KOMPETENSI DASAR 3.8.Menganalisis keteraturan gerak planet dan satelit dalam tatasurya berdasarkan hukum-hukum Newton 4.8.Menyajikan karya mengenai gerak satelit buatan yang mengorbit bumi, pemanfaatan dan dampak yang ditimbulkannya dari berbagai sumber informasi

8.1. Medan Gravitasi Pada hakikatnya setiap partikel bermassa selain mempunyai sifat lembam juga mempunyai sifat menarik partikel bermassa yang lain. Gaya tarik antar partikel- partikel bermassa disebut dengan gaya gravitasi. Kerapatan atmosfer bumi semakin jauh dari pusat bumi semakin renggang, bahkan partikel-partikel yang berada di luar atmosfer bumi (di ruang hampa udara) sudah tidak mendapat gaya tarik oleh bumi. Dikatakan saat itu benda berada di luar medan gravitasi bumi.

Setiap partikel bermassa mempunyai medan gravitasi tertentu. Dengan demikian medan gravitasi didefinisikan sebagai daerah yang masih mendapat pengaruh gaya gravitasi suatu benda. Medan gravitasi suatu benda dapat digambarkan sebagai garis berarah yang menuju pusat benda, seperti terlihat pada gambar di bawah

8.2. Gravitasi Semesta Pada tahun 1666, Newton melihat sebutir buah apel jatuh dari pohonnya ke tanah. Peristiwa tersebut timbul pemikiran dari Newton bahwa kekuatan gravitasi yang menarik buah apel ke tanah. Bertolak dari penemuan para ahli sebelumnya antara lain penemuan Keppler dan Isaac Newton dapat disimpulkan bahwa pada dasarnya “antara benda satu dengan benda yang lain, antara planet dengan planet atau antara matahari dengan planet terjadi gaya tarik-menarik yang disebut dengan gaya gravitasi atau disebut juga gaya gravitasi semesta”. Untuk itu perhatikan uraian berikut!

Gambar di atas melukiskan dua benda yang bermassa m1 dan m2 mempunyai jarak antara pusat massanya = R. Kedua benda saling tarik-menarik dengan gaya gravitasi (F) yang besarnya berbanding lurus dengan massa masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara pusat massanya. Gaya gravitasi antara dua benda dapat dinyatakan dengan persamaan: F = gaya gravitasi (N) m = massa benda (kg) R = jarak antara pusat massa kedua benda (m) G = konstanta gravitasi umum.

Penentuan nilai konstanta gravitasi umum (G) Pada persamaan gaya gravitasi di atas, nilai G tidak dapat ditentukan saat itu. Baru seabad kemudian nilai G dapat diukur dengan menggunakan alat yang disebut dengan neraca torsi atau neraca puntir yang ditemukan oleh Rev John Michell dan pertama kali dipakai Sir Henry Cavendish pada tahun 1798 yang kemudian dikenal dengan neraca Cavendish.

Neraca Cavendish terdiri atas batang ringan berbentuk huruf T yang diikat dengan benang halus. Dua buah bola kecil yang masing-masing bermassa m1 diletakkan pada ujung-ujung batang yang mendatar dan sebuah cermin M, diletakkan pada batang yang tegak, memantulkan seberkas cahaya pada skala

Untuk menggunakan alat tersebut, maka dua buah bola besar masing-masing bermassa m2 diletakkan pada kedudukan seperti pada gambar. Dengan memperhatikan sudut simpangan yang ditunjukkan dengan simpangan berkas cahaya yang dipantulkan oleh cermin pada skala, maka dihitung nilai dari G. Ternyata

Kuat medan gravitasi Setiap benda mempunyai medan gravitasi tertentu. Setiap benda yang berada dalam medan gravitasi benda lain akan mendapat gaya gravitasi. Jika benda dengan massa m’ berada dalam medan gravitasi benda bermassa m, sehingga benda m’ mendapat gaya gravitasi sebesar F. Jika benda m’ diambil dan letak m’ diberi nama titik P, maka setiap benda yang diletakkan pada titik P akan mendapat gaya gravitasi dari benda m. Perhatikan gambar di bawah

Besar gaya gravitasi yang dialami setiap benda di titik P tiap satuan massa disebut kuat medan gravitasi yang diberi lambang “g”. Sehingga kuat medan gravitasi dapat dinyatakan dengan persamaan:

Catatan: Kuat medan gravitasi merupakan besaran vektor

8.3. Percepatan Gravitasi Bumi

1.Tiga buah partikel yang masing-masing bermassa 1 kg berada pada titik-titik sudut sebuah segitiga sama sisi yang panjang sisi- sisinya = 1 m. Berapakah besar gaya gravitasi yang dialami masing-masing titik partikel (dalam G)?

R R

Diskusikan pertanyaan-pertanyaan berikut bersama kelompok Anda! 1.Jika M = massa bumi, r = jarak titik ke pusat bumi, maka dengan menggunakan konsep gaya gravitasi bumi terhadap benda yang merupakan gaya berat benda tersebut, buktikan percepatan gravitasi pada titik yang berjarak r dari pusat bumi dinyatakan dengan 2.Besar manakah nilai percepatan gravitasi bumi di daerah khatulistiwa dan di daerah kutub? Berilah penjelasan! 3.Jika kita memindahkan sebuah benda dari daerah kutub ke daerah katulistiwa, bagaimanakah dengan massa dan berat benda tersebut?

8.4. Hukum Keppler Johannes Keppler dan Galileo adalah ilmuwan yang membenarkan pendapat Heliosentris. Johannes Keppler menyatakan 3 hukum peredaran benda-benda angkasa sebagai penyempurna dari pendapat Heliosentris yang dikemukakan oleh Nicolaus Copernicus. Nikolaus Copernicus, orang yang pertama kali mengemukakan pendapat bahwa matahari sebagai pusat peredaran benda-benda angkasa. Pendapat tersebut dikenal dengan Heliosentris. Copernicus pada saat itu tidak berani menyatakan pendapatnya secara terbuka karena takut dengan golongan Rohaniawan yang berkuasa saat itu.

Hukum I Keppler Menurut hukum I Keppler “lintasan planet selama bergerak mengelilingi matahari berbentuk elips dan matahari berada pada salah satu titik fokusnya".

Hukum II Keppler Menurut hukum II Keppler “selama planet bergerak mengelilingi matahari, garis hubung antara planet dan matahari dalam waktu yang sama, menyapu luasan daerah yang sama pula”. Jika waktu yang dibutuhkan planet untuk bergerak dari A ke B = C ke D = E ke F, maka luas AMB = Luas CMD = luas EMF

Hukum III Keppler Menurut hukum III Keppler ”selama planet bergerak mengelilingi matahari “perbandingan dari kuadrat periode planet dan pangkat tiga dari jarak rata-rata planet ke matahari merupakan bilangan konstan”. Pernyataan hukum III Keppler dapat dinyatakan dengan persamaan:

Dalam tata surya didapat data jarak rata-rata bumi ke matahari = 1 astronomi dan kala revolusi bumi = 365 hari. Jika jarak rata-rata venus ke matahari 0,72 astronomi, berapakah kala revolusi venus?