Dalam ilmu fisika terdapat salah satu hukum yang mengembangkan bidang matematika, astronomi dan astrologi. Hukum tersebut dikenal dengan hukum Kepler 1 2 3. Hukum tersebut berasal dari ilmuwan Jerman yaitu Johannes Kepler pada tahun 1571-1630. Kepler mempunyai banyak karya yang membahas tentang pergerakan planet mengelilingi matahari. Ingin tahu lebih dalam tentang Hukum Kepler, Yuk simak penjelasanya berikut ini.
Pengertian Hukum Kepler
Hukum Kepler adalah hukum yang dikembangkan oleh Johannes Kepler, merupakan seorang ilmuwan astronomi dan matematikawan Jerman yang menemukan hukum Kepler. Dahulu orang percaya tentang geosentris dan membenarkan bumi menjadi pusat alam semesta. Hal ini disebabkan karena penglihatan dan pengalaman manusia dari kehidupan sehari-hari yang terbatas.
Penemuan hukum Kepler ini didasari oleh data seorang astronomi dari Denmark bernama Tycho Brahe. Seorang astronom asal Yunani menyatakan bahwa matahari dan planet mengelilingi bumi dan bumi berada di pusat tata surya dalam lintasan melingkar. Sehingga orang-orang percaya dan mengamati matahari, bulan, dan bintang tersebut bergerak dan bumi diam.
Saat itu muncul model heliosentris oleh Nicolaus Copernicus seorang astronom asal Polandia. Model heliosentris merupakan pemahaman bahwa bumi dan planet mengelilingi matahari dalam lintasan melingkar sebagai bentuk lintasan gerak planet. Dari penelitian yang dilakukan oleh Nicolaus tersebut, masih mempunyai kekurangan pada bentuk lintasan planet.
Oleh karena itu, Kepler mengembangkan teori heliosentris untuk melengkapi penelitian, hingga ditemukan hukum Kepler yang berperan penting dalam kehidupan manusia. Hukum Kepler dikembangkan dalam tiga penelitian yaitu Hukum Kepler 1 2 3.
Fungsi Hukum Kepler
Hukum Kepler mempunyai peran penting dalam kehidupan manusia. Hukum ini digunakan untuk pengorbitan matahari, bumi, dan lainya. Saat ini, hukum Kepler dapat memperkirakan lintasan planet dan benda luar angkasa yang mengorbit pada matahari. Begitu juga dengan bulan yang mengorbit pada bumi.
Pengorbitan bumi tersebut menggunakan hukum dasar yaitu hukum Kepler. Benda tersebut merupakan asteroid OL339 dengan ukuran 150 meter atau 490 kaki pada tahun 2014. Asteroid tersebut berada dengan jarak yang cukup dekat dengan bumi dan mempunyai orbit elips. Sehingga dapat terlihat seperti satelit.
Hingga saat ini hukum Kepler digunakan dalam bidang astronomi. Hukum ini mempelajari kehidupan luar angkasa beserta benda di dalamnya. Hukum tersebut menjadi dasar untuk berbagai penemuan baru oleh para astronom saat ini.
Konsep Hukum Kepler
Pada tahun 1609, Kepler mengembangkan teori heliosentris tersebut. Pada teori ini, Kepler memberikan penjelasan mengenai orbit planet yang berbentuk oval atau elips, bukan orbit dengan bentuk sirkular. Hal ini yang membedakan teori dari Nicolaus dan Kepler dalam memahami ilmu astronomi.
Planet yang mengelilinginya mempunyai jarak yang berbeda-beda. Dari lintasan elips tersebut, mempunyai nilai eksentrisitas antara 0 dan 1. Jika nilai eksentrisitas tersebut mendekati angka satu, maka bentuk lintasan akan semakin tipis dan panjang. Jika lintasan berbentuk lingkaran maka nilai eksentrisitas mendekati angka nol.
Untuk posisi planet ditentukan berdasarkan jaraknya dengan matahari. Planet yang mempunyai jarak paling jauh dengan matahari, maka planet tersebut ada di titik aphelion. Sedangkan planet yang mempunyai jarak paling dekat dengan matahari, maka planet tersebut ada di titik periphelion.
Bunyi Hukum Kepler
Hukum Kepler mempunyai tiga macam, yaitu Hukum Kepler 1 2 3. Masing-masing mempunyai bunyi yang berbeda-beda, yaitu sebagai berikut.
Hukum Kepler 1 berbunyi, “Matahari terletak di fokus elips dan dikelilingi oleh semua planet yang bergerak pada lintasan elips.”
Berdasarkan hukum Kepler 1 ini, menyatakan bagaimana bentuk orbit planet. Namun, tidak memperkirakan keberadaan planet tersebut. Sehingga Kepler mengembangkan kembali penelitiannya dan menemukan hukum Kepler 2.
Hukum Kepler 2 berbunyi, “Garis Semu antara planet dengan matahari dalam rentang waktu yang sama mempunyai luas juring yang sama”.
Dalam hukum Kepler 2 ini menyatakan tentang pergerakan edar planet. Hukum ini dapat menentukan kecepatan revolusi planet yang terbesar saat planet ada di jarak paling dekat dengan matahari atau kecepatan planet terkecil saat planet ada di jarak paling jauh dengan matahari.
Kepler masih mengembangkan penemuannya untuk menjelaskan periode revolusi planet yang mengitari matahari pada hukum Kepler 3. Hukum Kepler 3 berbunyi “Pangkat tiga jarak rata-rata planet yang dilihat dari matahari sebanding dengan kuadrat periode planet”. Ketiga hukum Kepler tersebut saling berkaitan loh, teman-teman.
Rumus Hukum Kepler
Hukum Kepler mempunyai rumus atau formula yaitu:
Keterangan:
T1 = Periode planet 1
T2 = Periode planet 2
r1 = Jarak planet 1 ke dari matahari
r2 = Jarak planet 2 dari matahari
Dari rumus tersebut dapat menggabungkan hukum gravitasi newton dan hukum newton II. Untuk rumus hukum gravitasi newton yaitu:
Keterangan:
Fg = Gaya gravitasi matahari
m1 = Massa matahari
m2 = Massa planet
r = Jarak rata-rata matahari dan planet
Sedangkan untuk rumus hukum Newton II yaitu:
Keterangan:
m = Massa planet
v = Kecepatan rata-rata planet
r = Jarak rata-rata planet
Dari rumus tersebut, dapat digunakan untuk menentukan jarak setiap planet dengan matahari. Hal tersebut karena setiap planet mempunyai lintasan masing-masing yang jaraknya berbeda-beda dengan matahari. Planet selalu berputar mengelilingi matahari, sehingga untuk mengetahui jarak antara planet dengan matahari dapat menggunakan formula tersebut.
Contoh Soal Hukum Kepler
Contoh Soal 1
Berapa jarak antara planet venus dengan matahari jika periode orbit planet Saturnus adalah 0.5 tahun. Bumi mengelilingi matahari selama 1 tahun. Untuk jarak rata-rata matahari dengan bumi yaitu 1.5 x 1010 m.
Jawab:
Diketahui =
Periode bumi atau Tb : 1 tahun
Periode planet Saturnus atau Ts : 0.5 tahun
Jarak antara bumi dan matahari atau Rm-b: 1.5 x 1010 m
Ditanyakan?
Berapakan jarak antara planet Saturnus dan matahari atau Rm-v?
Jawab =
Maka jarak antara planet Saturnus dengan matahari adalah 9.45 x 109 m.
Kesimpulannya, jarak antara planet Saturnus dengan matahari lebih dekat daripada jarak antara Bumi dengan matahari.
Contoh Soal 2
Diketahui jarak planet Venus dari matahari adalah 2.25 x 109 m. Berapakah jarak antara planet Yupiter dengan matahari jika periode planet tersebut 0.786 tahun dan periode planet Venus adalah 0.55 tahun.
Jawab:
Diketahui=
Periode planet Venus atau Tv = 0.550 tahun
Periode planet Yupiter atau Ty = 0.786 tahun
Jarak antara planet Venus dengan matahari atau Rm-v = 2.25 x 109 m
Ditanyakan=
Berapakah jarak antara planet Yupiter atau Rm-y?
Jawab =
Maka jarak antara planet Yupiter dengan matahari adalah 2.85 x 109 m.
Kesimpulannya, jarak antara planet Yupiter dengan matahari lebih jauh daripada jarak antara planet Venus dengan matahari.
Contoh Soal 3
Jarak antara bumi dengan matahari adalah 1.5 x 1011 m dan jarak antara planet Uranus dengan matahari adalah 2.15 x 108 m. Sedangkan periode bumi mengelilingi matahari selama 1 tahun, berapakah periode yang dibutuhkan planet Uranus untuk mengelilingi matahari?
Jawab:
Diketahui=
Periode Bumi atau Tb = 1 tahun
Jarak antara Bumi dengan matahari atau Rm-b = 1.5 x 1011 m
Jarak antara planet Uranus dengan matahari atau Rm-u = 2.15 x 108 m
Ditanyakan=
Berapakah periode planet Uranus mengelilingi matahari atau Tu?
Jawab =
Maka jarak antara planet Uranus dengan matahari adalah 1.17 x 109 m.
Kesimpulannya, jarak antara planet Uranus dengan matahari lebih dekat daripada jarak antara planet Bumi dengan matahari.
