Makalah
Ilmu Pengetahuan Bumi dan Antariksa
(Makalah
ini disusun untuk memenuhi tugas kelompok mata kuliah Ilmu
Pengetahuan Bumi dan Antariksa dengan dosen pengampuh Thaqibul Fikri
Niyartama, M.Si.)
Oleh
Farchan
Oktavian Pribadi (15690016)
Yusri (15690017)
Januariyanto
Syahputra (15690028)
Syafi’
Fahmi Bastian (15690044)
PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN
TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM
NEGERI SUNAN KALIJAGA YOGYAKARTA
Maret, 2016
BAB
I
PENDAHULUAN
Latar
Belakang
Astronomi ialah
cabang ilmu
alam yang melibatkan pengamatan benda-benda
langit (seperti halnya bintang,
planet,
komet,
nebula,
gugus
bintang, atau galaksi)
serta fenomena-fenomena
alam yang terjadi di luar atmosfer
Bumi
(misalnya radiasi
latar belakang kosmik (radiasi CMB)). Ilmu ini
secara pokok mempelajari pelbagai sisi dari benda-benda langit —
seperti asal-usul, sifat fisika/kimia,
meteorologi,
dan gerak
— dan bagaimana pengetahuan akan benda-benda tersebut menjelaskan
pembentukan
dan perkembangan alam semesta.Astronomi sebagai
ilmu adalah salah satu yang tertua, sebagaimana diketahui dari
artifak-artifak astronomis yang berasal dari era prasejarah; misalnya
monumen-monumen dari Mesir
dan Nubia,
atau Stonehenge
yang berasal dari Britania.
Orang-orang dari peradaban-peradaban awal semacam Babilonia,
Yunani,
Cina,
India,
dan Maya
juga didapati telah melakukan pengamatan yang metodologis atas langit
malam. Akan tetapi meskipun memiliki sejarah yang
panjang, astronomi baru dapat berkembang menjadi cabang ilmu
pengetahuan modern melalui penemuan teleskop.
Cukup banyak cabang-cabang ilmu yang pernah turut disertakan sebagai
bagian dari astronomi, dan apabila diperhatikan, sifat cabang-cabang
ini sangat beragam: dari astrometri,
pelayaran
berbasis angkasa, astronomi observasional, sampai
dengan penyusunan kalender
dan astrologi.
Meski demikian, dewasa ini astronomi profesional dianggap identik
dengan astrofisika.
Dalam makalah kali
ini kita akan membahas tentang ilmu yang ada dalam astronomi namun
disini kami akan membahas tentang gravitasi massa jarak dan hukum
kepler tentang pergerakan. Maka dari itu ingin lebih lanjut tau
mengenai gravitasi jarak massa dan hukum kepler akan dibahas pada
pembahasan makalah ini
Rumusan
Masalah
Bagaimana
teori mengenai gravitasi dalam prspektif para ahli dan islam ?
Bagaimana
penjelasan mengenai massa dan berat beserta kaitanya dalam gravitasi
?
Bagaimana
penjelasan mengenai jarak dan kaitanya dalam gravitasi ?
Bagaimana
bunyi dan penjelasan mengenai hukum kepler ?
BAB
II
PEMBAHASAAN
Gravitasi
Pengertian
umum graviatasi
Pergerakan segala partikel/benda pada
kehidupan di alam semesta ini dipengaruhi oleh hukum-hukum yang
berbeda perspektifnya. Hukum gravitasi adalah salah satu hukum yang
membahas tentang salah satu hukum tersebut. dalam kamus bahasa
inggris gravitasi secara istilah adalah:
“movement, or a tendency to
move, toward a center of attractive force, as in the falling of
bodies to the earth”
Gerakan, atau kecenderungan untuk
bergerak , menuju pusat kekuatan yang menarik, seperti dalam Jatuhnya
partikel-partikel ke bumi. Sedangkan Dalam KBBI kata gravitasi adalah
sebagai berikut:
“Gravitasi/gra·vi·ta·si/ n
Geo 1 kekuatan (gaya) tarik bumi; 2 proses gaya tarik bumi; 3 gaya
berat suatu benda;”
Jadi gravitasi dapat diartikan suatu
gerakan partikel-partikel yang disebabkan oleh gaya yang saling
tarik-menarik menuju inti partikel
Gravitasi
menurut hukum Newton
Gravitasi adalah gaya tarik-menarik
yang terjadi antara semua partikel yang memiliki massa di alam
semesta. Gravitasi matahari yang dihasilkan benda-benda langit dalam
setiap orbit mengelilingi matahari. Fisika modern menjelaskan
gravitasi menggunakan Teori Einstein Relativitas Umum, tapi Hukum
gravitasi universal Newton yang lebih mendekati sederhana cukup
akurat dalam kebanyakan kasus.
Hakikatnya setiap partikel bermassa
selain mempunyai sifat lembam juga mempunyai sifat menarik partikel
bermassa yang lain. Gaya tarik antara partikel-partikel bermassa
tersebut disebut dengan gaya gravitasi.Pada tahun 1666, Newton
melihat sebutir buah apel jatuh dari pohonnyake tanah. Peristiwa
tersebut timbul pemikiran dari Newton bahwa kekuatangravitasi yang
menarik buah apel ke tanah.
Dapat disimpulkan bahwa pada dasarnya
“antarabenda satu dengan benda yang lain, antara planet dengan
planet atau antaramatahari dengan planet terjadi gaya tarik-menarik
yang disebut dengan gayagravitasi atau disebut juga gaya gravitasi
semesta”. Untuk itu perhatikanuraian 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.
F : Gaya Gravitasi (N)
G : konstanta gravitasi (6,77 x
10-11 N)
m : massa benda (kg)
R : jarak kedua partikel (m)
Gravitasi menurut perspektif
Einstein
Banyak prediksi relativitas umum yang
berbeda dengan prediksi fisika klasik, utamanya prediksi mengenai
berjalannya waktu, geometri ruang, gerak benda pada jatuh
bebas, dan perambatan cahaya.
Contoh perbedaan ini meliputi dilasi
waktu gravitasional,geseran
merah gravitasional cahaya, dan tunda
waktu gravitasional. Prediksi-prediksi relativitas umum telah
dikonfirmasikan dalam semua percobaan dan
pengamatan fisika. Walaupun relativitas umum bukanlah satu-satunya
teori relativistik gravitasi, ia merupakan teori paling sederhana
yang konsisten dengan data eksperimen. Namun, masih terdapat banyak
pertanyaan yang belum terjawab. Secara mendasar, terdapat pertanyaan
bagaimanakah relativitas umum ini dapat digabungkan dengan
hukum-hukum fisika
kuantum untuk menciptakan teori gravitasi
kuantum yang lengkap dan swa-konsisten.
Teori Einstein memiliki implikasi
astrofisika yang penting. Teori ini memprediksikan adanya keberadaan
daerah lubang
hitam yang mana ruang dan waktu terdistorsi sedemikiannya
tiada satu pun, bahkan cahaya pun, yang dapat lolos darinya. Terdapat
bukti bahwa lubang
hitam bintang dan jenis-jenis lubang hitam lainnya yang
lebih besar bertanggungjawab terhadap radiasi kuat
yang dipancarkan oleh objek-objek astronomi tertentu, seperti inti
galaksi aktif dan miktrokuasar.
Melengkungnya cahaya oleh gravitasi dapat menyebabkan
fenomena pelensaan
gravitasi. Relativitas umum juga memprediksikan
keberadaan gelombang
gravitasi. Keberadaan gelombang ini telah diukur secara tidak
langsung, dan terdapat pula beberapa usaha yang dilakukan untuk
mengukurnya secara langsung. Selain itu, relativitas umum adalah
dasar dari model kosmologis untuk alam semesta yang terus berkembang.
Dasar dari mekanika
klasik adalah gagasan bahwa gerak benda dapat dideskripsikan
sebagai kombinasi gerak bebas (atau gerak inersia) dengan
penyimpangan dari gerak bebas ini. Penyimpangan ini disebabkan oleh
gaya-gaya luar yang bekerja pada benda sesuai dengan hukum kedua
Newton, yang menyatakan bahwa total keseluruhan gaya yang
bekerja pada sebuah benda adalah sama dengan massa (inersia)
benda tersebut dikalikan dengan percepatannya. Gerak
inersia yang dihasilkan berhubungan dengan geometri ruang dan
waktu, yakni dalam standar kerangka
acuan mekanika klasik, benda yang berada dalam keadaan jatuh
bebas bergerak searah garis lurus dengan kecepatan konstan. Dalam
bahasa fisika modern, lintasan benda bersifat geodesik,
yaitugaris
dunia yang lurus dalam ruang
waktu.
Bola yang jatuh menuju lantai roket
yang dipercepat (kiri) dan bola yang jatuh menuju Bumi (kanan)
Sebaliknya, seseorang dapat
mengharapkan bahwa seketika berhasil diidentifikasi dengan memantau
gerak benda sebenarnya dan mempertimbangkan gaya-gaya luar (seperti
gaya elektromagnetik dan gesekan),
gerak inersia dapat digunakan untuk menentukan geometri ruang dan
juga waktu.
Namun, akan terdapat ambiguitas ketika gravitasi diperhitungkan
ke dalamnya. Menurut hukum
gravitasi Newton, terdapat apa yang disebut sebagai universalitas
jatuh bebas, yaitu bahwa lintasan suatu benda yang jatuh bebas
bergantung hanya pada posisi dan kecepatan awalnya, dan bukannya
bergantung pada sifat-sifat bahan penyusunnya.[4] Versi
yang lebih sederhana dapat dilihat pada percobaan elevator Einstein,
yang digambarkan pada gambar di samping. Untuk seorang pengamat dalam
ruang tertutup yang kecil, adalah tidak mungkin untuk menentukan
apakah ruang itu berada dalam keadaan diam dalam suatu medan
gravitasi ataukah ia berada di dalam roket yang dipercepat hanya
dengan memetakan lintasan bola jatuh tersebut.
Disebabkan oleh universalitas jatuh
bebas, tiada perbedaan terpantau yang dapat dipantau antara gerak
inersial dengan gerak yang berada di bawah pengaruh gaya gravitasi.
Ini kemudian mengarahkan kita pada suatu definisi gerak inersia yang
baru, yaitu gerak inersia objek jatuh bebas yang berada di bawah
pengaruh gaya gravitasi. Jenis gerak ini juga menentukan geometri
ruang dan waktu. Gerak ini adalah gerak geodesik yang
diasosiasikan dengan koneksi tertentu
yang bergantung pada gradien potensial
gravitasi. Ruang, dalam konstruksi ini, masih memiliki geometri
Euklides yang seperti biasanya, namun ruang waktu secara
keseluruhan menjadi lebih rumit. Seperti yang dapat ditunjukkan
dengan menggunakan eksperimen pemikiran sederhana yang menelurusi
lintasan partikel-partikel pengujian yang sedang jatuh bebas, hasil
dari pemasukan vektor-vektor ruang waktu yang menandakan kecepatan
suatu partikel akan bervariasi sesuai dengan lintasan partikel.
Secara matematis, kita katakan bahwa koneksi Newton tidaklah
terintegralkan. Dari hal ini, seseorang dapat mendeduksi bahwa ruang
waktu adalah melengkung. Akibatnya adalah perumusan geometri
gravitasi Newton yang hanya menggunakan konsep kovarian.Dalam
deskripsi geometri ini, efek
pasang surut - yaitu percepatan relatif benda yang jatuh
bebas - berhubungan dengan turunan koneksi, menunjukkan bagaiman
geometri yang dimodifikasikan ini diakibatkan oleh keberadaan massa.
Gravitasi dalam
perspektif islam
Al-Qur’an
merupakan landasan atau petunjuk utama bagi umat manusia terlebih
khusus bagi umat islam, al-Qur’an juga dapat dikatakan sebagai
mukjizat yang terbesar bagi Nabi Muhammad S.A.W yang amat dicitai
oleh umat muslimin yang mana di dalam al-Qur’an itu sendiri sangat
banyak terkandung ilmu pengetahuan mengenai segala sesuatu yang
tampak maupun tidak nampak. Al-Qur’an juga memang sudah melebarkan
ilmunya tentang segala hal, mengenai bab ini jagat raya juga
termasuk. Karena, al-Qur’an juga dapat dijadikan petunjuk ilmu
pengetahuan yang dapat menerobos batasan penghalang dari ilmu
pengetahuan. Alam semesta yang luas ini merupakan ciptaan Allah dan
al-Qur’an mengajak kita untuk menelaah ilmu pengetahuan yang ada
dalam alam semesta ini. Walaupun orang sering mempertentangkan antara
ilmu pengetahuan dan doktrin agama, termasuk agama islam.
Dalam
perspektif islam gravitasi juga sudah dikaitkan dalam kitab suci
al-Qur’an.
“Dan dialah yang
telah menciptakan malam dan siang, matahari dan bulan. Masing-masing
dari keduanya beredar di dalam garis edarnya.”(QS. Al-Anbiya’
[21] : 33)
“Dan matahari
berjalan di tempat peredarannya. Demikianlah ketetapan yang Maha
Perkasa serta Maha Mengetahui. Dan telah Kami tetapkan bagi bulan
manzilah-manzilah sehingga setelah dia sampai ke manzilah yang
terakhir, kembalilah dia sebagai bentuk tandan yang tua. Tidaklah
mungkin bagi matahari mendapatkan bulan, dan malampun tidak dapat
mendahuli siang. Dan masing-masing beredar pada garis edarnya.”
(QS. Yasin [36]: 38 - 40)
Sebagaimana beberapa
Surat yang lain, Surat Az-Zalzalah ini pun membayangkan keadaan yang
akan dihadapi kelak ketika hari mulai kiamat. “Apabila telah
digempakan bumi itu segempa-gempanya.” (ayat 1). Dengan diujungi
“segempa-gempanya”, atau sehebat-hebatnya, dapatlah kita fahamkan
bahwa gempa itu bukanlah lagi gempa setumpak, melainkan seluruh
permukaan bumi. Bukan lagi karena letusan sebuah gunung, melainkan
bumi itu seluruhnya atau kesebuahannya telah tergoncang dari falak
tempat jalannya. “Dan mengeluarkan bumi itu akan segala
isi-isinya.” (ayat 2). Ini pun menambah lagi pengertian kita atas
kuat dan hebatnya gempa besar itu, sehingga goncangan bumi yang
sedemikian hebat, menjadikan bumi laksana dihindang dan dihayunkan,
sehingga segala isi yang tersimpan di sebalik bumi itu terbongkar
keluar, tidak ada lagi yang tersembunyi, sampai pun tulang-tulang
manusia yang beratus ribu tahun telah terkubur dibalik kulit bumi itu
akan terbongkar keluar.
Allah-lah yang
telah menciptakan langit dan bumi dan menurunkan air hujan dari
langit, kemudian Dia mengeluarkan dengan air hujan itu berbagai
buah-buahan menjadi rezeki untukmu; dan Dia telah menundukkan bahtera
bagimu supaya bahtera itu, berlayar di lautan dengan kehendak-Nya,
dan Dia telah menundukkan (pula) bagimu sungai-sungai. (14: 32)
Dan Dia telah
menundukkan (pula) bagimu matahari dan bulan yang terus menerus
beredar (dalam orbitnya); dan telah menundukkan bagimu malam dan
siang. (14: 33)
Dan Dia telah
memberikan kepadamu (keperluanmu) dan segala apa yang kamu mohonkan
kepadanya. Dan jika kamu menghitung nikmat Allah, tidaklah dapat kamu
menghinggakannya. Sesungguhnya manusia itu, sangat zalim dan sangat
mengingkari (nikmat Allah). (14: 34)
Air hujan itu
merupakan salah satu bentuk tentang gaya grafitasi dan sangat banyak
sekali fungsi gaya gravitasi tersebut. Melanjutkan ayat sebelumnya
tentang nikmat Allah di langit dan bumi, ayat ini mengatakan Allah
memenuhi semua keperluan manusia. Manusia tidak mampu menghitung
seluruh karunia Allah. Walaupun demikian manusia masih saja tidak
bersyukur dan tidak mempergunakan nikmat tersebut di jalan yang
benar. Maka telinga dan lidah yang dianugerahkan Allah sering kali
dipergunakan di jalan yang tidak diridainya.
Massa dan Berat
Pengukuran
adalah penentuan besaran,
dimensi,
atau kapasitas,
biasanya terhadap suatu standar atau satuan
ukur.
Pengukuran tidak hanya terbatas pada kuantitas
fisik,
tetapi juga dapat diperluas untuk mengukur hampir semua benda yang
bisa dibayangkan, seperti tingkat ketidakpastian,
atau indeks kepercayaan konsumen. Pengukuran ada beberapa macam alat
yaitu: micro meter,jangka sorong,dial indikator,viler gauge dll.
Dalam pengukuran juga kita akan mengukur yang namanya massa. Di dalam
makalah ini kita akan membahas tentang massa tersebut dan apa
perbedaan antara keduanya. Sebelum itu kita akan membahas yang
namanya pengertian dari keduanya tersebut.
Massa
adalah besaran
yang menunjukkan ukuran kelembaman jumlah partikel yang dikandung
zat. Massa suatu benda tidak akan berubah atau bersifat tetap di mana
pun benda itu berada.
Berat
adalah besaran
yang menunjukkan ukuran percepatan gravitasi yang memengaruhi massa
benda, berat suatu benda dapat berubah-ubah tergantung pada
percepatan gravitasi di lingkungan beradanya benda tersebut.Mengenai
perbedaan antara keduanya dapat dilihat dalam tabel berikut ini:
Aspek
|
Massa
|
Berat
|
Pengertian
|
Jumlah
partikel/materi suatu zat/benda
|
Massa
yang dipengaruhi gravitasi
|
Nilai
|
Tetap/tidak
berubah
|
Berubah
sesuai gravitasi tempatnya berada
|
Satuan
|
kg(Kilogram)
|
N(Newton)
|
Besaran
|
Pokok
dan skalar
|
Turunan
dan vektor
|
Arah
|
Tidak
memiliki arah
|
Memiliki
arah
|
Alat
ukur
|
Neraca
|
Neraca
pegas/dinamometer
|
Jarak
Jarak adalah angka
yang menunjukkan seberapa jauh suatu benda berubah posisi melalui
suatu lintasan tertentu. Newton menyimpulkan, bahwa gaya gravitasi
atau gaya tarik-menark dapat berlaku secara universal dan sebanding
oleh massa masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat
jarak kedua benda dapat dirumuskan sebagai berikut :
F = gaya
tarik-menarik (N)
G = konstanta
gravitasi
m = massa benda (Kg)
Jadi dapat
dikatakan bahwa besar gaya gravitasi yang diberikan oleh bumi pada
setiap benda semakin berkurang terhadap kuadrat jaraknya dari pusat
bumi. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut:
Jarak
bumi ke matahari
Jarak matahari ke
bumi itu bervariasi karena adanya pergerakan bumi mengelilingi
matahari. Jarak rata-rata matahari ke bumi sekitar 149,6 juta
kilometer (1 AU) menurut Aristarchus sekitar 2.250 tahun yang
lalu. Pada hukum kepler pertama “orbit setiap planet adalah elips
dengan matahari sebagai focus dari keduanya”. Bahwasanya orbit
planet bukanlah lingkaran melainkan elips maka aka nada suatu waktu
dimana jarak antara bumi dan matahari mencapai pada titik orbit
terjauh dan titik orbit terdekat. Oleh para astronom titik terjauh
antara matahari dan bumi disebut sebagai Aphelion sedang titik
terdekat antara bumi dan matahari disebut dengan Perihelion. Biasanya
bumi menjauhi perihelion pada bulan januari hingga aphelion pada
bulan juli.. jarak
matahari ke bumi itu
bervariasi karena adanya pergerakan bumi mengelilingi matahari.
Efek yang
ditimbulkan dari dekatnya jarak antara bumi dengan matahari adalah
cakram matahari dilangit akan tampak lebih besar daripada cakram
matahari dihari-hari biasanya. Besarnya cakram atau piringan matahri
ini hanya dapat diamati dengan menggunakan teleskop yang telah
dilengkapi dengan filter matahri dan kamera untuk pencitraan.
Jarak
bumi ke bulan
Bulan merupakan
salah satu satelit alami yang dimiliki oleh bumi dan dalam jajaran
satelit alami di tatasurya ia adalah urutan ke-5 dari stelit alam
yang terbesar.Seiring sang purnama bersinar dari bulan ke bulan
tampak sesekali bulan lebih terang daripada bulan-bulan biasanya. Ini
terjadi karena bulan memiliki jarak terdekat dan terjauh dengan bumi.
Jarak terdekat dengan bumi disebut perige dan jarak terjauh
dengan bumi disebut apogee. Perige bulan dengan bumi sekitar
363.300Km dan apoge sekitar 405.500Km. Cahaya bulan bukan lah cahaya
murni atau cahaya yang dihasilkan oleh bulan itu sendiri melainkan
bulan hanyalah memantulkan cahaya yang berasal dari cahaya matahari.
Berdasarkan hipparchus pada abad ke 2 masehi.
Untuk
mempermudah kita dalam menentukan jarak bumi ke bulan dengan rumus :
d = c∆t/2, dimana c adalah kecepatan cahaya, d adalah jarak
bumi-bulan dan ∆t adalah waktu tempuh bolak balik laser tersebut.
Kita bisa melakukan hal tersebut apabilah sudah mengetahui kecepatan
cahaya.
Hukum Kepler
Johannes Kepler
(1571-1630) beserta aisten sekaligu penerus ahli astronomi Tycho
Brahe (1546-1601) merupakan pelopor dari hukum kepler ini. Hukum
kepler ini merupakan penjelasan atau penyempurnaan model hukum
copernicus tentang orbit planet. Kepler merumuskan hukumnya secara
empiris berdasarkan pengamatan-pengamatan pada pergerakan planet,
yang dilakukan bersama Tycho brahe berdasarkan analisis data teloskop
astronomi brahe. Untuk memahami hukum kepler ini perlu terlebih
dahulu memperhatikan lintas orbit benda langit yang bentuknya secara
umum ditanyakan dalam irisan kerucut. Hukum kepler yang membahas
tentang pergerakan planet ketika melakukan revolusinya, yaitu
pergerakan planet yang mengelilingi matahari. Tycho brahe melakukan
penelitian untuk mengamati gerak planet selama bergerak mengelilingi
pusat jagat raya yaitu matahari. Kepler merupakan seseorang
matematikawan muda yang paling terkemuka pada zamannya. Pendapapat
kepler mendukung teori heliosentris yang dikemukakan copernicus yang
mana sebelumnya telah dijelaskan. Pendapat kepler tersebut kemudian
dikenal dengan hukum kepler, yang mana terdapat tiga hukum. Dua hukum
pertama semasa kepler hanya dapat membuktikan kebenaranya pada planet
mars saja, sedangkan pada planet lain hasil-hasil pengamatan
menunjukan kecocokan tetapi tidak membenarkannya secara pasti. Namun
demikian tidak lama kedua hukum tersebut terbukti kebenarannya.
Hukum pertama
kepler adalah hukum elip (1609), yang mana bunyi dari hukum kepler
pertama ini. “semua planet bergerak mengelilingi matahari dalam
lintasan yang berbentuk elips, dengan matahari terletak disalah satu
titik apinya”.
Ilustrasi
hukum kepler I
Untuk mengerti lebih
dalam mengeni hukum kepler yang pertama ini adalah sebagai berikut
dapat diambil point :
Jarak antara planet
dan matahari tidaklah tetap. Ada yang namanya jarak terdekat planet
dengan matahari yang disebut perihelium,
dan ada pula jarak terjauh matahari dengan planet yaitu aphelium.
Matahri berguna
sebagai penyeimbang antara semua orbit planet di tata surya.
Meski secara teknis
elips yang tidak sama dengan lingkaran, tetapi sebagian besar planet
planet mengikuti orbit yang bereksentrisitas rendah, jadi secara
kasar bisa dikatakan mengaproksimasi lingkaran. Jadi, kalau dilihat
dari pengamatan jalan edaran planet, tidak jelas kalau orbit sebuah
planet adalah elips. Namun, dari bukti perhitungan Kepler,
orbit-orbit itu adalah elips, yang juga memeperbolehkan benda-benda
angkasa yang jauh dari Matahari untuk memiliki orbit elips.
Benda-benda angkasa ini tentunya sudah banyak dicatat oleh ahli
astronomi, seperti komet dan asteroid. Sebagai contoh, Pluto, yang
diamati pada akhir tahun 1930, terutama terlambat diketemukan karena
bentuk orbitnya yang sangat elips dan kecil ukurannya.
Persamaan elip dalam
hukum kepler I adalah :
Hukum kedua kepler
sendiri berbunyi. “luas sektor yang disapu planet dalam waktu yang
sama adalah sama”. Hukum
ini menyatakan kecepatan orbital tidak uniform. Hukum kepler II
secara matematis dapat ditulis sebagai berikut :
Akibatnya planet
bergerak lebih cepat ketika planet tersebut berada dekat dengan
matahari atau pada daerah perihelion dan kecepatannya akan berbanding
terbalik ketika berada pada daerah aphelion.
1.2 Ilustrasi
hukum kepler II
Sedangkan bunyi dari
hukum kepler III adalah “Perbandingan antara kuadrat periode
sideris (periode mengelilingan matahari) sebuah planet dengan pangkat
tiga jarak rata-ratanya dari matahari adalah tetap”. Secara
matemati dapat kita tuliskan sebagai berikut :
Hukum kepler III ini
menyatakan kaitan jarak planet dengan matahari dengan periode
revolusi yang berkisar antara 88 hari untuk planet terdekat dengan
merkurius sampai 248 tahun untuk planet terjauh yaitu pluto (ketika
masih termasuk dalam anggota planet dalam tata surya). Jika bumi
sebagai acuan, maka jarak bumi sampai matahari sebesar 150 x 106
km disebut sebagai SA (Satuan Astronomi) atau AU (Astromical Unit),
dan revolusi bumi adalah 1 tahun. Maka, konstanta dari persamaan
hukum kepler ini adalah 1 dan persamaannya akan menjadi :
Keterangan : d :
jarak rata-rata plenet ke matahari (SA) dan T : periode revolusi
(Tahun)
Hubungan antara
jarak rata-rata planet ke matahari dan periode revolusinya dapat kita
lihat dalam tabel berikut :
planet
|
jarak
planet-matahari (SA)
|
periode
revolusi planet
|
merkurius
|
0,39
|
88,00
hari
|
venus
|
0,72
|
225,0
hari
|
bumi
|
1,00
|
365,3
hari
|
mars
|
1,52
|
687,0
hari
|
jupiter
|
5,20
|
11,9
tahun
|
saturnus
|
9,54
|
29,5
tahun
|
uranus
|
19,19
|
84,0
tahun
|
neptunus
|
30,07
|
164,0
tahun
|
pluto
|
39,52
|
248,0
tahun
|
Tabel 1.1
Hukum kepler ini
ternyata tidak hanya cocok untuk orbit planet yang mengelilingi
matahari saja, tetapi juga untuk orbit satelit-satelit planet yang
bergerak mengelilingi planet induknya, juga untuk orbit ganda. Oleh
sebab itu, hukum kepler ketiga ini cocok untuk menentukan massa
satelit sebuah planet atau sebuah bintang anggota pasangan bintang
ganda. Contoh soal mengenai hukum kepler, lebih tepatnya hukum kepler
III :
Waktu yang
diperlukan oleh bumi untuk mengitari
matahari adalah 1 tahun dan jarak rata-rata antara bumi dengan pusat
tata surnya adalah 1,5 x 1011 m. Jika diketeahui ternyata
periode orbit planet venus adalah 0,615 tahun, berapa jarak antara
matahari dengan venus?
Jawaban
:
Diketahui
Periode
bumi = Tb = 1 tahun
Jarak matahari ke bumi Rm-b = 1,5 x
1011 m
Periode venus = Tv = 0,615 tahun
Ditanyakan
Rm-v
= …?
Jawab
Jadi dengan
menggunakan hukum kepler III didapat jawaban jarak antara matahari
dan planet venus adalah 1,084 x 1011 m (lebih dekat dari
pada bumi)
Daftar Pustaka
A Gunawan Atmiranto.
2009. Menjelajah Bintang Galaksi Dan Alam Semesta.
IiiiiiiiiiiiiiYogyakarta: kanisius
A Gunawan Atmiranto.
2010. Menjelajah Tata Surya. Yogyakarta: kanisius.
D.fix, Jhon. 2006.
Astronomy A Journey To The Cosmic Erontier Four Edition. New iiii
York: Higher Education.
Prof.Dr.H. Bayong
Tjasyono HK., DEA. 2006. Ilmu Kebumian Dan Antariksa.
iiiiiiiiiiiiiiiiiBandung : PT Remaja
Rosda Karya.
Sagan, Carl. 1997.
Kosmos. Jakarta : Yayasan Obor Indonesia.
Suherman E. 2012.
Intisari dan fisika lengkap. Bandung : PT Epsilon Grub.
v