SOAL FISIKA TENTANG GRAVITASI NEWTON

SOAL LATIHAN OSK ASTRONOMI 2014

GRAVITASI UNIVERSAL NEWTONDiketahui :

Massa Matahari : 1,99 x 1030 kg

Jarak Bumi-Matahari = 1 SA = 1,496 x 1011 m

Konstanta Gravitasi Universal = G = 6,67 x 10-11 mMassa Bumi = 5,97 x 1024 kg

Radius Bumi = 6371,0 km

Untuk soal no. 1-10 gunakan data planet Jupiter di bawah ini :

Data planet Jupiter : Massa = 1,90 x 1027 kg, Jari-jari = 71492 km, Jarak ke Matahari = 5,2 SA

1. Berapakah gaya tarik-menarik gravitasi yang dialami Jupiter dengan Matahari ?

2. Dimanakah titik dimana gaya gravitasi menjadi nol diantara Matahari dan Jupiter (diukur dari Jupiter) ?

3. Berapakah percepatan gravitasi di permukaan Jupiter?

4. Berapakah periode revolusi Jupiter?

5. Berapakah kecepatan lepas dari permukaan Jupiter? 6. Berapakah kecepatan orbit Jupiter?

7. Potensial gravitasi dari Matahari pada jarak orbit Jupiter?

8. Berapakah energi potensial orbit Jupiter?

9. Berapakah energi kinetik orbit Jupiter?

10. Berapakah energi orbit Jupiter?11. Jika suatu planet Y dengan data :

MY = 2 kali Jupiter

RY = 4 kali Jupiter

Jarak Y thd. Matahari = kali Jupiter

a. Berapa kalikah gaya tarik matahari terhadap planet Y dibandingkan Jupiter?

b. Berapa kalikah percepatan gravitasi di permukaan planet Y dibandingkan Jupiter?

c. Berapa kalikah periode revolusi planet Y dibandingkan Jupiter?

d. Berapa kalikah kecepatan lepas planet Y dibandingkan Jupiter?

e. Berapa kalikah kecepatan orbit Y dibandingkan Jupiter?f. Berapa kalikah potensial gravitasi dari Matahari di orbit Y dibandingkan di orbit Jupiter?g. Berapa kalikah energi orbit Y dibandingkan Jupiter?

12. Ganymede yang mengorbit planet Jupiter dan yang merupakan satelit terbesar di Tata Surya berjarak 1,070 x 106 km dari planet induknya. Satelit Io juga mengorbit planet Jupiter dengan jarak 4,216 x 105 km, maka perbandingan periode orbit Ganymede dan Io dalam mengitari Jupiter sekitar

13. Pluto memiliki massa 1,27 x 1022 kg. Maka kecepatan orbit Charon(satelit Pluto) dengan massa 1,90 x 1021 kg yang berjarak 19,64 x 103 km dari planet induknya ... km/s14. Bianca adalah bulannya Uranus yang mempunyai orbit berupa lingkaran dengan radius orbitnya 5,92 x 104 km, dan periode orbitnya 0,435 hari. Tentukanlah kecepatan orbit Bianca dalam km/s dan massa planet Uranus!15. Teleskop ruang angkasa Hubble mengedari Bumi pada ketinggian 559 km, maka kecepatan melingkar Hubble adalah ... km/jam dan periodenya adalah ... menit16. Planet Mars mempunyai massa sebesar 0,1 kali massa bumi dan diameternya 0,5 kali diameter Bumi. Jika percepatan gravitasi di bumi 9,8 m/s2, maka percepatan gravitasi di Planet Mars adalah ... .17. Apabila Bumi mengkerut sedangkan massanya tetap, sehingga jejarinya menjadi 0,25 dari jejari yang sekarang, maka diperlukan kecepatan lepas yang lebih besar, yaitu ..... kecepatan lepas bumi sebelumnya

18. Hitunglah energi kinetik awal yang harus dimiliki oleh sebuah roket di permukaan bumi (massa roket = 1x1010 kg) supaya roket tersebut dapat melepaskan diri dari tarikan gravitasi Bumi dan carilah kecepatan awal roket tersebut dalam km/s !

19. Titik di atas permukaan bumi memiliki potensial gravitasi 5,12 x 107 J/kg. Jika massa bumi 6 x 1024 kg, maka percepatan gravitasi bumi pada titik tersebut adalah ... m/s2 dan ketinggian titik itu dari permukaan Bumi adalah .... Rbumi. Jika ada benda bermassa 100 kg di titik tersebut, maka berat benda itu adalah ... N dan energi potensial gravitasi yang dialami benda itu adalah ... J/kg20. Pada titik sudut sebuah segitiga sama sisi dengan panjang sisi 20 cm ditempatkan beberapa benda masing-masing bermassa 2 kg, 3 kg, dan 4 kg, maka carilah : (dalam G)

a. Resultan gaya gravitasi yang bekerja pada benda bermassa 3 kg !b. Resultan medan gravitasi yang bekerja pada benda bermassa 3 kg!

c. Resultan potensial gravitasi yang bekerja pada benda bermassa 3 kg !

d. Resultan energi potensial gravitasi yang bekerja pada benda bermassa 3 kg !JAWABAN

1. F = 4,167 x 1023 N2. X = 0,156 SA

3. g = 24,795 m/s2

4. T = 11,858 tahun

5. vesc = 5,954 km/s

6. vorb = 13,062 km/s

7. V = -8,873 x 106 J/kg

8. EP = - 3,242 x 1035 J

9. EK = 1,62 x 1035 J

10. Eorb = - 1,62 x 1035 J

11. a. FY = 8 FJb. gY = 1/8 gJc. TY = TJd. vesc Y = vesc Je. vorb Y = 2 vorb Jf. VY = 2 VJg. EY = 4 EJ 12. 4 : 113. 0,223 km/s

14. 9,897 km/s dan 8,693 x 1025 kg

15. 28.330 km/jam dan 92,218 menit (~1,5 jam)

16. 3,92 m/s2

17. 2 kali

18. 6,25 x 1017 J dan 11,18 km/s19. 6,55 m/s2 dan 0,227 R dan 655 N dan -5,12 x 109 J/kg

20. a. 150 Gb. 50 G

c. -30G

d. -90G