grafitasi / gravitation
Post on 24-Sep-2015
56 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
-
GRAFITASI
SMA DAN MA
Untuk kelas xI/semester 1
2A
YEHESKEL SORPAY
NPM:136401070006
-
GRAFITASI
SMA DAN MA
Untuk kelas xI/semester 1
2A
YEHESKEL SORPAY
NPM:136401070006
-
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur patut di naikan kepada ALLAH yang maha kuasa oleh karena kasih
dan rahmatnya atas terselesainya modul yang berjudul GRAFITASI untuk SMU ini. Modul
ini di maksudkan sebagai suplemen buku fisika SMU.sebagai pelengkap modul ini di
harapkan digunakan bersamaan dengan penggunaan buku wajib.
Perhatian utama pada modul ini adalah kepuasan mengenai pemahaman konsep-
konsep grafitasi dengan contoh persoalan pada kehidupan sehari-hari.dengan demikian
diharapkan pembaca lebih tertarik untuk ikut berpikir
Kami mengharapkan modul ini dapat di manfaatkan oleh para guru dan siswa SMU
serta dapat meningkatkan perhatian mereka terhadap pelajaran fisika.
Kami menyadari bahwa tidak ada pekerjaan manusia yang benar-benar sempurna,
termasuk buku ini. Oleh karena itu, demi penyempurnaan buku ini di kemudian hari, penulis
mengharapkan kritik atau saran dari semua pembaca.
Dalam kesempatan ini pula, penulis mengucapakan terima kasih kepda semua pihak
yang sudah membantu untuk menyelesaikan modul ini. Terutama teman-teman fisika
angkatan 2012, teman-teman cool (community of love), teman teman fire house malang
yang selalu memberikna motifasi,sanggahan, doa serta kepada penulis sangat berterima kasih
kepada papa dan mama yang selalu mendukung aku selama dalam studiku.
Akhir kata kiranya tuhan yesus selalu memberkati kalian semua di manapun kalian
semua berada. Semoga damai sejahtera dan kasihnya menjadi bagianmu sampai maranatha.
Malang, 25 maret 2015
penulis
-
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR.................................................................................ii
DAFTAR ISI.................................................................................................iii
PETA KONSEP.............................................................................................V
HUKUM GRAFITASI UNIVERSAL N EWTON........................................VIII
PERCEPATAN GRAFITASI.........................................................................XIII
MEDAN GRAFITASI.....................................................................................XVI
PENERAPAN HUKUM GRAFITASI NEWTON..........................................XVIII
PRAKTIKUM.....................................................................................................XXVII
RANGKUMAN...................................................................................................XXX
LATIHAN SOAL................................................................................................XXXII
DAFTAR PUSTAKA...........................................................................................XXXVII
-
PETA KONSEP
menjelaskan
bergantung
pada
berakibat besarnya sebanding dengan
digunakan untuk bergantung pada
mengamati
gerakannya
menentukan menglami
Hukum grafitasi
universal
Gaya
grafitasi
Medan
grafitasi
Gaya tarik
menarik antara
dua benda
Percepatan
grafitasi
Gerak peredaran
satelit dan planet
dalam tata surya
-kecepatan
-periode
Melingkar
beraturan Gaya sentri
petal
-Jarak
antar
benda
-massa
benda
-jarak terhadap
pusat massa
benda
-massa benda
-
1 hukum newton tentang grafitasi Tujuan pembelajaran:
Setelah mempelajari modul ini, anda di harapkan mampu menganalisis keteraturan gerak
planet dalam tata surya dan keteraturan gerak bulan mengitari bumi berdasar hukum newton
Bumi yang menghasilkan massa yang sangat besar menghasilkan gaya grafitasi yang sangat
besar untuk menarik benda-benda di sekitarnya, termasuk makhluk hidup,dan benda-benda
yang ada di bumi. Gaya grafitasi ini juga menarik benda-benda yang ada di luar angkasa,
seperti bulan, meteor, dan benda angkasa lainnya, termasuk satelit buatan manusia.
Bagaimana dengan sistem tata surya kita, planet-planet mengelilingi matahari dengan teratur
sesuai lintasannya, apakah itu termasuk gaya grafitasi?
Kata kunci:
Gaya grafitasi gerak planet
Medan grafitasi satelit
-
Materi dalam modul ini:
A. Hukum grafitasi universal newton C. Medan grafitasi
B. Percepatan grafitasi D. Penerapan hukum grafitasi
newton
dikelas x anda sudah mempelajari hukum I, hukum II, dan hukum III newton.
Selain dari ketiga hukum tentang gerak tersebut, newton masih memiliki satu hukum
lagi, yaitu hukum tentang grafitasi.
Di alam terdapat empat buah gaya fundamental, yaitu gaya grafitasi, gaya
elektromagnetik, gaya inti lemah dan gaya inti kuat.
Masih ingatkah anda dengan gaya grafitasi? Dapatkah anda menyebutkan contohnya?
Grafitasi merupakan gejala adanya interaksi yang berupa tarik menarik antara benda-
benda yang di alam, contohnya benda jatuh ke bumi, gerak bulan yang mengelilingi
bumi, dan gerak-gerak planet mengelilingi matahari. Konsepsi adanya gaya grafitasi
antara benda-benda di alam ini pertama kali di kemukakan oleh sir isaac newton
Gagasan newton tentang adanya gaya grafitasi terinspirasi ketika melihat buah apel
yang jatuh dari pohonnya. Buah apel yang jatuh kebawah graknya di percepat. Selalu
ada gaya yang bekerja pada apel
tersebut, yaitu gaya grafitasi yang
berasal dari pusat bumi.
Menurut newton, jika grafitasi dapat
bekerja sampai ke puncak pohon apel,
bahkan puncak gunung (sebab benda-
benda di permukaan bumi termasuk di
puncak gunung jika jatuh juga di
percepat) maka gaya grafitasi juga
bekerja sampai bulan. Karena gaya
grafitasi bumi inilah maka bulan dapat
berputar pada orbitnya. Tentu saja
awalnya gagasan newton ini sulit di terima oleh banya pemikir saat itu. Karena sulit
di bayangkan bahwa gaya bekerja dari jarak jauh yang tidak bersentuhan
-
langsung. Tetapi newton mengatakan
bahwa bumi memberikan gaya pada apel
yang jatuh dan pada bulan walaupun
tidak ada kontak dan kedua benda
mungkin jauh sekali satu sama lain. Dari
sinilah newton membuat kesimpulan
tentang hukum grafitasi universal.
A. HUKUM GRAFITASI
UNIVESAL NEWTON
Masih ingatkah anda dengan bentuk lintasan gerak(orbit) benda-benda langit dalam sistem
tata surya kita? Bagaimana pula dengan bentuk lintasan orbit bulan yang mengelilingi bumi?
Mengapa demikian?
Newton menggunakan dasar gaya grafitasi pada benda-benda di permukaan bumi yang di
percepat dengan percepatan 9,8 m/s2, untuk menghitung besarnya gaya grafitasi yang di
berikan bumi pada bulan.
Karena bulan pada oritnya hampir bergerak melingkar beraturan dengan radius sekitar
384.000 km dan periode 27,3 hari maka percepatan sentripetal bulan terhadap bumi dapat di
hitung dengan persamaan:
dan
Maka di dapatkan hasil as=0,00272 m/s2. Jika di bandingkan percepatan grafitasi di
permukaan bumi (g) maka as setara dengan:
as=
dengan demikian, percepatan bulan terhadap bumi kira-kira kali bila di
bandingkan ia berada di permukaan bumi. Newton menyimpulkan bahwa gaya grafitasi yang
-
di berikan oleh bumi pada sembarang benda adalah berbanding terbalik dengan kuadrat
jaraknya R dari pusat bumi.
Gaya grafitasi (g)
Gaya grafitasi yang di berikan
oleh bumi pada bulan
F
F
Gaya grafitasi yang di berikan
oleh bulan pada bumi
berdasarkan hukum newton III, jika bumi memberikan gaya grafitasi sebesar F ke benda lain,
misalnya bulan maka bulan akan memberikan gaya yang sama sebesar F pada bumi tetapi
dengan arah berlawanan . dengan acuan ini newton menalarkan bahwa besarnya grafitasi
harus sebanding dengan massa ke dua benda itu. Selanjutnya di tulis:
.............................(2.1)
Keterangan:
bulan
bumi
-
mbl= massa bulan
mbm=massa bumi
r= jarak dari pusat bumi ke pusat bulan
dari hasil-hasil penelitiannya tentang orbit-orbit planet, newton menyimpulkan bahwa
untuk mempertahankan planet-planet itu di orbit masing-masing mengitari matahari di
perlukan gaya. Gaya ini adalah gaya grafitasi yang bekerja antara matahari dan planet-planet
tersebut. Jika gaya grafitasi dapat bekerja pada benda-benda ini, newton yakin bahwa gaya
grafitasi juga dapat bekerja diantara semua benda. Selanjutnya newton mengusulkan bahwa
hukum grafitasi universal sebagai berikut:
setiap dua benda di dunia ini mengalami gaya tarik menarik yang besarnya berbanding lurus
dengan massa masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarakantara
keduanya
besar gaya grafitasi dapat ditulis dalam bentuk
persamaan :
Keterangan:
F= gaya grafitasi atau gaya tarik-menarik antara
dua benda (N)
m1,m2= massa masing-masing benda(kg)
r= jarak antara kedua pusat benda (m)
G= konstanta grafitasi universal (Nm2/kg2)
-
gambar 2.5 neraca cavendish
benang
cermin sumber cahaya
M mistar
m
fg m
m Fg
m
teori grafitasi newton ini di terbitkan pada tahun 1686, nilai konstanta G pada tahun 1798
berhasil ditentukan dari hasil percobaan yang di lakukan oleh seorang ilmuan inggris sir
henry cavendish (1731-1810). Secara sederhana dapat dilukiskan seperti gambar 2.5 neraca
cavendish terdiri atas dua buah bola kecil dari emas atau platina bermassa m yang di pasang
ujung-ujung sebuah batang horizantal yang ringan. Batang itu digantungkan di tengah-
tengahnya dengan benang halus. Sebuah cermin kecil diletakkan pada benang penggantung,
memantulkan berkas cahaya ke sebuah mistar, untuk mengamati puntiran benang.
Dua bola besar masing-masing bermassa m, biasanya terbuat dari timah hitam,didekatkan
pada bola-bola kecil(m). Adanya gaya grafitasi antara bola-bola besar dan bola-bola kecil
menyebabkan benang dari cermin terpuntir. Gerak puntiran itu menggeser berkas cahaya
-
pada mistar. Dengan mengukur gaya antara dua massa serta massa masing-masingbola
dengan teliti, cavendish mendapatkan nilai G sebesar
G= 6,67x 10-11 Nm2/kg2
Kilas fisika
Peristiwa pasang surut air laut merupakan salah satu bentuk contoh penerapan dari adanya
gaya tarik-menarik tersebut yaitu bulan dan partikel air. Hal ini disebabkan karena adanya
gaya tarik grafitasi bulan pada air di permukaan laut. Pada saat bulan berada di atas
permukaan laut, permukaan laut tersebut naik (pasang) dan pada saat bulan berada di sisi
bagian bumi yang memblakangi permukaan air laut maka permukaan air laut menjadi surut
Contoh soal:
Berapa berat benda yang di letakkan pada jarak 1,5 kali jari-jari bumi, di atas permukaan
bumi jika beratnya di bumi 50 N?
Penyelasaian:
Diket : h=1,5 R
W= 50 N
ditanyakan w=....? w
jawab; h=1 R
r= h+r= 1,5+R=2,5R
-
w R
=8 N
Jadi berat benda tersebut adalah 8 N
B. PERCEPATAN
GRAFITASI
Percepatan grafitasi g adalah percepatan gerak suatu benda akibat pengaruh gaya
grafitasi. Sebuah benda bermassa m memiliki berat w=mg. Gaya berat dapat dianggap sama
dengan gaya tarik bumi yang bekerja pada benda tersebut. Jika massa bumi M yang terletak
pada jarak r dari pusat bumi maka besarnya gaya grafitasi bumi pada benda:
Karena w=F maka mg= atau dapat di tuliskan:
.......................................(2.3)
KILAS FISIKA
Dengan menggunakan hukum-hukum newton, dapat di tunjukkan
bahwa gaya grafitasilah yang membuat planet-planet bergerak pada
orbitnya mengelilingi matahari. Akhirnya, newton menggunakan
hukum-hukumnya untuk meramalkan bahwa dunia ini ternyata
berupa bulatan yang sedikit pipih pada dua ujungnya dan bahwa
komet mengelilingi matahari melalui jalur oval panjangramalan-
ramalan itu kemudian ternyata benar.
-
Keterangan:
g= percepatan grafitasi (m/s2)
M= massa bumi (kg)
r= jarak benda terhadap pusat bumi (m)
karena harga G dan M konstan maka semakin besar nilai r semakin kecil harga percepatan
grafitasi grafitasi g.
Tabel 2.1 variasi g dengan ketinggian pada garis lintang 450
no Ketinggian (meter) g
(Meter / detik2)
Ketinggian
(meter)
g
Meter/detik2)
1 0 9,806 32.000 9,71
2 1.000 9,803 100.000 9,60
3 4.000 9,749 500.000 8,53
4 8.0000 9,782 1000.0001 7,41
5 16.000 9,757 380.000.0002 0,0027
Sumber: halliday resnick, fisika jilid I
-
Contoh soal:
Percepatan grafitasi pada permukaan bumi adalah sebesar 9,8 m/s2. Berapa percepatan
grafitasi di suatu tempat dengan ketinggian 2 kali jari-jari bumi di atas permukaan bumi
Penyelasaian:
Diketahui ; g = 9,8 m/s2
h= 2R g
r= R
r= 3R h=2R
ditanyakan ;g=.......?
jawab: r=3R
g:g :
g:g = :
g:g = : g R
g:g =
g = = gambar 2.7. percepatan grafitasi di suatu tempat dengan
-
=1,08 m/s2 dengan ketinggian 2R
Jadi, percepatan grafitasi di tempat tersebut adalah 1,08 m/s2.
\
C. MEDAN GRAFITASI
Pada sub bab sebelumnya, anda telah mempelajari mengenai percepatan grafitasi
berdasarkan pada hukum newton tentang gerak.seperti yang telah di jelaskan bahwa besarnya
pengaruh grafitasi bergantung pada jaraknya terhadap
pusat grafitasi tersebut. Semakin jauh jarak suatu tempat
terhadap pusat grafitasi, semakin kecil pengaruh grafitasi
pada tempat tersebut, tidak peduli di sebelah mana
letaknya, terhadap pusat grafitasi. Artinya, pengaruh
grafitasi terletak pada ruang dan medan yang
menyelubungi pusat grafitasi tersebut. Oleh karenanya,
muncullah istilah medan grafitasi
m Medan grafitasi merupakan ruangan di sekitar benda
bermassa yang masih dipengaruhi oleh gaya grafitasi
benda tersebut. Medan grafitasi di gambarkan sebagai garis-garis gaya yang berarah kepusat
massa bumi gamabr (2.8)
Besarnya medan grafitasi pada suatu tempat ditandai dengan seberapa besar pengaruh
grafitasi pada suatu benda di tempat tersebut. Besarnya medan grafitasi ini dinamakan kuat
medan grafitasi.
Kuat medan grafitasi pada sebuah titik didalam medan grafitasi suatu benda adalah gaya
grafitasi tiap satu satuan massa yang dialami sebuah benda yang berada dititik itu.
Perhatikan gambar 2.9. titik p berjarak r dari pusat bola A bermassa m. Kuat medan
grafitasi di p dapat dinyatakan dengan cara memisalkan bahwa pada titik p terdapat massa
m.
gamabr 2.8 medan grafitasi bumi
-
Gaya grafitasi di p :
Kuat medan grafitasi di p:
................(2.4) m
Keterangan :
g= kuat medan grafitasi total di titik p (N/kg)
G= konstanta grafitasi universal (Nm2/ kg2)
m= massa benda (kg)
r= jarak titik dari benda (m)
contoh soal:
jika jari-jari rata-rata bumi adalah 6400 km, massa bumi 6 x 1024 kg, dan konstanta grafitasi
universal 6,67 x 10 -11 Nm/kg2 maka tentukan kuat medan grafitasi di permukaan bumi!
Penyelasaian :
Diketahui : m=6 x 1024 kg
A
r
g
p
Gamabr 2.9 kuat medan grafitasi
-
R=6400 km
G=6,67 x 10 -11 Nm/kg2
Di tanya : g = ............?
Jawab :
=9,77 9,8 N/kg
Jadi kuat medan grafitasi di permukaan bumi adalah 9,8 N/kg. Hargfa ini sama dengan harga
percepatan grafitasi di permukaan bumi.
Kilas fisika
Lubang hitam adalah sebuah pemusatan massa yang cukup besar sehingga sehingga
menghasilkan gaya grafitasi yang sangat besar. Ini mencegah apapun lolos darinya. Medan
grafitasi lubang hitam begitu kuat sehingga kecepatan lepas di dekatnya mendekati kecepatan
cahaya. Tak ada sesuatu, termasuk radiasi elektromagnetik yang dapat lolos dari grafitasinya,
bahkan cahaya hanya dapat masuk tetapi tidak dapat keluar atau melewatinya.
Teori lubang hitam pertama kali diperkenalkan oleh astronom jerman bernama karl
schwarzschild, pada tahun 1916, dengan berdasar pada teori relatifitas umum dari albert
einstein, dan semakin di populerkan oleh stephen william hawking. Pada saat ini banyak
astronom yang percaya bahwa hampir semua galaksi di alam semesta ini mengelilingi lubang
hitam pada pusat galaksi.
Sumber: www.wikipedia.org
D. PENERAPAN HUKUM
GRAFITASI NEWTON
-
Hukum newton tentang grafitasi ini dapat digunakan untuk mempelajari gerak benda-benda
di alam. Khususnya mempelajari gerak peredaran planet dan gerak peredaran satelit.
1. Gerak peredaran planet
Karena planet-planet anggota tata surya berada pada kawasan medan grafitasi
matahari maka planet-planet tersebut terkena pengaruh gaya grafitasi matahari. Jika
massa matahari M , massa planet m, dan jarak antara planet dan matahari d maka
besar gaya grafitasi matahari yang di alami planet menurut newton adalah:
...........(2.5)
G = konstanta grafitasi universal (Nm2/ kg2)
M= massa matahari (kg)
m= massa planet (kg)
d= jarak antara planet dengan matahari (m)
planet
matahari
Gambar 2.11 matahari sebagai pusat
tata surya dan planet-planet
mengitari matahari pada lintasannya
masing-masing karena pengaruh
gaya grafitasi matahari
Gamabr 2.10. planet terkena pengaruh
gaya grafitasi matahari sehingga dapat
mempertahankan posisi pada orbitnya
-
Planet bergerak mengitari matahari pada jarak d dari matahari dengan kecepatan liniear v
dan periode putaran T. Gaya sentripetal planet tersebut:
Ingat sehingga :
.................(2.6)
Dari persamaan 2.5 dan 2.6 di peroleh persamaan :
=
...................(2.7)
Karena nilai konstanta, maka:
atau
=k....................(2.8)
Keterangan:
T= periode revolusi planet
Tugas 2.1
Keteraturan gerak planet pada lintasannya
merupakan salah satu bukti penciptaan tuhan
yang maha kuasa. Coba anda renungkan apa
yang akan terjadi jika planet-planet bergerak
tidak pada orbitnya! Buatlah tulisan dengan
dengan kalimat anda sendiri mengenai apa saja
yang mungkin terjadi jika planet bumi keluar
dari lintasannya orbitnya mengilingi matahari.
Tuliskan di buku latihan untuk di serahkan ke
guru
Tugas 2.2
Carilah akibat yang di timbulkan oleh
gerak tata surya,seperti gaya grafitasi
matahari, grafitasi bulan, dan benda
langit lainnya terhadap kehidupan di
bumi! Diskusikanlah dengan teman
sekelas anda
-
d=jarak antara planet dengan matahari (km)
k= konstanta
tabel 2.2 data jarak rata-rata dari matahari (R) dan periode (T) planet
no planet Jarak rata-rata
dari matahari
R(106 km)
Periode T
(tahun bumi)
1 Markurius 57,9 0,241
2 Venus 108,2 0,615
3 Bumi 149,6 1,0
4 Mars 227,9 1,88
5 Jupiter 778,3 11,86
6 Saturnus 1.427 29,5
7 Uranus 2.870 84,0
8 neptunus 4.4970 165
Contoh soal:
Jika diketahui jarak rata-rata antara planet markurius dengan matahari adalah 0,4 kali rata-
rata jarak bumi-matahari.periode bumi mengitari matahari adalah 1 tahun, berapa tahun
periode merkurius mengitari matahari?
-
Penyelasaian:
dmarkurius = 0,4 d bumi
Tbumi =1 tahun
Ditanyakan T markurius =........?
Jawab:
Menggunakan persamaan 2.8:
=k
T 2 merkurius= (0,4)3
T makurius= 0,25 tahun. Jadi periode markurius mengitari matahari adalah 0,25 tahun atau 3
bulan
2. GERAK PEREDARAN SATELIT
Satelit adalah benda- benda langit yang mengitari planet. Ada saltelit yang alamiah dan ada
yang merupakan buatan manusia. Bumi memiliki satelit alamiah yang di sebut bulan. Ada
banyak satelit-satelit yang mengitari bumi.
Gambar 2.12 jarak merkurius dan
bumi terhada matahari
-
Satelit-satelit buatan umumnya beredar pada orbit geostasioner yaitu pada orbit dimana
periode gerak satelit tersebut sama dengan rotasi bumi (24 jam). Satelit yang beredar Pada
orbit stasioner posisinya terhadap bumi selalu tetap.
Di kelas x, anda telah mempelajari bahwa pada benda yang bergerak melingkar bekerja gaya
sentripetal yang arahanya menuju pusat lingkaran. Jika massa satelit m, bergerak mengitari
bumi dengan laju linear v, pada jarak R dari pusat bumi maka gaya sentripetal pada satelit
sebesar :
.................(2.9)
Menurut hukum grafitasi newton, jika massa bumi M maka antara bumi dan satelit terdapat
gaya tarik menarik sebesar:
............(2.10)
Gaya sentripetal pada satelit sama dengan gaya grafitasi antara bumi dan satelit
Jadi Fs = F
=
V2=
.......................(2.11)
Keterangan:
G = konstanta grafitasi universal (Nm2/ kg2)
M= massa bumi (kg)
m= massa satelit (kg)
-
r= jarak antara benda dengan pusat bumi(m)
v= laju linear yang di perlukan agara satelit dapat beredar mengelilingi bumi (m/s)
persamaan 2.11 dapat di tulis dalam bentuk lain. Dari persamaan 2.4 yang menurunkan
dengan m = M, maka sehingga persamaan 2.11 menjadi:
............(2.12)
Contoh soal:
Jari-jari bumi (R) = 6,4 x 106 m dan percepatan grafitasi di permukaan bumi 9,8 m/s2. Jika
ada sebuah satelit yang mengorbit pada ketinggian R dari permukaan bumi maka berapa
kecepatan linear satelit tersebut agar:
a. Satelit tetap mengorbit
b. Satelit keluar dari orbitnya dan meninggalkan
bumi;
c. Satelit keluar dari orbitnya dan jatuh kebumi?
Penyelasaian:
Kilas fisika
Untuk mencepai suatu keseimbangan antara inersia dan grafitasi, satelit harus
bergerak pada suatu kecepatan yang tepat. Kalau satelit bergerak terlampau
cepat, inersia mengalahkan grafitasi dan satelit itu akan meninggalkan orbit.
Perhitungan kecepatan yang akan mendorong suatu satelit keluar dari orbit
bumi, memainkan peranan penting dalam meluncurkan pesawat penjajak
antariksa. Apabila satelit itu terlampau lambat, grafitasi akan mengatasi
inersia dan satelit itu terjun ke bumi. Itulah yang terjadi pada tahun 1979,
ketika stasiun antariksa amerika serikat yang bernama skylab mulai melambat
sebagai akibat seretan dari tepi luar atmosfer bumi. Tarikan gaya grafitasi
yang tak kenal mengalah, kemudian membuat pesawat antariksa itu terhempas
ke bumi.
Sumber: www.wikipedia.org
-
Diketahui :
R =6,4 x 106 m
g=9,8 m/s2
h =R
penyelasaian:
v (agar tetap mengorbit) = ..........?
v (agar meninggalkan bumi) = ..........?
v (agar jatuh ke bumi) = ..........?
jawab :
a. r = h + R = R+ R = 2R
Jadi, kecepatan linear satelit yang mengorbit bumi adalah 5,6 x 103 m/s.
b. Agar satelit keluar dari orbitnya dan
meninggalkan bumi maka kecepatan linearnya haruslah lebih besar dari 5,6 x 103 m/s
v>5,6 x 103 m/s.
c. Agar satelit keluar dari orbitnya dan jatuh ke
bumi maka kecepatan liniearnya haruslah lebih kecil dari 5,6 x 103 m/s
v< 5,6 x 103 m/s
-
.
PRAKTIKUM
MENGUKUR PERCEPATAN GRAVITASI BUMI
a. Dasar Teori
Besarnya percepatan gravitasi di suatu tempat berbeda dengan tempat lain. Hal ini
disebabkan adanya perbedaan kerapatan massa dan jarak suatu tempat dari pusat bumi.
Pendulum merupakan peralatan sederhana yang dapat digunakan untuk mengukur besar
gravitasi di suatu tempat. Pendulum terdiri dari atas sebuah benda bermassa yang diikat
dengan tali. Ketika diayunkan dengan sudut kecil (
-
b. Tujuan Percobaan
1. Mengetahui hubungan panjang tali dengan periode ayunan.
2. Mencari besar percepatan gravitasi di suatu tempat.
c. Alat dan Bahan
1. Beban 5. Dasar statif
2. Benang secukupnya 6. Tiang penyangga
3. Stopwatch 7. Penjepit
4. Busur derajat 8. Mistar
d. Cara Kerja
1. Rangkailah alat seperti yang ada pada buku petunjuk.
2. Ukurlah panjang benang dari statif sampai titik tengah beban.
3. Tariklah beban ke samping sehingga menyimpang maksimal 150 dari kedudukan semula.
4. Lepaskan beban dan biarkan berayun. Setelah itu, hitunglah waktu yang diperlukan pendulum
setiap melakukan 10 kali ayunan (1 kali ayunan dihitung dari satu kedudukan ke kedudukan
semula) ulangi sampai mendapatkan 3 data.
5. Ulangi langkah 1-4 menggunakan panjang tali yang berbeda sampai mendapatkan data untuk
4 panjang tali yang berbeda. Kemudian masukkan data hasil eksperimen dalam bentuk tabel.
e. Pengamatan
Tabel Hasil Pengamatan
-
No. Panjang Tali
(l)
Waktu
(t)
Jumla
h
Ayuna
n (n)
Periode
(T)
T = t/n
T2 Gravitasi (g)
1
2
3
4
f. Pembahasan
1. Apakah penyebab pendulum dapat berayun secara periodik?
Jawaban :
2. Carilah waktu rata-rata, periode rata-rata, dan percepatan gravitasi rata-rata untuk setiap
panjang tali yang diukur.
Jawaban :
3. Berapakah percepatan gravitasi rata-rata dari semua hasil eksperimen?
Jawaban :
4. Percepatan gravitasi rata-rata di permukaan bumi sekitar 9,8 m/s. Bagaimanakah hasil
percobaan kalian dibandingkan dengan angka tersebut? Identifikasi penyebab terjadinya
penyimpangan hasil percobaan kalian.
Jawaban :
-
RANGKUMAN
1. Hukum grafitasi univesal adalah setiap dua
benda didunia ini mengalami gaya tarik menarik yang besarnya berbanding lurus
dengan massa masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak
antara keduanya.
2. Medan grafitasi adalah ruang disekitar benda
bermassa yang masih dipengaruhi gaya grafitasi benda tersebut.
3. Kuat medan grafitasi adalah gaya grafitasi tiap
satu satuan massa yang dialami benda pada suatu titik tertentu. Secara matematis :
atau
4. Pada peredaran planet planet planet
mengitari matahari berlaku persamaan :
5. Laju linear satelit yang mengor planet adalah
hasil penarikan akar dari perbandingan antara perkalian konstanta grafitasi universal
(G) dan massa planet dengan jarak planet ke satelit.
REFLEKSI DIRI
A. Setelah mempelajari modul ini, apakah anda sudah menguasai materi
berikut?
1. Menjelaskan hukum grafitasi universal newton
2. Menentukan percepatan grafitasi suatu benda
-
LATIHAN
A. Pilihlah salah satu jawaban yang
paling tepat antara huruf a,b, c, d, atau e! Kemudian, tulislah pada buku
latihan anda!
1. Besar gaya grafitasi antara dua massa
yang berjarak tertentu satu sama lain.........
Istilah penting
Gaya grafitasi medan grafitasi
Konstanta grafitasi universal percepatan grafitasi
Kuat medan grafitasi satelit tata surya
-
a. Berbanding lurus dengan jarak kedua
benda
b. Berbanding terbalik dengan jarak ke dua
benda
c. Berbanding lurus dengan kuadrat jarak
kedua benda
d. Berbanding terbalik dengan kuadrat jarak
kedua benda
e. Berbanding lurus dengan akar jarak
kedua benda
2. Apabila jari- jari bumi R dan berat benda
di permukaan w, berat benda pada ketinggian dari permukaan bumi
adalah.................
a. d.
b. e.
c.
3. Suatu benda yang berada di bulan
bergerak dengan percepatan a karena mendapat gaya F. Bila benda tersebut di
bawah ke bumi yang massanya enam kali massa bulan dan benda itu di beri
gaya F yang sama, maka percepatannya adalah.............
a. 6a d.
b. e.
c. A
-
4. Grafik di bawah ini yang sesuai dengan
persamaan adalah.......
a. g
r
b. g
r
c. g
r
g
d.
r
-
e. g
r
5. Jika perbandingan jari-jari bumi di
khatulistiwa dan di kutub 9:8 maka perbandingan percepatan grafitasi bumi di
khatulistiwa dan di kutub adalah......
a. 3: d. 81: 64
b. : 3 e. 64: 81
c. 9:8
6. Percepatan jatuh bebas di suatu planet sama
dengan di permukaan bumi. Jika massa bumi M dan diameter planet dua kali
diameter bumi maka massa planet adalah..........
a. d. 2M
b. e. 4M
c. M
7. Andaikan bumi menyusut hingga diameternya
menjadi setengah diameter semula, tetapi massanya tidak berubah maka massa
benda yang ada di permukaan bumi....
a. Menjadi empat kali lebih besar
b. Menjadi dua kali lebih besar
c. Tidak berubah
d. Menjadi setengah kali massa semula
-
e. Menjadi seperempat kali massa semula
8. Sebuah benda beratnya di permukaan bumi 40
N. Benda itu di bawah ke suatu planet yang massanya 5 kali massa bumi dan
jari-jarinya 2 kali jari-jari bumi, berat benda itu di permukaan planet menjadi
.....
a. 8 N
b. 16 N
c. 50 N
d. 80 N
e. 100 N
9. Lima buah titik P,Q,R,S, dan T terletak segaris
lurus dan berada dalam pengaruh medan grafitasi benad A dan B seperti
berikut.
A
B
p Q R S T
a a a a a
jika Ma = mB, titk yang mendapat pengaruh medan grafitasi terbesar adalah titik.....
a. P
b. Q
c. R
d. S
e. T
10. Dua buah planet p1 dan p2 mengorbit mengitari
matahari memiliki perbandingan jarak terhadap matahari adala 4: 1. Jika
-
periode planet p1 mengitari matahari 360 hari, periodde planet p2 mengitari
matahari adalah.........
a. 45 hari
b. 90 hari
c. 180 hari
d. 400 hari
e. 1.400 hari
DAFTAR PUSTAKA
Alonso, finn. 1980. Fundamental university physics. New york: addson wesley
Alvin, h. 1988. 3000 solved problem in physics. New york: mcGraw hill
Taranggono, agus. 2007. Sains fisika 2 SMA/ MA. Jakarta: PT bumi aksara
top related