APSiswaNavbarV2

redesain-navbar Portlet

BelajarPintarV3

Peta Belajar Bersama

Sobat, ini nih ada Peta Belajar Bersama Fisika untuk bab delapan

Yuk, mulai belajar bersama!

Pengantar Hukum Newton tentang Gravitasi

Sumber: https://www.kompasiana.com/

Sobat Pintar, di materi sebelumnya kita sudah mempelajari gaya sentuhan/kontak dan gaya tidak sentuh. Gaya sentuhan terdiri dari gaya normal (N), gaya gesekan (fg) ataupun gaya dorong itu sendiri. Sedangkan untuk gaya tak sentuh disebut juga dengan gaya medan ini muncul walaupun benda tidak bersentuhan contohnya gaya listrik, gaya magnet, dan gaya gravitasi
Nah, sebelum mengungkapkan konsep gravitasi nya, Newton sebelumnya menyelidiki gerak-gerak benda angkasa, yaitu planet dan bulan. Dalam penyelidikan itu, Newton menyadari bahwa harus ada gaya pada bulan sehingga bulan tetap berada pada orbitnya mengitari bumi. Jika gaya ini tidak ada pada bulan maka bulan akan bergerak pada lintasan lurus. Pada suatu cerita, suatu ketika Newton sedang duduk bersantai di taman rumahnya dan memperhatikan sebuah apel yang jatuh dari pohon nya. Hal inilah yang menginspirasi Newton membahas ide gravitasi yang selalu di pikirkan selama ini.
Gaya gravitasi merupakan gaya yang ditimbulkan akibat adanya tarikan gravitasi bumi. Gaya gravitasi umumnya akan membuat benda jatuh ke permukaan bumi. Gaya gravitasi sering disebut dengan gaya berat atau gaya tarik bumi. Contoh dari adanya gaya gravitasi seperti bola yang dilempar ke atas, akan cenderung jatuh ke bawah. Kemudian, buah yang sudah matang di atas pohon, akan jatuh ke bawah.

Hukum Gravitasi Newton

Sobat Pintar, untuk menyelidiki ide tentang gravitasi ini, Newton menghubungkan berbagai parameter yang akan mempengaruhi tentang konsep gravitasi, seperti massa benda (m) dan jarak pisah (r) antara benda-benda yang saling berinteraksi satu dengan yang lainnya. Perhatikan gambar berikut!

Sumber: https://classnotes.org.in/

Berdasarkan Hukum Gravitasi Newton di atas, telah dijelaskan bahwa Gaya Gravitasi merupakan gaya tarik menarik akibat interaksi dua buah benda, yang selalu berbanding lurus dengan perkalian massa masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya, sehingga persamaan gaya gravitasi dapat ditulis:

Latihan 1

Jawablah pertanyaan berikut ini!
Massa bumi adalah 6x1024 kg dan massa bulan adalah 7,4x1022 kg. Apabila jarak rata-rata Bumi dengan Bulan adalah 3,8x108 m dan G = 6,67x10-11 Nm2/kg2 , Berapakah gaya gravitasi antara Bumi dengan Bulan?

A. 2,00 x 1020 N

B. 2,05 x 1020 N

C. 2,00 x 1021 N

D. 2,50 x 1021 N

E. 2,00 x 1022 N

Latihan 2

Jawablah pertanyaan berikut ini!
Tiga buah benda A, B, C diletakkan seperti pada gambar. Massa A, B, C berturut-turut 5 kg, 4 kg, dan 10 kg. Jika G = 6,67x10-11 Nm/kg. Berapakah besarnya gaya gravitasi pada benda A akibat pengaruh benda B dan C?


 

A. 4,08 x 10-11 N

B. 4,17 x 10-11 N

C. 4,35 x 10-11 N

D. 5,18 x 10-11 N

E. 7,26 x 10-11 N

Latihan 3

Jawablah pertanyaan berikut ini!
Besar gaya gravitasi antara dua buah benda yang berinteraksi adalah…

A. berbanding terbalik dengan kuadrat massa kedua benda

B. berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua benda

C. berbanding terbalik dengan jarak kedua benda

D. sebanding dengan kuadrat massa kedua benda

E. sebanding dengan kuadrat jarak kedua benda

Latihan 4

Jawablah pertanyaan berikut ini!
Apabila dimensi panjang, massa, dan waktu berturut-turut adalah L, M, dan T, maka dimensi dan konstanta gravitasi adalah…

A. M L T

B. M L T2

C. M2L2T

D. M2L2T3

E. M-1L3T-2

Latihan 5

Jawablah pertanyaan berikut ini!
Jika Bumi menyusut menjadi setengah semula, tetapi massanya tetap, maka apa yang terjadi dengan massa benda-benda yang ada di permukaan bumi?

A. massa benda tetap

B. berat benda tetap

C. berat benda menjadi setengah semula

D. berat benda menjadi dua kali semula

E. massa benda menjadi empat kali semula

Kuat Medan Gravitasi

Sobat Pintar, kita sudah mempelajari terkait Gaya Gravitasi sekarang yuk kita lanjut ke topik terkait Medan Gravitasi!
Medan gravitasi adalah ruang yang masih dipengaruhi oleh gaya gravitasi. Besaran yang menyatakan medan gravitasi disebut kuat medan gravitasi (g), yaitu gaya gravitasi tiap satuan massa
Kuat medan gravitasi (g) merupakan besaran vektor, yaitu medan yang setiap titiknya memiliki nilai dan arah. Garis-garis medan gravitasi (g) merupakan garis-garis bersambungan (kontinu) yang selalu mengarah menuju ke massa sumber medan gravitasi.

Sumber: https://mechanicaltopdc.blogspot.com/

Kuat medan gravitasi (g) pada titik apapun dalam suatu ruang didefinisikan sebagai gaya gravitasi (F) per satuan massa pada bermassa uji (M). Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut:

Kuat medan gravitasi terletak pada satu garis hubung yang menghubungkan titik kerja dan pusat massa sumber benda (M) dan arahnya selalu menuju ke pusat massa sumber benda (M). Berdasarkan analisa di atas, dapat disimpulkan bahwa medan gravitasi sama dengan percepatan gravitasi (g).

Resultan Kuat Medan Gravitasi

Kuat medan gravitasi merupakan besaran vektor, sehingga bila suatu benda dipengaruhi oleh gaya gravitasi beberapa benda lain, maka besarnya kuat medan gravitasi yang dialami benda tersebut merupakan resultan vektor kuat medan gravitasi yang bekerja pada benda itu.

Kuat medan jika beberapa benda segaris

Besarnya kuat medan gravitasi yang dialami benda B adalah:
gB = gBC – gBA

Kuat medan jika beberapa benda membentuk sudut

Maka besar kuat medan gravitasi total yang dialami benda m1 sebesar:

Kuat medan gravitasi pada jarak h dari permukaan planet bumi

Semakin jauh jarak benda dari permukaan bumi, maka kuat medan yang dialami benda tersebut semakin kecil, sehingga berat benda juga mengecil.

Latihan 1

Jawablah pertanyaan berikut ini!
Satelit A dan B mengorbit bumi pada kedudukan masing-masing R dan 3R di atas permukaan bumi (R = jari-jari bumi). Perbandingan kuat medan gravitasi yang dialami satelit A dan B adalah…

A. 9 : 6

B. 6 : 3

C. 4 : 3

D. 4 : 1

E. 3 : 4

Latihan 2

Jawablah pertanyaan berikut ini!
Titik A, B, dan C terletak dalam medan gravitasi bumi seperti gambar dibawah ini.

Diketahui M = massa bumi dan R = jari-jari bumi. Kuat medan gravitasi di titik A adalah g. Perbandingan kuat medan gravitasi di titik A dengan di titik C adalah…

A. 3 : 8

B. 4 : 1

C. 8 : 1

D. 8 : 3

E. 9 : 1

Latihan 3

Jawablah pertanyaan berikut ini!
Perbandingan kuat medan gravitasi bumi untuk dua benda, yang satu di permukaan bumi dan satu lagi di ketinggian yang berjarak setengah R dari permukaan bumi (R = jari-jari bumi) adalah…

A. 1 : 2

B. 2 : 3

C. 3 : 2

D. 4 : 9

E. 9 : 4

Latihan 4

Jawablah pertanyaan berikut ini!
Dua bola A dan B massanya sama dan garis tengahnya sama seperti gambar dibawah ini.

Jika kuat medan gravitasi di suatu titik sama dengan nol, maka jarak titik tersebut dari kulit bola A adalah…

A. 1,0 m

B. 1,5 m

C. 2,0 m

D. 2,5 m

E. 3,0 m

Latihan 5

Jawablah pertanyaan berikut ini!
Percepatan gravitasi rata-rata di permukaan bumi sama dengan a. Untuk tempat di ketinggian R (R = jari-jari bumi) dari permukaan bumi memiliki percepatan gravitasi sebesar…

A. 0,125 a

B. 0,250 a

C. 0,500 a

D. 1,00 a

E. 4,00 a

Pengertian Energi Potensial Gravitasi

Energi potensial gravitasi adalah usaha yang diperlukan untuk memindahkan suatu benda dari titik yang terletak di jauh tak terhingga ke suatu titik tertentu terhadap sumber medan gravitasi.
Besarnya energi potensial dari sebuah benda bermassa m yang berjarak r dari bumi yang massanya M adalah:

Tanda negatif (-) menunjukan bahwa makin jauh dari suatu massa planet, energi potensialnya makin besar. Dengan kata lain untuk memindahkan benda bermassa m dari titik yang berjarak r dari bumi ke titik di jauh tak terhingga diperlukan energi.

Sumber: https://www.wardayacollege.com/

Latihan 1

Jawablah pertanyaan berikut ini!
Sebuah pesawat antariksa bermassa 1 ton akan diluncurkan dari permukaan bumi. Jari-jari bumi R = 6,38.106 m dan massa bumi 5,98.1024 kg. Tentukan energi potensial pesawat saat di permukaan bumi!

A. - 6,3 x 109 J

B. - 6,3 x 1010 J

C. - 6,4 x 1010 J

D. - 6,5 x 1010 J

E. - 6,5 x 1011 J

Latihan 2

Jawablah pertanyaan berikut ini!
Tiga buah partikel diletakkan di sudut-sudut segitiga sama sisi yang sisinya 1 m seperti terlihat pada gambar di bawah ini

Jika massa benda pertama, kedua, dan ketiga berturut-turut adalah 2 kg, 4 kg, dan 3 kg, maka tentukan besar energi potensial sistem tersebut!

Sejarah

Sumber: softilmu.com

Hukum Kepler ditemukan oleh Johannes Kepler yang merupakan seorang matematikawan dan astronom asal Jerman. Sebelum Kepler mengemukakan hukumnya tentang gerak planet yang mengelilingi matahari, manusia zaman dahulu menganut paham geosentris yakni paham yang membenarkan bahwa bumi adalah pusat alam semesta. Menurut Claudius Ptolomeus seorang astronom Yunani, bumi berada di pusat tata surya dan matahari beserta planet-planet mengelilingi bumi pada lintasan melingkar.
Tahun 1543 astronom asal Polandia bernama Nicolaus Copernicus mengemukakan model heliosentris yakni bumi beserta planet-planet lainnya yang mengelilingi matahari pada lintasan melingkar. Namun kedua model tersebut masih memiliki kekurangan yaitu tidak ada keselarasan antara lintasan dan orbit planet. Kemudian pada tahun 1609 Kepler menemukan bentuk orbit yang lebih cocok yaitu berbentuk elips bukan lingkaran dan menjelaskannya dalam tiga Hukum Kepler.

Klasifikasi Hukum Kepler

Hukum Kepler I
Hukum ini menjelaskan bentuk lintasan orbit planet-planet yang bergerak mengelilingi matahari. Perhitungan Kepler membuktikan bahwa orbit-orbit tersebut berbentuk elips. Bentuk elips orbit ditentukan oleh nilai eksentrisitas (e) elips, semakin besar eksentrisitasnya maka bentuk elips akan semakin memanjang dan tipis. Sebaliknya, semakin kecil eksentrisitasnya maka bentuk elipsnya akan mendekati bentuk lingkaran. Nilai eksentrisitas elips yaitu lebih besar dari 0 dan lebih kecil dari 1.

“Semua planet bergerak dalam lintasan yang berbentuk elips ketika beredar mengelilingi matahari, yang matahari berada pada salah satu titik fokus elips."

Hukum Kepler II
Hukum ini menjelaskan bahwa kecepatan orbit suatu planet akan lebih lambat ketika planet berada pada titik terjauh dari matahari (titik aphelion) dan kecepatan orbit suatu planet akan lebih cepat ketika planet berada pada titik terdekat dengan matahari (titik perihelion). Jadi, kecepatan orbit maksimum planet ketika berada di titik perihelion dan kecepatan orbit minimum planet ketika berada di titik aphelion.

“Suatu gerak edar planet mengitari matahari menjangkau suatu bidang luas segitiga yang sama, dalam jangka waktu yang sama.”

Hukum Kepler III
Hukum ini menjelaskan periode revolusi planet-planet yang mengelilingi matahari. Planet memiliki periode orbit yang lebih panjang ketika planet tersebut letaknya jauh dari matahari dan planet memiliki periode orbit yang lebih pendek ketika planet tersebut letaknya dekat dari matahari.

“Perbandingan kuadrat waktu periode planet dengan pangkat tiga jarak planet tersebut ke matahari adalah sama untuk semua planet.”

Secara matematis Hukum Kepler dapat ditulis sebagai berikut:


 

Latihan 1

Jawablah pertanyaan berikut ini!
Dua planet A dan B mengorbit matahari. Perbandingan antara jarak planet A dengan planet B ke matahari RA : RB = 1 : 4. Apabila periode planet A mengelilingi matahari adalah 88 hari maka periode planet B adalah…

A. 500 hari

B. 704 hari

C. 724 hari

D. 825 hari

E. 850 hari

Latihan 2

Jawablah pertanyaan berikut ini!
Planet A dan B masing-masing berjarak rata-rata sebesar P dan Q terhadap matahari. Planet A mengitari matahari dengan periode T. Jika P = 4Q, maka planet B mengitari matahari dengan periode…

A.

B.

C.

D.

E.

Latihan 3

Jawablah pertanyaan berikut ini!
Dua planet A dan B mengorbit matahari. Perbandingan antara periode revolusi planet A dan B mengitari matahari adalah 8 : 1. Apabila jarak planet B ke matahari 1,5 SA (SA = Satuan Astronomi) maka jarak planet A ke matahari adalah…

A. 3,0 SA

B. 4,5 SA

C. 5,0 SA

D. 5,6 SA

E. 6,0 SA

Latihan 4

Jawablah pertanyaan berikut ini!
Jarak Bumi Matahari = 1 SA sedangkan jarak Mars Matahari 3 SA. Bila periode revolusi bumi adalah T, maka periode revolusi Mars adalah…

A. 4 T

B. 3 T

C. 2 T

D. 1,6 T

E. 1,2 T

Latihan 5

Jawablah pertanyaan berikut ini!
Data fisis planet A, planet B, dan planet Bumi terhadap Matahari terlihat seperti tabel dibawah ini

Perbandingan periode planet A dan B adalah…

A.

B.

C.

D.

E.

redesain-navbar Portlet