Johannes Kepler merupakan seorang tokoh penting dalam revolusi ilmiah adalah seorang astronom Jerman, matematikawan dan astrolog. Dia paling dikenal melalui hukum gerakan planetnya. Dia kadang dirujuk sebagai “astrofisikawan teoritikal pertama", meski Carl Sagan juga memanggilnya sebagai ahli astrologi ilmiah terakhir. Pada usia 29 tahun, Johannes Kepler menjadi matematikawan kekaisaran untuk Kaisar Romawi Suci, beserta ahli astrologi kerajaan Jendral Wallenstein, suatu jabatan yang ia pegang hingga akhir hayatnya. Kepler juga seorang professor matematika di Universitar Graz. Karier Kepler juga bersamaan dengan karier Galileo Galilei. Pada awal kariernya, Kepler adalah asisten Tycho Brahe.
Hukum I Kepler
"Setiap planet bergerak dengan lintasan elips, Matahari berada di salah satu fokusnya." Meski secara teknis elips yang tidak sama dengan lingkaran, tetapi sebagian besar planet planet mengikuti orbit yang bereksentrisitas rendah, jadi secara kasar bisa dibilang mengaproksimasi lingkaran. Jadi, kalau ditilik dari pengamatan jalan edaran planet, tidak jelas kalau orbit sebuah planet adalah elips. Namun, dari bukti perhitungan Kepler, orbitorbit itu adalah elips, yang juga memeperbolehkan benda-benda angkasa yang jauh dari Matahari untuk memiliki orbit elips. Benda-benda angkasa ini tentunya sudah banyak dicatat oleh ahli astronomi, seperti komet dan asteroid. Sebagai contoh, Pluto, yang diamati pada akhir tahun 1930, terutama terlambat diketemukan karena bentuk orbitnya yang sangat elips dan kecil ukurannya.
Bentuk elips orbit ditentukan oleh eksentrisitas (e) elips tersebut. Semakin kecil eksentrisitasnya, maka bentuk elipsnya akan semakin mendekati bentuk lingkaran. Dan sebaliknya, bila eksentrisitasnya semakin besar, bentuk elips akan memanjang dan tipis.
Jarak merupakan perbandingan dari jarak c dengan jarak a (e = c/a). Nilai eksentrisitas elips lebih besar dari 0 dan lebih kecil dari 1. Ketika planet berada pada jarak terjauh dari matahari, maka pada saat itu planet berada pada titik aphelion. Letaknya pada gambar yaitu pada ujung kiri elips (sebelah kiri F1). Jarak dari aphelion ke matahai dapat dihitung dengan menjumlahkan jarak a dengan c. Jika planet berada pada ujung kanan elips (sebelah kanan F2) maka planet sedang berada pada titik perihelion. Pada saat itu planet berada pada jarak terdekat dengan matahari. Jarak perihelion dengan matahri merupakan selisih antara jarak a dengan c. Hukum II Kepler
“Setiap planet bergerak sedemikian sehingga suatu garis khayal yang ditarik dari matahari ke planet tersebut mencakup daerah dengan luas yang sama dalam waktu yang sama.”
Pada gambar diatas dperlihatkan dua contoh luasan untuk menjelaskan hukum II Kepler. Kedua luasan ini mempunyai luas yang sama. Pada selang waktu yang sama, garis khayal yang menghubungkan planet dan matahari menyapu luasan yang memiliki besar yang sama. Oleh karena itu, ketika planet bergerak dari b ke c (titik aphelion), kecepatan orbit planet lebih kecil atau lambat. Sedangkan ketika planet bergerak dari d ke e (titik perihelion) kecepatan orbit planet lebih besar atau cepat. Maka kesimpulannya keceptan orbit maksimum planet yaitu ketika planet berada di titik perihelion dan kecepatan minimumnya ketika berada di titik aphelion.
Hukum III Kepler Planet yang terletak jauh dari Matahari memiliki perioda orbit yang lebih panjang dari planet yang dekat letaknya. Hukum Kepler ketiga menjabarkan hal tersebut secara kuantitatif.
"Perioda kuadrat suatu planet berbanding dengan pangkat tiga jarak rata-ratanya dari Matahari." Secara matematis Hukum Kepler dapat ditulis sebagai berikut :
Keterangan : T1= Periode planet pertama T2= Periode planet kedua r1 = jarak planet pertama dengan matahari r2 = jarak planet kedua dengan matahari Persamaan ini dapat diturunkan dengan menggabungkan 2 persamaan hukum Newton, yaitu hukum gravitasi Newton dan hukum II Newton untuk gerak melingkar beraturan.
Percobaan Sederhana Hukum Kepler I Alat & Bahan: •
2 buah paku
•
Benang
•
Stereofoam berbentuk bulat
•
Duplex
•
Cat & kuas
•
Lem
•
Pensil, penggaris, spidol
Langkah-langkah: 1. Dimulai dengan memotong duplex sesuai ukuran yang diinginkan sebagai alas percobaan. 2. Tempel kedua paku dengan jarak 15 cm dalam satu garis horizontal. 3. Tempelkan salah satu stereofoam (yang lebih besar) pada salah satu paku, stereofoam tersebut lalu diberi warna menyerupai matahari. 4. Potong benang dan buat menjadi satu simpul yang berbentuk lingkaran, kemudian taruh benang tersebut di luar kedua paku. 5. Hias satu stereofoam lainnya menyerupai planet bumi dan tempelkan pada spidol yang akan mengorbit melalui ikatan benang. 6. Cat dan hias duplex menyerupai ruang angkasa. 7. Ikatkan spidol dengan benang yang sebelumnya sudah disiapkan, lalu percobaan dapat dilakukan dengan mengorbitkan spidol diantara kedua paku. Hasil percobaan: •
Orbit planet berbentuk elips.
•
Salah satu fokus orbit adalah matahari, sedangkan yang satunya adalah kosong.
MAKALAH PERCOBAAN HUKUM KEPLER MATA PELAJARAN FISIKA
Amanda Nur A. Farradhisya Ririz Fauzan Azhari Malikah Amalia Nur S. Naufal Zikri Zahra Aulia
X-MIPA 6 SMAN 7 Bandung
