BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar belakangDi langit ini terdapat milyaran bintang-bintang yang bertebaran di jagat raya. Sekarang ini telah dikenal berbagai benda-benda langit di alam semesta ini, seperti planet, satelit, komet, asteroid, matahari, dan meteor. Semuanya itu dikenal dengan nama susunan tata surya.

Pengamatan astronomi terhadap langit malam telah sejak zaman dahulu menarik perhatian umat manusia. Pengamatan terhadap langit malam ini menuntun mereka pada kesimpulan bahwa ada dua jenis bintang di langit yaitu bintang yang gerakannya tetap di langit membuat lingkaran mengelilingi bumi, sedang yang lainnya adalah bintang yang gerakannya rumit dan membuat pola bolak-balik di langit dengan kedudukan tidak tetap, sehingga benda ini dinamakan planet (bahasa Yunani yang berarti pengembara). Hasil pengamatan ini telah menuntun mereka kepada pandangan bahwa bumi merupakan pusat alam semesta yang dikelilingi oleh lapisan transparan dimana bintang-bintang itu menempel.

Gerak bintang-bintang tetap dapat dijelaskan dengan memendang lapisan ini berputar atau berotasi pada sumbu utara-selatan satu kali putaran sehari, tetapi tampaknya bulan, planet, dan matahari memiliki gerak yang sangat kompleks. Banyak para ahli telah berusaha menjelaskan gerak bulan, planet dan matahari seperti Ptolomeus yang menjelaskan gerak bumi, planet dan matahri dengan menempelkan lingkaran-lingkaran kecil pada gerak planet, matahari dan bulan pada lapis yang berotasi mengelilingi bumi di mana pandangan ptolomeus yang terdiri dari atas pandangan heliosentris dan geosentris. Belakangan diketahui pula bahwa orbit dari planet-planet bukanlah lingkaran tetapi elips. Hal ini telah banyak diteliti oleh banyak ahli astronomi khususnya Kepler yang menyatakan hukum-hukum tentang gerak planet. Oleh karena itu penulis akan memaparkan mengenai pandangan Heliosentris dan Geosentris Hukum-hukum Kepler, penerapan hukum Kepler dan Hukum Newton tentang gerak planet dan kecepatan Orbit.1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah, maka dapat dirumuskan beberapa masalah sebagai berikut.

1. Bagaimanakah pandangan geosentris dan pandangan heliosentris?2. Bagaimankah hukum Kepler yang menjelaskan gerakan benda-benda langit?3. Bagaimanakah hukum gerak dan Gravitasi Umum Newton dalam menjelaskan gerakan benda langit?4. Bagaimanakah penerapan atau aplikasi dari Hukum Kepler dan Hukum Newton dalam menganalisis gerakan benda langit?5. Bagaimanakah kecepatan orbit planet dan satelit?1.3 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan penulisan makalah ini adalah sebagai berikut.

1. Untuk dapat mengetahui pandangan geosentris dan pandangan heliosentris2. Untuk dapat mengetahui Hukum I, II, dan ke III Kepler tentang gerakan benda-benda langit.

3. Untuk dapat mengetahui pengaruh hukum gerak dan Gravitasi Umum Newton dalam gerak benda-benda langit.

4. Untuk dapat mengetahui penerapan atau aplikasi dari Hukum Kepler dan Hukum Newton dalam menganalisis gerakan benda langit.

Untuk dapat mengetahui cara untuk menentukan kecepatan orbit planet dan benda langit lainnya1.4 Manfaat Penulisan

Manfaat yang diharapkan dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut.1. Bagi mahasiswa, tulisan ini dapat dijadikan sebagai bahan referensi dan penambah wawasan dalam hal ilmu astronomi khususnya mengenai gerak planet dan satelit.

2. Bagi penulis, dalam pembuatan tulisan ini penulis mendapat pengetahuan tentang salah satu benda langit yaitu meteor. Manfaat lain yang diperoleh penulis adalah bisa memenuhi salah satu tugas Fisika Dasar 6.

1.4 Metode Penulisan

Penulis menggunakan metode kajian pustaka yaitu mengumpulkan data dari berbagai literatur dan situs-situs internet yang relevan dengan kajian tulis kemudian membandingkan dengan berbagai sumber sehingga dapat dilihat kaitan antara yang satu dengan yang lainnya untuk mendapatkan suatu kebenaran. Kemudian data yang sudah terkumpul diklasifikasikan sesuai kebutuhan penulis.BAB IIPEMBAHASAN

2.1 Pandangan Geosentris dan Heliosentris

Ptolomeus (70-147 M) telah berusaha menjelaskan gerak bulan, planet dan matahari ini dengan memenmpelkan lingkaran-lingkaran kecil pada gerak planet, matahari, dan bulan pada lapis yang ebrotasi mengelilingi bumi, seperti pada ganbar 4.1 Pandangan Ptolomeus yang memandang bumi sebagai pusat alam semesta dinmakan pandangan geosentris. Pandangan geosentris ini bertahan lama sekali sampai dengan abad pertengahan. Copernicus (1473-1543), empat belas abad setelah Ptolomeus menegmukakan teori baru dalam tahun 1515 dengan menempatkan matahari sebagai pusat tata surya. Oleh karena itulah pandangan Copernicus ini disebut heliosentris. Copernicus memandang gerak planet-planet ini berbentuk lingkaran mengitari matahari termasuk juga bumi. Pandangan Copernicus ini dipaparkan di dalam bukunya De Revolutionibus Orbium Calestium. Gambar 4.2 memperhatikan sususnan planet-planet dalam sisitem tata surya, mulai dari planet terdekat ke matahari yaitu Mercurius, Venus, Bumi, Mars, Jupiter, saturnus, Uranus, Neptunus, dan Pluto.

Tycho Brahe (1546-1601), seorang astronom yang memilki data pengamtan yang sangat cermat, menentang pandangan heliosentris Copernicus, dan kembali ke pandangan geosentris. Dia beragumen bahwa bila benar bumi dan planet itu beredar mengitari matahari, mestinya akan teramati adanya gejala parakasasi bintang ini, oleh karena itu dia menetang pandangan Copernicus karena tidak sesuai dengan data pengamatan. Namun sebenarnya ketidak berhasilan Tyco dalam mengamati paraksasi bintang ibi disebabkan kekurangan cermatan alat yang digunakan masa itu.

Seperti yang sudah dipelajari sebelumnya yaitu pada sekolah dasar maupun sekolah menengah, bahwa yang menjadi pusat tata surya adalah matahari dan bukan bumi. Sebelumnya mungkin kita belum memahami mengapa matahari yang dikatakan sebagai pusat tata surya. Untuk menjelaskan bahwa memang benar bahwa matahari-lah yang menjadi pusat tata surya dapat dijelaskan dengan bukti-bukti berikut ini:

1. Adanya aberasi bintang. Hal ini pertama kali ditemukan oleh James Bradley (1725). Aberasi bintang dalam kehidupan sehari-hari dapat dianalogikan seperti kejadian berikut: Bayangkan kita sedang berdiri ditengah-tengah hujan, dan air hujan jatuh tepat vertikal/tegak lurus kepala kita. Jika kita menggunakan payung, maka muka & belakang kepala kita tidak akan terciprat air. Kemudian kita mulai berjalan ke depan, perlahan-lahan & semakin cepat berjalan, maka seolah-olah air hujan yang tadi jatuh tadi, malah membelok dan menciprati muka kita. Untuk menghindari-nya maka kita cenderung mencondongkan payung ke muka. Sebetulnya air hujan itu tetap jatuh tegak lurus, tetapi karena kita bergerak relatif ke depan, maka efek yang terjadi adalah seolah-olah membelok dan menciprat ke muka kita. Demikian juga dengan fenomena aberasi bintang, sebetulnya posisi bintang selalu tetap pada suatu titik di langit, tetapi dari pengamatan astronomi, ditemukan bahwa posisi bintang mengalami pergeseran dari titik awalnya, pergeseran-nya tidak terlalu besar, tetapi cukup untuk menunjukkan bahwa memang sebenarnya bumi yang bergerak. Untuk lebih jelasnya, dapat diperhatikan gambar berikut ini:

Efek Aberasi Bintang

Aberasi terjadi jika pengamat adalah orang yang berdiri ditengah hujan, dan arah cahaya bintang adalah arah jatuhnya air hujan. Kemudian pengamat bergerak tegak ke muka, tegak lurus arah jatuhnya hujan. S menyatakan posisi bintang, E posisi pengamat di Bumi. Arah sebenarnya bintang relatif terhadap pengamat adalah ES, jaraknya tergantung pada laju cahaya. Kemudian Bumi bergerak pada arah EE dengan arah garis merepresentasikan lajunya. Ternyata pengamatan menunjukkan bahwa bintang berada pada garis ES alih-alih ES, dengan SS paralel & sama dengan EE. Maka posisi tampak binang bergeser dari posisi sebenarnya dengan sudut yang dibentuk antara SES.Jika memang Bumi tidak bergerak, maka untuk setiap waktu, sudut SES adalah 0, tetapi ternyata sudut SES tidak nol. Ini adalah bukti yang pertama yang menyatakan bahwa memang Bumi bergerak.

2. Adanya paralaks bintang. Hal ini pertama kali ditemukan oleh Bessel (1838). Paralaks dapat terjadi jika posisi suatu bintang yang jauh, seolah-olah tampak bergerak terhadap suatu bintang yang lebih dekat. Fenomena ini hanya dapat terjadi, karena adanya perubahan posisi dari Bintang akibat pergerakan Bumi terhadap Matahari. Perubahan posisi ini membentuk sudut p, jika kita ambil posisi ujung-ujung saat Bumi mengitari Matahari. Sudut paralaks dinyatakan dengan (p), merupakan setengah pergeseran paralaktik bilamana bintang diamati dari dua posisi paling ekstrim. Fenomena paralaks bintang ini hanya dapat dijelaskan apabila bumi yang bergerak mengitari matahari dan bukan sebaliknya.

3. Adanya efek Doppler. Sebagaimana yang telah diperkenalkan oleh Newton, bahwa ternyata cahaya dapat dipecah menjadi komponen mejikuhibiniu, maka pengetahuan tentang cahaya bintang menjadi sumber informasi yang sahih tentang bagaimana sidik jari bintang. Ternyata pengamatan-pengamatan astronomi menunjukkan bahwa banyak perilaku bintang menunjukkan banyak obyek-obyek langit mempunyai sidik jari yang tidak berada pada tempat-nya. Hal ini dapat dijelaskan oleh Doppler (1842), bahwa jika suatu sumber informasi bergerak (informasi ini dapat suara, atau sumber optis), maka terjadi perubahan informasi. Demikian pada sumber cahaya, jika sumber cahaya mendekat maka gelombang cahaya yang teramati menjadi lebih biru, kebalikannya akan menjadi lebih merah. Ketika Bumi bergerak mendekati bintang, maka bintang menjadi lebih biru, dan ketika menjauhi menjadi lebih merah. Di suatu ketika, pengamatan bintang menunjukkan adanya pergeseran merah, tetapi di saat yang lain, bintang tersebut mengalami pergeseran Biru. Ini menjadi bukti yang tidak dapat dibantah, bahwa ternyata Bumi bergerak (bolak-balik - karena mengitari Matahari), mempunyai kecepatan, relatif terhadap bintang dan tidak diam.3.1 Hukum Kepler

Kepler (1571-1630) sebagu asistennya Tycho pada obsevatoriumnya, memanfaatkan data pengamatan yang dikumpulkan Tycho dsn mengelolanya secara matematis sehingga akhirnya menemukan rumusa gerak planet mengitari matahari dan merangkumkannya dalam tiga hukum gerak planet yang dikenal sebagai Hukum Kepler. Karya kepler ini merupakan hasil pengkajiannya selama dua puluh tahun telah memperkuat pandangan heliosentris.

Adapun ketiga hukum Kepler tersebut sebgai berikut:

1. Hukum Kepler I

Planet bergerak dalam bidang datar berbentuk elips dengan matahari berada pada salah satu titik focus elips tersebut. Ini berarti kedudukan planet terhadap matahari jaraknya selalu berubah. Titik terjauh dari matahari disebut aphelium dan titik terdekat disebut perihelium.

2. Hukum Kepler II

Dalam selang waktu yang sama (t), vector jejari ke matahari ke matahari (r) menyapu luas daerah yang sama (A). Karena vector jejari r ini selaluberubah besarnya sedangkan luas A sama, bebrati panjang busur s juga selalu berubah. Konsekuensinya ini berarti untuk selnag waktu yang sama t, panjang lintasan selalu berubah yang berarti kecepatan dari planet tiap saat di setiap titik tidak sama. Planet mencapai kecepatan terbesar saat di perihelium dan kecepatan terkecil saat di apehelium.

Garis yang menghubungkan planet ke matahari dalam waktu yang sama menempuh luasan yang sama. Jika waktu planet untuk berevolusi dari AB sama dengan waktu planet untuk berevolusi dari CD sama dengan waktu planet untuk berevolusi dari EF. Maka luas AMB = luas CMD = luas EMF. Sehingga kecepatan revolusi planet dari AB lebih besar kecepatan revolusi planet dari CD dan kecepatan revolusi planet dari CD lebih besar kecepatan revolusi planet dari EF. Semakin dekat matahari kecepatan revolusi planet semakin besar. Semakin jauh dari matahari kecepatan revolusi planet semakin lambat.

3. Hukum Kepler III

Bila waktu edar planet mengelilingu matahri T dan jarak setengah sumbu panjang elips d, maka: T2/d3 = C (konstan). C adalah konstata yang harganya sama untuk semua planet.

Bunyi hukum ini yaitu: Kuadrat kala revolusi planet sebanding dengan pangkat tiga jarak rata rata planet ke matahari. Dengan rumus:

T1 = Periode revolusi planet 1

T2 = Periode revolusi planet 2

d1 = jarak rata rata planet 1 ke matahari

d2 = jarak rata rata planet 2 ke matahari

Hukum Kepler III ini terutama sangat berguna sekali untuk menetukan berbagai besaran astronomos seperti jarak planet, periode, ukuran dan lintasannya. Juga dengan bantuan hukum Kepler III ini kita bisa menentukan kecepatan orbit benda angkasa dalam lintasannya, juga untuk menentukan kecepatan lepas yang sangat berguna dalam penerbaganan antariksa.

3.2 Hukum Gravitasi Newton

Mendasarkan pada hukum Kepler ini , Newton menyadari bahwa gerak planet tidak dalam garis lurus. Sesuai dengan hukum 1 Newton, berarti ada gaya bekerja pada palnet tersebut. Secara umum newton membuktikan bahwa suatu benda yang dipengaruhi oleh gaya sentral, lintasannya akan berupa irisan kerucut tepotong oleh suatu bidang datar. Seperti gambar dibawah ini:

Bila kerucut terpotong dibidang yang sejajar dengan bidang alas kerucut maka irisannya akan berbentuk lingkaran (a).bila bidang potong itu miring maka irisannya berbentuk elips (b). dan di bidang potongnya sejajar dengan kemiringan kerucut maka irisannya akan berbentuk parabola (c). sedangkan bila bidang potong kerucut lebih tegak dari kemiringan kerucut maka irisannya akan berbentuk hiperbola (d).

Dengan menggunakan hukum gerak dan hukum gravitasinya Newton berasil menurunkan ketiga hukum Kepler tersebut. Hukum kepler I sesuai dengan Hukum gaya sentaral, hukum Kepler II diturunkan dari hukum kekekalan momentum sudut. Dan hukum Kepler III sesuai dengan hukum kekekalan energi.

a. Hukum Kepler I

Sesuai dengan hukum gaya sentral maka lintasan orbit planet itu bisa berbentuk elips. Secara matematis unsur- unsur elips itu dapat dirumuskan seperti gambar berikut:

Keterangan :

AC= a= setengah sumbu panjang

CD=b= setengah sumbu pendek

CM/CA=c= eksentrisitas A = luas elips =ab

Rumus : b2 = a2 (1-e2)

MA = rp = a (1-e)

MB = ra= a (1+e)

Bila : e = 0, maka orbitnya lingkaran

0ve

V0>ve

V0