Pembahasan Soal Sbmptn Fisika Gaya Gravitasi

1. Jarak antara matahari dan bumi ialah 1,5 x 10⁸ km, sedangkan jarak antara matahari dan neptunus ialah 4,5 x 10⁹ km. Periode neptunus mengelilingi matahari ialah 165 tahun dan massa neptunus ialah 18 kali massa bumi. Jika gaya gravitasi pada bumi oleh matahari ialah F dan kelajuan bumi mengelilingi matahari ialah V, maka gaya gravitasi pada neptunus oleh matahari serta kelajuan neptunus ialah ....
   

   F/10 dan V/11 F/50 dan 2V/11 F/100 dan 2V/55 F/50 dan V/55 3F/100 dan 3V/55

   
   Pembahasan :
   Misalkan jarak matahari dan bumi ialah Rb, jarak matahari dan neptunus ialah Rn, massa neptunus ialah mn, massa bumi mb, periode neptunus ialah Tn, dan periode bumi ialah Tb.
   ⇒ Rb = 1,5 x 10⁸ km
   ⇒ Rn = 4,5 x 10⁹ km = 30 Rb
   ⇒ mn = 18 mb
   ⇒ Tn = 165 tahun
   ⇒ Tn = 1 tahun
   
   Gaya gravitasi ialah gaya tarik-menarikdanunik antar dua benda bermassa yang terpisah pada jarak tertentu. Besar gaya gravitasi yang dialami oleh suatu benda jawaban benda besar lainnya sanggup dihitung dengan rumus diberikut :
   

   F = G M.m r2

   
   melaluiataubersamaini :
   F = gaya gravitasi atau gaya berat (N)
   G = tetapan gravitasi (6,672 x 10^-11 N m²/kg²)
   M = massa benda yang lebih besar (kg)
   m = massa benda yang lebih kecil (kg)
   r = jarak antar kedua benda (m)
   
   melaluiataubersamaini rumus tersebut kita sanggup memilih gaya gravitasi yang dialami oleh bumi dan neptunusu.
   Gaya Gravitasi Bumi oleh Matahari
   

   ⇒ F = G	M.mb
   	(Rb)2

   melaluiataubersamaini M = massa matahari.
   
   Gaya Gravitasi Neptunus oleh Matahari
   

   ⇒ F = G	M.mn
   	(Rn)2

   ⇒ F = G	M.(18mb)
   	(30Rb)2

   ⇒ F =	18	G	M.mb
   	900		(Rb)2

   ⇒ F =	1	F
   	50

   ⇒ F =	F
   	50

   
   Selanjutnya kita akan mencari kelajuan neptunus mengelilingi matahari. Hubungan antara kelajuan, jarak, dan periode sanggup dilihat dari rumus diberikut ini :
   

   V =  2π R T

   
   melaluiataubersamaini :
   V = kelajuan benda (m/s)
   R = jarak antar benda (m)
   T = periode (s)
   
   Laju Bumi Mengelilingi Matahari
   

   ⇒ V =	2π Rb
   	Tb

   ⇒ V =	2π Rb
   	1 tahun

   
   Laju Neptunus Mengelilingi Matahari
   

   ⇒ Vn =	2π Rn
   	Tn

   ⇒ Vn =	2π (30Rb)
   	165 tahun

   ⇒ Vn =	30	.	2π Rb
   	165		1 tahun

   ⇒ Vn =	2	V
   	11

   Jadi, gaya gravitasi yang dialami neptunus oleh matahari dan kelajuan neptunus mengelilingi matahari berturut-turut ialah F/50 dan 2V/11.
   

   Jawaban : B

2. Seorang astronout melayang dalam kapal angkasa yang sedang mengitari bumi, sebab pada posisi itu ....

   Gaya gravitasi bumi pada astronot sama dengan nol Gaya gravitasi bumi dan bulan pada astronot di orbit itu saling meniadakan Gaya gravitasi bumi dan gaya archimedes saling meniadakan Gaya gravitasi bumi pada astronot dan kapal angkasa bertindak sebagai gaya sentripetal.

   
   Pembahasan :
   Astronot sanggup melayang dalam kapal angkasa yang sedang mengitari bumi sebab ada gaya yang berfungsi menahan kapal dan astronot sehingga tidak terpental. Gaya tersebut dalam gerak melingkar dikenal sebagai gaya sentripetal. Dalam hal ini, gaya gravitasi bumilah yang bertindak sebagai gaya sentripetal. melaluiataubersamaini begitu, pernyataan (4) benar.
   
   Pernyataan (1), (2), dan (3) salah sebab :
   

   1. Meski tidak sebesar di permukaan bumi, gaya gravitasi bumi kepada astronot tidak sama dengan nol tetapi memang kecil. Meski begitu, hal tersebut diimbangi dengan gaya sentripetal kapal angkasa terhadap bumi. Jadi, pernyataan (1) salah.
   2. Pernyataan (2) salah sebab pada kenyataannya posisi bulan, bumi, dan kapal angkasa tidak selalu berada dalam satu garis yang memungkinkan terjadinya peniadaan. melaluiataubersamaini begitu gaya gravitasi bumi dan bulan pada astronot tidak saling meniadakan.
   3. Karena udara di luar angkasa sangat tipis dan sanggup ditiadakan, maka tidak ada gaya archimedes sehingga pernyataan (3) salah.

   
   Karena pernyataan yang benar spesialuntuk pernyataan (4), maka jawabanan yang sempurna ialah D.
   

   Jawaban : D