Hukum Kepler, Hukum Newton, Dan Persamaannya – Halo Grameds! Pernahkah kamu, di malam hari duduk di luar rumah, balkon, atau di rooftop sembari memandang langit malam? Apalagi ketika kamu sedang berada di daerah yang minim polusi cahaya dan pada malam tersebut, cuaca sangat cerah dan tidak mendung. pasti kamu akan melihat penuh bintang bertaburan, berkelap-kelip, dan bercahaya indah
https://www.pexels.com
Selain sebagai refreshing, memandang langit malam juga memiliki banyak manfaat lho. Salah satunya yaitu bagi perkembangan ilmu pengetahuan. Contohnya yakni hukum 1 Kepler yang penemuan awalnya berasal dari pengamatan langit malam. Untuk penjelasan lebih lanjut, mari simak artikel berikut ini
Daftar Isi
HUKUM KEPLER
Hukum Kepler 1, 2, 3 digunakan untuk menghitung gerakan para planet yang mengorbit matahari serta menjadi pendukung dari teori heliosentris. Hukum Kepler muncul setelah runtuhnya teori geosentris yang mempunyai anggapan bahwa planet bumi adalah pusat dari tata surya. Setelah itu, Nicolaus Copernicus mengemukakan teori heliosentris yang menyatakan bahwa matahari adalah pusat utama tata surya. Bumi hanyalah salah satu planet yang bergerak dan mengelilingi matahari pada jalur orbitnya. Teori heliosentris menjadi ilmu yang memperbarui dari teori gerakan planet-planet yang sudah berkembang sebelumnya.
https://www.pexels.com
Sebenarnya, ilmu mengenai perbintangan atau yang kerap kali disebut ilmu astronomi telah dikenal oleh manusia sejak beribu-ribu tahun yang lalu. Pergerakan bintang dan planet kerap menjadi perhatian dari para pengamat langit. Seiring dengan berjalannya waktu dan ilmu pengetahuan, model-model alam semesta juga turut berkembang, terdapat dua teori yang cukup populer pada masa itu yakni teori geosentris dan teori heliosentris.
1. Teori Geosentris (Teori Ptolemaeus)
Teori geosentris adalah teori alam semesta yang menyatakan bahwa planet bumi ialah pusat dari alam semesta. Sebagai pusat dari alam semesta ; matahari, bintang, dan planet lain bergerak mengelilingi bumi Teori ini dicetuskan oleh ahli astrologi dari Yunani yakni Klaudius Ptolemaeus pada tahun sekitar 140 Masehi. Teori ini didasarkan pada pengamatan langsung terhadap gerak relatif matahari, bintang, dan planet-planet lain terhadap planet bumi.
2. Teori Heliosentris (Teori Copernicus)
Teori heliosentris dianggap sebagai salah satu penemuan yang paling penting dalam sejarah astrologi. Teori ini menyatakan bahwa matahari sebagai pusat dari tata surya. Teori ini tentu saja bertentangan dengan teori yang telah ada sebelumya yakni teori geosentris, yang menyatakan bahwa bumi sebagai pusat dari tata surya yang berarti seluruh benda-benda di langit bergerak mengelilingi bumi.
Sedangkan, teori heliosentris menyatakan sebaliknya. Matahari menjadi pusat dari tata surya dan benda-benda di langit mengelilinginyaa termasuk planet bumi. Mereka mengelilingi matahari dalam orbit yang berbentuk lingkaran. Teori ini dicetuskan oleh Copernicus serta didukung olehGalileo Galilei. Meski demikian, teori heliosentris sempat mengalami penolakan oleh pihak gereja karena bertentangan dengan teori geosentris yang telah mendapat dukungan dari Aristoteles.
Berdasarkan teori ini juga, menurut laman Sumber Belajar Kemendikbud, ilmuwan bernama Johannes Kepler (1571 – 1639) memberikan pendapatnya bahwa gerak edar planet mengelilingi matahari tak berbentuk bulat yang sempurna. Walau begitu, kata Kepler, garis edar tersebut cenderung memiliki bentuk elips atau lonjong.
Bunyi Hukum Kepler
Penelitian Kepler terhadap gerak seluruh planet yang mengelilingi matahari lantas memunculkan teori Hukum Kepler. Kepler telah membagi teori tersebut menjadi tiga teori, dan juga membuat rumusnya. Berikut ini bunyi Hukum Kepler:
1. Hukum I Kepler
Bunyi hukum I Kepler menyatakan bahwa, “Seluruh planet bergerak dengan lintasan yang berbentuk elips saat beredar mengelilingi matahari, yang matahari terletak pada salah satu titik fokus elips”.
2. Hukum II Kepler
Bunyi hukum II Kepler menyatakan bahwa, “Suatu gerak edar planet mengitari matahari menjangkau suatu bidang luas segitiga yang sama, dan dengan dalam jangka waktu yang sama.” Berdasarkan hukum ini, pada saat jarak planet ke matahari semakin dekat maka gerak edar planet semakin cepat pula. Luas dari bidang edar dan waktu tempuhnya yakni sama dengan saat planet yang jaraknya berada lebih jauh dari matahari.
3. Hukum III Kepler
Bunyi hukum III Kepler menyatakan bahwa, “Perbandingan kuadrat pada waktu periode planet dengan pangkat tiga jarak planet tersebut ke matahari ialah sama bagi selurh planet.”
Dari hukum ini ditentukan pula rumus persamaannya, yaitu :
T1 kuadrat / T2 kuadrat = R1 pangkat 3 / R2 pangkat 3
T1: periode revolusi planet 1
T2: periode revolusi planet 2 R1: jarak rata-rata planet 1 ke matahari
R2: jarak rata-rata planet 2 ke matahari
Hukum Kepler di dalam kehidupan modern digunakan untuk memperkirakan lintasan planet-planet atau benda luar angkasa lainnya yang mengorbit pada matahari. Misalnya adalah asteroid dan planet lain yang belum muncul di masa kehidupan Kepler. Hukum Kepler dapat juga diterapkan untuk menghitung gerak bulan yang mengorbit planet bumi, atau benda baru lainnya yang mengelilingi planet bumi selain bulan.
HUKUM GRAVITASI NEWTON
https://pexels.com
Hukum Gravitasi Newton merupakan salah satu materi penting yang dikaji di dalam ilmu fisika. Hukum gravitasi mempunyai ruang lingkup pembahasan yang berupa interaksi gravitasi antara dua benda pada kedudukan jarak tertentu.
Gravitasi tidak sekadar memiliki peran untuk menjaga tiap-tiap objek di bumi tak terlempar ke luar angkasa meski planet bumi mengalami rotasi pada sumbu putarnya.
Gravitasi juga yang membuat planet bumi serta seluruh benda di sistem tata surya kita bergerak dengan sangat indah dan teratur menurut garis edarnya dalam mengorbit ke matahari.
Gaya gravitasi juga yang menjadi penjada kedudukan bumi dan benda-benda lainnya sehingga tak terjatuh ke permukaan matahari. Hukum-hukum gravitasi mengatur pergerakan dan peredaran objek-objek antariksa di dalam tata surya sehingga tak saling bertabrakan antara satu benda dengan benda yang lainnya.
Pengertian Hukum Gravitasi Newton
Hukum Gravitasi Newton ialah sebuah hukum dalam ilmu fisika yang membahas perihal interaksi tarik-menarik antara dua buah benda yang memiliki massa. Dua buah benda yang memiliki massa tersebut akan mengalami gaya saling tarik menarik antar keduanya.
Gaya tarik antar kedua benda yang bermassa inilah yang nantinya dikenal dengan sebutan gaya gravitasi antara dua buah benda.
Ketika Grameds mempunyai dua buah apel yang terpisah pada jarak tertentu, sejatinya mereka juga akan mengalami gaya gravitasi yang saling menarik antar keduanya.
Jika kedua apel itu mempunyai gaya gravitasi antara satu dengan yang lainnya, mengapa kedua buah tersebut lama-lama tidak saling menyatu? Jawabnya sederhana, karena gaya tarik gravitasi antar kedua apel tersebut cenderung sangat kecil sehingga pengaruhnya tak signifikan sama sekali.
Penjelasan lebih lengkapnya akan dibahas pada bagian pembahasan perihal Rumus Hukum Gravitasi berikut ini ya. Hukum Gravitasi Newton nyatanya tak sekadar dapat diterapkan untuk memahami sejumlah fenomena yang ada di planet bumi.
Hukum Gravitasi ini juga bisa juga digunakan untuk memahami interaksi antar dua benda antariksa yang memiliki massa. Misalnya, untuk menentukan peredaran planet maupun satelit. Misalnya seperti bulan yang merupakan satelit alamiah dari bumi dan lain sebagainya.
Sejarah Penemuan Hukum Newton
Pembahasan perihal Hukum Gravitasi Newton mempunyai kisah sejarah yang cukup menarik. Menurut sejumlah sumber, Newton tak dengan serta merta menurunkan atau menemukan hukum gravitasi yang fenomenal sekaligus bertahan cukup lama dalam kajian ilmu fisika ini.
Sir Issac Newton yang merupakan seorang Fisikawan, Matematikawan, Teolog dan juga Filosof ini mendapatkan inspirasi perihal teori gravitasi ini ketika ia tidak sengaja kejatuhan buah apel ketika sedang duduk di bawah pohon apel.
Didorong dengan rasa penasaran dan ingin tahu, Newton pun mengembangkan sejumlah pertanyaan dan melakukan upaya untuk mencari jawaban atas pertanyaan-pertanyaan yang muncul dari dirinya sendiri.
Ia pun meyakini bahwa ada sesuatu di bumi yang tak banyak diketahui oleh orang. Sesuatu tersebut lah yang membuat buah apel yang pada mulanya diam tergelantung di pohon, menjadi bergerak dan jatuh menuju ke bumi.
Tak sekadar itu saja, Newton pun mengembangkan ranah pemikirannya ke dalam cakupan yang lebih luas lagi. Lalu, ia pun menyadari bahwa sesuatu inilah yang seharusnya juga membuat bulan berada di posisinya yang sekarang dan tidak bergerak jatuh ke bumi.
Bunyi Hukum Gravitasi Newton
Sama halnya dengan hukum-hukum dalam ilmu fisika lainnya, Hukum Gravitasi Newton pun mempunyai rumusan bunyi yang penting untuk dipahami. Hukum Gravitasi Newton dapat diungkapkan sebagai berikut:
Tiap-tiap benda yang memilik massa, saling menarik massa yang lainnya dengan gaya segaris serta saling menghubungkan antara kedua inti benda bermassa tersebut dengan besarnya gaya tarik yang terjadi. Gaya tarik tersebut akan berbanding lurus dengan perkalian dari kedua massa serta berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari kedua titik massa tersebut.
Jadi, selain bergantung pada massa kedua benda yang saling berinteraksi satu sama lain maka besarnya gaya gravitasi juga bergantung pada jauh dekatnya jarak yang memisahkan antara kedua benda tersebut.
Maksudnya, semakin dekat jarak antara kedua benda yang memiliki massa tersebut maka gaya gravitasi yang bekerja padanya seharusnya semakin besar pula. Gaya gravitasi merupakan sebuah besaran vektor.
Secara sederhana, besaran vektor ialah besaran dalam ilmu fisika yang mempunyai nilai dan juga arah. Secara matematis, persamaan hukum gravitasi Newton pada dua buah benda bermasa dan yang terpisah pada jarak sebesar ialah :
Dengan keterangan berupa:
F : gaya gravitasi.
G : Konstanta Gravitasi Newton yang besarnya
M 1 : massa benda pertama.
M 2 : massa benda kedua.
r : jarak pisah antara kedua benda.
Tanda negatif (-) pada persamaan hukum gravitasi Newton yang telah dijelaskan, menunjukkan bahwa gaya gravitasi yang terjadi ialah gaya yang saling tarik menarik. Pada dua benda yang berada pada satu garis lurus, maka arah kerja gaya gravitasi ialah sepanjang garis lurus yang menjadi penghubung antar kedua titik masa.
Rumus Hukum Newton
Berdasarkan dari rumus Hukum Gravitasi Newton tersebut maka kita bisa menghitung gaya gravitasi antar dua benda yang memiliki massa yang diketahui jumlah jarak pisah antara keduanya.
F = G x (m1.m2/r kuadrat)
Hukum Gravitasi Newton merupakan materi yang sangat penting untuk dipahami karena hukum gravitasi ini dapat diperluas serta diterapkan ke ranah bidang antariksa misalnya untuk memprediksi peredaran dan atau periode revolusi dari suatu benda langit terhadap matahari.
Persamaan Hukum Gravitasi Newton dan Hukum Kepler
https://www.pexels.com
Hukum Gravitasi Newton dan Hukum Kepler merupakan bagian dari ilmu fisika yang sangat penting. Hukum Kepler lebih dahulu ditemukan, yakni pada tahun 1571 – 1630 oleh Johannes Kepler. Johannes Kepler ini menuliskan karya astronomi yang memaparkan gerak berbagai planet dalam mengitari matahari. Penemuan Kepler ini juga berdasarkan oleh data yang dikumpulkan oleh Tycho Brahe.
Kemudian, Isac Newton meneliti mengenai gravitas planet berdasarkan Hukum Kepler. Untuk memahami kedua hukum ini beserta persamaan Hukum Gravitasi Newton dan Hukum Kepler, mari simak penjelasan di bawah ini.
Sebelum lebih dalam mempelajari perihal persamaan Hukum Kepler dan Hukum Gravitasi Newton, ada baiknya apabila Grameds menyimak kembali perihal kedua hukum tersebut. Hukum Kepler membahas perihal peredaran planet yang mengelilingi matahari.. Konsep Hukum Kepler dibagi menjadi 3 macam, yaitu Hukum Kepler I, Hukum Kepler II dan Hukum Kepler III.
Inti dari Hukum Kepler I ialah bahwa tiap-tiap lintasan planet yang berada di sekeliling matahari mempunyai bentuk eclipse atau oval dan matahari lah yang menjadi titik fokusnya. Hukum Kepler II menyebutkan bahwa luas dari garis yang menghubungkan antara planet dan matahari dalam selisih besar yang sama memiliki waktu yang sama juga. Sedangkan Hukum Kepler III menyatakan bahwa perbandingan kuadrat dari periode planet yang mengitari matahari sebanding dengan pangkat tiga dari jarak planet ke matahari.
Sedangkan Hukum Gravitasi Newton merupakan hukum yang mempelajari perihal gaya gravitasi antara 2 benda. Bunyi dari Hukum Gravitasi Newton ialah sebagai berikut : Gaya gravitasi antara 2 benda merupakan gaya tarik menarik yang besarannya berbanding lurus dengan massa benda serta berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari kedua benda.
Newton mengeluarkan pernyataan bahwa Hukum Kepler dapat diturunkan dari hukum alam. Berdasarkan hukum Newton yang kedua, hukum kepler dapat di substitusi dengan menggunakan percepatan sentripetal.
Hubungan Hukum Gravitasi Newton dan Hukum Kepler
Menurut Isaac Newton, secara matematis Hukum Kepler III dapat dihubungkan dengan Hukum Newton perihal gaya gravitasi universal dan juga pergerakan sentripetal. Rumus dari Hukum Kepler III ialah sebagai berikut
Apabila digunakan Hukum Newton II dan hukum gerak sentripetal, maka digunakanlah rumus F = m x a, yang dimana F arttinya ialah besar gaya tarik menarik dari kedua benda dalam satuan N dan m ialah massa benda dengan satuan kg. Lalu, diturunkan menjadi rumus persamaan gaya gravitasi universal berikut ini.
Rumus netwon 2
Keterangan :
m1 = masa planet
r1 = jarak rata-rata antara planet dan matahari
v1 = laju rata-rata dari orbit planet
M = massa matahari
Rumus Persamaan Akhir
Apabila dua persamaan diatas digabungkan, maka akan melahirkan persamaan Hukum Kepler III yang bunyinya yaknini
Keterangan :
T1 = periode (waktu yang dibutuhkan planet A untuk sekali orbit)
T2 = periode (waktu yang dibutuhkan planet B untuk sekali orbit)
r1 = jarak planet A dari matahari
r2 = jarak planet B dari matahari
Itulah rangkuman perihal persamaan Hukum Gravitasi Newton dan Hukum Kepler. Hukum Kepler III memang dapat disetarakan dengan gaya gravitasi dan konsep gerakan sentripetal yang ditemukan olehSir Isaac Newton. Persamaan ini telah terbukti secara sistematis. Semoga ulasan ini dapat membantu Grameds dalam memahami dunia fisika. Terima kasih telah berkunjung dab semoga bermanfaat.
Baca juga :
