BAHAN AJAR FISIKA

1
BAHAN AJAR FISIKA

• SK Menganalisis gejala alam dan keteraturannya
  dalam cakupan mekanika benda titik
• KD 1.2 Menganalisis keteraturan gerak planet
  dalam tatasurya berdasarkan hukum Newton.

2

• INDIKATOR
• Menganalisis hubungan antara gaya gravitasi
  benda dan jaraknya
• Menerapkan hukum-hukum Newton tentang gerak dan
  gravitasi pada gerak planet
• Menganalisa gerak planet dalam tata surya
  berdasarkan hukum Keppler

3
GAYA GRAVITASI MENGATUR GERAKAN BENDA-BENDA DI
ALAM SEMESTA
Matahari hanyalah salah satu dari bintang dalam
Galaksi Andromeda dan bumi meruapak salah satu
anggota tata surya yang mengorbit pada matahari
Gravitasi merupakan gaya universal alam. Sebagai
contoh tubuh kita akan melayang di angkasa jika
tak ada gravitasi. Aliran sungai, gerak bulan dan
satelit buatan semuanya konsekuensi adanya
gravitasi bumi. Gerak satelit alam mengelilingi
planet, revolusi planet dan komet sekitar
matahari, gerak bintang ganda, revolusi tata
surya,  materi antar-bintang dan gugus bintang
sekitar galaksi, gerak Bima Sakti di gugus
galaksi lokal dan perlambatan ekspansi jagad raya
semuanya adalah beberapa interaksi akibat
gravitasi pada skala besar
Galaksi Andromeda
4
Besarnya gaya gravitasi

• Bulan bergerak dalam orbit/manzilahnya dengan
  gaya gravitasi sebagai pengikatnya.

5
SOLAR SISTEM

• Demikian pula planet-planet di tata surya
  bergerak dalam orbit dengan gaya gravitasi
  sebagai pengikatnya.

6
MENIMBANG BUMI ?
Bagaimana orang mengetahui massa bumi, massa
Matahari, massa bulan, jarak bumi ke bulan dan
jarak bumi ke matahari ?

• Dengan mengetahui tetapan gravitasi G, mengukur
  percepatan gravitasi bumi g dan jejari bumi R
  kita dapat menentukan massa bumi dengan rumus

Massa Planet
Percepatan gravitasi
Jarak titik ke pusat massa
Konstanta gravitasi
7
HUKUM GRAVITASI SEMESTA
Gravitasi merupakan gaya universal alam. Sebagai
contoh tubuh kita akan melayang di angkasa jika
tak ada gravitasi. Aliran sungai, gerak bulan dan
satelit buatan semuanya konsekuensi adanya
gravitasi bumi. Gerak satelit alam mengelilingi
planet, revolusi planet dan komet sekitar
matahari, gerak bintang ganda, revolusi tata
surya,  materi antar-bintang dan gugus bintang
sekitar galaksi, gerak Bima Sakti di gugus
galaksi lokal dan perlambatan ekspansi jagad raya
semuanya adalah beberapa interaksi akibat
gravitasi pada skala besar.
8
KUAT MEDAN GRAVITASI (g) adalah gaya gravitasi
per satuan massa. Kuat medan gravitasi selalu
diukur dari pusat massa benda ke suatu titik
yang ditinjau. ENERGI POTENSIAL GRAVITASI (Ep)
dinyatakan sebagai POTENSIAL GRAVITASI (V)
dinyatakan sebagai -Kuat medan gravitasi g
(N/kg) merupakan besaran vektor. -Energi
potensial gravitasi Ep (joule) dan potensial
gravitasi (V)  merupakan besaran skalar.
9
Setiap benda yang bermassa selalu memiliki medan
gravitasi di sekelilingnya. Akibatnya dua buah
benda yang masing-masing memiliki medan gravitasi
akan mengalami gaya tarik menarik satu sama
lain. Besarnya GAYA TARIK MENARIK ini oleh
Newton dirumuskan sebagai G tetapan
gravitasi 6,67.10-11 Nm²/kg² R jarak antara
pusat benda M,m massa kedua benda
10
Contoh 1 Sebuah satelit mengorbit pada
ketinggian h dari permukaan bumi yang
berjari-jari R dengan kecepatan v. Bila
percepatan gravitasi di bumi g, make tentukan
besar percepatan gravitasi pada ketinggian h
!Percepatan gravitasi pada permukaan bumi g
G M/R²Pada ketinggian h dari permukaan bumi
g' G M / (Rh)²    g R² / (Rh)² Contoh 2
Sebuah bola dengan massa 40 kg ditarik oleh
bola kedua dengan massa 80 kg.Jika pusat-pusatnya
berjarak 30 cm dan gaya yang bekerja sama dengan
berat benda bermassa 0,25 mgram, hitung tetapan
gravitasi G !G  F. R²         m1 m2   
900. 9,8. 10-10            4. 3200    ¼ 10-6
(30 10-2)² 9,8                        40.
80    6,98.10-11 Nm²/kg² (SI)

11
Contoh 3 Dengan kecepatan berapakah sebuah
satelit yang berada pada ketinggian 2 R dari
permukaan bumi harus mengorbit, supaya dapat
mengimbangi gaya tarik bumi ?
                      
Jawab Pada ketinggian 2 R dari permukaan
bumi berarti r 2R R
3R.
                      
Dari persamaan (1) dan (2), didapatkan persamaan
(1)
(2)
12
SOAL LATIHAN
1
Dua benda terpisah sejauh 4 meter, massa kedua
benda berturut-turut 80 kg dan 60 kg. Tentukan
letak sebuah titik diantara kedua benda agar kuat
medan gravitasi di titik tersebut adalah nol.
Kapsul pesawat Apollo mengorbit sekitar 110 km di
atas permukaan bulan. Tentukan percepatan
gravitasi pada orbit kapsul Apollo tersebut.
2
Tentukan kecepatan, percepatan, dan periode
satelit apabila satelit tersebut mengorbit pada
ketinggian 200 km di atas permukaan bumi. (massa
bumi 5,98x1024 kg, jari-jari bumi 6,4 x 106 m)
3
13
Terimakasih