Johanes Kepler
Keppler
menggunakan hakekat fisika untuk eksperimennya yaitu:
METODE ILMIAH
a.Pengumpulan
data
Teori heliocentris Copernicus, dan
Teori Geocentris Ptolemy yang lebih lama menjadi landasan Keppler. Johannes
Keppler melakukan pengamatan terhadap gerak benda langit (planet)
b.
Menganalisa Data
Johannes keppler orang yang sangat
cerdas, data- data yang ia peroleh dari hasi pengamatan ia tuangkan dalam bentuk gagasan
bahwa benda langit bergerak mealui suatu orbit tertentu. Kepler mendapatkan
orbit planet Mars. Menurut Kepler, lintasan berbentuk elips adalah gerakan yang paling sesuai
untuk orbit planet yang mengitari matahari. Dalam satu rentang waktu yang
sama, planet bergerak menyapu daerah yang sama panjangnya. Karena orbit planet
berbentuk elips, maka konsekuensinya makin dekat jarak planet ke Matahari, makin
cepat pula gerak orbitnya .
c.
Menarik kesimpulan
Setiap planet bergerak dengan membentuk lintasan tertentu
dan semua bergerak dengan orbit yang sama
PROSES ILMIAH
Dari tahun 1580 sampai 1600,
didapatkan ada 10 oposisi Mars berdasarkan catatan Tycho Brahe, sedangkan
menurut catatan David Fabricus dan kepler sendiri menunjukkan dua oposisi lagi
dari tahun 1602 – 1604. dengan data 12 oposisi Mars, kepler memecahkan rahasia
gerak plenet Mars itu. Planet Mars begerak mengelilingi matahari dengan
lintasan tertentu dapat berupa parabola hiperbola, lingkaran ataupun ellips. Bagaimanakah
gerak planet sesungguhnya? Planet bergerak dengan lintasan ellips. Tanpa
menggunakan alat bantu hitung, kepler harus mencoba untuk menghitung-hitung
berkali-kali dan dari hasil perhitungan itu ia menemukan bahwa orbit lingkaran
tidak cocok dengan data dari Tycho Brahe. Kepler
berusaha mencocokkan berbagai bentuk kurva geometri pada data-data
posisi Planet Mars yang
dikumpulkan oleh Tycho Brahe.
PRODUK ILMIAH
Matahari
merupakan pusat berbagai planet di tata surya. Setiap plenet mengelilingi
matahari (revolusi) pada orbitnya yang berbentuk ellips.
Dalam mengelilingi matahari, pada waktu tertentu, setiap planet akan berada
pada kedudukan sangat dekat dengan matahari (perihelium) dan pada suatu waktu
tertentu planet akan berada pada kedudukan terjauh yang disebut aphelium..
Kemudian Kepler mampu menunjukkan bahwa garis khayal yang menghubungkan
matahari dengan planet-planet, melewati bidang yang sama luasnya pada elips
dalam jangka waktu yang sama. Ini berarti bahwa planet bergerak lebih cepat
ketika berada dekat matahari dan lebih lambat ketika jauh dari matahari.
Kemudian, secara matematis Kepler menetapkan waktu yang diperlukan planet untuk
mengorbit mengelilingi matahari dengan jarak rata-rata planet itu dari
matahari.
KONSEP
Periode
revolusi planet (T). Jarak rata-rata
planet yang mengitari matahari (R). Konsep Perihelion
PRINSIP
Pada saat
planet dekat dengan matahari, maka gerak planet bertambah cepat, sebaliknya
pada saat jauh dari matahari gerak itu akan lebih lambat.
Jarak terdekat dari matahari adalah perihelion dan jarak terjauh suatu planet
dari matahari disebut Aphelion. Sedangkan jarak suatu planet dari matahari
disebut Vektor jari-jari
TEORI
Lebih dari
setengah abad sebelum Newton mengajukan ketiga hukumnya tentang gerak dan hukum
gravitasi universalnya, ahli astronomi Jerman Johannes Kepler telah
menghasilkan sejumlah karya astronomi dimana kita bisa mendapatkan lebih rinci
mengenai gerak plnet di sekitar matahari.
HUKUM
(a) Hukum Kepler pertama: Elips merupakan sebuah kurva tertutup sedemikian
sehingga jumlah jarak pada sembarang titik P pada kurva itu kedua titik yang
tetap (disebut fokus, F1 dan F2 ) tetap konstan. Yaitu, jumlah jarak F1P + F2P
tetap sama untuk semua titik pada kurva. Lingkaran merupakan kasus khusus elips
di mana kedua daerah yang diarsir mempunyai luas yang sama, yaitu dipusat
lingkaran.
(b) Hukum kepler kedua: Dua daerah
yang diarsir mempunyai luas sama. Planet bergerak dari titik 1 ke titik 2 dalam
waktu yang sama dengan geraknya dari titik 3 ke titik 4. planet bergerak paling
cepat pada bagian orbitnya yang paling dekat dengan matahari.
(c) Hukum kepler ketiga : perbandingan
kuadrat periode ( waktu yang dibuthkan untuk 1 putaran mengelilingi matahari) 2
planet yang mengitari matahari sama dengan perbandingan pangkat tiga jarak
rata-rata planet- planet tersebut dari matahari.
Diantara
hasil Kepler terdapat tiga penemuan yang sekarang kita sebut sebagai Hukum
Kepler mengenai gerak planet. Newton bisa menunjukkan bahwa hukum-hukum Kepler
dapat diturunkan secara matematis dari hukum gravitasi universal dan
hukum-hukum gerak.
PENERAPAN DALAM FISIKA
Penurunan persamaan hukum kepler ketiga cukup umum
untuk diterapkan pada sistem lain. Sebagai contoh, menentukan massa bumi dengan
menggunakan periode Bulan mengelilingi Bumi, atau massa plaenet lainnya. Selain
itu juga bisa membandingkan benda-benda yang mengelilingi pusat-pusat yang
penarik lainnya, seperti Bulan dan satelit cuaca yang menegililingi Bumi.
Galileo, Tycho Brahe, dan Kepler adalah pembuka pintu bagi semua generasi
sesudahnya tentang eksperimen. Ucapan Kepler yang terkenal : ”Kita harus
membangun sebuah kapal untuk mengarungi samudra angkasa dialam semesta.”
Menurut Einstein : kepler manusia yang tak terlupakan, Ia mengantar manusia
melangkahkan kaki diatas jalan menuju ke bintang-bintang.”
Evangelista
Torricelli
PROSES ILMIAH
Pada tahun 1643, Torricelli membuat eksperimen sederhana, yang
dinamakan Torricelli Experiment, yaitu ia menggunakan sebuah tabung kaca kuat
dengan panjang kira-kira 1 m dan salah satu ujungnya tertutup dengan
menggunakan sarung menghadap ke atas. Dengan menggunakan corong ia menuangkan
raksa dari botol ke dalam tabung sampai penuh. Kemudian ia menutup ujung
terbuka tabung dengan jempolnya, dan segera membaliknya. Dengan cepat ia
melepaskan jempolnya dari ujung tabung dan menaruh tabung vertikal dalam sebuah
bejana berisi raksa. Ia mengamati permukaan raksa dalam tabung turun dan berhenti
ketika tinggi kolom raksa dalam tabung 76 cm di atas permukaan raksa dalam
bejana. Ruang vakum terperangkap di atas kolam raksa.
PRODUK ILMIAH
Evangelista T Evangelista Torricelli (1608-1647)
adalah ahli fisika Italia, penemu barometer air raksa, penemu Hukum
Torricelli, penemu tabung
hampa kecil yang pertama di dunia, ahli matematika,
pengarang, guru besar, sekertaris, pembantu, dan murid Galileo.
Ia memperbaiki mikroskop dan teleskop. Pada tahun
1643 Torricelli membuat percobaan yang kemudian terkenal dengan nama “Percobaan
Torricelli”. Percobaan ini ia lakukan berdasarkan saran-saran
Galileo yang ia diterima sebelum menninggal. Untuk percobaanya ia menggunakan
tabung kecil yang panjangnya satu meter dan air raksa. Tabung itu ia isi dengan
air raksa sampai penuh lalu lubangnya ia tutup dengn jari. Tabung itu ia
balikan dan ujungnya dicelupkan ke dalam bejana berisi air raksa pula. Kemudian
jari penutup tabung ia lepaskan dari tabung. Air raksa dalam tabung turun dan
menimbulkan ruang hampa udara. Ruang hampa ini kemudian terkenal dengan nama
ruang hampa Torricelli. Ia mengukur tinggi air raksa dalam bejana. Tingginya
ternyata 76 sentimeter.
Selamanya beberapa hari Torriceli mengamati bahwa tinggi air raksa
dalam tabung selalu berubah – ubah. Akhirnya ia tahu bahwa hal itu disebabkan
oleh tekanan udara. Tekanan air raksa setinggi 76 sentimeter itu kemudian
disebut tekanan satu atmosfer.
HUKUM
Hukum
Torricelli mengatakan bahwa jika fluida mengalir dari tank seperti pada gambar
di samping, maka fluida mengalir dengan laju sama dengan konstanta kali akar
ketinggian fluida, yaitu x. Konstanta tergantung pada jenis fluida dan
ukuran kran.
PENERAPAN
Membuat
teleskop, diteruskan dengan membuat mikroskop. Belum lagi minatnya dalam
bidang matematika, ternyata sudah menggagas apa yang kemudian dikenal dengan
nama integral. Dalam upayanya menghitung luas bidang yang mempunyai lengkungan
ternyata hal ini mengawali penemuan kalkulus. Penemuan tentang mencari titik
tengah/gravitasi benda bersamaan dengan Roberval dari Perancis. Terlebih
penting dari semua itu adalah penemuan barometer yang diisi dengan air raksa
guna mengukur tekanan udara.