Mengenal Hukum Kepler 1, 2, dan 3 Beserta Bunyi dan Rumus Lengkapnya
Mengenal Hukum Kepler 1, 2, dan 3 beserta Bunyi dan Rumus Lengkapnya – Apakah Bumi bergerak mengelilingi Matahari atau Matahari yang bergerak mengelilingi Bumi?
Anda bisa menemukan jawabannya dengan memahami bunyi dan rumus lengkap Hukum Kepler 1, 2, dan 3.
Tidak belajar ilmu geografi bukan berarti Anda dilarang memahami ilmu tentang gerak benda-benda langit.
Merangkum informasi dari berbagai sumber, artikel ini menyajikan informasi tentang Hukum Kepler serta sejarah, bunyi, rumus lengkap, dan perannya.
Bunyi, Rumus Lengkap, dan Peran Hukum Kepler 1, 2, dan 3
Daftar Isi
Daftar Isi
Hukum Kepler 1, 2, dan 3 adalah hukum atau teori yang digunakan untuk memahami gerak planet-planet yang mengelilingi Matahari.
Anda bisa menyimak sejarah, bunyi, rumus lengkap, dan peran Hukum Kepler dalam ulasan di bawah ini.
Sejarah Hukum Kepler
Anda mungkin pernah mendengar teori geosentris dan teori heliosentris. Sejarah penemuan Hukum Kepler 1, 2, dan 3 tidak lepas dari dua teori tentang gerakan benda-benda dalam tata surya tersebut.
Teori geosentris menyatakan bahwa Matahari dan planet-planet bergerak mengelilingi Bumi. Masyarakat pada zaman dahulu meyakini kebenaran teori ini hingga seorang astronom Polandia bernama Nicolaus Copernicus mengemukakan teori heliosentris.
Teori heliosentris yang didukung oleh Galileo Galilei ini menyatakan hal yang berbeda. Menurut teori heliosentris, Bumi dan planet-planet lainnya bergerak mengelilingi Matahari dengan lintasan melingkar. Namun, teori ini belum sempurna.
Seorang ilmuwan matematika, astronomi, dan astrologi berkebangsaan Jerman, Johannes Kepler, kemudian melakukan studi untuk mengembangkan teori heliosentris dari Copernicus.
Studi yang dilakukan oleh Kepler mendasarkan pada data yang dicermati oleh Tycho Brahe, seorang astronom familiar dari Denmark.
Hasil studi yang dilakukan Kepler menjelaskan bahwa bentuk lintasan planet-planet saat mengelilingi Matahari adalah elips (oval), bukan lingkaran. Selain itu, Kepler juga menemukan kecepatan gerak planet-planet bervariasi.
Teori yang dikemukakan Kepler ini kemudian dikenal sebagai Hukum Kepler. Karena ada tiga hal penting yang ditemukan, muncullah Hukum Kepler 1, 2, dan 3. Bunyi atau isi dari masing-masing Hukum Kepler bisa disimak dalam uraian di bawah ini.
Bunyi Hukum Kepler 1, 2, dan 3 beserta Rumusnya
Penelitian yang dilakukan Kepler terhadap gerak seluruh planet yang mengelilingi Matahari telah melahirkan Hukum Kepler 1, 2, dan 3. Berikut ini uraian masing-masing beserta bunyi dan rumusnya.
Hukum Kepler 1
Semua planet bergerak mengelilingi Matahari. Gerak ini disebut revolusi. Apakah Anda juga yakin lintasan revolusi planet berbentuk elips? Hukum Kepler 1 memberikan penjelasan tentang bentuk lintasan lintasan planet-planet tersebut.
Mengutip Kemendikbud, bunyi Hukum Kepler 1 adalah:
“Lintasan setiap planet ketika mengelilingi Matahari berbentuk elips dan Matahari terletak pada salah satu fokusnya.“
Berdasarkan Hukum Kepler 1, model lintasan planet-planet saat mengelilingi Matahari bisa Anda lihat pada gambar di bawah ini.
Model lintasan planet di atas memperlihatkan lintasan elips yang terbentuk saat sebuah planet mengelilingi Matahari. Anda tentu bisa membedakan antara elips dan lingkaran.
Elips adalah bentuk geometri seperti lingkaran, tetapi memanjang dan simetris terhadap dua buah garis tengah yang tidak sama panjang. Elips memiliki dua titik pusat dan dua garis tengah.
Sebagai konsekuensinya, jarak sebuah planet dari Matahari akan berubah setiap saat. Sebuah planet bisa berada dalam posisi yang sangat jauh atau sangat dekat dari Matahari.
Pada model di atas, Matahari digambarkan berada pada salah satu titik yang ditandai dengan F1 dan F2.
Jadi, saat bergerak mengelilingi Matahari, sebuah planet punya dua jarak dengan Matahari, yaitu jarak terhadap F2 dan jarak terhadap F1.
Apakah Anda pernah mendengar kata perihelion dan aphelion? Jika belum, simak terus pembahasan ini.
Perihelion adalah titik terdekat sebuah planet dari Matahari, aphelion adalah titik terjauh sebuah planet dari Matahari.
Sebuah planet berada pada titik aphelion ketika posisinya di sebelah kanan F1 dan berada pada titik perihelion ketika posisinya di sebelah kiri F2. Semakin jelas, ya? Sekarang Anda bisa lanjut menyimak penjelasan tentang Hukum Kepler 2.
Hukum Kepler 2
Hukum Kepler 1 menjelaskan tentang bentuk lintasan planet saat mengelilingi Matahari, sedangkan Hukum Kepler 2 menjelaskan tentang kecepatannya. Mengutip dari Kemendikbud, bunyi Hukum Kepler 2 adalah
“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.”
Gambar di atas menampilkan dua contoh luasan yang sama (perhatikan bagian berwarna biru) untuk menjelaskan Hukum Kepler 2.
Pada selang waktu yang sama, garis khayal yang menghubungkan planet dan Matahari menyapu luasan yang memiliki besar yang sama.
Pada awalnya, banyak orang yang berpendapat bahwa kecepatan benda-benda langit saat mengelilingi Matahari adalah sama atau tetap. Namun, sesuai Hukum Kepler II, kecepatan benda langit saat mengelilingi Matahari tidak selalu sama.
Kecepatan gerak edar sebuah planet tergantung jaraknya dari Matahari. Saat posisi sebuah planet dekat dengan Matahari, gerak edarnya semakin cepat. Sebaliknya, saat posisinya jauh dari Matahari, gerak edarnya pun akan melambat.
Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa kecepatan maksimal sebuah planet dalam mengelilingi Matahari terjadi saat planet tersebut ada di titik perihelion. Sebaliknya, kecepatan minimalnya terjadi saat planet tersebut ada di titik aphelion.
Meskipun begitu, perbedaan kecepatan tersebut tidak terlalu signifikan karena bentuk lintasan planet tidak terlalu elips (nilai eksentrisitasnya rendah). Demikian sekilas tentang Hukum Kepler 2. Berikutnya, penjelasan tentang Hukum Kepler 3.
Hukum Kepler 3
Sepuluh tahun setelah mempublikasikan Hukum Kepler 2, Kepler mempublikasikan hukum ketiganya dalam De Harmonica Mundi (Harmony of the World).
Hukum Kepler 3 tersebut berisi pernyataan tentang periode revolusi setiap planet yang mengelilingi Matahari. Dalam hukum ketiga Kepler, periode revolusi planet dihubungkan dengan jari-jari orbit rata-ratanya.
Merujuk Kemendikbud, bunyi Hukum Kepler 3 adalah:
“Kuadrat periode suatu planet sebanding dengan pangkat tiga jarak rata-ratanya dari Matahari.”
Dalam bentuk matematis, jika jarak rata-rata antara planet dan matahari adalah r dan periode revolusi planet adalah T, maka Hukum Kepler 3 menyatakan bahwa T2 = Cr3 atau T2r3=C.
Karena nilai konstanta C untuk semua planet adalah sama, Kemendikbud menuliskan rumus Hukum Kepler 3 dan keterangannya sebagai berikut:
Keterangan:
T1= Periode planet pertama
T2= Periode planet kedua
r1 = jarak planet pertama dengan Matahari
r2 = jarak planet kedua dengan Matahari
Peran Hukum Kepler 1, 2, dan 3 dalam Kehidupan Sehari-hari
Gerak planet mengelilingi Matahari disebut revolusi. Waktu yang dibutuhkan planet untuk mengelilingi Matahari dinamakan periode revolusi. Periode revolusi sebuah planet berbeda dengan periode revolusi planet lainnya.
Bumi yang kita tinggali juga termasuk salah satu benda langit yang bergerak dan beredar mengelilingi Matahari.
Revolusi Bumi memerlukan waktu 365,25 hari. Periode revolusi Bumi tersebut dikenal dengan satuan waktu 1 (satu) tahun.
Anda mungkin bisa merasakan efek dari peristiwa revolusi Bumi dalam kehidupan sehari-hari. Efek tersebut, antara lain:
- terjadinya perbedaan lamanya siang dan malam;
- terjadinya perubahan bentuk rasi bintang;
- terjadinya gerak semu tahunan Matahari;
- terjadinya perubahan musim; dan
- adanya patokan penentuan kalender Masehi berdasarkan peredaran Bumi mengelilingi Matahari.
Sampai saat ini, Hukum Kepler 1, 2, dan 3 masih digunakan untuk mengembangkan ilmu pengetahuan, khususnya ilmu astronomi atau perbintangan. Beberapa penerapan tiga Hukum Kepler tersebut antara lain:
- Hukum Kepler 1, 2, dan 3 dapat digunakan untuk memperkirakan bentuk lintasan orbit sebuah planet yang belum ditemukan sebelumnya.
- Hukum Kepler 1, 2, dan 3 juga dapat dipakai untuk memperkirakan bentuk lintasan benda langit yang mengorbit benda langit lainnya. Misalnya, satelit alami Bumi, yaitu bulan, yang bergerak mengelilingi Bumi dengan lintasan tertentu.
Jadi, dengan menerapkan Hukum Kepler untuk memperkirakan lintasan sebuah benda langit, benda langit lain juga dapat ditemukan.
Namun, dalam beberapa kondisi, hasil perhitungan dengan Hukum Kepler dinilai kurang akurat sempurna.
Hukum ini belum memperhitungkan aspek lain yang ikut memengaruhi hasil perhitungan, misalnya gesekan dengan atmosfer, teori relativitas, dan keberadaan benda langit lain.
Setelah menyimak penjelasan mengenai Hukum Kepler 1, 2, dan 3, Anda mungkin menyimpan satu pertanyaan.
Mengapa benda langit bergerak mengelilingi Matahari dalam lintasan berbentuk elips? Jawabannya bisa disimak dalam uraian berikut ini.
Hubungan Hukum Kepler 1, 2, dan 3 dengan Hukum Newton
Mengapa benda langit bergerak mengelilingi Matahari dalam lintasan berbentuk elips? Jawaban pertanyaan ini bisa dijawab dengan menghubungkan Hukum Kepler dan Hukum Gravitasi dari Newton.
Mengingat kembali inti dari Hukum Kepler 1, lintasan planet yang berada di sekeliling matahari berbentuk elips.
Sementara itu, Hukum Newton menjadi kunci dalam mempelajari gaya gravitasi antara dua benda. Bunyi Hukum Newton kurang lebih sebagai berikut:
“Gaya gravitasi antara dua benda adalah gaya tarik-menarik yang besarannya berbanding lurus dengan massa benda serta berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari kedua benda.”
Jadi, mengapa planet-planet, termasuk Bumi, bergerak mengelilingi Matahari? Alasan ilmiahnya adalah gravitasi Matahari.
Planet-planet tersebut mengorbit (bergerak mengelilingi) Matahari karena adanya tarikan gravitasi Matahari yang sangat kuat.
Lantas mengapa lintasannya berbentuk elips? Setiap benda memiliki gaya gravitasi. Matahari menarik planet-planet tersebut dengan gaya gravitasinya. Planet-planet juga melakukan hal sebaliknya.
Lalu, terjadilah tarik-menarik antara Matahari dan planet-planet. Tarik-menarik ini menyebabkan dua gaya lain, yaitu gaya sentripetal dan gaya sentrifugal.
Gaya sentripetal adalah gaya yang membuat planet-planet bergerak melingkar mengelilingi Matahari. Sementara itu, gaya sentrifugal adalah gaya yang membuat planet-planet bergerak menjauhi pusat putaran, dalam hal ini Matahari.
Sebagaimana disepakati, massa sebuah benda berbanding lurus dengan besarnya gravitasi. Semakin besar massa nya, semakin besar gravitasinya.
Karena Matahari memiliki massa yang paling besar di antara benda-benda langit, seluruh planet akhirnya tertarik mendekat ke Matahari.
Jadi, gravitasi Mataharilah yang menyebabkan benda-benda langit bergerak mengelilingi Matahari dalam garis edarnya yang teratur.
Nah, jika tidak ada gravitasi Matahari yang lebih kuat, planet-planet akan bergerak lurus tanpa arah yang jelas.
Penutup
Melalui serangkaian studi, Kepler telah menemukan bukti bahwa Matahari merupakan pusat tata surya.
Semoga informasi tentang Hukum Kepler 1, 2, dan 3 beserta sejarah, bunyi, rumus lengkap, dan perannya memperkaya pengetahuan Anda.
Klik dan dapatkan info kost di dekat kampus idamanmu: