasi. Seperti pada semua cerita atau legenda pada umunya, bahwa kisah tidak sesuai 100% rincian ceritanya, tapi cerita ini cukup mengandung unsur apa yang sebenarnya terjadi.

   Gravitasi adalah gaya tarik-menarik yang terjadi pada semua benda yang mempunyai massa pada alam semesta. Fisika modern mendeskripsikan gravitasi melalui  Teori Relativitas Umum dari Einstein, namun hukum gravitasi universal dari Newton jauh lebih sederhana seruta merupakan hampiran  cukup akurat dalam kebanyakan kasus.
Sebagai contoh, bumi yang memiliki massa yang sangat besar menghasilkan gaya gravitasi yang sangat besar untuk menarik benda-benda di sekitarnya, termasuk makhluk hidup, dan benda-benda yang ada di bumi. Gaya gravitasi ini juga menarik benda-benda yang ada di luar angkasa, seperti bulan, meteor, dan benda angkasa lainnya, termasuk satelit buatan manusia.
Beberapa teori yang belum dapat dibuktikan menyebutkan bahwa gaya gravitasi timbul karena adanya partikel gravitron dalam setiap atom.
hukum gravitasi newton
hukum gravitasi newton
F  = adalah besar dari gaya gravitasi antara kedua massa titik tersebut
G  = adalah konstanta gravitasi
m1 =  adalah besar massa titik pertama
m2  = adalah besar massa titik kedua
r     = adalah jarak antara kedua massa titik, dan


g  = adalah percepatan gravitasi = 
Dalam Sistem  Internasional ,
diukur dalam newton (N),
 m1 dan m2 dalam kilograms (kg), 
r dalam meter (m), dan 
konstanta G kira kira sama dengan 6,67 × 10−11 N m2 kg−2.

Apa yang Sebenarnya Terjadi dengan Apel?

        Mungkin versi yang lebih benar dari cerita ini yaitu dimana Newton, setelah mengamati sebuah apel jatuh dari pohon, mulai berpikir sepanjang baris berikut: Apel dipercepat, karena perubahan kecepatannya dari nol seperti yang tergantung di pohon dan bergerak ke arah tanah. Dengan demikian, hukum 2 Newton harus ada kekuatan yang bekerja pada apel menyebabkan percepatan ini. Mari kita sebut kekuatan ini "gravitasi", dan percepatan terkait dengan "accleration karena gravitasi". Lalu bayangkan pohon apel dua kali lebih tinggi. Sekali lagi, kami berharap apel akan dipercepat ke tanah, jadi hal ini akan menunjukkan bahwa gaya  yang kita sebut gravitasi mencapai  puncaknya pada pohon apel tertinggi.

Ide Paling Bagus dari Sir Isaac

      Sekarang kita membahas wawasan yang benar-benar brilian dari Newton: jika gaya gravitasi mencapai puncak pohon tertinggi, mungkin hal itu belum mencapai puncak gravitasi; khususnya, mungkin tidak mencapai semua jalan ke orbit Bulan! Kemudian, orbit Bulan tentang Bumi bisa menjadi konsekuensi dari gaya gravitasi, karena percepatan gravitasi bisa mengubah kecepatan Bulan hanya sedemikian rupa karna hal itu diikuti oleh orbit bulan yang mengelilingi bumi.

           Hal ini dapat diilustrasikan dengan eksperimen pikiran yang ditunjukkan pada gambar berikut.
percepatan gravitasi bulan terhadap bumi
percepatan gravitasi bulan terhadap bumi
       Misalkan kita adalah api meriam horizontal dari gunung yang tinggi; proyektil akhirnya akan jatuh ke bumi, seperti yang ditunjukkan oleh lintasan terpendek pada gambar, karena gaya gravitasi diarahkan menuju pusat bumi dari percepatan terkait. (Ingat bahwa percepatan adalah perubahan kecepatan dan kecepatan vektor, sehingga memiliki dua besaran dan arah. Dengan demikian, percepatan terjadi jika salah satu atau kedua besaran dan arah terjadi perubahan kecepatan.)

     Tapi saat kita meningkatkan kecepatan moncong pada meriam , proyektil akan melakukan perjalanan yang lebih jauh sebelum kembali ke bumi. Akhirnya, Newton beralasan bahwa jika meriam diproyeksikan  dengan kecepatan yang tepat, proyektil akan jatuh dengan waktu yang tepat di sekitar Bumi, selalu jatuh di medan gravitasi tetapi tidak pernah mencapai bumi, yang akan melengkung jauh seperti lengkungan proyektil pada air terjun. Artinya, bola meriam akan masuk ke orbit sekitar Bumi. Newton menyimpulkan bahwa orbit Bulan menpunyai sifat yang sama. Bulan akan terus berputar sekitar Bumi karena percepatan gravitasi , sehingga menghasilkan orbitnya.
Dengan alasan tersebut, Newton sampai pada kesimpulan bahwa setiap dua benda di alam semesta mengerakkan gaya tarik gravitasi satu sama lain, dengan kekuatan yang memiliki bentuk universal:

Pusat Massa Pada Sistem Binary

        Jika Anda memikirkan tentang hal itu sejenak, mungkin tampak agak aneh karna menurut Hukum Kepler, Matahari akan tetap pada titik dalam ruang dan planet berputar di sekitarnya ( memutarinya ). Mengapa Matahari istimewa? Kepler memiliki ide-ide yang agak mistis tentang matahari, endowing dengan kualitas hampir seperti dewa yang menempati tempat khusus. Namun menurut Newton, sebagian besar sebagai konsekuensi dari Hukum ke-3, menunjukkan bahwa situasi sebenarnya lebih simetris dari pada bayangan Kepler itu sendiri dan matahari tidak menempati posisi istimewa; sehingga ide kepler di ubah jadi Hukum 3 Kepler.

Kita dapat mendefinisikan titik yang disebut pusat massa antara dua benda melalui persamaan
pusat massa antara dua benda
pusat massa antara dua benda
pusat massa antara dua benda 

Modifikasi Newton pada Hukum Ketiga Kepler

      Karena untuk setiap tindakan ada reaksi yang sama dan berlawanan, Newton menyadari bahwa dalam sistem planet-planet pada matahari tidak mengorbit di sekitar Matahari secara stasioner. Sebaliknya, Newton mengusulkan bahwa keduanya planet dan Matahari mengorbit di sekitar pusat massanya untuk sistem planet-Matahari. Dia kemudian mengubah hukum 3 Kepler melalui persamaan berikut.
dimana P adalah periode orbital planet dengan matahari sebagai salah satu massa dan planet sebagai massa lainnya. (Seperti dalam pembahasan sebelumnya, bentuk persamaan Hukum 3 Kepler  berasumsi bahwa massa diukur dalam massa matahari, kali Bumi dan jarak dalam satuan tahun astronomi.) Perhatikan hal simetri dari persamaan ini: karena massa ditambahkan pada sisi kiri dan jarak ditambahkan di sisi kanan, tidak peduli apakah matahari diberi label 1 dan planet label  2, atau sebaliknya. Kita akan memperoleh  hasil yang sama dalam kedua kasus.

            Sekarang perhatikan apa yang terjadi dalam persamaan baru Newton jika salah satu dari massa (1 atau 2; ingat simetri) sangat besar dibandingkan dengan yang lain. Secara khusus, misalkan matahari  diberi label sebagai massa 1, dan massanya jauh lebih besar daripada massa untuk salah satu planet. Maka jumlah dari dua massa selalu, kurang lebih sama dengan massa Matahari, dan jika kita mengambil rasio dari Hukum 3  Kepler untuk dua planet yang berbeda massa akan menghilangkan  rasio dan kita dibiarkan dengan bentuk asli Hukum 3 Kepler:
Jadi Hukum 3 Kepler adalah sekitar valid karena Matahari jauh lebih besar daripada planet-planet dan karena itu koreksi Newton hanya berkontribusi kecil. Data Kepler memiliki akses tidak cukup baik untuk menunjukkan efek yang kecil ini.

Anda dapat belajar lebih dalam lagi tenang hukum gravitas di salah satu aplikasi pendidikan indonesia yang bernama ruang guru. Dimana pada aplikasi ruang guru tersebut anda dapat membaca berbagai materi fisika yang berkaitan tentang gravitasi. Selain itu anda juga dapat melatih pengetahuan anda dengan menjawab berbagai macam soal fisika yang ada pada aplikasi ruang guru.

Aplikasi ruang guru saat ini sudah bekerjasama dengan menteri pendidikan sehingga sangat direkomendasi untuk dipakai belajar. Saat ini aplikasi ruang guru dapat anda download di Play store secara gratis.


Kabar bagusnya saat ini ruang guru tengah mengadakan program Ruang Les Online dimana pada program tersebut , anda dapat mengikuti les online untuk membahas soal-soal dalam Persiapan UAS. Selain itu, melalui Ruang Les Online, anda dapat melakukan tanya jawab, serta pembahasan soal secara instan dengan guru melalui aplikasi Ruangguru. Anda cukup mengunggah foto soal via aplikasi live chat, atau audio call, dan seorang guru akan menjawab pertanyaan tersebut dalam hitungan menit secara online, atau audio call. Sangat membantu kan…!!! Jika tertarik anda dapat ikut dengan melakukan pendaftaran diwebsite resminya berikut ini.