PENEMUAN GRAVITASI NEWTON

Di atas hanya sebuah contoh yang menunjukkan bahwa fisika di mata siswa hanya

sampai pada sebuah pelajaran hapalan, bukan terapan. Kalau ditanya berapa percepatan

gravitasi bumi, rata-rata siswa kelas IPA dengan lantang akan menyebutkan 9,8 atau 10

m/s2. Tetapi konsekuensi dari adanya gravitasi ini sendiri belum sepenuhnya dimengerti,

apalagi dimanfaatkan oleh siswa.

Jika tak ada gravitasi, tentu Sir Isaac Newton (1642 – 1727) tak akan setenar

sekarang, dimana beliau dikenal dengan apel yang jatuh, kemudian menemukan hukum

yang dikenal dengan nama Hukum Newton.

Bagaimana Newton menemukan Hukum gravitasinya dengan rumus F=G(m1*m2)/r2

yang terkenal itu ? Banyak versi yang mengatakan bahwa ketika dia sedang istirahat di

bawah pohon apel, tiba-tiba sebuah apel jatuh di kepalanya. dan mengilhaminya tentang

gravitasi. Versi lain justru menyebutkan bahwa gagasan justru datang dari pandangannya

tentang bulan yang justru tidak jatuh sebagaimana apel, tetapi mengambang di angkasa.

Versi lain lagi adalah ketika ia mengingat permainan masa kecilnya, yaitu air yang

dimasukkan ke dalam ember yang diputar secara vertikal tidak akan jatuh.Manakah yang

benar ?

Pertama, cerita tentang apel ini. Sebenarnya cerita tentang apel jatuh dikepala

Newton ini tidak benar. Cerita ini hanya dikarang oleh seorang filsuf Perancis yang

bernama François-Marie Arouet Voltaire (1694–1778).Newton orang Inggris,tapi kenapa

Voltaire yang orang Perancis yang menyebarkan cerita bohong tentang apel itu ?

Voltaire datang ke Inggris tahun 1726-1729 sedangkan Newton meninggal tahun

1727.  Jadi bagaimana ia mengenal baik Newton kalau jarak antara kedatangannya dan

kematian Newton hanya 1 tahun ?

Tepatnya Newton meninggal sekitar 10 bulan setelah kedatangan Voltaire.

Pemakaman Newton di Westminster Abbey sangat mengesankan bagi Voltaire. Dari situlah,

Voltaire kemudian berteman dengan Mrs. conduit yang tak lain adalah keponakan Newton.

Berhubung Voltaire ini adalah seorang filsuf, dia menuliskan seluruh kesan dan

pengalamannya tentang Inggris dalamsebuah karangan berseri yang berjudul Lettres

philosophiques atau Letters Concerning the English Nation yang diterbitkan baik di Perancis

maupun Inggris pada tahun 1734.

Hubungannya dengan apel Newton tadi adalah dalam Lettres philosophiques tadi,

Voltaire menuliskan sedikit anekdot :  yang menceritakan Voltaire diberitahu oleh

Mrs.Conduit tentang kisah apel yang jatuh di kepala Newton. Lalu karena Voltaire

menceritakan hal ini dua kali dalam Lettres philosophiques, maka anekdot ini dianggap

serius oleh dunia, sehingga tersebarlah anekdot ini.Anekdot adalah sejumlah insiden yang

menarik atau berbau humor.

Cerita yang mendasar dikemukakan oleh Stukeley, salah seorang kolega Newton.

Pada tanggal 15 April 1726, Stukeley makan malam bersama Newton di Kensington.

Setelah makan, ia menyatakan, “Cuaca hangat, kami pergi ke kebun dan minum teh, di

bawah naungan beberapa pohon apel, hanya Newton dan saya. Dalam suatu perbincangan,

dia mengatakan pada saya, dia pernah berada dalam situasi yang sama, dimana dalam

situasi sebelumnya, gagasan tentang gravitasi datang dalam pikirannya. Hal itu terjadi

berkenaan dengan jatuhnya sebuah apel, ketika ia duduk dalam mood yang bagus untuk

berpikir. Mengapa apel selalu turun tegak lurus dengan tanah, pikirnya. Mengapa tidak

menyamping atau ke atas, tetapi dengan tetap selalu menuju ke pusat bumi.

Sementara Mrs. Conduit menyatakan pada Stukeley,dan sementara ia sedang

merenung dalam kebun, datanglah pemikiran tentang kekuatan gavitasi (yang mana

membawa apel jatuh ke bumi) tidak hanya dibatasi oleh jarak tertentu dari bumi, tetapi

pastilah kekuatan ini akan semakin jauh dan jauh.Mengapa tidak sampai sejauh bulan?Mrs.

Conduit memang tidak menyatakan bahwa apel tersebut jatuh di kepalah NewtonJadi versi

kedua tentang hubungan bulan dan apel dalam perumusan Newton tentang gravitasi

adalah benar. Dalam buku Misteri Apel Newton,Kisah Pergulatan Seorang Isaac Newton

diterangkan dengan jelas bahwa buah apel itu sendiri bukanlah apa-apa. Ia hanyalah

kembaran dari bulan yang penuh teka-teki. Buah apel jatuh ke bumi, begitu juga

bulan,terbelokkan dari lintasan yang lurus, mengelilingi bumi. Apel dan bulan merupakan

suatu kebetulan, suatu generalisasi.

Mungkin sebagian kita mempunyai kesan bahwa Newton menemukan perumusan

hukum gaya beratnya melalui suatu ilham yang datang secara tiba-tiba. Ternyata tidak.

Teori Newton lahir melalui proses yang cukup panjang yang dibuka oleh pemikiran

Copernicus, dirintis oleh tumpukan data Tycho Brahe, dan yang kemudian digarap oleh

Kepler. Penemuan Newton sendiri diperoleh melalui usaha dengan ketekunan yang

memakan waktu untuk dapat memahami ketiga ilmuwan tersebut.

Bahkan, pada 1666 ia masih belum memahaminya. Dugaannya mengenai gravitasi

disimpan oleh Newton untuk dirinya sendiri selama puluhan tahun. Dalam penelitian di

kebunnya, dan dalam perenungannya seorang diri yang tanpa henti, serta nalarnya yang

senantiasa dipenuhi dengan modus-modus geometri dan analisis baru, Newton membuat

hubungan-hubungan di antara berbagai ranah pemikiran yang terpisah jauh. Namun, ia

masih belum yakin. Perhitungan-perhitungannya masih meragukan, ia hanya menemukan

jawaban-jawaban yang mendekati. Ia mencari presisi yang jarang dijumpai, melebihi dari

yang dimungkinkan oleh data pendukung yang ada pada waktu itu.

Dengan berbagai hasil karya ilmiah yang dicapainya, Newton menulis sebuah buku

Philosophiae Naturalis Principia Mathematica tahun 1687.Pada buku tersebut,

dideskripsikan mengenai teori gravitasi secara umum, berdasarkan hukum gerak yang

ditemukannya, dimana benda akan tertarik ke bawah karena gaya gravitasi.

Jadi, dari penelitian dan kerja keras selama kurang lebih 20 tahun, akhirnya

pada 1687 itu dia menjadi orang pertama yang mengeluarkan teori gravitasi universalnya

yang terkenal itu.

Jadi Newton adalah orang yang memikirkan sesuatu dengan serius dan bekerja

keras menyempurnakan teorinya, bukan orang biasa yang entah bagaimana tiba-tiba

mendapat ide karena kejatuhan apel dan menulis teorinya dalam waktu singkat.Newton

bekerja terlalu keras dan pada akhir hidupnya menjadi agak aneh dan eksentrik. Setelah

meninggal, otopsi menemukan bahwa tubuhnya mengandung terlalu banyak merkuri,

yang mungkin disebabkan oleh ketekunannya mengerjakan penelitian tentang alkimia. Hal

inilah yang  mungkin menyebabkan keanehan perilaku dalam akhir hidupnya.

Kesimpulannya, hukum Gravitasi Newton itu adalah buah manis sebuah perjalanan

panjang, bukan hasil sim salabim atau apel jatuh yang sekonyong-konyong menghasilkan

persamaan. Sama sekali bukan.

KESESUAIAN HUKUM KEPLER

DENGAN HUKUM GRAVITASI NEWTON

Hukum I Kepler

Hukum I Kepler menyatakan sebagai berikut.

“Setiap planet bergerak pada lintasan berbentuk elips dengan

matahari berada di salah satu fokus elips”.

Hukum ini dapat menjelaskan lintasan planet yang berbentuk elips, namun belum dapat

men jelaskan kedudukan planet terhadap matahari. Oleh karena itu, muncullah hukum II

Kepler.

Hukum II Kepler

Hukum II Kepler menyatakan sebagai berikut.

“Suatu garis khayal yang menghubungkan matahari dengan planet menyapu luas juring

yang sama dalam selang waktu yang sama”.

Untuk lebih jelasnya,anggaplah pada selang waktu t1, planet menempuh lintasan dari A ke

A’, dan pada selang waktu ∆t2 planet menempuh lintasan BB’. Jika ∆t1 = ∆t2 maka luas

AMA’ sama dengan luas BMB’.

Apa konsekuensinya?

Konsekuensinya adalah ketika planet dekat dengan matahari, planet itu akan bergerak

relatif cepat daripada ketika planet tersebut berada jauh dari matahari. Coba kamu

bayangkan apa yang terjadi jika ketika planet dekat dengan matahari kecepatannya lebih

rendah dari yang semestinya.

Hukum III Kepler

Hukum III Kepler menyatakan sebagai berikut.

“Perbandingan antara kuadrat waktu revolusi dengan pangkat tiga jarak rata-rata planet ke

matahari adalah sama untuk semua planet”.

Hukum III Kepler dapat dirumuskan seperti di bawah ini.

 

Keterangan:

T : waktu revolusi suatu planet (s atau tahun), kala revolusi bumi = 1 tahun

R : jarak suatu planet ke matahari (m atau sa), jarak bumi ke matahari = 1 sa (satuan

     astronomis) = 150 juta km

Kesesuaian Hukum Kepler dengan Hukum Gravitasi Newton

Untuk men jelaskan hal in,i kita dapat melakukan pendekatan bahwa orbit planet

adalah lingkaran dan matahari terletak pada pusatnya. Perhatikan gambar 2.6 di samping!

Sebagaimana telah kita bahas di depan bahwa gaya tarikmenarik antara planet

dengan matahari dapat kita tuliskan sebagai:

 

Karena planet bergerak dalam lintasan lingkaran maka planet akan mengalami gaya

sentripetal yang besarnya adalah:

Berdasarkan uraian di atas, dapat kita ketahui bahwa ternyata hukum gravitasi Newton

memiliki kesesuaian dengan tata edar planet seperti yang dirumuskan oleh hukum Kepler.

BUMI 500 TAHUN YANG AKAN DATANG

Prediksi keadaan bumi 500 yang akan datang

Jika kamu dapat melakukan perjalanan kembali ke masa lima abad yang lalu, kamu

akan menemukan sebuah kekaisaran Aztek berkembang di Meksiko Tengah, lahirnya

lukisan “Mona Lisa” dalam Renaisans Eropa dan suhu dingin di belahan bumi utara. Ini

adalah sebuah dunia di tengah-tengah Little Ice Age (1300-1850) dan periode eksplorasi

Eropa sekarang dikenal luas sebagai Age of Discovery.

Tapi bagaimana kalau kita bisa melihat 500 tahun ke depan dan melihat Bumi dari

abad ke-26? Apakah dunia tampak berbeda bagi kita seperti manusia abad ke-16 melihat

kita di abad ke-21? Sebagai awalan, seperti apakah cuacanya?

Tergantung pada siapa kamu bertanya, abad ke-26 dapat menjadi sedikit dingin

atau bahkan panas. Beberapa model output matahari menunjukkan bahwa tahun 2500-an,

iklim bumi akan mendingin kembali menuju “Little Ice Age“. Penelitian lain memperkirakan

bahwa perubahan iklim sedang berlangsung dan penggunaan bahan bakar fosil akan

membuat planet kita terlalu panas untuk kehidupan manusia dengan pada tahun 2300.

Beberapa ahli menyatakan bahwa “tanggal awal” dari perubahan iklim adalah

Revolusi Industri pada tahun 1800-an, dengan peralatan baru manusia mengubah

lingkungan mereka. Dan alat-alat abad 26 kita mungkin memang cukup mengesankan.

Fisikawan teoritis dan futuris – Michio Kaku memprediksi bahwa dalam 100 tahun

saja, manusia akan membuat lompatan dari peradaban tipe nol ke peradaban tipe I pada

Skala Kardashev. Dengan kata lain, kita akan menjadi spesies yang dapat memanfaatkan

seluruh jumlah energi sebuah planet. Memegang kekuasaan tersebut, manusia abad ke-26

akan menjadi tuan dari teknologi energi bersih seperti fusi dan tenaga surya. Selanjutnya,

mereka akan dapat memanipulasi energi planet untuk mengontrol iklim global. Fisikawan

Freeman Dyson, di sisi lain, memperkirakan lompatan untuk peradaban akan terjadi dalam

waktu sekitar 200 tahun.

Teknologi telah meningkat secara eksponensial sejak tahun 1500-an, dan kecepatan

ini akan terus bertambah di abad yang akan datang. Stephen Hawking fisikawan

memperkirakan bahwa pada tahun 2600, pertumbuhan ini akan jelas terlihat. Misalnya 10

dokumen baru teori fisika akan diterbitkan setiap 10 detik. Jika Hukum Moore berlaku, serta

kecepatan dan kompleksitas komputer semakin berlipat ganda setiap 18 bulan, mungkin

akan menghasilkan teknologi mesin yang sangat cerdas.

Apa teknologi lain yang akan membentuk dunia abad 26? Futuris dan penulis Adrian

Berry percaya bahwa rentang hidup rata-rata manusia akan mencapai 140 tahun.

Penyimpanan digital dari kepribadian manusia akan terlaksana dengan sistem

komputerisasi yang canggih. Manusia akan melakukan pertanian lautan, perjalanan dalam

pesawat antarbintang dan berkoloni di bulan dan Mars sementara robot-robot menjelajahi

kosmos luar.

Daftar Pustaka

http://science.howstuffworks.com/earth-500-years.htm

http://www.pnas.org/content/97/23/12433.full.pdf