Hukum Gravitasi Umum.
Download
Report
Transcript Hukum Gravitasi Umum.
BERANDA
SK - KD
INDIKATOR
MATERI
CONTOH
LATIHAN
REFERENSI
SELESAI
BERANDA
SK - KD
INDIKATOR
MATERI
GERAK PLANET
DALAM TATASURYA
BERDASARKAN HUKUM
NEWTON
CONTOH
LATIHAN
REFERENSI
SELESAI
Oleh :
S A L A M, S.Pd
BERANDA
SK - KD
INDIKATOR
Standar Kompetensi
1. Menganalisis gejala alam dan
keteraturannya dalam cakupan
mekanika benda titik
MATERI
CONTOH
LATIHAN
REFERENSI
SELESAI
Kompetensi Dasar
1.2. Menganalisis keteraturan gerak planet
dalam tatasurya berdasarkan hukumhukum Newton
BERANDA
SK - KD
INDIKATOR
MATERI
CONTOH
LATIHAN
REFERENSI
SELESAI
Indikator
• Menganalisis hubungan antara gaya
gravitasi dengan massa benda dan jaraknya
• Menghitung resultan gaya gravitasi pada
benda titik dalam suatu sistem
• Membandingkan percepatan gravitasi dan
kuat medan gravitasi pada kedudukan yang
berbeda
• Menganalisis gerak planet dalam tata surya
berdasarkan hukum Keppler
Pendahuluan
BERANDA
SK - KD
INDIKATOR
MATERI
CONTOH
LATIHAN
REFERENSI
SELESAI
Tata Surya merupakan salah satu contoh keselarasan gerak
yang indah. Keteraturan dan keseimbangan antara gerak
planet pada orbitnya dan gaya gravitasi matahari merupakan
salah satu fenomena alam yang sangat menarik. Bagaimana
terjadinya peristiwa itu? Uraian berikut akan menjelaskan
fenomena tersebut berdasarkan hukum-hukum Newton
A. Gaya Gravitasi
BERANDA
Gravitasi adalah gejala interaksi antara dua benda
bermassa, yaitu berupa gaya tarik-menarik.
SK - KD
INDIKATOR
MATERI
CONTOH
LATIHAN
REFERENSI
SELESAI
Ilmuan pertama yang memahami gaya gravitasi bumi
adalah Sir Isaac Newton (1642-1727). Pada saat
mengamati buah apel jatuh, Newton menyadari bahwa
terdapat gaya yang bekerja pada apel dan disebutnya gaya
gravitasi. Newton juga menduga bahwa gaya gravitasi
pulalah yang menyebabkan Bulan tetap berada pada
orbitnya.
BERANDA
Pada tahun 1686, ia menyatakan hukum gravitasi yang berlaku
diseluruh alam semesta yaitu:
SK - KD
Setiap partikel dialam semesta ini selalu menarik
partikel lain dengan gaya yang besarnya berbanding
lurus dengan massa partikel-partikel itu, dan
berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya.
INDIKATOR
MATERI
CONTOH
LATIHAN
REFERENSI
SELESAI
Hukum Gravitasi Newton
Sebuah benda yang jatuh bebas di Bumi akan mengalami
percepatan yang besarnya 9,81 m/s2 .
Menurut Newton, Setiap dua benda bermassa dialam ini akan
tarik menarik, yang besarnya sebanding dengan hasil kali massa
setiap benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya .
Pernyataan ini dikenal dengan Hukum Gravitasi Umum.
1
F 2
r
F
m1m2
r2
Apabila hukum gravitasi umum newton dituliskan dalam bentuk
persamaan, maka
BERANDA
SK - KD
Maka hukum gravitasi umum oleh Newton dapat
dituliskan :
F = gaya tarik-menarik antara benda yang
m1 m2
berinteraksi (N)
F G 2
m1, m2 = massa benda yang berinteraksi (kg)
r
r = jarak kedua benda yang berinteraksi (m)
G = tetapan gravitasi umum (6,67 x 10-11 Nm2/kg2 )
INDIKATOR
MATERI
CONTOH
LATIHAN
REFERENSI
SELESAI
B. Medan Gravitasi
Medan gravitasi terdapat pada sebuah benda yang
mempunyai massa sehingga medan gravitasi dapat
didefinisikan sebagai ruang di sekitar benda
bermassa. Suatu benda akan saling tarik satu sama
lain jika berada dalam medan gravitasi.
Vektor medan untuk medan gravitasi: perbandingan
antara gaya yang bekerja pada suatu benda dengan
massa benda tersebut
F
g
m
BERANDA
SK - KD
INDIKATOR
Arah vektor medan gravitasi (g) sama dengan arah gaya F.
Menurut hukum gravitasi Newton, gaya yang bekerja
antara Bumi dengan suatu benda yang berada di
permukaannya
MATERI
CONTOH
LATIHAN
REFERENSI
SELESAI
F G
MB m
r2
F = gaya tarik-menarik antara Bumi dg benda (N)
mB = massa Bumi (5,97 x 1024 kg
m2 = massa benda (kg)
r = jari-jari Bumi (6,38 x 106 m)
G = tetapan gravitasi umum (6,67 x 10-11
Nm2/kg2
BERANDA
SK - KD
INDIKATOR
MATERI
CONTOH
LATIHAN
Jika gaya yang ditimbulkan oleh massa benda dan
gaya gravitasi digabung, diperoleh
MB
2)
g
=
kuat
medan
gravitasi
(m/s
g G 2
r
Medan gravitasi (percepatan gravitasi) pada sebah
titik yang dipengaruhi oleh benda-benda bermassa
P
M2
M1
g2 G 2
g1 G 2
r2
r1
Resultan medan gravitasi
di titik P adalah
g P g1 g 2 2 g1 g 2 cos
2
REFERENSI
SELESAI
2
Secara vektor
g g1 g2 g3 ...
g2
g1
M1
gP
M2
C. Perceptan Gravitasi
BERANDA
SK - KD
INDIKATOR
MATERI
CONTOH
LATIHAN
REFERENSI
SELESAI
Besar percepatan gravitasi bumi tergantung pada
letak geografis dan ketinggian tempat tersebut di
atas permukaan Bumi.
Jika benda berada pada ketinggian h di atas
permukaan Bumi
mB
g' G 2
d
mB
g' G
( r h) 2
Untuk benda-benda di angkasa
g G
mplanet
2
Rplanet
h
d=rE+h
hE
BERANDA
SK - KD
INDIKATOR
MATERI
CONTOH
LATIHAN
REFERENSI
SELESAI
D. Hukum Kepler
• Johanes Kepler (1571 - 1630), telah berhasil
menjelaskan secara rinci mengenai gerak planet di
sekitar Matahari. Kepler mengemukakan tiga hukum
yang berhubungan dengan peredaran planet
terhadap Matahari
1. Hukum I Kepler
“Setiap planet bergerak mengitari Matahari dengan
lintasan berbentuk elips, Matahari berada pada salah
satu titik fokusnya.”
Dalam orbit sebuah planet titik yang paling dekat
dengan matahari disebut perihelium dan titik yang
paling jauh dari Matahari disebut aphelium
planet
P
BERANDA
SK - KD
titik
perihelium
F1 Matahari
F2
titik
aphelium
INDIKATOR
MATERI
2. Hukum II Kepler:
“Suatu garis khayal yang menghubungkan Matahari
CONTOH
dengan planet menyapu daerah yang luasnya sama
dalam waktu yang sama.”
LATIHAN
REFERENSI
SELESAI
BERANDA
SK - KD
INDIKATOR
MATERI
CONTOH
LATIHAN
REFERENSI
SELESAI
3. Hukum III Kepler
“Perbandingan kuadrat periode planet mengitari
Matahari terhadap pangkat tiga jarak rata-rata
planet ke Matahari adalah sama untuk semua
planet.” 2 3
T1
r1
T2 r2
Contoh : 1
BERANDA
SK - KD
INDIKATOR
Tentuhkanlah gaya graviatasi diantara benda yang
bermassa 100 kg dengan benda yang bermassa 80 kg.
Jika keduanya berpisah pada jarak 2 meter dan tetapan
gravitasi umum G (6,67 x1011 Nm 2 / kg 2 )
Dik :
m1 100kg
m2 80 kg
r 2m
G (6,67 x1011 Nm2 / kg 2 )
MATERI
Dit : F =. . . ?
CONTOH
LATIHAN
REFERENSI
SELESAI
Peny :
m1.m2
11 (100).(80)
(
6
,
67
x
10
)
2
r
(2) 2
(80000)
F (6,67x 1011 )
4
F (6,67x 1011 )(2 x 104 ) 13,34 x 107 N
F G
Contoh : 2
BERANDA
SK - KD
INDIKATOR
MATERI
CONTOH
LATIHAN
REFERENSI
SELESAI
2
m
/
s
Jika medan gravitasi dipermukaan bumi 9,8
.
Tentuhkanlah besarnya medan gravitasi pada ketinggian R
dari permukaan bumi ! (R = jari-jari bumi).
2
r1 R
r2 2R
Dik : g A 9,8 m / s
Dit : g B ... ?
Peny :
M
g G 2
r
M
gA G 2
R
M
dan g B G
(2 R) 2
Dengan menggunakan perbandingan :
1
1
g A : gB 2 :
R (2 R) 2
1 1
9,8
9,8 : g B :
gB
2,45 m / s 2
1 4
4
BERANDA
SK - KD
INDIKATOR
MATERI
Latihan Soal
1. Hitunglah gaya tarik menarik antara dua benda yang
terpisah 10 cm, bila massa masing-masing benda 5 kg
dan G (6,67 x1011 Nm 2 / kg 2 )
2. Hitunglah percepatan gravitasi yang dialami sebuah
pesawat yang berada 200 meter diatas permukaan
bumi. Jika ;
CONTOH
G (6,67 x1011 Nm2 / kg 2 )
LATIHAN
M B (5,98 x1024 kg)
rB (6,38 x10 m)
6
REFERENSI
SELESAI
Referensi
BERANDA
SK - KD
INDIKATOR
MATERI
CONTOH
LATIHAN
REFERENSI
SELESAI
1. Bambang Haryadi, Fisika untuk SMA/MA
Kelas XI.2007. Teguh Karya . Surakarta
2. Kamajaya, Fisika SMA Kelas XI.
2007;Grafindo.Bandung
3. Sunardi dkk, Fisika Bilingual untuk SMA/MA
Kelas XI. 2006. Bandung: Yrama Widya.
Bandung.
4. Dwi Satya Palupi, dkk. Fisika untuk SMA dan
MA Kelas XI.2009. Jakarta. Pusat Perbukuan,
Departemen Pendidikan Nasional
BERANDA
SK - KD
INDIKATOR
MATERI
CONTOH
LATIHAN
REFERENSI
SELESAI