Semua gerak benda ditentukan oleh
kondisi awal alam semesta ketika terjadi Big Bang. Selanjutnya hukum hukum
alamlah yang bekerja.
Mulai dengan radiasi dominan dengan suhu sekitar 10 pangkat 40 derajat K, kemudian semseta mendingin karena pengembangannya, terjadi materi yang semuanya dalam keadaan bergerak, sehingga terjadi sistem matahari kita dengan kondisi dalam keadaan bergerak, secara keseluruhan sistem matahari dalam keadaan berputar seperti gerak planet yang sekarang beredar mengelilingi matahari yang geraknya terlalu dekat dengan matahari sudah tentu sudah tertelan oleh matahari. Demikian juga perputaran pada poros diakibatkan interaksi pada awal terjadinya sistem matahari.
Mulai dengan radiasi dominan dengan suhu sekitar 10 pangkat 40 derajat K, kemudian semseta mendingin karena pengembangannya, terjadi materi yang semuanya dalam keadaan bergerak, sehingga terjadi sistem matahari kita dengan kondisi dalam keadaan bergerak, secara keseluruhan sistem matahari dalam keadaan berputar seperti gerak planet yang sekarang beredar mengelilingi matahari yang geraknya terlalu dekat dengan matahari sudah tentu sudah tertelan oleh matahari. Demikian juga perputaran pada poros diakibatkan interaksi pada awal terjadinya sistem matahari.
materi referensi:
Tiga abad yang lalu tercatat suatu
peristiwa penting dalam sejarah usaha manusia memahami kelakuan alam
sekitarnya, khususnya dalam pengembangan ilmu fisika. Betapa tidak, di tahun
1687 terbit edisi pertama buku Principia karya Sir Isaac Newton (1642-1727),
ilmuwan fisika-matematika kenamaan berkebangsaan Inggris. Dalam buku itu hukum
gaya berat atau gravitasi diumumkan pengarangnya. Ia adalah hukum alam yang
berperan sebagai kunci penyingkap tabir rahasia gejala berat, yang penuh
teka-teki namun menarik dan menantang. Untuk mengenang tiga ratus tahun
diumumkannya hukum ini, tulisan berikut mencoba memberi suatu tinjauan ulang
ringkas mengenai latar belakang penemuannya, penerapannya (dalam astronomi) dan
pula menunjuk akan keterbatasannya sebagai suatu teori fisika yang mendasar dan
tuntas.
Andaikanlah, dalam tangan Anda tergenggam sebuah batu. Bila batu tersebut dilepaskan, Anda saksikan batu segera jatuh ke permukaan bumi. Sepintas lalu kejadian ini tidaklah aneh karena telah sering kita saksikan. Tetapi pernahkah timbul dalam pikiran Anda, mengapa batu tersebut selalu jatuh ke bawah menuju ke permukaan bumi dan tidak dalam arah sebaliknya atau tetap diam di tempatnya?
Pertanyaan di atas dan yang sejenisnya ternyata bukan pertanyaan sederhana karena telah melibatkan cukup banyak ilmuwan kenamaan abad 16 dan 17 dalam usaha untuk mendapatkan jawabannya. Bahkan tercatat bahwa Aristoteles, filsuf Yunani Kuno kenamaan di abad 4 sebelum Masehi terlibat pula dalam usaha pemahaman teka-teki alam ini. Dengan menerapkan cara pendekatan pemikiran rasional, yang dianut dewasa itu dalam usaha memahami kelakuan alam, Aristoteles tiba pada kesimpulan berikut. Bila dua benda yang beratnya tak sama, dilepaskan pada saat dan dari ketinggian yang sama, maka benda yang lebih berat akan terlebih dahulu menyentuh tanah.
Pendapat Aristoteles ini ternyata keliru. Namun karena kearistokratannya, pendapatnya ini dapat bertahan kurang lebih 20 abad untuk kemudian dikoreksi oleh Bapak Fisika Modern, Galileo Galilei (1564-1642), ilmuwan fisika berkebangsaan Italia. Meskipun Galileo berhasil mengoreksi pendapat Aristoteles ini, namun ia sendiri belum dapat memberikan jawaban kunci yang memuaskan terhadap pertanyaan kita di atas.
Newton menjawabnya
Ternyata baru menjelang berakhirnya abad ke-17 Sir Isaac Newton (1642-1727), seorang ilmuwan Inggris, berhasil menyingkap tabir teka-teki alam yang menarik perhatian itu. Mengenai penemuannya, ada sebuah lelucon menarik yang menceritakan, jawaban itu diperoleh ketika sebuah apel jatuh ke kepalanya sewaktu ia sedang merenungi masalah ini di bawah sebatang pohon apel di pekarangannya (apakah buah apel ini mengenai kepalanya, diragukan kebenarannya). Diceritakan, kejadian ini mengilhaminya untuk menemukan hukum yang kemudian terkenal dengan nama "Hukum Gaya Berat (Gravitasi) Newton (1687)".
Hukum ini menyatakan, dua benda yang terpisah oleh jarak tertentu cenderung tarik-menarik dengan gaya (atau kekuatan) alamiah yang sebanding dengan massa (atau ukuran kepadatan atau berat) masing-masing benda dan juga berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya.
Kembali ke pertanyaan kita di atas, terdapat dua benda yang saling mempengaruhi, yaitu Bumi dan batu kecil yang semula berada dalam tangan. Gaya atau kekuatan tarikan Bumi pada batu itu sebagaimana dinyatakan oleh hukum di atas disebut gaya berat atau gaya gravitasi atau yang lebih sering dikenal dengan sebutan berat batu. Sebaliknya pun berlaku. Bumi ditarik oleh batu kecil itu dengan gaya atau kekuatan yang sama besar. Di sini jarak antara batu dan Bumi dihitung dari batu ke pusat Bumi yang berada sekitar 3.670 kilometer di bawah permukaan Bumi.
Nampaknya dengan bantuan Hukum Gaya Berat Newton ini, kita mulai sedikit memahami asal-usul penyebab jatuhnya batu kecil tersebut ke permukaan Bumi. Tetapi rasanya masih ada yang mengganjal apabila kita hendak menerapkan hukum ini secara langsung. Mengapa justru batu yang tertarik jatuh menuju ke permukaan Bumi dan bukan sebaliknya Bumi yang tertarik ke atas menuju batu kecil yang Anda lepaskan? Mengapa ini dijawab melalui Hukum Newton berikut dalam cabang ilmu fisika yang mengkhususkan pada permasalahan gerak dan penyebabnya, yaitu cabang mekanika.
Hukum Newton Kedua atau Hukum Gerak
Hukum ini dasarnya menyatakan hubungan antara gaya dan gerak yang menempatkan keduanya sebagai suatu hubungan sebab-akibat. Di sini gaya dikaitkan dengan kekuatan mendorong atau menarik yang berperan sebagai penyebab "perubahan gerak" sebuah benda. Atau lebih terinci lagi, gaya adalah penyebab perubahan besar kecepatan (laju) dan arah gerak (arah kecepatan) benda. Dan Hukum Newton kedua ini menyatakan, besarnya perubahan gerak benda yang secara pengukuran disebut percepatan berbanding terbalik dengan massa benda itu dan berbanding lurus dengan gaya penyebabnya. Besaran massa di atas, yang samar-samar pengertiannya, dapat disetarakan dengan berat benda (ingat Hukum Gaya Berat Newton) dan secara fisika merupakan ukuran keengganan benda untuk mengubah keadaan gerak semula. Jadi secara fisika hukum ini menyatakan, benda yang massanya lebih besar (atau lebih berat) enggan sekali mengubah keadaan geraknya semula sedangkan yang jauh lebih kecil massanya (jadi lebih ringan) memperlihatkan perilaku yang lebih luwes. Dengan demikian, benda yang massanya besar sekali, bila semula berada dalam keadaan diam, cenderung untuk tetap berada dalam keadaan diam.
Nah, pada masalah kita di atas, massa bumi jauh lebih besar daripada massa batu kecil itu. Dengan demikian terungkaplah sekarang secara jelas bagi kita apa penyebabnya tertariknya batu kecil itu (melalui Hukum Gaya Berat Newton) dan mengapa jatuhnya haruslah ke permukaan Bumi (melalui Hukum Gerak Newton).
Sistem Ptolemaeus dan Kopernik
Sebelum abad 15 para ilmuwan astronomi menganut pandangan yang menyatakan bahwa Bumi adalah pusat jagat raya dan semua benda langit bergerak mengelilinginya. Sistem jagat raya dalam pandangan ini disebut sistem Ptolemaeus untuk menghormati ilmuwan astronomi Mesir kuno kenamaan yang pertama kali secara tertulis mengumumkan pandangan di atas dalam abad ke-2 sebelum Masehi. Pandangan Ptolemaeus ini memang sesuai dengan apa yang kita amati, dan memang tidak ada yang salah dalam pandangan ini. Akan tetapi bila sistem Ptolemaeus digambarkan di atas kertas, maka gerak benda langit menjadi sulit dan rumit untuk ditelusuri.
Barulah menjelang pertengahan abad 16 seorang ilmuwan astronomi berkebangsaan Polandia, Nicolaus Kopernik (1473-1543) mengemukakan, gerak benda langit akan menjadi lebih sederhana apabila Matahari yang dipandang sebagai pusat jagat raya. Secara tegas ia mengatakan, bukan Matahari yang bergerak mengelilingi Bumi seperti dalam pandangan Ptolemaeus yang dianut selama itu, tetapi justru sebaliknya, Bumilah bersama benda langit lainnya yang bergerak mengelilingi Matahari.
Karena dalam sistem Kopernik gerak benda langit tampak menjadi lebih sederhana dan pula memudahkan pengelompokan keluarga benda langit secara bersistem, maka sejak diumumkannya pandangan ini para ilmuwan astronomi segera beralih ke pandangan Kopernik. Dalam pandangan Kopernik ini para ilmuwan kemudian mengemukakan apa yang dikenal dengan Sistem Tata Surya, yaitu kelompok atau keluarga benda langit yang bergerak mengelilingi Matahari.
Orbit planet
Khusus mengenai peredaran Bumi kita beserta sejumlah planet lain mengelilingi Sang Surya. Tycho Brahe (1546-1601), seorang ilmuwan astronomi kenamaan berkebangsaan Denmark, secara tekun berhasil mengumpulkan data pengamatan yang cukup lengkap mengenai perubahan kedudukan planet pada saat-saat tertentu terhadap Matahari. Data ini kemudian dipelajari oleh salah seorang muridnya yang terkenal, Johanes Kepler (1571-1630). Berkat ketekunannya selama dua puluh tahun, akhirnya Kepler memperoleh kesimpulan menarik berikut: orbit atau garis edar planet ternyata bentuknya tidaklah sembarang tetapi berupa suatu jorong atau elips dengan Sang Surya berada pada salah satu titik apinya. Kesimpulannya ini dikenal sebagai Hukum Orbit.
Orbit planet yang berbentuk elips dapat kita gambarkan seperti pada gambar 1 yang memperlihatkan Matahari berada pada salah satu titik apinya, M. Disamping itu Kepler menemukan pula hukum periode.
Kepler juga menemukan hukum lain yang mengukur perubahan besar kecepatan planet selama geraknya mengelilingi Matahari, yang dikenal sebagai hukumnya yang ketiga. Ketiga Hukum Kepler di atas mengungkapkan suatu kenyataan alam yang sungguh menarik yang sama sekali tidak diduga sebelumnya. Tetapi mengapa gerak planet mengitari Sang Surya ini harus tunduk kepada Ketiga Hukum Kepler?
Kembali Newton menjawab
Ketiga Hukum Kepler di atas diumumkan antara tahun 1609 dan 1619, jadi jauh sebelum Isaac Newton dilahirkan secara prematur pada tanggal 25 Desember 1642. Pertanyaan di atas ternyata baru terjawab oleh Teori Gaya Berat Newton yang mengungkapkan adanya gaya tarik Matahari pada planet yang massanya jauh lebih kecil dibandingkan dengan massa Matahari, dan oleh hukum geraknya yang menerangkan bagaimana perubahan gerak planet akibat pengaruh gaya berat ini.
Jadi gaya berat inilah yang berperan mengubah keadaan gerak planet dari keadaan geraknya yang semula cenderung diam atau bergerak dengan kecepatan tetap sepanjang garis lurus. Hukum gerak selanjutnya menerangkan, planet pada saat semula tidak boleh dalam keadaan diam karena bila demikian, planet yang bersangkutan akan tertarik dan jatuh ke permukaan Matahari. Jadi ia tentulah bergerak dengan kecepatan awal tertentu terhadap Matahari dan tentulah menyimpang dari arah yang menuju kedudukan Matahari. Maka dalam keadaan gerak yang demikian, lintasan atau garis edarnya dapat berupa salah satu dari keempat irisan kerucut berikut yakni lingkaran, elips, hiperbola atau parabola.
Bahwa planet ternyata bergerak dalam orbit elips dan tidak dalam bentuk irisan kerucut lainnya,
Andaikanlah, dalam tangan Anda tergenggam sebuah batu. Bila batu tersebut dilepaskan, Anda saksikan batu segera jatuh ke permukaan bumi. Sepintas lalu kejadian ini tidaklah aneh karena telah sering kita saksikan. Tetapi pernahkah timbul dalam pikiran Anda, mengapa batu tersebut selalu jatuh ke bawah menuju ke permukaan bumi dan tidak dalam arah sebaliknya atau tetap diam di tempatnya?
Pertanyaan di atas dan yang sejenisnya ternyata bukan pertanyaan sederhana karena telah melibatkan cukup banyak ilmuwan kenamaan abad 16 dan 17 dalam usaha untuk mendapatkan jawabannya. Bahkan tercatat bahwa Aristoteles, filsuf Yunani Kuno kenamaan di abad 4 sebelum Masehi terlibat pula dalam usaha pemahaman teka-teki alam ini. Dengan menerapkan cara pendekatan pemikiran rasional, yang dianut dewasa itu dalam usaha memahami kelakuan alam, Aristoteles tiba pada kesimpulan berikut. Bila dua benda yang beratnya tak sama, dilepaskan pada saat dan dari ketinggian yang sama, maka benda yang lebih berat akan terlebih dahulu menyentuh tanah.
Pendapat Aristoteles ini ternyata keliru. Namun karena kearistokratannya, pendapatnya ini dapat bertahan kurang lebih 20 abad untuk kemudian dikoreksi oleh Bapak Fisika Modern, Galileo Galilei (1564-1642), ilmuwan fisika berkebangsaan Italia. Meskipun Galileo berhasil mengoreksi pendapat Aristoteles ini, namun ia sendiri belum dapat memberikan jawaban kunci yang memuaskan terhadap pertanyaan kita di atas.
Newton menjawabnya
Ternyata baru menjelang berakhirnya abad ke-17 Sir Isaac Newton (1642-1727), seorang ilmuwan Inggris, berhasil menyingkap tabir teka-teki alam yang menarik perhatian itu. Mengenai penemuannya, ada sebuah lelucon menarik yang menceritakan, jawaban itu diperoleh ketika sebuah apel jatuh ke kepalanya sewaktu ia sedang merenungi masalah ini di bawah sebatang pohon apel di pekarangannya (apakah buah apel ini mengenai kepalanya, diragukan kebenarannya). Diceritakan, kejadian ini mengilhaminya untuk menemukan hukum yang kemudian terkenal dengan nama "Hukum Gaya Berat (Gravitasi) Newton (1687)".
Hukum ini menyatakan, dua benda yang terpisah oleh jarak tertentu cenderung tarik-menarik dengan gaya (atau kekuatan) alamiah yang sebanding dengan massa (atau ukuran kepadatan atau berat) masing-masing benda dan juga berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya.
Kembali ke pertanyaan kita di atas, terdapat dua benda yang saling mempengaruhi, yaitu Bumi dan batu kecil yang semula berada dalam tangan. Gaya atau kekuatan tarikan Bumi pada batu itu sebagaimana dinyatakan oleh hukum di atas disebut gaya berat atau gaya gravitasi atau yang lebih sering dikenal dengan sebutan berat batu. Sebaliknya pun berlaku. Bumi ditarik oleh batu kecil itu dengan gaya atau kekuatan yang sama besar. Di sini jarak antara batu dan Bumi dihitung dari batu ke pusat Bumi yang berada sekitar 3.670 kilometer di bawah permukaan Bumi.
Nampaknya dengan bantuan Hukum Gaya Berat Newton ini, kita mulai sedikit memahami asal-usul penyebab jatuhnya batu kecil tersebut ke permukaan Bumi. Tetapi rasanya masih ada yang mengganjal apabila kita hendak menerapkan hukum ini secara langsung. Mengapa justru batu yang tertarik jatuh menuju ke permukaan Bumi dan bukan sebaliknya Bumi yang tertarik ke atas menuju batu kecil yang Anda lepaskan? Mengapa ini dijawab melalui Hukum Newton berikut dalam cabang ilmu fisika yang mengkhususkan pada permasalahan gerak dan penyebabnya, yaitu cabang mekanika.
Hukum Newton Kedua atau Hukum Gerak
Hukum ini dasarnya menyatakan hubungan antara gaya dan gerak yang menempatkan keduanya sebagai suatu hubungan sebab-akibat. Di sini gaya dikaitkan dengan kekuatan mendorong atau menarik yang berperan sebagai penyebab "perubahan gerak" sebuah benda. Atau lebih terinci lagi, gaya adalah penyebab perubahan besar kecepatan (laju) dan arah gerak (arah kecepatan) benda. Dan Hukum Newton kedua ini menyatakan, besarnya perubahan gerak benda yang secara pengukuran disebut percepatan berbanding terbalik dengan massa benda itu dan berbanding lurus dengan gaya penyebabnya. Besaran massa di atas, yang samar-samar pengertiannya, dapat disetarakan dengan berat benda (ingat Hukum Gaya Berat Newton) dan secara fisika merupakan ukuran keengganan benda untuk mengubah keadaan gerak semula. Jadi secara fisika hukum ini menyatakan, benda yang massanya lebih besar (atau lebih berat) enggan sekali mengubah keadaan geraknya semula sedangkan yang jauh lebih kecil massanya (jadi lebih ringan) memperlihatkan perilaku yang lebih luwes. Dengan demikian, benda yang massanya besar sekali, bila semula berada dalam keadaan diam, cenderung untuk tetap berada dalam keadaan diam.
Nah, pada masalah kita di atas, massa bumi jauh lebih besar daripada massa batu kecil itu. Dengan demikian terungkaplah sekarang secara jelas bagi kita apa penyebabnya tertariknya batu kecil itu (melalui Hukum Gaya Berat Newton) dan mengapa jatuhnya haruslah ke permukaan Bumi (melalui Hukum Gerak Newton).
Sistem Ptolemaeus dan Kopernik
Sebelum abad 15 para ilmuwan astronomi menganut pandangan yang menyatakan bahwa Bumi adalah pusat jagat raya dan semua benda langit bergerak mengelilinginya. Sistem jagat raya dalam pandangan ini disebut sistem Ptolemaeus untuk menghormati ilmuwan astronomi Mesir kuno kenamaan yang pertama kali secara tertulis mengumumkan pandangan di atas dalam abad ke-2 sebelum Masehi. Pandangan Ptolemaeus ini memang sesuai dengan apa yang kita amati, dan memang tidak ada yang salah dalam pandangan ini. Akan tetapi bila sistem Ptolemaeus digambarkan di atas kertas, maka gerak benda langit menjadi sulit dan rumit untuk ditelusuri.
Barulah menjelang pertengahan abad 16 seorang ilmuwan astronomi berkebangsaan Polandia, Nicolaus Kopernik (1473-1543) mengemukakan, gerak benda langit akan menjadi lebih sederhana apabila Matahari yang dipandang sebagai pusat jagat raya. Secara tegas ia mengatakan, bukan Matahari yang bergerak mengelilingi Bumi seperti dalam pandangan Ptolemaeus yang dianut selama itu, tetapi justru sebaliknya, Bumilah bersama benda langit lainnya yang bergerak mengelilingi Matahari.
Karena dalam sistem Kopernik gerak benda langit tampak menjadi lebih sederhana dan pula memudahkan pengelompokan keluarga benda langit secara bersistem, maka sejak diumumkannya pandangan ini para ilmuwan astronomi segera beralih ke pandangan Kopernik. Dalam pandangan Kopernik ini para ilmuwan kemudian mengemukakan apa yang dikenal dengan Sistem Tata Surya, yaitu kelompok atau keluarga benda langit yang bergerak mengelilingi Matahari.
Orbit planet
Khusus mengenai peredaran Bumi kita beserta sejumlah planet lain mengelilingi Sang Surya. Tycho Brahe (1546-1601), seorang ilmuwan astronomi kenamaan berkebangsaan Denmark, secara tekun berhasil mengumpulkan data pengamatan yang cukup lengkap mengenai perubahan kedudukan planet pada saat-saat tertentu terhadap Matahari. Data ini kemudian dipelajari oleh salah seorang muridnya yang terkenal, Johanes Kepler (1571-1630). Berkat ketekunannya selama dua puluh tahun, akhirnya Kepler memperoleh kesimpulan menarik berikut: orbit atau garis edar planet ternyata bentuknya tidaklah sembarang tetapi berupa suatu jorong atau elips dengan Sang Surya berada pada salah satu titik apinya. Kesimpulannya ini dikenal sebagai Hukum Orbit.
Orbit planet yang berbentuk elips dapat kita gambarkan seperti pada gambar 1 yang memperlihatkan Matahari berada pada salah satu titik apinya, M. Disamping itu Kepler menemukan pula hukum periode.
Kepler juga menemukan hukum lain yang mengukur perubahan besar kecepatan planet selama geraknya mengelilingi Matahari, yang dikenal sebagai hukumnya yang ketiga. Ketiga Hukum Kepler di atas mengungkapkan suatu kenyataan alam yang sungguh menarik yang sama sekali tidak diduga sebelumnya. Tetapi mengapa gerak planet mengitari Sang Surya ini harus tunduk kepada Ketiga Hukum Kepler?
Kembali Newton menjawab
Ketiga Hukum Kepler di atas diumumkan antara tahun 1609 dan 1619, jadi jauh sebelum Isaac Newton dilahirkan secara prematur pada tanggal 25 Desember 1642. Pertanyaan di atas ternyata baru terjawab oleh Teori Gaya Berat Newton yang mengungkapkan adanya gaya tarik Matahari pada planet yang massanya jauh lebih kecil dibandingkan dengan massa Matahari, dan oleh hukum geraknya yang menerangkan bagaimana perubahan gerak planet akibat pengaruh gaya berat ini.
Jadi gaya berat inilah yang berperan mengubah keadaan gerak planet dari keadaan geraknya yang semula cenderung diam atau bergerak dengan kecepatan tetap sepanjang garis lurus. Hukum gerak selanjutnya menerangkan, planet pada saat semula tidak boleh dalam keadaan diam karena bila demikian, planet yang bersangkutan akan tertarik dan jatuh ke permukaan Matahari. Jadi ia tentulah bergerak dengan kecepatan awal tertentu terhadap Matahari dan tentulah menyimpang dari arah yang menuju kedudukan Matahari. Maka dalam keadaan gerak yang demikian, lintasan atau garis edarnya dapat berupa salah satu dari keempat irisan kerucut berikut yakni lingkaran, elips, hiperbola atau parabola.
Bahwa planet ternyata bergerak dalam orbit elips dan tidak dalam bentuk irisan kerucut lainnya,
Dipilih oleh Suara Terbanyak
Pengaruh
akibat Rotasi Bumi
1. Pergantian Siang dan malam
2. Perbedaan waktu
3. Perbedaan percepatan gravitasi bumi
4. pembelokan arah angin
5. pembelokan arus laut
6. peredaran semu harian benda-benda langit
Pengaruh akibat Revolusi Bumi
1. Pergantian musim
2. perbedaan lamanya siang dan malam
3. Gerak semu matahari
4. Terlihatnya rasi bintang yang berbeda dari bulan ke bulan
5. Pergantian tahun masehi
1. Pergantian Siang dan malam
2. Perbedaan waktu
3. Perbedaan percepatan gravitasi bumi
4. pembelokan arah angin
5. pembelokan arus laut
6. peredaran semu harian benda-benda langit
Pengaruh akibat Revolusi Bumi
1. Pergantian musim
2. perbedaan lamanya siang dan malam
3. Gerak semu matahari
4. Terlihatnya rasi bintang yang berbeda dari bulan ke bulan
5. Pergantian tahun masehi
Tidak ada komentar:
Posting Komentar