ANALISISA
HUKUM GRAVITASI BUMI TERHADAP BULAN
MAKALAH
TUGAS MATA KULIAH ASTRONOMI
DOSEN PENGAMPU: DR. H. AHMAD IZZUDDIN, M.Ag
OLEH: UMAR HAMDAN
NIM: 1700029017
KONSENTRASI ILMU FALAK
PROGRAM DOKTOR STUDI ISLAM
PASCASARJANA
UIN WALISONGO SEMARANG
2017
A. Pendahuluan
Penciptaan alam semesta adalah satuan rentetan terhadap pencitaan benda langit dan bumi. Allah berfirman dalam surat Al-Anbiya’ ayat, 30:
Dan apakah orang-orang yang kafir tidak mengetahui bahwasanya langit dan bumi itu keduanya dahulu adalah suatu yang padu, kemudian Kami pisahkan antara keduanya. dan dari air Kami jadikan segala sesuatu yang hidup. Maka Mengapakah mereka tiada juga beriman?.
Penciptaan langit dan bumi, meneguhkan kesan sulap, dalam arti tanpa proses yang masuk akal, dan sebab akibat dalam penciptaannya. Dalam penciptaan dan penyelenggaraan tatanan alam semesta.1
Bukti-bukti ilmiah menunjukkan bahwa alam semesta pada mulanya merupakan satu kesatuan yang mempunyai energi yang sangat besar. Selanjutnya peristiwa alamiah terjadi, dan mengakibatkan alam semesta terpecah dan terbagi-bagi kepada bagian yang sangat banyak, sehingga masing-masing bagian memiliki energi yang paling kecil sebelumnya. Peristiwa itu diakibatkan ledakan besar yang mengakibatkan terciptanya Gugusan Galaksi, Matahari, Bintang-Bintang dan Satelit. Pasca terjadinya ledakan, energi alam semesta terbagi kepada semua benda dengan sistem yang sangat detil yang memungkinkan alam semesta ini dapat melangsungkan perjalananya sampai batas waktu yang telah ditentukan (oleh penciptanya).2
Bulan merupakan bagian tata surya, bukan planet tapi merupakan satelit angkasa yang tidak bercahaya. Bulan merupakan benda langit yang selalu mengikuti bintang-bintang sajaroh. Bulat dan padat bentuknya.3 Bulan merupakan satelit bumi. Satelit berarti pengiring. Karena bulan selalu mengiringi bumi pada peredarannya. Artinya bulan melakukan tiga gerakan
1
Syekh Yusuf al-Hajj Ahmad, al-Qur’an Kitab Sains dan Medis,65
2
Abdul Basith Al-Jamal, Daliya Shiddiq Al-Jamal, Ensiklopedi Ilmiah Dalam al-Qur’an dan
Sunnah, Terj. Ahrul Tsani Fathurahman, Subhan Nur, (Jakarta: Pustaka Al-Kautsar, 2003), 17 3
sekaligus, yaitu berputar pada sumbunya, beredar mengelilingi bumi, dan bersama bumi beredar mengelilingi matahari.4
B. Bulan dan Gerhana
Tentang pembentukan bulan di sini ada empat teori yang diusulkan, yaitu proses fisi bumi, penangkapan oleh bumi, kondensasi bahan pembentuk bulan disekeliling bumi, tumbukan bumi dengan sebuah benda langit yang besar ukurannya. Untuk memperjelas uraian diatas maka penulis akan menjelaskan sebagai berikut:
1. Teori Fisi
Teori ini mengusulkan kalau bulan berasal dari calon bumi masih belum memadat. Menurut pendukung teori ini proses fisi dibuktikan oleh samanya komponen pokok pembentuk bumi dan bulan.
2. Teori Penangkapan
Teori penangkapan ini menyarankan kalau bulan terbentuk tidak terdekat dengan bumi, tetapi ditempat lain di tata surya. Para pendukung teori ini melihat tidak seharusnya dua objek yang berdekatan dan berjarak sama dari matahari memiliki perbandingan unsur yang berbeda.
3. Teori Kondensasi
Menurut teori ini bumi dan bulan terbentuk bersama-sama secara terpisah dari sumber bahan yang sama. Teori ini adalah teori yang paling banyak memiliki penganut karena proses kondensasi yang berlangsung analog dengan proses pembentukan tata surya.
4. Teori Tumbukan
Hipotesis ini sekarang menjadi hipotesis yang paling popular. Para ahli yang mengusulkannya mengatakan bahwa 4,6 miliar tahun yang lalu, waktu bumi belum memadat, sebuah benda langit besar (seukuran Mars) menumbuk bumi.5
Selain keempat teori di atas, ada dua teori pokok mengenai asal mula bulan. Pertama, memandang bahwa dahulu bulan merupakan bagian bumi
4
Budi Purwanto, Sains Fisika 3 Konsep dan Penerapannya, (Solo: PT. Tiga Serangkai Pustaka Mandiri, 2007), 221
5
dan terpisahkan dari bumi oleh kekuatan pasang air atau oleh daya tarik gravitasi dari sebuah bintang yang lewat. Bukan dicabut dari lubang dalam kerak bumi, yang sekarang diisi oleh Samudera Pasifik. Teori kedua, menekankan bahwa bumi dan bulan terbentuk pada waktu yang hampir bersamaan dari suatu timbunan materi dingin, yang pada waktu itu berkeliling di sekitar matahari. Proses serupa ditekankan pula bagi asal mula planet-planet lain dan satelit-satelitnya. Dalam teori pertama, diduga bahwa materi aslinya panas dan membentuk benda-benda yang sekarang menjadi dingin. Sebaliknya teori kedua menggambarkan pembentukan bumi, bulan, dan benda-benda tata surya lain dari materi dingin, beberapa diantaranya sekarang menjadi panas sebagai akibat tekanan internal dan radioaktivitas. Teori ketiga menyatakan bahwa bulan itu bekas planet yang terperangkap oleh bumi.
Menurut hipotesis yang kedua, bulan itu kira-kira sama tuanya dengan bumi, yaitu sekitar 4.500.000.000 tahun. Akan tetapi sudah barang tentu bagian permukaan bulan berbeda-beda menurut umurnya, tepat seperti halnya dengan bagian permukaan bumi. Berikut ini akan dijelaskan sifat-sifat bulan: 1. Permukaan Bulan
Seorang pengamat bulan di bumi dapat membedakan daerah-daerah yang terang dan yang gelap. Daerah yang terang pada umumnya merupakan tanah tinggi, sedangkan daerah yang gelap merupakan daerah rata serta rendah. Banyak bagian yang terlihat, bentuk bayangan-bayangan ke permukaan bulan.
Daerah terang adalah dataran-dataran tinggi yang diberi nama Terrae yang artinya bumi. Sedangkan daerah gelap disebut Maria yang artinya laut.6
2. Jarak dan Besar Bulan
Bulan adalah benda langit yang letaknya terdekat dengan bumi, bahkan dia adalah satelit bumi (“pengiring bumi”). Dari hasil pengukuran yang
6
dilakukan ternyata jarak rata-ratanya dari bumi adalah 385.000 km atau 1/375 jarak rata-rata bumi-matahari, atau juga 60 x jari-jari bumi.
Diameter bulan adalah 3.480 km, sekitar ¼ diameter bumi. Planet-planet lain dalam tata surya mempunyai satelit, beberapa diantaranya lebih besar dari milik kita. Akan tetapi, bulan adalah yang terbesar dalam hubungannya dengan besar planet induknya. Massa bulan yang di ukur dengan efek gravitasinya atas bumi, adalah 1/81 massa bumi. Volumenya 1/50 volume bumi. Oleh karena itu, bulan kurang padat dari pada bumi. 3. Kecerahan dan Suhu Bulan
Bulan tidak mempunyai cahaya sendiri, tetapi bulan bersinar karena cahaya pantulan. Persentase cahaya yang dipantulkan oleh bulan dikenal sebagai albedonya. Bulan memantulkan rata-rata hanya 7% cahaya matahari yang jatuh secara vertikal diatasnya. Karena di bulan banyak daerah cerah dan gelap, beberapa daerah memantulkan lebih banyak cahaya, beberapa daerah lainnya kurang. Seluruh cahaya yang kita lihat pada bulan, datang dari matahari, baik secara langsung maupun tidak langsung sebagai sinar bumi, setelah pemantulan dari bumi. Permukaan bumi merupakan reflektor yang jauh lebih baik dari pada permukaan bulan.
Bila di bulan tengah hari, dengan matahari langsung di atas kepala, suhunya 110C. Pada malam hari suhu bulan turun sampai sekitar -1 3C.7 Perbedaan yabg ekstrem tersebut terjadi karena bulan tidak mempunyai atmosfer. Atmosfer bertindak sebagai selimut dan mencegah pendinginan dan pemanasan yang melampaui batas. Bukti langsung bahwa bulan tidak mempunyai atmosfer, diperoleh dengan memperhatikan okultasi, yaitu lintasan sebuah bintang di belakang bulan. Seandainya bulan mempunyai atmosfer, bintang yang lewat itu akan melenyap berangsur-angsur, tetapi bintang itu selalu menghilang secara tiba-tiba pula pada sisi lain bulan.
7
Budi Purwanto, Sains Fisika 3 Konsep dan Penerapannya untuk Kelas IX SMP dan MTs, 221
4. Orbit dan Librasi Bulan
Bulan tidak selalu terletak pada bidang yang sama. Baik bentuk maupun posisinya yang relatif terhadap matahari dan bumi terus-menerus berubah. Karena sebab inilah, bagian bulan yang terlihat dari bumi agak berbeda sehingga setelah suatu periode waktu kita dapat melihat 59% permukaan bulan pada suatu tempat pengamatan di bumi.8 Perubahan– perubahan dalam orbit bulan terjadi dalam daur-daur. Karena hal inilah, permukaan bulan yang dapat dilihat mengalami gerak berguncang, atau librasi, yang menjadikan daerah-daerah kecil di dekat tepi cakram yang dapat diamati itu terlihat.
Bagian bulan yang dapat kita saksikan dari bumi ternyata lebih luas sedikit dari separo bagian dari bulan separuhnya. Sebab kutub-kutub bulan (“kutub” utara dan selatannya), begitu pula bagian-bagian tepi (kiri dan kanan) dapat berganti-ganti tampak pada kita. Kejadian ini
disebabkan oleh suatu gejala yang disebut “gejangan” semu bulan terhadap bumi atau librasi bulan. Ada 3 librasi dikenal: a. Librasi dalam Garis Lintang
Librasi dalam garis lintang ini disebabkan karena sumbu bulan yang letaknya miring (condong) terhadap bidang lintasannya dan tetap kedudukannya selama peredarannya mengelilingi bumi.
b. Librasi dalam Garis Membujur
Librasi dalam garis membujur ini terjadi karena kecepatan bergeraknya bulan memgelilingi bumi tidaklah tetap, kadang-kadang cepat, kadang-kadang lambat. Padahal geraknya berputar pada sumbunya selalu tetap.
c. Librasi Paralaks
Librasi ini terjadi kerana adanya beda lihat antara orang-orang/pengamat-pengamat yang berada di tempat-tempat yag berlainan letaknya di bumi. Akibat librasi yang tiga macam itu, maka sesungguhnya orang di bumi dapat melihat lebih dari separo dari
8
bagian bulan. Menurut perhitungan (yang dibulatkan) data-data itu sebagai berikut:
- 3/7 bagian bulan tidak pernah tampak dari bumi. - 3/7 bagian tetap menghadap (dan tampak ke bumi).
- 1/7 bagian dapat di lihat karena librasi. Jadi permukaan bulan yang dapat dilihat dan dikenal dari bumi kira-kira ada 4/7
5. Gerhana Bulan
Menurut sejarah pengamat yang memiliki antusias sangat tinggi mengenai perkiraan gerhana diawali oleh peramalan Thales, yaitu seorang filosof dari Miletus yang meninggal pada tahun 546 SM. Ahli sejarah Yunani bernama Herodotus telah memberikan pernyataan peramalan dramatis disaat berlangsungnya perang antara bangsa Lydia dan bangsa Mede di tahun keenam. Pada waktu itu pertempuran berlangsung di siang hari yang cerah dimana pertempuran sengit itu berlangsung tiba-tiba langit langit berubah menjadi gelap seperti suasana malam hari.9
Thales dari Miletus telah meramalkan terjadinya fenomena alam yang kehilangan terang hari itu kepada bangsa Ionia (Miletus berada dalam distrik Ionia) dengan menetapkannya dalam tahun yang di dalamnya sungguh terjadi. Sehingga ketika bangsa Lydia dan Bangsa Mede melihat siang hari berubah menjadi gelap mereka tersentak menghentikan perang atau pertempurannya dan keduanya lebih bersemangat untuk melakukan perdamaian. Gerhana ini telah diidentifikasi dengan gerhana yang terjadi pada tanggal 28 Mei 585 SM. Ramalan Thales didasarkan pada suatu penemuan yang sangat menarik oleh para astronomi bangsa Chaldea. Mereka meramalkan terjadinya gerhana Matahari dari pengalaman gerhana yang terjadi sebelumnya.10
Mengenai gerhana ini sudah bisa diperhitungan kapan akan terjadinya gerhana yang sering dikenal sebagai periode saros. Dalam sejarah kuno, para astronom Babilonia telah melakukan observasi dan perhitungan
9
Muh Rasywan Syarif, Thesis (Fiqh Astronomi gerhana Matahari), 10
10
terhadap gerhana dan mencatat bahwa gerhana Matahari dan gerhana Bulan terjadi dalam rangkaian dan periode tertentu. Perhitungan ini ditemukan oleh Thales dan dijadikan sebagai dasar untuk memprediksikan terjadinya gerhana. Kata saros berasal dari bahasa babel “sar” yang menunjukan arti suatu ukuran. Kata ini pertama kali digunakan sebagai istilah periode gerhana oleh Elmond Halley pada tahun 1691 M.11
Lama waktu dalam satu siklus Saros ini merupakan keselarasan antara tiga periode orbit Bulan, yaitu siklus Bulan sinodik, siklus Bulan anomalistik, dan siklus Bulan drakonik. Satu periode sinodik membutuhkan selang waktu 29,53059 hari dimana Bulan kembali dari fase Bulan baru ke Bulan baru berikutnya. Satu periode anomalistik membutuhkan selang waktu 27,55444 hari dimana satu kali Bulan mengorbit Bumi dan kembali dengan jarak yang sama. Sedangkan satu periode drakonik membutuhkan selang waktu 27,1222 hari dimana bulan kembali berada di titik simpul yang sama.12
Siklus Saros merupakan siklus gerhana (sekitar 6585,3213 hari, atau sekitar 18 tahun 11 1/3 hari), yang dapat digunakan untuk memprediksi gerhana Matahari serta gerhana Bulan. Satu siklus setelah gerhana, Matahari, Bumi, dan Bulan kembali ke bidang geometri yang relatif sama, dan gerhana yang hampir identik akan terjadi.13 Satu periode Saros adalah 18 tahun 11 hari lebih 1/3 hari atau 223 kali bulan sinodis. Karena gerhana yang dipisahkan oleh 223 kali bulan sinodis mempunyai karateristik yang sama.
Gerhana bulan yaitu Peristiwa alam dimana piringan bulan memasuki kerucut bayangan bumi. Gerhana Bulan hanya terjadi ketika Istiqbal (berhadapan),yaitu bujur astronomi Bulan berbeda 180 derajat dengan
11
Dikutip dari majalah Zenith edisi kesepuluh “Unifikasi Kalender Hijriyah Antara Harapan
Dan Tantangan”. 2013, 3 12
Majalah Zenith edisi kesepuluh “Unifikasi Kalender Hijriyah Antara Harapan Dan
Tantangan”, 3
bujur astronomi matahari, sedangkan deklinasinya sama-sama 0 derajat atau hampir sama harganya walaupun tandanya berbeda.14 Gerhana Matahari ataupun gerhana Bulan itu tergantung pada gerakan-gerakan Matahari, Bumi, dan Bulan yang teratur. Gerhana Bulan terjadi ketika Bulan berada dalam daerah bayang-bayang Bumi. Pada saat ini umbra Bumi menutupi Bulan. Kejadian ini terjadi jika Matahari, Bumi dan Bulan berada pada satu garis lurus, dan Bumi terletak diantara Matahari dan Bulan. Jenis gerhana Bulan ada tiga, yaitu gerhana Bulan total, gerhana bulan sebagian, dan gerhana penumbra.15
Sebenarnya istilah gerhana hanyadapat digunakan khusus untuk peredaran Bumi, Matahari dan Bulan. Sedangkan pada umumnya, istilah yang dipakai untuk menunjukkan peristiwa seperti gerhana ini adalah “Okultasi”. Okultasi ialah fenomena alam ketika suatu objek benda langit ditutupi oleh objek lain yang lebih besar. Maksud “lebih besar” disini ialah dalam perspektif pandangan yang terlihat, lebih tepatnya bisa diartikan sebagai obyek yang lebih dekat, karena obyek yang lebih dekat biasanya terlihat lebih besar dari pada obyek yang jaraknya lebih jauh dari Bumi.16
Okultasi itu sama halnya dengan gerhana, hanya saja gerhana adalah istilah untuk peristiwa pada suatu orbit benda yang berkaitan, yaitu dikhususkan untuk aktivitas bulan-bumi-matahari, sedangkan okultasi adalah istilah untuk orbit yang tidak berkaitan, alias lebih umum.17
Peristiwa lain yang prinsipnya sama dengan gerhana ialah “Transit”, Transit adalah peristiwa melintasnya sebuah benda langit pada obyek lain dalam meridian yang sama. Arti lainnya adalah peristiwa melintasnya
14
Abu Syaiful Mujab Noor Ahmad, Risalah Nurul Anwar, ( Kudus: Cetakan TBS), hlm 36
15
Slamet Hambali, Pengantar Ilmu Falak Menyimak Proses Pembentukan Alam Semesta, (Banyuwangi: Bismillah publisher, 2012), 232
16 http://id.wikipedia.org/wiki/Okultasi, 3/12/2013, 14:55
17 http://groups.yahoo.com/neo/groups/astronomi_indonesia/conversations/topics/ 2695, 3/12/2013, 15:00
sebuah planet di depan piringan planet yang lebih besar dan dapat diamati dari Bumi.18
Tidak hanya itu warna gerhana Bulan dapat diketahui juga,
spesifikasinya tergantung dari seberapa besar nilai Apparent Latitude (Lintang Bulan) ketika terjadi Istiqbal (berhadapan/Purnama), rinciannya sebagai berikut: a. 0,000 o s/d 0,167 o : Hitam Pekat b. 0,167 o s/d 0,333 o : Hitam Kehijauan c. 0,333 o s/d 0,500 o : Hitam Kemerahan d. 0,500 o s/d 0,667 o : Hitam Kekuningan e. 0,667 os/d 0,833 o : Kedebuan f. 0,833 o s/d 1,000 o : Kelabu
Gerhana bulan tidak selalu gelap seluruhnya tergantung gerak bulannya yang mendekati zonagerhana, oleh kaerna itu gerhana bulan dapat dibagi empat macam:
1) Gerhana Bulan Umbra Total
Ketika seluruh piringan Bulan masuk dalam bayangan umbra Bumi. 2) Gerhana Bulan Umbra Sebagian
Ketika sebagian piringan Bulan masuk bayangan umbra Bumi. 3) Gerhana Bulan Penumbra Total (Semu Total)
Ketika seluruh piringan Bulanmasuk dalam bayangan penumbra Bumi. 4) Gerhana Bulan Penumbra Sebagian (Semu Sebagian)
Yaitu ketika sebagian piringanBulan masuk dalam bayangan penumbra Bumi.19
Bayangan yang dibentuk oleh bumi mempunyai dua bagian yaitu, pertama bagian yang paling luar yang disebut bayangan penumbra atau bayangan semu dan bagian dalam disebut dengan bayangan umbra atau bayangan inti. Pada bayangan penumbra hanya sebagian piringan Matahari yang ditutupi oleh Bumi, sedangkan pada bayangan umbra 18 http://glosarium.org/arti/?k=transit, 3/12/2013, 15:05
19
seluruh piringan matahari tertutupi oleh bumi, sehingga ketika Bulan melewati umbra, Bulan akan terlihat gelap karena cahaya Matahari yang masuk ke bulan dihalangi oleh Bumi. Ini yang dinamakan dengan peristiwa gerhana total.20
Gerhana Bulan penumbra yaitu Bulan hanya melewati bayangan penumbra Bumi dan hal ini hanya bisa dilihat apabila lebih dari setengah piringan Bulan masuk pada bayangan penumbra Bumi. Bahkan ada astronom yang mengatakan hanya gerhana penumbra yang akan bisa dilihat apabila magnitudenya minimal 0,7. Sedangkan untuk gerhana umbra terjadi apabila bulan melewati umbra bumi, dimana jika seluruh piringan bulan melewati seluruh bayangan umbra bumi disebut gerhana total dan jika bulan melewati sebagian umbra bumi disebut gerhana bulan sebagian.21
Dengan hal demikian maka cahaya Bulan yang hilang saat gerhana Bulan terjadi bisa dijelaskan secara ilmiah. Dimana cahaya yang seharusnya terpantulkan dari Matahari namun terhalangi oleh Bumi, sehingga cahayanya tidak bisa sampai ke Bulan dan hal ini menjadikan Bulan terlihat gelap.
Semua benda langit berjalan pada garis-garis edarnya sendiri-sendiri di alam semesta. Jadi, benda-benda tersebut seolah-olah dekat dengan yang ada di laut yang luas. Di antara bukti-bukti kekuasaan Allah dengan ciptaan-Nya yang indah adalah pergantian, yakni senantiasa terjadi siang dan malam. Malam dipilah dari siang dan siang pun dipilah dari malam. Sebagai hasil dari berputarnya bumi pada sumbunya (rotasi) dari barat ke timur, maka muncul Matahari pada salah satu ufuk lainnya dengan sangat teratur dan indah.
Allah SWT sebagai pencipta langit dan bumi menjadikan garis edar sendiri-sendiri bagi Matahari maupun Bulan, yang masing-masing beredar. Sehingga yang satu tidak menutupi cahaya lainnya kecuali pada
20
Ahmad Izzuddin, Ilmu Falak Praktis, (Semarang: PT Pustaka Rizki Putra. 2012), 108
21
saat-saat tertentu saja ketika terjadi gerhana Matahari ataupun gerhana Bulan. Jadi, sebagaimana telah dikatakan bahwaMatahari beredar mengelilingi Bumi dalam gerakan secara semuyang ditimbulkan dari beredarnya Bumi sekeliling Matahari. Gerakan seperti inilah yang dirasakan penumpang kereta api ketika ia melihat pohon-pohon dan tiang-tiang telepon, dan desa-desa tampak bergerak tanpa ia merasakan gerakannya sendiri.
C. Hukum Gravitasi
Penemu hukum gravitasi adalah Isaac Newton. Gravitasi berasal dari kata gravitas yang berarti berat dalam bahasa Yunani. Jika gaya gravitasi mencapai puncak tertinggi pohon apel, mungkinkah gravitasi juga mencapai posisi yang lebih jauh, misalnya sampai ke bulan? Jika iya, boleh jadi Bulan mengelilingi Bumi akibat adanya gaya gravitasi.22
Dalam penelitiannya, Newton menyimpulkan, bahwa gaya gravitasi atau gaya tarik-menarik dapat berlaku secara universal dan sebanding oleh massa masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua benda, dan dirumuskan:
F = G
F = gaya tarik-menarik antara kedua benda (N) m1 = massa benda 1 (kg)
m2 = massa benda 2 (kg)
r = jarak antara kedua pusat benda (m) G = tetapan gravitasi universal
Pada gerak melingkar sering disebutkan istilah frekuensi dan periode. Frekuensi ( ) adalah banyaknya putaran yang dilakukan objek dalam satu
22
Nataresmi Abd Hanan, Perjalanan Kosmos Memahami Alam Semesta, (Surabaya: Selasar Surabaya Publishing, 2009), 41
detik. Periode ( ) adalah waktu yang dibutuhkan objek untuk menyelesaikan satu putaran penuh. Berikut rumus persamaannya:
Dimana:
= banyak putaran = waktu (s)
1 putaran = rad (radian) 1 rpm (rotasi per menit) = .
Periode dan frekuensi dihubungkan dengan persamaan:
Dimana: = periode (s) = frekuensi (Hz)
Kecepatan dan Percepatan Gerak Melingkar
Pada gerak melingkar terdapat hal penting yang harus kamu perhatikan, yaitu semua persamaan kecepatan dan percepatan selalu menggunakan persamaan kecepatan sudut dan percepatan sudut. Perhatikan gambar lintasan di bawah ini:
Kecepatan ( ) merupakan kecepatan linier atau kecepatan yang biasa kamu jumpai dalam gerak lurus. Kecepatan sudut atau disebut omega ( ) dan kecepatan linear ( ) dihubungkan dengan persamaan:
Dimana:
= kecepatan linear (m/s)
= jari-jari lintasan (m)
Nilai kecepatan sudut dapat dicari jika diketahui frekuensi ataupun periodenya. Untuk mencari nilai kecepatan sudut ( ) dipakai rumus:
Atau
Dimana:
= kecepatan sudut (rad/s) = 22/7 atau 3,14
Pada gerak melingkar, terdapat suatu percepatan pada objek yang mengarah ke pusat titik lintasan yang dinamakan percepatan sentripetal. Percepatan sentripetal arahnya tegak lurus dengan arah kecepatan linear. Perhatikan gambar dibawah.
Persamaan percepatan sentripetal yakni:
Dimana:
Percepatan sentripetal ( ) menyebabkan timbulnya gaya sentripetal ( ) yang juga mengarah ke pusat titik lintasan. Gaya sentripetal harus ada agar objek tetap bergerak dalam lintasannya (lingkaran). Perhatikan gambar dibawah.
Persamaan gaya sentripetal yakni:
Dimana:
= gaya sentripetal (N)
= massa benda (m)
Jika sebuah benda digerakkan melingkar secara vertikal, maka komponen gaya-gayanya dapat dilihat pada gambar dibawah.
Kamu dapat langsung mencari nilai kecepatan linier benda dengan persamaan:
Pada kasus gerak melingkar sebuah mobil yang berbelok dengan lintasan melingkar, kamu dapat langsung mencari kecepatan liniernya dengan persamaan diatas juga.
Jika lintasannya memiliki kemiringan sebesar seperti pada gambar diatas, maka dimasukkan pula kemiringan sudutnya sehingga persamaan kecepatan liniernya menjadi:
Contoh Soal Gerak Melingkar
Sebuah benda bermassa 1 kg bergerak dengan laju tetap 10 m/s. Jika pada partikel tersebut bekerja gaya 100 N yang arahnya selalu menuju satu titik, tentukanlah lintasan dari partikel tersebut.
(A) lingkaran dengan jari-jari 1 m (B) cylindrical helix dengan jari-jari 1 m (C) garis lurus
(D) ellipse dengan major axis = 2 m dan minor axis = 1 m (E) sinusoidal dengan amplitudo 1 m
Percepatan sentripetal benda sebesar:
Jika diketahui kecepatan liniernya, maka dapat dicari jari-jari lintasannya dengan rumus:
Jadi, benda tersebut mengalami gerak melingkar dengan jari-jari lintasan sebesar 1 m.23
D. Kritik Hukum Gravitasi Bumi terhadap Bulan
1. Agung Waluyo dalam berita IPTEK tanggal 25 Oktober 2014
Newton sendiri tidak mengindikasikan bagaimana gaya gravitasi bekerja. Ia hanya mengatakan bahwa gravitasi adalah satu gaya yang sudah dari sananya dibawa oleh benda bermassa. Menurut Newton, sebuah benda bermasssa akan mengerjakan gaya tarik kepada benda bermassa lain yang berada dalam jangkauan gaya gravitasi benda yang bermassa lebih besar. Gaya tarik gravitasi itu bekerja dan menjelajah ruang hampa diantara dua benda tadi dalam waktu sesaat.
Hal ini bertentangan dengan klaim Einstein bahwa tidak ada energi maupun massa yang bisa memiliki kecepatan melebihi kecepatan cahaya. Mengingat jangkauan gaya gravitasi yang mencapai ribuan bahkan jutaan kilometer, maka gaya gravitasi tidaklah mungkin menjelajah angkasa luar dalam waktu yang singkat. Jika gaya gravitasi bergerak dengan cara yang sama seperti cahaya bergerak, maka Einstein berkesimpulan kecepatan gaya gravitasi bekerja juga tidak boleh melebihi kecepatan cahaya. Dengan jarak jangkauan yang jauh maka jelas gravitasi memerlukan waktu yang panjang untuk menjelajah ribuan bahkan jutaan kilometer.
Einstein temukan berhubungan dengan prinsip ekuivalen. Secara sederhana prinsip ini menggambarkan bahwa semua hukum fisika akan berperilaku sama dalam kerangka acuan mana saja, baik dalam kerangka diam, dalam kerangka yang berjalan dengan kecepatan konstan maupun dengan laju kecepatan yang positif.
Misalkan kita berada dalam sebuah pesawat ruang angkasa yang berada di ruang hampa dan pesawat itu bergerak ke atas dengan laju kecepatan yang sama dengan laju kecepatan gravitasi bumi yaitu 9,8 meter per detik kuadrat. Jika ada sebuah buku yang melayang dalam pesawat itu, maka buku itu akan bergerak menuju lantai pesawat dengan laju kecepatan
yang sama pula: 9,8 meter per detik kuadrat. Jika buku dengan berat yang sama dilepaskan dari ketinggian tertentu di bumi dalam pengaruh gravitasi bumi, maka buku itu pasti akan jatuh bumi dengan laju kecepatan yang sama pula.
2. Posted by hawkson in Artikel X-News, Tempat Misterius
Satu lagi fenomena aneh yang menjadi tamparan keras bagi hukum Gravitasi, Issac Newton. Wilayah Santa Cruz, California terdapat suatu fenomena alam yang unik. Ditempat itu terjadi keanehan yang mungkin akan membuat kita terheran-heran dan kebingungan jika mengunjungi tempat tersebut.
Pasalnya ditempat yang merupakan hamparan hutan subur itu seakan-akan membuktikan bahwa tidak berlakunya lagi hukum gravitasi Newton. Pepohonan yang tumbuh, berdiri miring dengan arah kemiringan yang sama bahkan bisa dibilang hampir tumbang. Banyak orang yang menyebut tempat ini sebagai “titik misterius”.
3. Dwi Murdaningsih OTO TEK Republik tanggal 12 Februari 2016
Gelombang gravitasi merupakan riak di alam semesta. Para ilmuwan mendeteksi gelombang gravitasi menggunakan advanced laser interferometer gravitational wave observatory (LIGO). Dilansir dari Bussiness Insider, bukan hal yang mudah bagi ilmuwan dalam menemukan gelombang ini. Para ilmuwan dipaksa memeriksa beberapa fakta yang masih membingungkan terkait penemuan terbaru ini. Berikut ini beberaoa fakta-faktanya:
a. Gelombang gravitasi pertama kali diprediksi oleh Albert Einstein 100 tahun lalu. Butuh waktu panjang bagi para ilmuwan untuk mengonfirmasi teori ini.
b. Para ilmuwan menduga bahwa dua penggabungan lubang hitam memancarkan lebih banyak energi dalam bentuk gelombang gravitasi dalam beberapa menit terakhir sebelum keduanya bertabrakan dari bintang tunggal dan memancar selama miliar tahun.
c. Gelombang gravitasi memperluas struktur ruang waktu namun hanya dalam jumlah yang sangat kecil. Instrumen LIGO dirancang mendeteksi distorsi yang 1 juta kali lebih kecil dibandingkan diameter atom hidrogen.
d. Gelombang gravitasi memungkinkan ilmuwan mendeteksi pertama kalinya ketika dua lubang hitam berbenturan. Sinyal yang ditemkan baha tabrakan dua lubang hitam tersebut menghasilkan energi yang 50 kali lebih besar dibandingkan semua kekuatan bintang jika disatukan di alam semesta.
e. Bukan hanya lubang hitam yang memancarkan gelombang gravitasi. Matahari dan bumi juga memancarkan gelombang gravitasi. Namun, gelombang gravitasi matahari dan bumi 100 miliar kali lebih kecil dibandingkan gelombang yang dihasilkan dari penggabungan dua lubang hitam. Alhasil, menjadi mustahil mendeteksi gelombang di bumi atau matahari menggunakan teknologi yang ada saat ini.
f. Para lmuwan memperkirakan dua lubang hitam menyatu di suatu tempat di alam semesta setiap 15 menit. Artinya, nanti akan semakin banyak banyak gelombang gravitasi yang bisa dideteksi.
g. Sebelum gelombang gravitasi pertama dideteksi, ilmuwan tidak memiliki cara apahak lubang hitam bisa bergabung. Jadi, penemuan ini tidak hanya mengonfirmasi prediksi Einstein, namun juga memunculkan perilaku baru dalam kosmos yang belum diketahui sebelumnya.
E. Kesimpulan
1. Bulan merupakan satelit bumi. Satelit berarti pengiring. Karena bulan selalu mengiringi bumi pada peredarannya.
2. Ada 3 librasi bulan: Librasi dalam Garis Lintang, Librasi dalam Garis Membujur, Librasi Paralaks.
3. Macam gerhana bulan, yaitu: Gerhana Bulan Umbra Total, Gerhana Bulan Umbra Sebagian, Gerhana Bulan Penumbra Total (Semu Total), Gerhana Bulan Penumbra Sebagian (Semu Sebagian).
4. Penemu hukum gravitasi adalah Isaac Newton, Newton menyimpulkan, bahwa gaya gravitasi atau gaya tarik-menarik dapat berlaku secara universal dan sebanding oleh massa masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua benda.
Daftar Pustaka
Ath-Thabari, Abu Ja’far Muhammad bin Jarir. Tafsir Ath-Thabari Jilid 2. Jakarta : Pustaka Azzam. 2009.
Ath-Thabari, Abu Ja’far Muhammad bin Jarir, Tafsir Ath-Thabari Jilid 18. Jakarta: Pustaka Azzam. 2009
Bahreisy, H. Salim dan H. Said Bahreisy. Terjemah singkat Tafsir Ibnu Katsir jilid 3. Surabaya: PT Bina Ilmu. 1990.
Bahreisy,H. Salim dan H. Said Bahreisy. Terjemah singkat Tafsir Ibnu Katsir jilid 4. Surabaya: PT Bina Ilmu. 1990.
Tim Tashih Departemen Agama. Al-Qur’an dan Tafsirnya. Yogyakarta: PT Dana Bhakti Prima Yasa. 1995.
Qurthubi, Syaikh Imam. Tafsir Al-Qurthubi. Jakarta : Pustaka Azzam, 2008. Thayyarah, Nadiah. Buku Pintar Sains dalam Al-Qur’an. Jakarta: Penerbit Zaman, 2013.
Hambali, Slamet. Pengantar Ilmu Falak menyimak proses pembentukan alam semesta. Banyuwangi: Bismillah publisher, 2012.
Majalah Zenith edisi kesepuluh “Unifikasi kalender Hijriyah antara harapan dan tantangan”. 2013.
Izzuddin, Ahmad. Ilmu Falak Praktis. Semarang: PT Pustaka Rizki Putra. 2012. Syarif, Muh Rasywan. Thesis (Fiqh Astronomi gerhana Matahari). 2012.
