Cara membuat model Barycenter sebagai pusat gravitasi dalam sistem tata surya, mempertahankan posisinya keberadaannya, sebagai titik keseimbangan.
aksiografi.com – Sistem tata surya kita terdiri atas Matahari dan jutaan benda angkasa, termasuk planet-planet besar dan partikel-partikel debu tak terlihat yang mengorbit planet-planet tersebut. Lihat benda-benda angkasa itu sebagai satu kesatuan, sistem tata surya mempunyai sebuah pusat massa, yaitu titik keseimbangan.
Pada titik ini, sistem akan seimbang seperti piring yang berputar di atas tongkat, pada pertunjukan sirkus. Titik ini disebut barycenter, yaitu titik pusat orbit semua benda angkasa dalam sistem tata surya. Karena Matahari jauh lebih besar dan lebih berat dibandingkan benda-benda angkasa yang lain, maka barycenter sistem tata surya kita sangat dekat dengan Matahari, tetapi tidak berada di pusat Matahari.
Karena itulah semua benda angkasa dalam sistem tata surya terlihat mengorbit Matahari, padahal semua benda angkasa dalam sistem Matahari, termasuk Matahari sendiri, sebenarnya mengorbit ke sebuah titik yang berada di luar lapisan terluar Matahari dalam satu periode tertentu. Benda angkasa berpasangan adalah benda angkasa yang tergabung karena gravitasi kedua benda tersebut.
Dalam percobaan ini, kita akan mempelajari pengaruh massa pada lokasi barycenternya. Kita akan menemukan hubungan matematis antara massa-massa benda berpasangan dan jaraknya dari barycenternya. Kita akan mempersiapkan sebuah model sistem Bumi-Bulan dan menentukan orbit yang diikuti setiap benda seperti ketika benda tersebut mengorbit sistem barycenternya. Kita juga akan menemukan lokasi barycenter untuk kebanyakan sistem planet-bulan.
Tujuan Pembelajaran
Percobaan ini bertujuan membuat model barycenter benda-benda angkasa. Namun sebelumnya kita sebaiknya mempelajari cara membuat sistem skala Tata Surya dalam model mini.
Setelah model barycenter selesai, kita melakukan perbandingan imajinasi, lihat benda-benda angkasa, amati posisi barycenternya berada dimana sebagai titik keseimbangan.
Bahan-Bahan
- pelubang kertas satu lubang
- selembar kertas tebal berukuran 1,25 x 7,5 cm
- benang sepanjang 1,8 m
- paku pines
- tanah liat seberat 454 g
- timbangan roti
- tongkat berdiameter 0,78 cm, panjang 120 cm
- penggaris panjang
Cara Kerja Barycenter
1. Gunakan pelubang kertas untuk membuat sebuah lubang pada setiap ujung kertas.
2. Lipatlah kertas itu sehingga kedua lubangnya bersatu. Masukkan salah satu ujung benang ke dalam lubang tersebut. Talikanlah benangnya dengan kuat sehingga kedua lubang tersebut tetap bersatu. Kamu baru saja membuat klem kertas untuk tongkat.
3. Talikan salah satu ujung benang ke gantungan yang ada di langit-langit atau objek penyangga lain. Aturlah panjang tali sehingga klem kertas menggantung sejajar dengan dada kita.
4. Gunakan timbangan roti untuk menimbang dua bagian tanah liat dengan berat 227 g. Bentuklah setiap bagian menjadi sebuah bola.
5. Masukkan salah satu ujung tongkat ke dalam salah satu bola tanah liat dengan kedalaman jari-jari bola tersebut.
6. Selipkan ujung tongkat ke dalam klem kertas.
7. Ulangilah langkah 5 dengan menggunakan bola tanah liat yang tersisa.
8. Tentukanlah titik keseimbangannya dengan menggerakkan tongkat maju atau mundur sampai seimbang (lihat Gambar berikut).
9. Ukur dan bandingkan jarak antara pusat setiap bola tanah liat dengan pusat klem kertas.
10. Doronglah salah satu bola tanah liat secara perlahan sehingga tongkat berputar. Amatilah gerakan bola-bola tanah liat tersebut.
Hasil
Titik keseimbangan berada pada bagian tengah tongkat atau jarak yang sama dari setiap bola tanah liat. Bola-bola tersebut bergerak memutar mengelilingi klem.
Mengapa?
Benda angkasa berpasangan adalah benda angkasa yang tergabung karena gravitasi kedua benda tersebut. Gravitasi adalah gaya tarikan antar semua objek di alam semesta. Contoh-contoh benda angkasa berpasangan adalah dua bintang, planet dengan mataharinya, atau planet dengan bulannya. Benda angkasa berpasangan berlaku seperti jika keduanya dihubungkan dengan tongkat.
Pusat gravitasi ini disebut barycenter (titik antara dua benda angkasa berpasangan yang massanya terlihat terkonsentrasi dan titiknya sebagai pusat rotasi). Jika massa benda-benda angkasa sama, barycenternya berada di tengah-tengah. Benda angkasa berpasangan berevolusi (bergerak mengelilingi sebuah titik) pada barycenter. Barycenter ini juga dapat berguna untuk membuat model bintang biner.
Cobalah Pendekatan Baru
Setelah melakukan praktek cara membuat model Barycenter, selanjutnya kita akan melakukan percobaan dengan pendekatan baru sebagai berikut:
Massa-massa yang berbeda mempengaruhi jarak setiap benda dengan barycenternya. Buatlah tanah liat menjadi satu bola besar dan satu bola kecil. Ukurlah bola-bola tersebut dengan timbangan roti dan siapkan Tabel Massa Benda Luar Angkasa dan Jaraknya seperti Tabel berikutnya.
Sebutlah massa bola yang kecil dengan m₁ dan massa bola yang besar dengan m₂. Sebutlah jarak dari pusat setiap bola tanah liat ke barycenter dengan d₁, dan d₂. Gunakanlah tongkat dan klem untuk mencari barycenter seperti pada percobaan sebelumnya (lihat Gambar tabel). Ukurlah d₁ dan d₂.
Sebagai contoh, ketika m₁ = 28 g dan m₂ = 426 g, serta d₁, = 112,5 cm, dan d₂ = 7,5 cm. Perhatikan bahwa massa dan berat jenis mempunyai hubungan kebalikan, yang berarti bahwa ketika satu suku naik, maka suku yang lain akan turun.
Dalam contoh kita, m₁ x d₁ = m₂ x d₂, atau m₁/m₂ = d₂/d₁ = 3/45 yang disederhanakan menjadi 1/15. Untuk itu, jarak m₁ ke barycenter 15 kali jauhnya dibandingkan jarak m₂ ke barycenter, dan m₂, lebih besar 15 kali dari m₁.
Hasil pendekatan baru ini juga kita lihat benda-benda angkasa bergerak yang berat massanya berbeda-beda sehingga titik barycenternya pun tidak selamanya berada di titik tengah.
Selamat Belajar!
