Selasa, Januari 18, 2022

Cara Menentukan Pengaruh Jarak terhadap Orbit Planet

Must Read

Cara menentukan pengaruh jarak terhadap orbit planet sangat mudah. Di luar sekolah pun bisa mempelajari bagaimana planet bergerak dan berapa periode orbitnya? Bahkan tidak perlu dalam laboratorium dengan menggunakan teleskop dan semacamnya.

Aksiografi.com – Ilmu Astronomi itu mudah, tidak sesulit yang dibayangkan waktu belajar di ruang-ruang sekolah formal. Di luar sekolah pun bisa dipelajari, di lingkungan rumah atau di mana saja. Bahkan tidak perlu dalam laboratorium dengan menggunakan teleskop dan semacamnya.

Planet bergerak mengikuti orbitnya. Tapi kita tidak tahu periode orbit planet dalam pergerakannya. Apakah ada cara mudah mengetahuinya? Tentu ada. Selama kita masih selalu ingin belajar terus menerus dari rasa ingin tahu. Sesi ini kita akanmempelajari tentang Hukum Kepler Ketiga mengenai periode orbit planet terhadap matahari.

Hukum Kepler ketiga tentang gerakan planet dipublikasikan kira-kira 10 tahun setelah hukum yang pertama dan kedua. Hukum ini menyatakan hubungan antara periode orbit sebuah planet dan jarak rata-ratanya dari Matahari. Sebuah periode orbit adalah waktu yang diperlukan sebuah planet untuk membuat satu revolusi, yaitu sekali mengelilingi orbitnya.

Dalam percobaan ini, kamu akan mengetahui pengaruh massa dan jarak terhadap periode orbit sebuah benda angkasa. Kamu akan membuat model pengaruh barycenter pada periode sebuah planet. Kamu juga akan mengetahui cara hukum Bode memperkirakan jarak antarplanet.

Tujuan Pembelajaran

Menentukan pengaruh jarak terhadap periode orbit sebuah planet yang sedang mengorbit.

Bahan-Bahan

cincin logam berdiameter 0,93 cm

tali sepanjang 1,8 m

2 pasang kacamata pengaman

penghitung waktu

Cara Kerja

Catalan: Percobaan ini dilakukan di luar ruangan.

1. Talikan cincin logam ke ujung tali.

2. Pada tali tersebut, ukurlah jarak 45 cm dari cincin logam dan buatlah tali simpul.

3. Ukurlah 45 cm dari simpul dan talikan simpul yang kedua.

4. Ulangilah langkah 3, dan buatlah simpul yang kedua.

5. Pakailah kacamata pengaman. Di lokasi yang jauh dari orang lain, peganglah tali pada simpul pertama (berjarak 45 cm dari cincin logam), dan putarlah lenganmu sehingga cincin logam berputar mengelilingi kepalamu.

6. Carilah kecepatan terpelan yang akan membuat cincin logam tetap berada di orbitnya.

7. Mintalah seorang temanmu untuk memakai kacamata pengaman (lihat Gambar di bawah). Ketika temanmu mengatakan,”Mulai”, hitunglah revolusi yang dibuat cincin logam. Revolusi adalah satu putaran mengelilingi lintasan melingkar.

gambar menguji periode orbit

8. Berhentilah menghitung ketika temanmu mengatakan,”Berhenti”, pada akhir detik ke-10.

9. Hitunglah periode orbit, T, (waktu per revolusi) dari cincin logam dengan membagi waktu dengan jumlah revolusi. Sebagai contoh, jika kamu menghitung lima revolusi dalam 10 detik, periode orbitnya sama dengan:

Baca Juga:   Membuat Model Gerakan Pendulum di Kutub Utara

T          = periode orbit

= waktu: jumlah revolusi

= 10 detik: 5 revolusi

= 2 detik/revolusi

10. Ini dibaca 2 detik per revolusi dan berarti cincin logam memerlukan waktu 2 detik untuk melakukan sekali revolusi.

11. Ulangilah langkah 5 sampai 9 sebanyak empat kali sehingga kamu mendapatkan 5 hasil pengukuran.Ulangilah langkah 5 sampai 10 untuk dua jarak simpul yang lain; 90 cm pada simpul kedua, dan 135 cm pada simpul ketiga.

12. Catatlah hasilnya pada Tabel Periode Orbit dibagi Jarak Orbit seperti pada Tabel.

13. Buatlah grafik batang dari rata-rata periode orbit. Letakkan jarak (peubah bebas yang kamu ubah) pada sumbu horizontal. Letakkan periode orbit (peubah tergantung yang berubah karena perubahan peubah bebas) pada sumbu vertikal.

Hasil

Hasil pengujian cara menentukan pengaruh jarak terhadap orbit planet berhasil. Semakin panjang benangnya, maka semakin besar periode orbitnya.

Mengapa?

Hukum ketiga Kepler tentang gerakan planet menyatakan bahwa semakin jauh jarak orbit sebuah planet dari Matahari, maka akan semakin besar periode orbit planet tersebut. Percobaan ini menunjukkan bahwa hukum ini bekerja untuk sebuah objek yang berputar pada jalur melingkar.

Cobalah Pendekatan Baru

Bagaimana massa sebuah objek yang sedang mengorbit mempengaruhi periode orbitnya? Ulangilah percobaan dengan menggunakan dua cincin logam. Seperti sebelumnya, berilah energi yang cukup untuk menjaga kedua cincin logam tetap berada di orbit yang melingkar. Carilah rumus periode orbit yang berkaitan dengan massa dalam buku fisika. Apakah hasil percobaanmu sesuai dengan rumus tersebut?

Rancanglah Percobaanmu Sendiri

1. Semakin jauh barycenter (pusat massa) sistem planet-Matahari dari Matahari, akan semakin besar periode orbit revolusi planet tersebut. Gunakan dua buah tongkat dengan panjang yang berbeda untuk menggambarkan prinsip ini. Pertama, tentukan pusat massa setiap tongkat dengan menyeimbangkannya di atas jarimu. Tempat jarimu menyentuh tongkat tersebut adalah pusat massanya. Tandailah pusat massa setiap tongkat. Letakkan salah satu ujung setiap tongkat di atas permukaan rata, seperti lantai atau meja. Berilah jarak beberapa cm di antara kedua tongkat tersebut. Permukaan rata mewakili Matahari. Tahanlah supaya kedua tongkat tetap berdiri vertikal dengan menggunakan ujung-ujung jarimu. Condongkan kedua tongkat ke arah yang sama sehingga keduanya bisa jatuh ke arah yang sama. Lepaskan kedua tongkat tersebut dalam waktu bersamaan. Tongkat manakah yang terlebih dahulu menyentuh permukaan? Untuk pameranmu, kamu bisa menggunakan gambar seperti Gambar berikut yang menunjukkan hasil dari percobaan ini.

2a. Rancanglah sebuah percobaan untuk mengukur periode orbit salah satu planet yang terlihat. Perhatikan bahwa Merkurius sulit dilihat karena terlalu dekat dengan Matahari dan gerakan Yupiter dan Saturnus terlalu lambat. Karena mudah dilihat dan gerakannya ideal, Venus dan Mars menjadi sumber yang terbaik. Satu percobaan yang bisa dilakukan adalah dengan mengukur gerakan sudut rata-rata dari planet yang dipilih setiap hari. Gunakan hasilnya untuk menghitung periode orbit, yaitu waktu untuk 1 revolusi 360°. Mulailah pada hari 1 dengan menggunakan cross-staff (lihat cara membuat dan menggunakan cross-staff) untuk mengukur pemisahan sudut antara planet dan sebuah bintang. Buatlah 5 pengukuran pada hari pertama dan hitunglah rataratanya. Lakukan pengukuran selama 7 hari dan buatlah rata-ratanya. Catatlah hasil pengukuranmu pada Tabel Data Pemisahan Sudut seperti Tabel 14.2. Hitunglah periode orbit planet dengan menggunakan langkah-langkah berikut ini.

Baca Juga:   Cara Mudah Menentukan Azimut 0° (Nol Derajat)

Hitunglah selisih (D₁) antara rata-rata pemisahan sudut pada hari pertama dan ketujuh.

Hitunglah waktu (t₁) untuk D₁, yang merupakan waktu antara rangkaian pengukuran. Maka t₁ = 7 hari. .

Hitunglah porsi revolusi (D₂) planet yang bergerak dalam 6 hari dengan membagi D₁ dengan derajat 1 revolusi, yaitu 360°.

D2 = D1 / 360°

Hitunglah periode orbit (T) dengan menggunakan persamaan berikut ini.

T = t1 / D2

b. Hukum Kepler ketiga menyatakan bahwa periode orbit sebuah planet (waktu satu putaran mengelilingi Matahari) tergantung pada jarak ratarata dari Matahari. Persamaannya adalah sebagai berikut.

P2 = k X r3

P adalah periode orbit, r adalah jarak rata-rata dari Matahari, dan k adalah konstanta. Jika P menggunakan tahun dan r menggunakan AU, maka k sama dengan 1. Gunakan jari-jari yang diketahui dari planetplanet yang terlihat (lihat Lampiran 3), hitunglah periode orbit setiap planet. Perhatikan bahwa jari-jarinya harus menggunakan satuan AU, yang bisa ditentukan dengan menggunakan jarak rata-rata planet dari Matahari dan membaginya dengan jarak rata-rata Bumi dari Matahari. Sebagai contoh, untuk Merkurius, jari-jari dalam AU bisa ditentukan dengan menggunakan mil atau km; 36 : 93 = 0,39 AU.

c. Hitunglah persentase kesalahan pada percobaanmu dengan menggunakan periode orbit yang sudah diketahui dan periode orbit yang sudah ditentukan pada percobaan sebelumnya. (Lihat Lampiran 2 untuk informasi tentang kesalahan persentase.) Apakah gerakan mundur itu dan apa pengaruhnya pada kesalahan persentase? Untuk keterangan lebih lanjut tentang gerakan mundur, lihatlah buku berjudul Astronomy, karangan Dinah Moche (New York: Wiley, 2000), hal. 197-200.

Carilah Faktanya

Astronom berkebangsaan Jerman yang bernama Johann Titius (1729-1796) menunjukkan bahwa jarak planet dari Matahari mengikuti sebuah rumus ketika diukur dalam satuan astronomi. Rumus ini dikenal sebagai hukum Bode. Bagaimana polanya? Mengapa tidak disebut hukum Titius? Apakah peranan penting yang dimainkan oleh pola ini dalam penemuan asteroid dan beberapa planet? Seberapa akuratkah hasil penghitungan jarak dengan menggunakan rumus ini? Untuk keterangan lebih lanjut, lihatlah buku berjudul The Friendly Guide to the Universe, karangan Nancy Hathaway (New York: Penguin, 1994), hal. 190-192.

- Advertisement -spot_img
- Advertisement -spot_img

Latest News

Kapuk Randu sebagai Penanda Musim

Kapuk randu sebagai penanda musim. Pohon kapuk saat buahnya mulai merekah dan siap berjatuhan menjadi penanda akan masuknya Monsun...
- Advertisement -spot_img

More Articles Like This

- Advertisement -spot_img