UKBM GRAVITASI

FIS-3.8/4.8/2/2-2

UNIT KEGIATAN BELAJAR MANDIRI 8

MISTERI GERAK PLANET A. IDENTITAS

Matapelajaran Semester Materi Pokok Alokasi Waktu

: Fisika : 2 (Genap) : Gravitasi Newton : 3 JP x 4 pertemuan

B. KOMPETENSI DASAR

3.8 Menganalisis keteraturan keteraturan gerak planet planet dalam tatasurya berdasarkan berdasarkan hukum-hukum Newton 4.8 Menyajikan karya mengenai gerak gerak satelit buatan buatan yang mengorbit mengorbit bumi, pemanfaatan pemanfaatan dan dampak yang ditimbulkannya dari berbagai sumber informasi

C.INDIKATOR C. INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI

3.8.1 3.8.2 3.8.3 3.8.4 3.8.5 3.8.4

Menjelaskan gaya gravitasi 2 benda Menjelaskan medan gravitasi benda di suatu planet Menjelaskan Energi Potensial benda Menjelaskan hukum Keppler Menjelaskan Escape velocity Menjelaskan kecepatan orbit satelit

4.8.1 Merencanakan dan membuat karya tentang satelit buatan 4.8.2 Menyajikan laporan tentang pemanfaatan satelit buatan

Ukbm sman3 mlg_ gravitasi newton

1

Tujuan Pembelajaran

Dengan metode diskusi, kerja kelompok, tanya jawab, dan presentasi, Andadiharapkan mampu menjelaskan gaya gravitasi, medan gravitasi, kecepatan orbit, escape velocity serta hukum keppler sehingga Anda dapat menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang Anda anut melalui belajar fisika, mengembangakan sikap jujur, sikap jujur, peduli, dan bertanggungjawab sebagai karakter positif serta dapat mengembangkan budaya literasi, kemampuan berpikir kritis, berkomunikasi, berkolaborasi, dan berkreasi (4C).

Materi Pembelajaran Agar kompetensi yang akan Anda pelajari pada UKBM ini dapat terkuasai dengan baik, maka terlebih dahulu bacalah Buku Teks Pelajaran (BTP) berikut : 1. BSEFisika untuk SMA/ MA Kelas XI, Nurhayati dan Furqon, Pusat Perbukuan, Depdiknas: 2009,

Peta Konsep

MEDAN GRAVITASI

KECEPATAN ORBIT ENERGI POTENSIAL

GAYA GRAVITASI

GAYA SENTRIPETAL

GRAVITASI NEWTON

HUKUM KEPLLER

HUKUM KEPLLER I

HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK

HUKUM KEPLLER II

ESCAPE VELOCITY

HUKUM KEPLLER III


2

Kegiatan Pembelajaran HUKUM NEWTON PADA GERAK PLANET

A. Pendahuluan Matahari, bulan, bintang atau benda-benda langit yang lain jika dilihat dari bumi tampak bergerak dari arah timur ke barat. Apakah demikian yang terjadi sebenarnya? Tentu Anda masih ingat dengan gerak relatif sebuah benda. Bumi kita selain berotasi pada sumbu bumi, juga berevolusi mengelilingi matahari. Bumi berotasi dari arah barat ke timur, jika dilihat dari kutub utara bumi, maka mengakibatkan gerak relatif matahari, bulan, bintang atau benda – benda langit yang lain tampak bergerak dari arah timur ke barat. Jika kita melepas benda di dekat permukaan bumi, maka benda tersebut akan jatuh ke permukaan bumi. Apabila melepas benda itu di dekat permukaan bulan, maka benda tersebut akan jatuh ke permukaan bulan.

Anda dapat melihat video animasi tentang tata surya

B. Kegiatan Inti kegiatan 1



Hukum Gravitasi yang dapat dinyatakan berikut ini.

“Setiap benda di alam semesta menarik benda lain dengan gaya y ang besarnya berbanding

lurus dengan hasil kali massa massanya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya”. 

Besarnya gaya gravitasi, secara matematis dituliskan

F

=

G

1 .2 = m .g  1

dengan: F

 =  22

= gaya gravitasi (N)

m1,m2 = massa masing-masing benda (kg) R

= jarak antara kedua benda (m)

G

= konstanta gravitasi (Nm2kg-2) =6,67 x 10-11 Nm2/kg2

g

= percepatan gravitasi / medan gravitasi planet


3

Tentukan gaya gravitasi antara dua benda yang massanya masing-masing 500 kg dan 1000 kg terpisah 5 m satu sama lain? Jawab F

F





G

m1 m2 r

2

6 ,67 x 10

11



500 x 1000 2

5

F = 13,34 x 10 –7 N

1.

Dari persamaan gaya gravitasi Newton F



G

m A mB 

2

, dimana F, m, dan r masing-masing adalah gaya, massa dan

r

jarak antar benda, demensi G adalah ... . 2.

Buatlah grafik hubungan antara gaya tarik menarik antara dua buah benda (F) y ang terpisah sejauh r satu sama lain ?

3.

Jika sebuah benda di permukaan bumi dipindahkan ke planet Mars, maka besaran yang tidak mengalami perubahan adalah ... .

4.

Jika percepatan gravitasi di bulan

1

kali percepatan gravitasi di bumi, maka orang yang beratnya 70 kg di bumi, di

10

bulan beratnya menjadi ...

5.

Dua buah bulan dari sebuah planet massanya 3 : 2, Jika jari-jari kedua bulan tersebut sama, perbandingan medan gravitasi pada permukaannya adalah ...

6.

Suatu tempat di udara di atas bumi memiliki percepatan gravitasi 1 g , dengan g adalah percepatan gravitasi di 16

permukaan bumi. Jika bumi di anggap bulat sempurna dengan jari-jari r, maka jarak tempat tersebut di atas permukaan bumi adalah ... . 7.

Benda yang berada di bulan bergerak dengan percepatan a karena mendapat gaya F. Bila benda tersebut dibawa ke bumi yang massanya enam kali massa bulan dan benda diberi gaya F yang sama, maka percepatan gravitasinya adalah ... .

8.

Percepatan gravitasi di suatu planet sama dengan di permukaan bumi. Jika massa bumi M dan diameter planet dua kali diameter bumi, besarnya massa planet sama dengan ... .

9.

Planet-X mempunyai massa a kali massa bumi dan jari-jarinya b kali jari-jari bumi. Beat suatu benda di planet-X dibandingkan beratnya di bumi adalah...


4

Kegiatan 2

Gaya Gravitasi dan medan gravitasi adalah besaran vektor

NO 1

NO 2

NO 3


5

Kegiatan 3

Energi Potensial Gravitasi ( besaran skalar ) Setiap benda yang berada dalam medan gravitasi akan memiliki energi potensial. Energi p otensialnya didefinisikan seperti pada persamaan berikut.

Hukum Kekekalan Energi Mekanik Medan gravitasi termasuk medan gaya konservatif yaitu gayanya menghasilkan usaha yang tidak mengubah energi mekanik benda, sehingga pada suatu benda yang bergerak dalam medan gravitasi akan memenuhi kekekalan energi mekanik.

Escape Velocity ( v0) Kecepatan awal pesawat agar tidak kembali lagi ke bumi Pada gerak pesawat berlaku hukum kekekalan energi mekanik. K arena tidak kembali berarti energi akhirnya nol.

R = jari-jari bumi 1.

2. Sebuah roket akan diluncurkan meninggalkan bumi. Bila jari-jari bumi

6,4 x 103 km dan percepatan gravitasi bumi

10 m/s2, maka besar kelajuan lepas roket tersebut agar mampu lepas dari gaya tarik bumi adalah ....


6

Kegiatan 4

Hukum 1 Kepler menyatakan setiap planet beredar mengelilingi matahari dengan lintasan orbit berbentuk ellips, dan matahari berada pada salah satu titik focus ellips.

Hukum 2 Kepler Garis yang menghubungkan tiap planet ke ma tahari menyapu luasan yang sama dengan waktu yang sama.

Hukum 3 kepler. Kuadrat periode tiap planet sebanding dengan pangkat tiga jarak rata-rata planet dari matahari. Menurut hukum newton :

gaya grafitasi = gaya sentripetal

 

=

 

 

.

= 4

3 = 4 2 Menghitung jarak planet mengelilingi Matahari menggunakan Hukum III Keppler Kita asumsikan orbit gerak planet berbentuk lingkaran. Dari penurunan Hukum garvitasi Newton dan gaya sentripetal planet mengelilingi matahari didapatkan bahwa periode kuadrat planet dibandingkan pangkat tiga planet adalah konstan.

T =konstan r

Persamaan tersebut dikenal dengan Hukum Kepler III

1.

J ari-jari lintasan bumi mengelilingi matahari adalah R dan periodenya T. Jika jari-jari lintasan planet Mars 2.R maka periode planet mars tersebut adalah .. a. 22 T d. 32.T b. 2.T e. 23.T c. ½ .T


7

2.

Seandainya orbit bumi mengelilingi matahari berbentuk lingkaran dengan matahari berada di pusat lingkaran, G = konstanta gravitasi, M = massa matahari, m = massa bumi dan R = jari-jari lingkaran, maka yang dimaksud konstanta pada hukum III Kepller adalah 4.π

a.

d.

G.M

4.π

b.

16.π

16.π

2

G.m G.m

2

e.

G.m

c. 3.

2

16.π

2

G.M.m

2

G.M G.M

Periode planet A mengelilingi matahari adalah T hari. Diketahui pula bahwa perbandingan jarak planet A dan jarak planet B ke matahari adalah 1 : 4. Periode planet B mengelilingi matahari adalah .... a. 4.T hari d. 32.T hari b. 8.T hari e. 64.T hari c. 16.T hari

Kegiatan 5

Kecepatan Orbit: Gaya grafitasi = Gaya sentripetal

 

=

  

 = √ 

R = jarak 2 benda atau jarak orbit

1.

Sebuah satelit bumi mengorbit setinggi 3600 km di atas permukaan bumi. Jika jari-jari bumi 6400 km dan gerak satelit dianggap gerak melingkar beraturan maka kelajuannya adalah .... a. 6,4 km/s b. 64,0 km/s c. 640,0 km/s d. 6400,0 km/s e. 64000,0 km/s 2. Sebuah satelit mengorbit mengelilingi bumi, bila jarak satelit dari permukaan bumi 3625 km dan jari jari bumi 6375 km tentukan tentukan kecepatan satelit ? Tugas KELOMPOK Merencanakan dan membuat karya tentang satelit buatan dan Menyajikan laporan tentang

pemanfaatan satelit buatan Ukbm sman3 mlg_ gravitasi newton

8

Penutup Jawablah pernyataan-pernyataan pernyataan-pernyataan berikut ini sesuai dengan apa yang kalian pahami setelah s etelah kegiatan pembelajaran dilaksanakan. No

Pernyataan

1

Apakah Anda sudah dapat menjelaskan gaya gravitasi dan medan gravitasi ?

2

Apakah Anda sudah dapat d apat menentukan resultan gaya gravitasi dan medan gravitasi ?

3

Apakah Anda sudah menjelaskan energi potensial gravitasi, hukum kekekalan energi mekanik dan escape velocity ?

4

Apakah Anda sudah memahami hukum I,II,III Keppler ?

5

Apakah anda menjelaskan kecepatan orbit ?

Ya

Tidak

Jika menjawab “TIDAK” pada salah satu pertanyaan di atas, maka pelajarilah kembali materi tersebut dalam Buku Teks Pelajaran (BTP) dan pelajari ulang kegiatan belajar yang sekiranya perlu kalian ulang dengan bimbingan Guru atau teman sejawat. Jangan putus asa untuk mengulang lagi!. Dan apabila

kalian menjawab “YA” pada semua pertanyaan, maka lanjutkan berikut. Dimana posisimu? Ukurlah diri kalian dalam menguasai materi Hukum Gravitasi Newton dalam rentang 0 – 100, 100 , tuliskan ke dalam kotak yang tersedia.

Setelah kalian menuliskan penguasaanmu terhadap materi Hukum Gravitasi Newton, lanjutkan kegaitan berikut untuk mengevaluasi penguasaan kalian!. Yuk Cek Penguasaanm Penguasaanmu u terhadap Materi Hukum Gravitasi Newton! Newton! Agar dapat dipastikan bahwa kalian telah menguasi materi Hukum Gravitasi Newton, maka kerjakan soal berikut secara mandiri di buku kerja kalian masing-masing.


9

HOTS HIGHER ORDER THINGKING SKILL

1. Berdasarkan gambar dan data tersebut sebutkan planet-planet di tat a surya kita mulai dari planet yang periode revolusinya terkecil ? 2.


10

3.

4.


11


12

UKBM GRAVITASI

Recommend Documents