Hukum Kepler

Johannes Keppler

   Seorang ilmuwan asal Jerman bernama Johannes Kepler berusaha menafsirkan atau menyimpulkan hasil penelitian yang dikumpulkan oleh Tycho Brahe. Setelah bersusah payah, beliau akhirnya menghasilkan 3 hukum yang disebut sebagai hukum-hukum Keppler. Hukum-hukum ini ditemukan sebelum hukum-hukum Newton. Malah, hukum Kepler 3 adalah dasar dari hukum Gravitasi yang ditemukan oleh Isaac Newton. Oleh karena itu, Johannes Kepler memainkan peran yang sangat penting terhadap dasar astrofisika (ilmu fisika terhadap bintang dan benda langit alam semesta lain).

Teleskop Keppler

   Johannes Keppler lahir pada tanggal 27 Desember 1571. Beliau adalah salah satu ikon dalam revolusi Sains yang terjadi di Eropa kala itu dengan sebutan Renaissance. Selain menghasilkan hukum-hukumnya, ia juga mengembangkan teleskop pembiasan. Namanya pun sekarang dipakai sebagai nama teleskop satelit yang digunakan NASA untuk meneliti planet-planet di luar tata surya kita. Ia mencintai astronomi sejak kecil. Pada usia anak-anak, ia mengaku sebagai lemah dan tampak sakit namun mengejutkan banyak orang dengan kemampuan matematikanya yang luar biasa. Walau cita-citanya menjadi menteri, ia diangkat sebagai guru matematika dan astronomi di sekolah protestan.

   Hukum-hukum Keppler terdiri atas 3 hukum, yaitu:

1. Hukum Orbit

Hukum Orbit

   Hukum Orbit menyebutkan "Semua planet bergerak dalam orbit lonjong atau eliptikal mengelilingi matahari." Hukum ini memperbaiki pemahaman Copernicus yang menciptakan teori Heliosentris. Copernicus berpendapat bahwa planet-planet termasuk bumi mengelilingi matahari dengan orbit lingkaran. Keppler menjelaskan bahwa hal itu perlu dikoreksi karena bentuk orbit planet itu lonjong dengan adanya jarak terdekat dan terjauh terhadap matahari dan disebabkan oleh gaya gravitasi yang berbanding terbalik dengan jarak persegi (pangkat 2).

2. Hukum Luas

Hukum Luas

   Hukum luas menyebutkan, "Suatu garis khayal yang menghubungkan planet ke matahari mencapai luas yang sama dalam waktu yang sama." Untuk memahami hukum ini, kita harus mengetahui dulu fakta bahwa semakin dekat planet ke matahari maka semakin cepat lajunya. Jadi dalam waktu t, luas yang dibentuk antara planet dan matahari itu sama saja, tidak tergantung apakah ia dekat atau jauh dengan matahari. Pada gambar disamping, terdapat dua wilayah berwarna biru. Waktu planet untuk bergerak dalam wilayah itu dibutuhkan waktu yang sama. Luas kedua wilayah itu sama.

3. Hukum Periode

   Hukum periode menyebutkan, "periode persegi suatu planet mengelilingi matahari sebanding dengan sumbu semimayor kubik orbit." Jika jarak suatu planet dengan matahari semakin besar, waktu yang dibutuhkan untuk berevolusi juga semakin besar. Secara matematis, 

T²/ a³ = k = 4∏² / G (M₁ + M₂)

   Hukum terakhir ini adalah dasar dari hukum Gravitasi Newton. Di bumi, k = 1. 

    

Semoga pos ini bermanfaat, teruslah belajar fisika.

Hukum Newton; Dasar

   Seperti yang saya telah jelaskan, fisika terbagi dua yaitu klasik dan modern. Fisika klasik secara garis besar didasari oleh 3 hukum terkenal yang dirancang oleh matematikawan serta fisikawan, Isaac Newton. 3 hukum tersebut sekarang dipanggil hukum-hukum Newton. Beliau menulis hukum-hukum ini pada bukunya yang berjudul Principia Mathematica Philosophiae Naturalis pada 1686. Buku itu adalah dasar dari fisika. 3 hukum Newton mengatur seluruh jagat raya alam semesta ini. Mari kita pelajari hukum-hukum tersebut.

Hukum Newton 1

    Hukum pertama berbunyi, "Suatu benda diam tidak akan bergerak dan suatu benda bergerak tidak akan mengubah kecepatannya jika tidak mengalami resultan gaya pada dirinya." Dengan kata lain, "Suatu benda tidak akan memiliki percepatan bila resultan gayanya nol." Secara matematis dapat kita tulis:

Jika ΣF = 0, 
a = 0

   Kita dapat melihat aplikasi dari hukum ini dalam kehidupan sehari-hari. Contohnya, ketika kita berada dalam mobil dengan kelajuan 40 km/jam tiba-tiba berhenti. Kita memberi gaya pada mobil berupa direm untuk berhenti, namun kita tidak memberi gaya pada kita sendiri. Mengikuti hukum pertama, tubuh kita tetap bergerak dengan kecepatan kita sebelumnya yaitu 40 km/jam. Ini menyebabkan tubuh kita agak terlempar ke depan. Kita namun setelah itu berhenti karena memberi gaya berupa menahan diri.

Hukum Newton 2

   Hukum kedua berbunyi, "Percepatan suatu benda berbanding lurus dengan resultan gaya yang dialami dan berbanding terbalik dengan massa benda tersebut." Secara matematis,

a = ΣF/m   atau    ΣF = ma   

   Percepatan yang dialami suatu benda dipengaruhi oleh dua hal, yaitu resultan gaya yang dialami dan massanya. Suatu benda bermassa 1 kg yang didorong dengan resultan gaya 1 N akan memiliki percepatan 1 m/s². Melalui ini, kita dapati N = kgm/s². Kita dapat melihat aplikasi dari hukum ini dengan mendorong kotak berisi. Orang yang mendorong kotak dengan kuat (gaya yang besar) akan membuat kotak tersebut mengalami percepatan yang lebih tinggi daripada ketika didorong dengan gaya yang kecil. Kotak yang diisi dengan massa kecil seperti bola kasti akan mengalami percepatan yang lebih tinggi daripada kotak dengan massa besar seperti bola bowling. Percepatan tergantung gaya dan massa.

Hukum Newton 3

   Hukum ketiga berbunyi, "Tiap gaya aksi memiliki gaya reaksi yang sama besar dan beda arah." Maksudnya, jika ada gaya yang menumbuk dengan nilai 1 N ke kiri, maka ia akan memiliki gaya balasan dengan nilai 1 N ke kanan. Secara matematis,

ΣFaksi = -ΣFreaksi


   Kita dapat melihat aplikasi dari hukum ini melalui sebuah roket. Ketika ingin meluncur, roket akan memberi gaya dorongan ke bawah. Gaya aksi ini kemudian menimbulkan gaya reaksi yang sama besar namun beda arah yaitu ke atas sehingga membuat roket meluncur.


   3 hukum ini adalah fondasi dari fisika. Jika kalian mau paham fisika, pelajari ini dulu. Namun, belum tentu kalian paham ini dan paham juga bagian lain dari fisika. Hukum Newton ini sudah ada selama kurang lebih 4 abad. Walau tidak secara langsung, hukum-hukum ini telah memengaruhi peradaban manusia dengan sangat besar. Kita mampu mempercepat kemajuan kita selama beberapa abad terakhir karena munculnya kesadaran betapa penting mempelajari fisika seperti hukum Newton. Agar kaum kita terus berkembang, teruslah belajar fisika.