MAKALAH
PENGETAHUAN BUMI DAN
ANTARIKSA
“GRAVITASI UNIVERSAL”
OLEH :
KELOMPOK 8
RUSMIN ( A 241 13 037 )
SRI WAHYUNIGSI ( A 241 13 091 )
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MIPA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS TADULAKO
2015
KATA PENGANTAR
Puji syukur
kita penjatkan kehadirat Allah SWT, yang atas rahmat-Nya maka kami dapat
menyelesaikan penyusunan makalah yang berjudul “Grafitasi Universal”
Penulisan makalah merupakan salah satu tugas yang
diberikan dalam mata kulia Peng Bumi dan Antariksa.
Dalam Penulisan makalah ini kami merasa masih banyak
kekurangan baik pada teknis penulisan maupun materi, mengingat akan kemampuan
yang kami miliki. Untuk itu kritik dan saran dari semua pihak sangat kami
harapkan demi penyempurnaan pembuatan makalah ini.
Palu, 19 pebruari 2015
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
Daftar isi................................................................................................... i
BAB 1
PENDAHULUAN
A.
Latar belakang.................................................................................... 4
B.
Rumusan masalah............................................................................... 5
C.
Tujuan................................................................................................. 5
D.
Manfaat.............................................................................................. 5
BAB II
PEMBAHASAN
A.
Hukum Newton tentang Gravitasi Universal...................................... 6
B.
Jenis-jenis Hukum Kepler.................................................................... 7
C.
Implementasi Hukum Gravitasi Newton............................................. 8
BAB III
PENUTUP
A.
Kesimpulan.......................................................................................... 10
B. Saran.................................................................................................... 10
DAFTAR PUSTAKA................................................................................................ 11
E.
BAB I
PENDAHULUAN
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang.
Banyak
literature yang menyebutkan tentang jari-jari bumi, ataupun massa bumi. Kita
sering mengamati pergerakan matahri yang terbit di sebelah timur dan tenggelam
di bagian barat. Pada waktu malam kita melihat bulan dan bintang dilangit.
Dalam hal ini yang terjadi karena adanya Gravitasi yang membuat planet-planet
mengintari matahari.
Gravitasi
adalah gaya tarik-menarik yang terjadi antara semua partikel yang mempunyai
massa di alam semesta. Gravitasi matahari mengakibatkan benda-benda langit
berada pada orbit masing-masing dalam mengitari matahari. Fisika modern
mendeskripsikan gravitasi menggunakan Teori Relativitas Umum dari Einstein,
namun hukum gravitasi universal Newton yang lebih sederhana merupakan hampiran
yang cukup akurat dalam kebanyakankasus.
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.
Gravitasi menarik
segala benda yang berada di atmosfir bumi untuk jatuh kembali ke tanah dengan
akselerasi (g) rata-rata 9.8 m/s². Dengan gravitasi itu semua benda di
permukaan bumi bisa diam di tempatnya masing-masing dan dengan itu pula lah
kita bisa berdiri stabil ditempat kita berada.
Ada 2 cara.
Cara yang pertama adalah dengan tidak mempunyai massa, karena gravitasi hanya
memberikan efek pada benda yang mempunyai bobot. Cara kedua ini kelihatannya
lebih mudah dan sudah banyak diaplikasikan. Manusia bisa meluncurkan roket,
mendisain pesawat bahkan mengorbitkan satelit selama berbulan-bulan. Perlu
diketahui bahwa persoalan yang dipikirkan Newton ini telah ada sejak zaman
yunani kuno. Ada dua persoalan dasar yang telah diselidiki oleh orang yunani,
jauh sebelum Newton lahir. Persoalan yang selalu dipertanyakan adalah mengapa
benda-benda selalu jatuh ke permukaan bumi dan bagaimana gerakan planet-planet,
termasuk matahari dan bulan (matahari dan bulan pada waktu itu digolongkan
menjadi planet-planet). Orang-orang Yunani pada waktu itu melihat kedua
persoalan di atas (benda yang jatuh dan gerakan planet) sebagai dua hal yang
berbeda.
Demikian hal itu berlanjut hingga zaman Newton. Jadi apa yang dihasilkan oleh dibangun di atas hasil karya orang-orang sebelum dirinya. Yang membedakan Newton dan orang-orang sebelumnya adalah bahwa Newton memandang kedua persoalan dasar di atas (gerak jatuh benda dan gerakan planet) disebabkan oleh satu hal saja dan pasti mematuhi hukum yang sama. Pada abad ke-17, menemukan bahwa ada interaksi yang sama yang menjadi penyebab jatuhnya buah apel dari pohon dan membuat planet tetap berada pada orbitnya ketika mengelilingi matahari. Demikian juga bulan, satu-satunya satelit alam kesayangan bumi tetap berada pada orbitnya. Dalam makalah ini, penulis mencoba mengkaji mengenai penerapan hokum gravitasi newton.
Demikian hal itu berlanjut hingga zaman Newton. Jadi apa yang dihasilkan oleh dibangun di atas hasil karya orang-orang sebelum dirinya. Yang membedakan Newton dan orang-orang sebelumnya adalah bahwa Newton memandang kedua persoalan dasar di atas (gerak jatuh benda dan gerakan planet) disebabkan oleh satu hal saja dan pasti mematuhi hukum yang sama. Pada abad ke-17, menemukan bahwa ada interaksi yang sama yang menjadi penyebab jatuhnya buah apel dari pohon dan membuat planet tetap berada pada orbitnya ketika mengelilingi matahari. Demikian juga bulan, satu-satunya satelit alam kesayangan bumi tetap berada pada orbitnya. Dalam makalah ini, penulis mencoba mengkaji mengenai penerapan hokum gravitasi newton.
B. RumusanMasalah
Dalam
penulisan makalah ini, beberapa masalah yang akan dibahas yaitu sebagai berikut
:
a.
Bagaimanakah Hukum Newton tentang Gravitasi Universal?
b.
Bagaimana bunyi jenis-jenis Hukum Kepler?
c.
Bagaimana penerapan Hukum Gravitasi Newton?
C. Tujuan
Berdasarkan
rumusan masalah diatas maka tujuan yang hendak dicapai dalam penulisan makalah
ini adalah sebagai berikut :
i.
untuk mengetahui Hukum Newton tentang Gravitasi
Universal
ii.
untuk mengetahui bunyi dari jenis-jenis Hukum Kepler
iii.
untuk mengetahui Implementasi Hukum Gravitasi Newton
D. Manfaat
Adapun
manfaat yang dapat diperolah dalam penulisan makalah ini, yakni :
i.
secara teoritis, dapat dijadikan bahan referensi
penelitian berikutnya,
ii.
secara praktis, dapat dijadikan sebagai bahan pedoman
bagi siswa untuk mempelajari implementasi Hukum Gravitasi Newton
BAB II
PEMBAHASAN
A. Hukum Newton
tentang Gravitasi Universal.
Hukum
gravitasi universal yang dirumuskan oleh Newton, diawali dengan beberapa
pemahaman dan pengamatan empiris yang telah dilakukan oleh ilmuwan-ilmuwan
sebelumnya. Mula-mula Copernicus memberikan landasan pola berfikir yang tepat
tentang pergerakan planet-planet, yang semula dikira planet-planet tersebut
bergerak mengelilingi bumi, seperti pada konsep Ptolemeus. Copernicus
meletakkan matahari sebagai pusat pergerakan planetplanet, termasuk bumi, dalam
gerak melingkarnya. Kemudian dari data hasil pengamatan yang teliti tentang
pergerakan planet, yang telah dilakukan Tycho Brahe, Kepler merumuskan tiga
hukum empiris yang dikenal sebagai hukum Kepler mengenai gerak planet, yang
ajan dibahas pada pokok bahasan kedua.
Hukum
tarik-menarik gravitasi Newton dalam bidang fisika berarti gaya tarik untuk
saling mendekat satu sama lain. Dalam bidang fisika tiap benda dengan massa m1
selalu mempunyai gaya tarik menarik dengan benda lain (dengan massa m2 ).
Misalnya partikel satu dengan partikel lain selalu akan saling tarik-menarik.
Contoh yang dikemukakan oleh Sir Isaac Newton dalam bidang mekanika klasik
bahwa benda apapun di atas atmosfer akan ditarik oleh bumi, yang kemudian
banyak dikenal sebagai fenomena benda jatuh.
Gaya tarik
menarik gravitasi ini dinyatakan oleh Isaac Newton melalui tulisannya di
journal Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica pada tanggal 5 Juli 1687
dalam bentuk rumus sebagai berikut:
di mana:
•
F adalah besarnya gaya gravitasi antara dua massa tersebut,
•
G adalah konstante gravitasi,
•
m1 adalah massa dari benda pertama
•
m2 adalah massa dari benda kedua, dan
•
r adalah jarak antara dua massa tersebut.
Teori ini
kemudian dikembangkan lebih jauh lagi bahwa setiap benda angkasa akan saling
tarik-menarik, dan ini bisa dijelaskan mengapa bumi harus berputar mengelilingi
matahari untuk mengimbangi gaya tarik-menarik gravitasi bumi-matahari. Dengan
menggunakan fenomena tarik menarik gravitasi ini juga, meteor yang mendekat ke
bumi dalam perjalanannya di ruang angkasa akan tertarik jatuh ke bumi.
B. Jenis-jenis
Hukum Kepler
Hukum-Hukum
Keppler Karya Keppler sebagian di hasilkan dari data – data hasil pengamatn
yang di kumpulkan Ticho Brahe mengenai posisi planet – planet dalam geraknya di
luar angkasa . Hukum ini telah di cetuskan Keppler setengah abad sebelum Newton
mengajukan ketiga hukumnya tentang gerak dan hukum gravitasi universal .
Penerapan hukum gravitasi Newton dapat diterapkan untuk menjelaskan gerak
benda-benda angkasa. Hukum hukum ini menjabarkan gerakan dua badan yang
mengorbit satu sama lainnya. Massa dari kedua badan ini bisa hampir sama,
sebagai contoh Charon—Pluto (~1:10), proporsi yang kecil, sebagai contoh.
Bulan—Bumi(~1:100), atau perbandingan proporsi yang besar, sebagai contoh
Merkurius—Matahari (~1:10,000,000).
Dalam semua
contoh di atas, kedua badan mengorbit mengelilingi satu pusat massa,
barycenter, tidak satu pun berdiri secara sepenuhnya di atas fokus elips.
Namun, kedua orbit itu adalah elips dengan satu titik fokus di barycenter. Jika
rasio massanya besar, sebagai contoh planet mengelilingi Matahari,
barycenternya terletak jauh di tengah obyek yang besar, dekat di titik
massanya. Di dalam contoh ini, perlu digunakan instrumen presisi canggih untuk
mendeteksi pemisahan barycenter dari titik masa benda yang lebih besar. Jadi,
hukum Kepler pertama secara akurat menjabarkan orbit sebuah planet mengelilingi
Matahari.
Karena
Kepler menulis hukumnya untuk aplikasi orbit planet dan Matahari, dan tidak
mengenal generalitas hukumnya, artikel ini hanya akan mendiskusikan hukum di
atas sehubungan dengan Matahari dan planet-planetnya.
1.
Hukum I Kepler
“Lintasan setiap planet
mengelilingi matahari merupakan sebuah elips dengan matahari terletak pada salah
satu titik fokusnya.” Hukum I ini dapat menjelaskan akan lintasan planet yang
berbentuk elips, namun belum dapat menjelaskan kedudukan planet terhadap
matahari, maka muncullah hukum II Kepler. Keplpler tidak mengetahui alasan
mengapa planet bergerak dengan cara demikian . Ketika mulai tertarik dengan
gerak planet – planet , Newton menemukan bahwa ternyata hukum – hukum Keppler
ini bisa diturunkan secara matematis dari hukum gravitasi universal dan hukum
gerak Newton . Newton juga menunjukkan bahwa di antara kemungkinan yang masuk
akal mengenai hukum gravitasi , hanya satu yang berbanding terbalik dengan
kuadrat jarak yang konsisten dengan Hukum Keppler.
2.
Hukum II Kepler
“ Setiap planet bergerak sedemikian
sehingga suatu garis khayal yang ditarik dari matahari ke planet tersebut
mencakup daerah dengan luas yang sama dalam waktu yang sama “. Suatu garis khayal
yang menghubungkan matahari dengan planet, menyapu luas juring yang sama dalam
selang waktu yang sama. Hal yang paling utama dalam hukum II Keppler adalah
kecepaan sektor mempunyai harga yang sama pada semua titik sepnjang orbit yang
berbemtuk elips.
3.
Hukum III Kepler
“Kuadrat periode planet mengintari
matahari sebanding dengan pangkat tiga rata-rata planet dari matahari.” Newton
menunjukkan bahwa hukum III Keppler juga bisa diturunkan secara matematis dari
hukum Gravitasi Universal dan hukum Newton tentang gerak dan gerak melingkar.
C. Implementasi
Hukum Gravitasi Newton
Bagaimana para ilmuwan bisa
mengetahui tentang jari-jari bumi ataupun massa bumi. alat ukur apa yang
digunakan. Masih kelanjutan tentang gaya gravitasi yang menjadi dasar keilmuwan
kita sebelumnya, para ilmuwan bisa memecahkan persoalan tersebut yang mungkin
pernah ada dalam benak kita
Berdasarkan hukum gravitasi Newton, data-data tersebut
digunakan untuk menghitung besaran lain tentang benda ruang angkasa yang tidak
mungkin diukur dalam laboratorium.
1. Menghitung
Massa Bumi
Massa bumi
dapat dihitung dengan menggunakan nilai G yang telah diperoleh dari percobaan
Cavendish. Anggap massa bumi M dan jari-jari bumi R = 6,37 × 106 m (bumi
dianggap bulat sempurna). Berdasarkan rumus percepatan gravitasi bumi, Anda
bisa menghitung besarnya massa bumi.
2. Menghitung
Massa Matahari
Telah Anda
ketahui bahwa jari-jari rata-rata orbit bumi rB = 1,5 × 1011 m
dan periode bumi dalam mengelilingi matahari TB = 1 tahun = 3 × 107 s.
Berdasarkan kedua hal tersebut serta dengan menyamakan gaya matahari
dan gaya sentripetal bumi, maka dapat diperkirakan massa matahari.
dan periode bumi dalam mengelilingi matahari TB = 1 tahun = 3 × 107 s.
Berdasarkan kedua hal tersebut serta dengan menyamakan gaya matahari
dan gaya sentripetal bumi, maka dapat diperkirakan massa matahari.
3. Menghitung
Kecepatan Satelit
Suatu benda
yang bergerak mengelilingi benda lain yang bermassa lebih besar dinamakan
satelit, misalnya bulan adalah satelit bumi. Sekarang banyak satelit buatan
diluncurkan untuk keperluan komunikasi, militer, dan riset teknologi. Untuk
menghitung kecepatan satelit dapat digunakan dua cara, yaitu hukum gravitasi
dan gaya sentrifugal.
a.
Menghitung Kecepatan Satelit Menggunakan Hukum
Gravitasi
Anggap suatu satelit bermassa m
bergerak melingkar mengelilingi bumi
pada ketinggian h dari permukaan bumi. Massa bumi M dan jari-jari bumi
R. Anda tinjau gerakan satelit dari pengamat di bumi. Di sini gaya yang
bekerja pada satelit adalah gaya gravitasi. Berdasarkan rumus hukum II Newton, Anda dapat mengetahui kecepatan satelit
pada ketinggian h dari permukaan bumi. Massa bumi M dan jari-jari bumi
R. Anda tinjau gerakan satelit dari pengamat di bumi. Di sini gaya yang
bekerja pada satelit adalah gaya gravitasi. Berdasarkan rumus hukum II Newton, Anda dapat mengetahui kecepatan satelit
b.
Menghitung Kecepatan Satelit Menggunakan Gaya
Sentrifugal
Sebuah satelit memiliki orbit melingkar, sehingga dalam acuan ini, satelit
akan merasakan gaya sentrifugal (mv2/r2). Gaya sentrifugal muncul karena
pengamatan dilakukan dalam sistem non inersial (sistem yang dipercepat,
yaitu satelit). Gaya sentrifugal besarnya sama dengan gaya gravitasi.
Sebuah satelit memiliki orbit melingkar, sehingga dalam acuan ini, satelit
akan merasakan gaya sentrifugal (mv2/r2). Gaya sentrifugal muncul karena
pengamatan dilakukan dalam sistem non inersial (sistem yang dipercepat,
yaitu satelit). Gaya sentrifugal besarnya sama dengan gaya gravitasi.
4. Menghitung Jarak
Orbit Satelit Bumi
Apabila
satelit berada pada jarak r dari pusat bumi, maka kelajuan satelit saat
mengorbit bumi dapat dihitung dengan menyamakan gaya gravitasi satelit dan gaya sentripentalnya.
BAB VI
PENUTUP
PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan diatas, maka penulis menyimpulkan. Gaya gravitasi atau gaya tarik-menarik dapat berlaku secara universal dan sebanding oleh massa masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua benda. Hukum tarik-menarik gravitasi Newton dalam bidang fisika berarti gaya tarik untuk saling mendekat satu sama lain. Dalam bidang fisika tiap benda dengan massa m1 selalu mempunyai gaya tarik menarik dengan benda lain (dengan massa m2 ). Misalnya partikel satu dengan partikel lain selalu akan saling tarik-menarik. Contoh yang dikemukakan oleh Sir Isaac Newton dalam bidang mekanika klasik bahwa benda apapun di atas atmosfer akan ditarik oleh bumi, yang kemudian banyak dikenal sebagai fenomena benda jatuh.
Semua benda
di alam semesta menarik semua benda lain dengan gaya sebanding dengan hasil
kali massa benda-benda tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak
antara benda-benda tersebut. Penerapan hukum gravitasi Newton dapat diterapkan
untuk menjelaskan gerak benda-benda angkasa. Salah seorang yang memiliki
perhatian besar pada astronomi adalah Johannes Kepler. Dia terkenal dengan tiga
hukumnya tentang pergerakan benda-benda
a) Hukum
1 kepler.
b) Hukum
II Kepler.
c) Hukum
III Kepler.
Berdasarkan
hukum gravitasi Newton, data-data tersebut digunakan untuk menghitung besaran
lain tentang benda ruang angkasa yang tidak mungkin diukur di laboratorium.
B. Saran
Berdasarkan hasil penelitian yang di peroleh maka disarankan :
Berdasarkan hasil penelitian yang di peroleh maka disarankan :
1. Saran
untuk pembaca : Disarankan kepada pembaca untuk mendalami penerapan hukum
gravitasi Newton dan tergerak untuk mengetahui lebih dalam.
2. Saran untuk penulis selanjutnya :
Disarankan kepada penulis selanjutnya untuk lebih melengkapi data-data valid
untuk lebih menyempurnakan karya tulis ini.
Daftar Pustaka
Dewamadebudiana.2013.http://makalah-gravitasi.blogspot.com
Diakses (19/02/2015)
Holimbong.2014.http://makalah-fisika-hukum-newton-tentang.blogspot.com
Diakses (19/02/2015)
Needmoreintelligent.2013.http://makalah-hukum-gravitasi-newton-dan.
Blogspot.com diakses (19/02/2015)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar