Oleh: ALIBORON | 22 April 2011

Hukum Gravitasi Universal, Gangguan Elips dan Penemuan Planet-Planet

Oleh : Akhmad Syaikhu

Hasil pengukuran yang akurat yang dilakukan para ahli mengenai lintasan planet-planet mengindikasikan bahwa lintasannya tidak bisa persis berbentuk elips sebagaimana yang diturunkan dari hukum Kepler. Keharusan berlakunya hukum gravitasi membuat adanya sedikit penyimpangan dari orbit yang berbentuk elips sempurna. Gangguan atau getaran yang ditimbulkan gravitasi planet ini digunakan sebagai salah satu metode penemuan planet-planet baru.
Hukum Gravitasi Universal
Dalam penelitian Newton tentang orbit planet-planet, ia menyimpulkan bahwa dibutuhkan gaya untuk mempertahankan planet-planet itu di orbitnya di sekeliling matahari. Hal ini membuatnya percaya pasti ada juga gaya gravitasi yang bekerja antara matahari dan planet-planet untuk tetap berada di orbitnya masing-masing. Lebih jauh Newton menyimpulkan jika gravitasi bekerja diantara matahari dan planet -planet, maka hukum ini berlaku untuk semua benda. Dengan dasar pemikiran demikian ia mengusulkan hukum gravitasi universal-nya yang terkenal, yang dinyatakan sebagai berikut:
“every point mass in the universe attracts every other point mass with a force that is directly proportional to the product of their masses and inversely proportional to the square of the distance between them”.
http://en.wikipedia.org/wiki/Newton
setiap materi yang memiliki massa (partikel) di alam semesta menarik partikel lainnya dengan gaya yang berbanding lurus dengan besarnya massa partikel tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya. Maksudnya, semua partikel di dunia ini menarik semua partikel lain dengan gaya yang terbalik dengan  kuadrat jarak  di antaranya. Gaya ini berkerja sepanjang garis-garis yang menghubungkan  kedua partikel itu. Besar gaya gravitasi dirmuskan sebagai berikut (lihat gambar 3), dengan f1 dan f2 adalah gaya yang diberikan partikel, m1 dan m2 adalah masssa partikel, G = konstanta gravitasi dan r = adalah jarak antara kedua partikel.
Hukum Kepler tentang lintasan Planet
Sebelum Newton mengajukan hukum gravitasi universal di atas, seorang astronom Jerman Johannes  Kepler (1571-1630) telah menghasilkan sejumlah karya astronomi yang menjelaskan secara rinci mengenai gerak planet di sekitar matahari. Karya Kepler tersebut dihasilkan setelah ia mempelajari data-data observasi yang dikumpulkan oleh Tyco Brahe (1546-1601) tentang posisi planet dan geraknya di luar angkasa. Di antara hasil karya Kepler terdapat tiga penemuan  yang sekarang  disebut sebagai Hukum Kepler tentang Gerak Planet.

Gambar 3. Formula Hukum Gravitasi Universal yang dirumuskan oleh Newton

Hukum-hukum Kepler tersebut adalah:
Pertama, lintasan planet mengelilingi matahari merupakan lintasan yang berbentuk elips dengan matahari terletak pada salah satu fokusnya.
Kedua, setiap planet bergerak sedemikian  sehingga suatu garis khayal yang ditarik  dari matahari ke planet tersebut mencakup daerah dengan luas yang sama dalam waktu yang sama
Ketiga, Perbandingan kuadrat periode  waktu (waktu yang dibutuhkan untuk satu putaran mengelilingi matahari) dua planet yang mengitari matahari sama dengan  perbandingan pangkat tiga jarak-rata-rata  planet-planet tersebut  dari matahari.
Hukum Kepler inilah yang digunakan Newton  sebagai bukti dari hukum gravitasi universalnya. Tulisan lain yang terkait pembahasan hukum Kepler ini dapat dilihat dalam tulisan saya berikut:
https://aliboron.wordpress.com/2011/02/04/hukum-keppler/
Gravitasi Universal dan Gangguan Elips
Hasil pengukuran yang akurat yang dilakukan para ahli mengenai orbit-orbit planet mengindikasikan bahwa ternyata planet-planet tersebut tidak bisa tepat mengikuti hukum Kepler. Keharusan berlakunya hukum gravitasi membuat adanya sedikit penyimpangan dari orbit yang berbentuk elips sempurna. Penurunan rumusan elips sempurna dari hukum Kepler masih mengabaikan faktor-faktor gaya gravitasi dari planet-planet lain. Newton menyadari bahwa hal ini memang sudah bisa diperkirakan dari hukum gravitasi universal, bahwa “setiap benda yang ada di dunia menarik setiap benda lainnya”, karena setiap planet memberikan gaya gravitasi pada planet-planet yang lain. Karena massa matahari jauh lebih besar dari planet manapun, maka pengaruh gravitasi pada suatu planet yang diberikan oleh planet lain akan jauh lebih kecil dibandingkan dengan gravitasi yang diberikan oleh matahari. Tetapi karena gaya yang kecil ini, setiap orbit planet pasti menyimpang dari elips sempurna, terutama jika ada dua planet yang cukup dekat. Penyimpangan seperti ini, atau disebut gangguan, dari bentuk elips sempurna memang terdeteksi dengan cermat.
Gangguan Elips dan Penemuan Planet-Planet Baru
Penemuan Newton mengenai gangguan pada orbit Saturnus misalnya, merupakan petunjuk yang membantunya memformulasikan hukum gravitasi universal, bahwa semua benda secara umum menarik secara gravitasi. Penelitian selanjutnya mengenai gangguan lain menghasilkan penemuan Neptunus dan Pluto. Penyimpangan orbit Uranus, misalnya,  tidak bisa disebut sebagai gangguan yang disebabkan oleh  planet-planet lain yang telah diketahui sebelumnya. Perhitungan yang teliti pada abad sembilan-belas mengindikasikan  bahwa penyimpangan ini bisa terjadi jika ada planet lain di sebelah luar dari sistem tata surya. Posisi ini diperkirakan  dari penyimpangan orbit Uranus, dan teleskop yang difokuskan pada daerah tersebut  bisa menemukannya dengan tepat; planet baru itu dinamakan Neptunus. Gangguan yang sama tetapi lebih kecil pada orbit Neptunus menghasilkan penemuan pluto pada tahun 1930.
Prinsip dalam teori di atas juga digunakan para astronom dewasa ini untuk mengetahui keberadaan planet-planet pada bintang-bintang jauh. Dari suatu pengamatan yang teliti disimpulkan bahwa ada planet-planet yang mengitari suatu bintang karena “getaran” setiap bintang disebabkan oleh gaya tarik gravitasi dari planet yang mengelilinginya. Penemuan-penemuan tersebut antara lain pada bintang 51 Pegasi yang sejauh ini diketahui dipengaruhi oleh planet dengan massa 0.6 kali dari massa yupiter. Bintang 51 Pegasi adalah bintang mirip Matahari berjarak 15.4 parsec (50.1 tahun cahaya) dari Bumi dalam konstelasi Pegasus. Bintang ini adalah bintang mirip matahari pertama yang ditemukan memiliki sebuah planet yang mengorbit dirinya, sebuah penemuan yang diumumkan pada 1995. Penemuan planet ekstrasurya diumumkan pada 6 Oktober 1995 oleh Michel Mayor dan Didier Queloz. Penemuan dilakukan menggunakan metode kecepatan radial di Observatoire de Haute-Provence.
Selain planet pada bintang 51 Pegasi, pada bintang 47 Ursae Mayoris juga diketahui ada suatu planet yang mempengaruhi dengan massa 3.5 kali massa Yupiter. Pencarian untuk menemukan planet yang mengiringi 47UMa dimulai pada tahun 1987, dengan menggunakan teknik kecepatan radial yang memanfaatkan efek Doppler. Metode ini digunakan karena jarak bintang 47UMa yang jauh dari bumi, sehingga bila bintang ini memiliki planet, para pengamat tidak dapat melihatnya secara visual.
Dengan teknik kecepatan radial, para pengamat meneliti variasi yang terjadi akibat gerak bintang yang mendekat dan menjauh saat mengitari titik pusat massa (tpm) bersama komponen lainnya. Jika ada benda lain disekitar bintang yang saling memberikan pengaruh gravitasi satu sama lain, maka gerak bintang terlihat bergelombang terhadap gerak titik pusat massa (tpm) sistem yang bergerak segaris.
Pengembangan hukum gravitasi universal Newton dan hukum-hukum gerak merupakan kemajuan intelektual yang besar. Dengan hukum-hukum inilah  Newton bisa menjelaskan  gerakan-gerakan benda  di bumi dan luar angkasa. Gerakan benda-benda di bumi dan luar angkasa tampak mengikuti hukum yang sama. Keberhasilan Newton mengabungkan teori-teori dari hasil karya pendahulunya  dengan sistemnya sendiri) sehingga melahirkan sesuatu yang besar yang dapat menjelaskan hukum-hukum yang bekerja di alam semesta akhirnya sering disebut sebagai sintesa Newton.

About these ads

Responses

  1. hhmmm…….,Newton,

    • Iya, mahon masukan dan sharingnya


Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Kategori

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: