Fisika ada suka dan ada duka: Januari 2013

GRAVITASI

Gravitasi adalah gaya tarik-menarik yang terjadi antara semua partikel yang mempunyai massa di alam semesta. Gravitasi matahari mengakibatkan benda-benda langit berada pada orbit masing-masing dalam mengitari matahari. Fisika modern mendeskripsikan gravitasi menggunakan Teori Relativitas Umum dari Einstein, namun hukum gravitasi universal Newton yang lebih sederhana merupakan hampiran yang cukup akurat dalam kebanyakan kasus.

Sebagai contoh, bumi yang memiliki massa yang sangat besar menghasilkan gaya gravitasi yang sangat besar untuk menarik benda-benda di sekitarnya, termasuk makhluk hidup, dan benda-benda yang ada di bumi. Gaya gravitasi ini juga menarik benda-benda yang ada di luar angkasa, seperti bulan, meteor, dan benda angkasa lainnya, termasuk satelit buatan manusia.

Beberapa teori yang belum dapat dibuktikan menyebutkan bahwa gaya gravitasi timbul karena adanya partikel gravitron dalam setiap atom.

Hukum Gravitasi Universal Newton

Hukum gravitasi universal Newton dirumuskan sebagai berikut:

Setiap massa menarik massa titik lainnya dengan gaya segaris dengan garis yang menghubungkan kedua titik. Besar gaya tersebut berbanding lurus dengan perkalian kedua massa tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua massa titik tersebut.

$F = G \frac{m_1 m_2}{r^2} = m_1 g$

F adalah besar dari gaya gravitasi antara kedua massa titik tersebut

G adalah konstanta gravitasi

m₁ adalah besar massa titik pertama

m₂ adalah besar massa titik kedua

r adalah jarak antara kedua massa titik, dan

g adalah percepatan gravitasi = $G \frac{m_2}{r^2}$

Dalam Sistem Internasional, F diukur dalam newton (N), m₁ dan m₂ dalam kilograms (kg), r dalam meter (m), dan konstanta G kira-kira sama dengan 6,67 × 10⁻¹¹ N m² kg⁻².

Dari persamaan ini dapat diturunkan persamaan untuk menghitung berat. Berat suatu benda adalah hasil kali massa benda tersebut dengan percepatan gravitasi bumi. Persamaan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut:

. W adalah gaya berat benda tersebut, m adalah massa dan g adalah percepatan gravitasi. Percepatan gravitasi ini berbeda-beda dari satu tempat ke tempat lain.

HUKUM COULOMB

Hukum Coulomb adalah hukum yang menjelaskan hubungan antara gaya yang timbul antara dua titik muatan, yang terpisahkan jarak tertentu, dengan nilai muatan dan jarak pisah keduanya.

$F = k \frac{q_1 q_2}{r^2}$

Hukum ini menyatakan apabila terdapat dua buah titik muatan maka akan timbul gaya di antara keduanya, yang besarnya sebanding dengan perkalian nilai kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar keduanya ^[1]. Interaksi antara benda-benda bermuatan (tidak hanya titik muatan) terjadi melalui gaya tak-kontak yang bekerja melampaui jarak separasi ^[2]. Adapun hal lain yang perlu diperhatikan adalah bahwa arah gaya pada masing-masing muatan terletak selalu sepanjang garis yang menghubungkan kedua muatan tersebut ^[3]. Gaya yang timbul dapat membuat kedua titik muatan saling tarik-menarik atau saling tolak-menolak, tergantung nilai dari masing-masing muatan. Muatan sejenis (bertanda sama) akan saling tolak-menolak, sedangkan muatan berbeda jenis akan saling tarik-menarik ^[4].

Notasi vektor

Dalam notasi vektor, hukum Coloumb dapat dituliskan sebagai

$\vec{F_{12}} = k\ \frac{q_1 q_2}{\left| \vec{r_1} - \vec{r_2} \right|^3}\ \left( \vec{r_1} - \vec{r_2} \right)$

yang dibaca sebagai gaya yang dialami oleh muatan

akibat adanya muatan

. Untuk gaya yang dialami oleh muatan

akibat adanya muatan

dituliskan dengan menukarkan indeks $1 \leftrightarrow 2$ , atau melalui hukum ketiga Newton dapat dituliskan

$\vec{F_{21}} = -\vec{F_{12}}$ hukum Coulomb ditemukan oleh Charles Coulomb seorang ilmuan Perancis (1736-1806). Pada tahun 1785, C. Coulomb menyelidiki hubungan antar besar muatan dan jarak antara muatan dengan besar gaya listrik yang dihasilkan

TEORI GEOCENTRIS DAN HELIOCENTRIS

TEORI GEOCENTRIS
Hipparchus (190-120 SM )
Perintis dan bapak astronomi. Astronom terbesar pada zaman era klasik, ahli geografi dan matematikawan yunani kuno pada zaman Helenistik
Bumi sebagai pusat edar tata surya
Bulan sebagai planet pertama-merkurius-venus-matahari-mars-jupiter-saturnus (pada langit kedua sampai ketujuh)
Semakin lambat pergerakannya, jaraknya dari bumi semakin jauh.

- Tidak ada peninggalan buku yang tertulis sebagai catatan sejarah
- Tidak dapat dibuktikan
- Sedikit penganutnya
- Lingkaran / bulat / bola adalah bentuk geometri yang paling sempurna orbit benda dalam sistem tata surya berbentuk lingkaran.
- Semua benda bergerak mengelilingi bumi dengan kecepatan konstan.
Menggunakan sistem gerak Retrograde, yaitu setiap gerak yang berlawanan dengan kebiasaan atau umum. Retrograde planet adalah gerak yang berlawanan dengan arah putaran bumi dengan matahari.
- Sistem ptolomeus (penerus system ini) cenderung lebih sulit dan rumit.

- Benda-benda langit memiliki baik gerakan timur-barat maupun rotasi pada arah yang berlawanan.

TEORI HELIOCENTRIS
Nicolas Copernicus (1473-1543 M)
Pada tanggal 19 Pebruari 1473 Copernicus lahir di-Torun, Polandia. Copernicus hidup pada peralihan zaman abad pertengahan dan zaman pencerahan (renaissance).
Matahari sebagai pusat edar tata surya
Merkurius sebagai planet pertama-venus-bumi-mars-jupiter-saturnus-uranus-neptunus
Perputaran harian langit akibat perputaran bumi pada sumbu putarannya dan perubahan tahunan langit akibat perputaran planet mengelilingi matahari.
- Ada 2 buah buku yang mendukung adanya teori ini revolusi benda-benda langit dan hukum gerakan planet / hukum kepler.
- Pak Bradley menemukan adanya aberasi bintang (1725 M).
- Bessel (1838) menemukan paralaks bintang pertama kali.
Bentuk lintasan orbit semua benda adalah elips.

- Menggunakan sistem epicycle, Sistem ini memudahkan perhitungan (matematis) periode orbit dan jarak relatif planet.
- Sistem ini memberikan solusi sederhana untuk gerak retrograde.
- Sistem copernicus lebih bagus dan lebih sederhana daripada sistem ptolomeus.
- Bumi dan semua planet bergerak mengitari matahari dengan arah yang sama dan laju yang berkurang semakin jauh dari matahari
- Perhitungan astronomi lebih mudah, dengan melibatkan jumlah lingkaran yang lebih sedikit. Tetapi prakiraan posisi planet-planet dan perhitungan lainnya tidak lebih tepat daripada dihitung dengan menggunakan sistem ptolemous.

KONSEP GEOSENTRIS DAN HELIOSENTRIS

Dalam ilmu Astronomi, teori Geosentris dipopulerkan oleh seorang ilmuwan Yunani bernama Ptolemy.Teori inilah yang dulu dipercayai oleh orang-orang Yunani kuno. Walau begitu, ada juga di antara mereka yang tidak mempercayainya.

Pada masa-masa kejayaan Islam, para cendekiawan Muslim mulanya mengadopsi dan menggunakan konsep Geosentris-nya Ptolemy. Di sinilah, cendekiawan-cendekiawan Muslim tersebut menemukan ketidakcocokan teori Geosentris terhadap fakta empiris yang ada. Salah satu ilmuwan yang memberikan kritik terhadapnya adalah Ibn al-Haytam. Kemudian berkembanglah berbagai perhitungan astronomis yang didasarkan pada konsep Heliosentris

Konsep Heliosentris itu sendiri dipopulerkan oleh Copernicus (ilmuwan Eropa). Namun tidak dapat dipungkiri, dalam merumuskan konsep tersebut ia turut mengadopsi pemikiran dan perhitungan para ilmuwan Muslim sebelumnya. Hingga saat ini konsep Heliosentris-lah yang terbukti benar secara empiris dan tidak ada fakta yang bertentangan dengannya.

PANDANGAN GEOSENTRIS

Pandangan ini memandang Bumi sebagai pusat Jagat Raya, meyakini bahwa semua benda langit mengelilingi bumi dan bumi merupakan pusat kekuatan alam semesta.

Tokohnya: Anaximander ( 526 SM ),Thales – Yunani ( 546 SM )

Pada awalnya, manusia menganggap bahwa bumi mempunyai kedudukan istimewa dialam semesta ini,karena melihat karena matahari terbit disebelah timur, pada tengah hari ada ditengah kepala kita dan terbenam disebelah barat. Hal ini berarti matahari mengitari bumi anggapan ini pula yang mendasari hipotesis “geosentris” dari ptolomeus.

Ptolomeus (70-147 SM) telah berusaha dijelaskan gerak bulan,planet,dan matahari ini dengan menempatkan pada gerak planet, matahari, dan bulan pada lapisan yang berotasi mengelilingi bumi. Pandangan ptolomeus yang memandang bumi sebagai alam semesta dinamakan pandangan atau “hipotasis geosentris”. Pandangan ini bertahan lama sekali sampai dengan abad pertengahan.

Di dalam astronomi bola, geosentrik adalah cara memandang/mendefinisikan posisi benda-benda langit dengan Bumi sebagai pusatnya.Karena jarak obyek-obyek langitbegitu sangat besar jikadibandingkandengan ukuranBumi, maka posisinya pada bolalangit seringkali harusdidefinisikan tidak lagibergantung pada posisipengamat di permukaan bumi,tetapi Bumi sendirilah yangmenjadi pusatnya. Kebanyakan tata koordinat langit merupakan tatakoordinat yang geosentrik.Hal ini dilakukan untuk kemudahan semata.Istilah geosentrik sering merujuk juga pada " teori geosentrik",yaitu sebuah model alam semesta dimana Bumi adalah pusatnya.

Pemahaman manusia akan alam semesta semakin bertambah seiring dengan perkembangan pemikiran manusia dan kemajuan ilmu dan teknologi. Dulu manusia mengira posisi Bumi kita begitu istimewa, sebagai pusat alam semesta, dan sebagai pusat perputaran seluruh benda-benda langit.

PANDANGAN HELIOSENTRIS

Gerak benda-benda langit menjadi rumit untuk dijelaskan dalam kerangka geosentris. Pandangan geosentris ini kemudian digusur oleh pandangan heliosentris yang menyatakan bahwa pusat jagat raya adalah matahari , benda langit lainnya beredar mengelilingi matahari.

Tokohnya: Nicolaus Copernicus (dalam bukunya “De Revolusionibus Orbium Celestium”)

Pandangan heliosetris ini menempatkan Matahari sebagai pusat alam semesta dan pusat peredaran seluruh benda-benda langit, menggantikan posisi yang dulu ditempati oleh Bumi dalam pandangan geosentris.

Konsep Heliosentris itu sendiri dikenal dipopulerkan oleh Copernicus (ilmuwan Eropa). Namun tidak dapat dipungkiri, dalam merumuskan konsep tersebut ia turut mengadopsi pemikiran dan perhitungan para ilmuwan sebelumnya. Hingga saat ini konsep Heliosentris-lah yang terbukti benar secara empiris dan tidak ada fakta yang bertentangan dengannya.

sumber http://gdesuardiana.blogspot.com/2011/01/geosentris-dan-heliosentris.htmlhttp://aryabima.wordpress.com/2008/09/28/antara-geosentris-dan-heliosentris/

HUKUM KEPLER

Lebih dari setengah abad sebelum newton merumuskan tiga hukum tentang gerak dan hukum gravitasi universal, seorang astronom berkebangsaan jerman Johanes Kepler (1571 – 1630) telah menulis sejumlah teori tentang astronomi. Teori kepler ini sebagian terbentuk setelah beberapa tahun ia menguji data yang dikumpulkan oleh Tycho Brahe (1546 – 1601) tentang posisi planet dalam gerakannya melintasi langit. Pada tulisan kepler itu terdapat tiga teori penting yang di sebut sebagai hukum kepler tentang gerak planet. Adapun inti hukum-hukum kepler ini adalah sebagai berikut :

Hukum I kepler

“setiap planet bergerak pada lintasan elips dengan matahari berada pada salah satu titik fokusnya.”

Elips adalah suatu kurva tertutup sedemikian sehingga jumlah jarak dari sembarang titik P pada kurva ke kedua titik tetap (disebut titik fokus F₁ dan F₂) selalu tetap. Jadi, F₁P + F₂ P selalu sama untuk setiap titik P pada kurva

Hukum II kepler

”setiap planet bergerak sedemikian sehingga jika suatu garis khayal di tarik dari matahari ke planet tersebut akan menyapu daerah yang sama pada selang waktu yang sama.”

Planet bergerak lebih cepat pada orbit yang lebih dekat dengan matahari.

Hukum III kepler

”untuk setiap planet, kuadrat periode revolusinya berbanding lurus dengan pangkat tiga jarak rata-ratanya dari matahari.”

Andaikan dua planet mempunyai jarak rata-rata dari matahari R₁ dan R₂, sedangkan periodenya, yaitu waktu yang diperlukan untuk satu kali mengelilingi matahari, berturut-turut adalah T₁dan T₂. Menurut hukum kepler, berlaku

T₁²/T₂²= R₁³/R₂³

Newton dapat menunjukkan bahwa hukum kepler dapat diturunkan secara matematis dari hukum gravitasi universal dan hukum geraknya.

Sekarang kita akan mencoba membuktikan hukum III kepler menggunakan hukum newton. Kita akan membuktikan hukum tersebut untuk keadaan khusus di mana planet bergerak melingkar. Sebagian besar orbit planet sesungguhnya hampir menyerupai lingkaran. Andaikan sebuah planet bermasa m₁ bergerak dengan kelajuan v₁mengelilingi matahari yang massanya M_m. jika jarak antara planet dan matahari R₁, maka

ΣF = ma_sp

Jika periode planet ini adalah T₁, maka v₁ = 2 π R₁/T₁. Dengan demikian,

(persamaan 1)

Contoh soal :

periode revolusi bumi mengelilingi matahari adalah satu tahun dan jarak bumi – matahari adalah 1,5 x 10¹¹ m. jika periode revolusi planet mars mengelilingi matahari adalah 1,87 tahun, berapakah jarak mars dari matahari ?

penyelesaian :

periode revolusi matahari : T_b= 1 tahun

jarak bumi – matahari : R_{b – m} = 1,5 x 10¹¹ m

periode revolusi planet mars : T_m = 1,87 tahun

dengan menggunakan persamaan 3, di peroleh :

Jadi, jarak mars dari matahari adalah 2,28 x 10¹¹ m.

Dengan menggunakan roket, sebuah satelit dapat di luncurkan dengan kelajuan tertentu sehingga dapat mengorbit bumi. Jika kelajuannya terlalu tinggi, satelit tidak dapat ditahan oleh gravitasi bumi dan lepas dari pengaruh gravitasi bumi. Dalam keadaan demikian, satelit tidak akan kembali lagi. Sebaliknya, jika kelajuannya terlalu rendah, roket akan jatuh ke bumi. Satelit biasanya di tempatkan pada orbit melingkar (atau hampir melingkar), sehingga memerlukan kelajuan lepas landas minimum. Jika ada pertanyaan, apakah yang menahan satelit sehingga tidak jatuh ke bumi ? jawabnya adalah kelajuannya yang tinggi. Untuk satelit yang bergerak (hampir) melingkar, percepatannya adalah v²/R. percepatan tersebut di hasilkan oleh gaya gravitasi yang berperan sebagai gaya sentripetal. Jadi, gerak satelit memenuhi persamaan

Dengan m = massa satelit, M = massa bumi, v = kelajuan satelit, R = jarak satelit diukur dari pusat bumi.

Sebagi contoh, satelit geosinkron yaitu satelit yang tetap berada di atas titik yang sama di atas katulistiwa. Jadi kelajuan satelit geosinkron diatur sedemikan rupa sehingga satelit tersebut mengelilingi bumi dengan periode yang sama dengan periode rotasi bumi, yaitu 24 jam. Satelit tersebut harus memiliki kelajuan sekita 3,070 km/jam, dan mengorbit pada ketinggian 36000 km di atas permukaan bumi.

Sumber : http://www.blogberbagi.com/2012/05/hukum-kepler-i-ii-dan-iii.html#ixzz2BdV7SZLe.

HUBUNGAN HUKUM KEPLER DENGAN HUKUM NEWTON

1. sebelumnya J.Keppler menemukan tiga hukum mengenai "gerak planet"

Semua planet bergerak di dalam lintasan elips yang mempunyai
matahari sebagai salah satu titik pusat (HK.Lintasan)

2. Sebuah garisyang menghubungkan sebarang planet ke matahari
akan membersihkan luas yang sama di dalam waktu yang sama
(HK.Luas)

3. Kuadrat dari periode setiap planet mengelilingi matahari adalah
sebanding dengan pangkat tiga dari jarak rata-rata planet
kematahari (HK.Periode)

Hukum-hukum tersebut memperlihatkan kesederhanaan yang besar yang dapat digunakan untuk menjelaskan gerak planet bila matahari diambil sebagai benda referensi. Tetapi issac newton DAPAT MENURUNKAN HUKUM KEPPLER dari hukum gerak newton dan hukum gravitasi newton.
Dalam kasus ini hukum gravitasi newton mengharuskan setiap planet ditarik menuju matahari dengan sebuah gaya yang sebanding dengan massa planet dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak planet-matahari.

HUKUM Grafitasi universal
F = G.(m1.m2)/(r^2)

G = konstanta Gravitasi universal =6,672 x 10^-11 N.m^2/kg^2
F= Gaya tarikan antara m1 dan m2
m1 = massa tinjau 1
m2 = massa tinjau 2
r = jarak benda m1 dengan m2

Dengan cara ini Newton mampu menerangkan gerak planet di dalam tata surya dan gerak benda jatuh di dekat ppermukaan bumi dengan konsep bersama.

dimana gaya-gaya gravitasi di anatara dua partikel adalah suatu pasangan aksi-reaksi(Hk. Newton 3 = Hk. Aksi-Reaksi)
partikel pertama mengerahkan sebuah gaya pada partikel ke dua yang diarahkan menuju partikel pertama sepanjang garis yang menghubungkan ke dua partikel tersebut. Demikian juga partikel kedua mengerahkan sebuah gaya pada partikel pertama yang diarahkan menuju partikel kedua sepanjang garis yang menghubungkan ke dua partikel tersebut. Besar gaya-gaya ini adalah sama tetapi arahnya berbeda.

Fisika ada suka dan ada duka

Minggu, 06 Januari 2013

VIDEO PROSES PERUBAHAN TEKANAN UDARA

ALAT - ALAT LABORATORIUM

ALAT – ALAT LABORATORIUM

1. JANGKA SORONG

HUKUM GRAVITASI