PERTEMUAN - 1 HUKUM GRAVITASI NEWTON

 KOMPETENSI DASAR : 

• Menganalisa keteraturan gerak planet dan satelit dalam tata surya berdasarkan hukum – hukum Newton. 

• Menyajikan karya mengenai gerak satelit buatan yang mengorbit Bumi, serta pemanfaatan dan dan dampak yang ditimbulkannya dari penelusuran berbagai informasi.

Karakter yang dikembangkan : 

1. Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya. 

2. Menunjukkan prilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, santun, peduli, dan proaktif.

DAFTAR ISI

1. Hukum Gravitasi Umum Newton 

1. Perumusan Hukum Gravitasi umum Newton 

2. Resultan Gaya Gravitasi pada suatu Benda 

3. Gaya gravitasi di dalam Bumi 

4. Kuat Medan Gravitasi 

5. Potensial Gravitasi 

2. Gerak Planet 

1. Hukum Keppler 

2. Kelajuan Benda Mengorbit Planet 

3. Orbit Geostasioner 

HUKUM NEWTON TENTANG GRAVITASI

1. Hukum Gravitasi Umum Newton 

1. Perumusan Hukum Gravitasi umum Newton 

“Gaya gravitasi antara dua benda merupakan gaya tarik – menarik yang besarnya berbanding lurus dengan massa masing – masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya”. 

Contoh 01 : 

Dua buah bola masing – masing bermassa 6 kg dan 4 kg dengan jarak antar pusatnya adalah 2 meter. Tentukan besar gaya gravitasi diantara kedua bola tersebut. ( Tetapan gravitasinya = G)

Pembahasan : 

Maka besar gaya gravitasi diantara kedua bola, F : 

2. Resultan Gaya Gravitasi pada suatu Benda 

Bila ada dua atau lebih benda angkasa bekerja (mempengaruhi) satu benda angka yang lain. Anda dapat menggunakan resultan gaya, menggunakan aturan cosinus. 

Contoh 02 : 

Dua bintang yang masing – masing memiliki massa M dan 4M, terpisah sejauh d. Tentukan letak bintang ketiga yang berada diantara kedua bintang tersebut, tetapi tidak mengalami gaya gravitasi. 

Pembahasan : 

Resultan gaya gravitasi yang dialami benda yang tidak dikenal FR=0, 

Gaya gravitasi di dalam Bumi
Teorema kulit Newton “Bumi dianggap disusun oleh kulit – kulit bola”

Untuk r ≥R, berlaku rumus gaya gravitasi Bumi : 

Ini berarti gaya gravitasi bumi lebih besar tepat di permukaan bumi r=R dan akan menjadi lemah (berkurang) jika r>R.Untuk r<R, tidak ada gaya gravitasi bumi yang bekerja. 

Cerita Fiksi ilmiah

Jika dibuat terowongan dari kutub Utara ke kutub Selatan. 

Kapsul penjelajah terowongan bermassa m, berjarak r dari pusat bumi. Sehingga gaya gravitasi yang diberikan pada kapsul hanya disebabkan oleh massa Min di dalam bola dengan radius r ( massa yang dilingkupi oleh lingkaran putus – putus ). Selain itu, juga dapat dianggap bahwa massa Min dikonsentrasikan sebagai partikel pada pusat Bumi. 

Jika massa jenis bumi dianggap seragam sehingga kita dapat menghubungkan Min dengan massa total bumi M dan radius R. 

Kita subsitusikan persamaan (4) ke dalam persamaan (5) : 

Kita subsitusikan persamaan (6) ke dalam persamaan (3), 

Dari persamaan (7) dapat ditarik kesimpulan, gaya gravitasi berkurang secara linier ketika kapsul tersebut mendekati pusat bumi. Dan akan menjadi nol ketika tepat pada pusat bumi ( r = R = 0 ). 

Persamaan (7) ini juga mirip dengan persamaan pegas,

Tanda minus (–) menunjukkan bahwa F dan r memiliki arah yang berlawanan. Artinya, ketika kapsul m berada di bawah pusat bumi, gaya gravitasi mengarah ke atas. Tepat di pusat bumi, gaya gravitasi bumi sama dengan nol. 

Saat posisi kapsul di atas pusat bumi ( r berarah ke atas) sedangkan gaya gravitasi bumi pada kapsul mengarah ke bawah. Sehingga akan memperlambat laju kapsul hingga suatu saat akan berhenti. Dan sesaat kemudian akan berbalik arah menuju ke bawah. 

Saat melewati titik pusat, posisi kapsul mengarah ke bawah sedangkan arah gaya gravitasi bumi mengarah ke atas. Hal tersebut akan memperlambat laju kapsul ke bawah hingga suatu saat akan berhenti sesaat dan kemudian kembali berbalik arahke atas. 

Dengan demikian dapat disimpulkan, kapsul m akan bergerak bolak – balik melalui pusat bumi dan tidak akan pernah mencapai pusat bumi.