Home BAHAN BELAJAR FISIKA Menentukan Kecepatan Satelit Mengelilingi Bumi

Menentukan Kecepatan Satelit Mengelilingi Bumi

by CerdaskanKita

Agar terlepas dari efek gravitasi bumi dan tak kembali ke permukaan bumi, sebuah benda harus terdapat kecepatan minimum yang biasa disebut kecepatan lepas. Pada hari ini sebelumnya sudah dibahas bagaimana cara memilih kecepatan minimum yang harus dimiliki supaya lepas dari gravitasi bumi. Lalu, bagaimana halnya dengan sebuah satelit yang mengitari bumi? Sebagaimana yang kita tahu, sebuah satelit sanggup mengelilingi bumi pada orbitnya dengan kecepatan tertentu namun tak seketika kembali ke permukaan bumi. Apakah kecepatan satelit mengitari bumi sama dengan kecepatan lepas? Apakah satelit yang mengelilingi bumi sudah tak dipengaruhi oleh gravitasi bumi? Pada hari ini ini, Bahan berguru sekolah akan membahas cara memilih kecepatan satelit mengitari bumi menurut konsep gravitasi dan gaya sentripetal.

Gaya Sentripetal

Sebelum membahas kecepatan satelit mengitari bumi lebih jauh, ada baiknya kita kembali mengingat konsep gaya sentripetal pada gerak melingkar. Ketika sebuah benda bergerak melingkar, maka benda akan mengalami sebuah gaya tarik yang arahnya menuju sentra bundar yang disebut gaya sentripetal.

Gaya sentripetal inilah yang selalu menahan benda supaya tetap berada pada lintasan geraknya dan tak terlepas. Gaya sentripetal berbanding lurus dengan hasil kali masa dengan kuadrat kecepatan dan berbanding terbalik dengan jari-jari lintasan.

Fs = m. as = m.ω2.r =  m.v2
r

Keterangan :
Fs = gaya sentripetal (N)
as = percepatan sentripetal (m/s2)
v = kecepatan linear benda (m/s2)
ω = kecepatan sudut (rad/s)
r = jari-jari lintasan (m).

Sebuah satelit berputar mengelilingi bumi pada orbitnya yang umumnya berbentuk circular atau ibarat lingkaran. Oleh alasannya yaitu itu, satelit akan mengalami gaya sentripetal yang arahnya menuju sentra bumi. Gaya sentripetal ini mmebantu satelit untuk tetap berputar pada orbitnya.

Gaya Gravitasi Antara Satelit dan Bumi

Ketika sebuah satelit mengitari bumi dan berada pada ketinggian h dari permukaan bumi, maka satelit akan mengalami gaya gravitasi yang besarnya berbanding lurus dengan hasil kali massa dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak.

Fg = G M . m
r2

Keterangan :
Fg = gaya gravitasi yang dialami satelit (N)
G = tetapan umum gravitasi (6,672 x 10-11 N m2/kg2)
M = massa bumi (kg)
m = massa satelit (kg)
r = R + h = jarak satelit dari sentra bumi (m).

Kecepatan Satelit Mengitari Bumi

Saat sebuah satelit mengitari bumi pada orbit berbentuk circular, maka pergerakan satelit mengitari bumi sanggup dipandang sebagai gerak melingkar. Ketika satelit berputar mengelilingi bumi, maka gaya gravitsi yang dialami oleh satelit inilah yang berfungsi sebagai gaya sentripetal.

Dengan kata lain, ketika satelit mengelilingi bumi maka gaya sentripetal yang dialami oleh satelit akan sama dengan gaya gravitasi yang diberikan oleh bumi. Dengan demikian, berlaku persamaan:
⇒ Fs = Fg

m.v2  = G.M.m
r r2

⇒ v2 = G.M/r

Karena satelit berada pada ketinggian h di atas permukaan bumi, maka jarak satelit ke sentra bumi merupakan:
⇒ r = R + h

Dengan demikian, kecepatan satelit mengitari bumi merupakan:

v2 G.M
(R + h)

Keterangan :
v = kecepatan satelit mengelilingi bumi (m/s)
G = tetapan umum gravitasi (6,672 x 10-11 N m2/kg2)
M = massa bumi (kg)
R = jari-jari bumi (m)
h = ketinggian satelit di atas permukaan bumi (m).

Jika dihubungkan dengan percepatan gravitasi bumi, maka rumus di atas masih sanggup diubah dalam besaran g. Percepatan gravitasi di permukaan bumi merupakan:
⇒ go = G.M/R2
⇒ G = go.R2 /M

Baca Juga:   Ciri-Ciri Lensa Cembung Dan Kegunaannya Sehari-Hari

Selanjutnya, kita substitusi persamaa G ke rumus sebelumnya sesampai kemudian diperoleh:
⇒ v2 = G.M / (R + h)

⇒ v2 = go.R2/M . M
(R + h)
⇒ v2 = go.R2
(R + h)

Dengan demikian, kecepatan satelit mengitari bumidapat dihitung dengan rumus:

v2 go.R2
(R + h)

Keterangan :
v = kecepatan satelit mengelilingi bumi (m/s)
go = percepatan gravitasi di permukaan bumi (9,8 m/s2)
R = jari-jari bumi (m)
h = ketinggian satelit di atas permukaan bumi (m).

Contoh Soal :
Sebuah satelit diorbitkan pada ketinggian R di atas permukaan bumi. Tentukanlah kecepatan satelit tersebut mengelilingi bumi.

Agar terlepas dari efek gravitasi bumi dan tak kembali ke permukaan bumi MENENTUKAN KECEPATAN SATELIT MENGELILINGI BUMI

Pembahasan :
Kecepatan satelit mengelilingi bumi:

⇒ v2 = G.M
(R + h)
⇒ v2 = G.M
(R + R)
⇒ v2 = (6,672 x 10-11).(5,98 x 1024)
2 (6,38 x 106)

⇒ v2 = 31,3 x 106
⇒ v = 5,6 x 103 m/s

Jadi, apabila satelit berada pada ketinggian R meter di atas permukaan bumi, satelit tersebut akan mengelilingi bumi dengan kecepatan 5,6 x 103 m/s.

You may also like