Kenapa bentuk lintasan / orbit Bumi mengelilingi Matahari itu elips ya?
Jawaban:
Anda harus membedakan antara medan vektor gravitasi dengan lintasan objek di dalam medan gravitasi. Di tingkat SMP sudah diajarkan mengenai GLBB dan gerak parabola yang disebabkan oleh percepatan gravitasi di permukaan bumi yang dianggap konstan baik besar maupun arahnya (ke bawah/y negatif). Pada gerak jatuh bebas, lintasan objek berupa garis lurus, namun lajunya berubah secara beraturan dengan percepatan konstan, dalam hal ini sama dengan percepatan gravitasi. Sedangkan pada gerak parabolik, seperti lintasan peluru meriam, komponen kecepatan horizontalnya konstan, sedangkan komponen kecepatan vertikalnya selalu berkurang sebesar negatif g. Ini bukan berarti bahwa medan gravitasi berbentuk parabola, karena seperti disebutkan sebelumnya, g diasumsikan konstan dengan arah ke bawah / sumbu y negatif.
Dalam pelajaran di atas biasanya diambil beberapa asumsi sebagai berikut :
1. Permukaan tanah/ground dianggap lurus dan datar, terletak pada sumbu x dalam koordinat cartesius.
2. Sumbu y positif adalah arah ke atas, sumbu y negatif ke bawah, sumbu z diabaikan.
3. Besar dan arah percepatan gravitasi selalu konstan di semua tempat dalam koordinat, dengan arah ke bawah.
4. Gaya gesekan udara dapat diabaikan.
Konsekuensi dari asumsi di atas, lintasan objek akan berbentuk parabola. Pada titik baliknya, komponen kecepatan objek searah sumbu y sama dengan 0.
Dalam kasus orbit planet, beberapa asumsi di atas tidak berlaku, terutama asumsi ketiga. Berdasarkan hukum gravitasi universal oleh Newton, besarnya gaya gravitasi yang bekerja pada dua titik massa sebanding dengan massa masing-masing objek dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya. Arah gaya gravitasi yang bekerja pada kedua objek adalah menuju ke titik pusat massa sistem total. Dalam kasus tata surya, massa matahari mendominasi total massa tata surya, sehingga arah gaya gravitasi yang bekerja pada planet-planet cenderung menuju ke pusat massa matahari. Bisa disimpulkan bahwa medan gravitasi matahari berbentuk bola/spherical yang arahnya menuju pusat massa tata surya, dengan kuat medan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya dari pusat massa tata surya.
Jika lintasan orbit planet ditempatkan pada bidang xy dalam koordinat cartesius, maka arah dan besarnya percepatan gravitasi yang dialami oleh planet berubah-ubah tergantung posisinya relatif terhadap matahari. Dengan kalkulus dapat ditunjukkan bahwa medan gravitasi seperti itu akan menghasilkan lintasan berupa irisan kerucut, yang biasanya berbentuk elips atau hiperbola. http://en.wikipedia.org/wiki/Conic_section Lintasan parabola maupun lingkaran merupakan kasus khusus.
Jika anda menyukai program animasi komputer, anda bisa membuat simulasi orbit planet dengan percepatan gravitasi sesuai persamaan Newton. Tinggal masukkan posisi dan kecepatan awalnya, anda akan mendapatkan diagram lintasan orbitnya. Pada praktiknya, analisis gerakan objek dalam pengaruh gravitasi sangat sulit dilakukan jika jumlah objeknya lebih dari dua sekaligus. Oleh karena itu penyelesaiannya biasanya menggunakan metode brute force, yaitu menghitung gaya tarik gravitasi yang dikerjakan oleh masing-masing objek terhadap objek lainnya, kemudian menghitung perubahan kecepatan dan perubahan posisi pada tiap-tiap timeframe, sama dengan yang dilakukan oleh program animasi.
Jika anda tertarik untuk mempelajari lebih lanjut, silakan buka link di bawah ini.
http://en.wikipedia.org/wiki/Newton%27s_law_of_universal_gravitation
http://en.wikipedia.org/wiki/Orbital_equation
http://en.wikipedia.org/wiki/Elliptic_orbit
http://en.wikipedia.org/wiki/Vis-viva_equation
http://www.forumsains.com/astronomi-dan-kosmologi/gravitasi-elips/msg137466/?topicseen#new
0 Comments