Hukum Kepler

Posted on

Pengertian dan Bunyi hukum Kepler 1, 2 3 ☑️ Dilengkapi Gambar, Rumus (persamaan) dan Contoh Soal Hukum Kepler 1 2 3 ☑️

Anda pasti pernah mendengar pertanyaan, apakah matahari yang berputar mengelilingi bumi ataukah bumi yang bergerak mengelilingi matahari? Jawabannya adalah bumi yang bergerak mengelilingi.

Konsep ini dibuktikan melalui teori Hukum Kepler. Hukum ini sendiri kemudian berkembang menjadi 3 jenis. Sedangkan yang menjelaskan tentang pertanyaan tersebut adalah hukum Kepler 1. Berikut akan dijelaskan selengkapnya.

Pengertian Hukum Kepler

hukum kepler
Gambar Ilustrasi hukum kepler Via : Wikimedia.org

Pengertian Hukum Kepler adalah Hukum yang mengatur ketetapan gerakan planet-planet yang ada pada tata surya. Hukum kepler dibagi menjadi 3. Hukum Kepler 1 berfokus pada penjelasan tentang bentuk lintasan orbit dari planet-planet, hukum kepler 2 membahas mengenai Kecepatan sudut dan jari-jari orbit planet, dan hukum kepler 3 lebih fokus membahas periode revolusi dari setiap planet yang bergerak mengelilingi matahari.

Sebuah fakta yang harus diketahui adalah bahwa sebelum ditemukannya hukum ini, manusia pada jaman dahulu menganut paham bahwa bumi merupakan pusat dari alam semesta.

Hingga kemudian seorang astronom Polandia mengemukakan model heliosentris yang menyatakan bahwa bumi dan planet-planet lain bergerak mengelilingi matahari dengan lintasan berbentuk melingkar.

Kedua teori tersebut ternyata masih belum sempurna, hingga kemudian pada tahun 1609 Johanes Kepler mengemukakan teorinya tentang gerak planet ini. Kepler mengemukakan teori bahwa benar bumi dan planet lain mengelilingi matahari namun dalam orbit yang berbentuk elips.

Sejarah hukum kepler dimulai dari penemu pertamanya yakni astronom asal Jerman bernama Johannes Kepler, yang analisisnya terhadap pengamatan astronom Denmark pada abad ke-16 Tycho Brahe.

Dari hasil pengamatan ini memungkinkan dia untuk mengumumkan dua hukum pertamanya pada tahun 1609 dan hukum ketiga pada tahun 1618.

Dari paparan sejarah teori diatas itulah muncul istilah Hukum Kepler 1 , 2 dan 3. Sebagaimana dirumuskan oleh Kepler, hukum-hukum tersebut tentu saja tidak memperhitungkan interaksi gravitasi dari berbagai planet satu sama lain.

Sehingga dunia Fisika telah menetapkan bahwa hukum Kepler berlaku tidak hanya untuk gravitasi tetapi juga untuk semua gaya hukum kuadrat terbalik lainnya dan, jika kelonggaran dibuat untuk efek relativistik dan kuantum, pada gaya elektromagnetik di dalam atom.

Hukum Kepler 1

hukum kepler 1
Gambar hukum kepler 1 Via : Byjus.com
Bunyi hukum kepler 1 menyatakan bahwa lintasan setiap planet saat mengelilingi matahari adalah elips dimana matahari berada pada satu titik fokus dari elips tersebut.

Titik terdekat planet dengan matahari disebut perihelion, sedangkan untuk titik terjauh planet dari matahari disebut aphelion. Pada model lintasan yang berdasarkan hukum ini, lintasan tersebut memiliki dua titik fokus.

Matahari terletak pada titik fokus yang diberi tanda f2. Dari kondisi tersebut, maka planet kemudian memiliki dua jarak, yaitu planet ke titik fokus matahari dan jarak ke titik fokus lainnya.

Elips adalah bentuk yang menyerupai lingkaran pipih. Berapa banyak lingkaran diratakan dinyatakan oleh eksentrisitasnya. Eksentrisitas adalah angka antara 0 dan 1. Angka nol mendefinisikan sebagai lingkaran yang sempurna.

Eksentrisitas elips mengukur seberapa rata lingkaran itu. Ini sama dengan akar kuadrat dari [1 – b*b/(a*a)]. Huruf a adalah singkatan dari sumbu semimayor, jarak melintasi sumbu panjang elips.

Huruf b adalah singkatan dari sumbu semiminor, jarak melintasi sumbu pendek elips. Untuk lingkaran sempurna, a dan b sama sehingga eksentrisitasnya nol. Orbit bumi memiliki eksentrisitas 0,0167, sehingga sangat mendekati lingkaran sempurna.

Hukum Kepler 2

hukum kepler 2
Gambar hukum kepler 2 Via : Byjus.com
Hukum Kepler 2 menyatakan bahwa tiap-tiap planet bergerak sedemikian rupa hingga tercipta garis khayal yang ditarik dari matahari menuju planet tersebut mencakup daerah yang memiliki luas dan waktu sama.

Karena orbitnya tidak melingkar, energi kinetik planet tidak konstan di jalurnya. Hal ini menyebabkan energi kinetik lebih banyak berkumpul di dekat Perihelion, sedangkan pada area Aphelion energi kinetik menjadi lebih sedikit, sehingga didapatkan persamaan rmin + rmax = 2a × (panjang sumbu utama elips)”

Dari hukum yang telah ada sebelumnya memang dijelaskan tentang bagaimana bentuk orbit planet. Namun hukum ini masih memiliki kekurangan yakni tidak bisa memperkirakan dimana kedudukan planet di satu waktu.

Karena itulah Kepler berupaya memecahkan permasalahan tersebut hingga melahirkan hukum yang kedua tersebut. Untuk lebih memahami konsep ini, perhatikan ilustrasi gambar berikut.

ilustrasi hukum kepler 2
Via : studiobelajar.com

Dari gambar tersebut dapat dilihat adanya contoh orbit planet-planet terhadap matahari. Kecepatan sudut dan jari-jari orbit planet berbentuk elips cenderung bervariasi.

Planet cenderung bergerak lebih cepat saat dekat dengan matahari dan begitu pula sebaliknya akan bergerak lebih lambat saat jaraknya jauh dari matahari. Apabila diketahui periode revolusi planet adalah P, maka rumus mencari kecepatan sudut rata-ratanya adalah:

rumus 2 kepler

Hukum Kepler 3

hukum kepler 3
Gambar hukum kepler 3 Via : www.britannica.com
Hukum 3 Kepler ini menyatakan bahwa kuadrat periode saat planet bergerak mengelilingi matahari sebanding dengan pangkat tiga dari jarak rata-rata planet ke matahari.

Pada hukum ketiga ini dijelaskan tentang periode revolusi dari setiap planet yang bergerak mengelilingi matahari. Planet mempunyai periode orbit yang lebih lama saat berada jauh dari matahari.

Begitu pula sebaliknya, planet mempunyai periode orbit yang lebih singkat apabila letaknya berada dekat dengan matahari. Jika dituliskan secara matematis, rumus hukum Kepler 3 ini bisa dirumuskan sebagai berikut:

rumus hukum kepler 3

Dimana:

  • T1 : Periode dari planet pertama
  • R1 : Jarak planet pertama dengan matahari
  • T2 : Periode dari planet kedua
  • R2 : Jarak antara planet kedua dengan matahari

Hukum ke 3 ini secara khusus memiliki prinsip kerja membandingkan periode orbit dan jari-jari orbit sebuah planet dengan planet lain. Tidak seperti hukum pertama dan kedua yang menjelaskan karakteristik gerak satu planet, hukum ketiga membuat perbandingan antara karakteristik gerak planet yang berbeda.

Perbandingan yang dibuat adalah bahwa perbandingan kuadrat periode dengan pangkat tiga jarak rata-ratanya dari matahari adalah sama untuk setiap planet.

Berapa lama waktu yang dibutuhkan planet untuk mengelilingi Matahari (periodenya, P) berhubungan dengan jarak rata-rata planet dari Matahari (d).

Artinya, kuadrat periode, P*P, dibagi pangkat tiga dari jarak rata-rata, d*d*d, sama dengan konstanta. Untuk setiap planet, tidak peduli periode atau jaraknya, P*P/(d*d*d) adalah angka yang sama.

Untuk memudahkan anda dalam memahami konsep hukum ketiga ini, berikut kami paparkan Ilustrasi periode orbit dan jarak rata-rata dari matahari (jari-jari orbit) untuk Bumi dan mars seperti pada tabel di bawah ini :

Planet Periode
(s)
Jarak Rata2 (m) T2/R3
(s2/m3)
Earth 3.156 x 107 s 1.4957 x 1011 2.977 x 10-19
Mars 5.93 x 107 s 2.278 x 1011 2.975 x 10-19

Perhatikan pada angka rasio T2/R3 yang ada pada Bumi memiliki nilai yang sama dengan planet mars. Selain itu, jika rasio T2/R3 yang sama dihitung untuk planet planet yang lainnya, ternyata angka rasio ini hampir sama nilainya untuk semua planet (lihat tabel di bawah), dan tiap tiap planet memiliki rasio T2/R3 yang sama.

Planet Periode
(yr)
Jarak Rata Rata (au) T2/R3
(yr2/au3)
Mercurius 0.241 0.39 0.98
Venus .615 0.72 1.01
Bumi 1.00 1.00 1.00
Mars 1.88 1.52 1.01
Jupiter 11.8 5.20 0.99
Saturnus 29.5 9.54 1.00
Uranus 84.0 19.18 1.00
Neptunus 165 30.06 1.00
Pluto 248 39.44 1.00

Sumber Tabel : www.physicsclassroom.com/

Hukum ini digunakan oleh para ilmuwan untuk dasar dalam menentukan lintasan antar planet maupun benda angkasa lain seperti komet atau asteroid yang mengelilingi matahari.

Hukum ini juga bisa digunakan untuk benda langit lain, seperti orbit bulan atas planetnya. Dengan adanya hukum ini bisa diprediksi lintasan atau orbit benda luar angkasa tersebut dengan perhitungan yang lebih sederhana.

Contoh Soal Hukum Kepler

Setelah mempelajari konsep dasar dan beberapa rumus yang digunakan untuk perhitungannya, Anda bisa menggunakan rumus tersebut untuk melakukan penghitungan. Kalau begitu, cobalah mengerjakan beberapa contoh soal hukum Kepler berikut.

a. Dua planet yaitu planet X dan Y mengorbit pada matahari. Jika perbandingan jarak antara planet X dan planet Y ke matahari adalah 4:9 serta planet X memiliki periode planet X tersebut untuk mengelilingi matahari adalah 24 hari, maka berapakah periode planet Y untuk mengelilingi matahari?

Pembahasan :

Rx : Ry = 4:9

Tx = 24 hari

soal hukum kepler

Jadi periode waktu yang dibutuhkan Planet Y untuk mengelilingi matahari adalah 81 hari.

Kesimpulan :

Kesimpulan ahir yang didapatkan dari tiga hukum gerak planet diatas dapat dinyatakan sebagai berikut:

  1. Semua planet bergerak mengelilingi Matahari dalam orbit elips, dengan Matahari sebagai salah satu fokusnya.
  2. Sebuah vektor radius yang menghubungkan setiap planet ke Matahari menyapu luasan yang sama dalam waktu yang sama.
  3. Kuadrat periode sidereal (revolusi) planet-planet berbanding lurus dengan pangkat tiga jarak rata-ratanya dari Matahari.
Materi Hukum dalam ilmu Elektronika Lainnya :
Hukum Newton Hukum Pascal
Hukum Kirchhoff Hukum Ohm

Demikian tadi penjelasan ringkas dan jelas dari wiki elektronika tentang Hukum Kepler 1, 2 dan 3 beserta contoh soalnya. Sebagai catatan ahir, hukum kepler merupakan hukum yang berkaitan dengan gerak planet dimana masing-masing menjelaskan tentang bagaimana bentuk lintasannya, kecepatannya melakukan orbit hingga periode revolusi yang dilakukan.

5/5 - (1 vote)
Related posts:
Gravatar Image
Mahasiswa telat lulus yang lagi hobi mempelajari Ilmu Elektronika!

2 comments

  1. I really liкe your blog.. very nice colors & theme.
    Did you makе this website yourself or did
    you hiгe someone to do it for you? Ⲣlz respond as I’m looking to create my oᴡn blog and would
    ⅼike to know where ᥙ got this from. thanks a lot

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *