Laporan jarak bumi ke bulan

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak terlepas dari ilmu fisika, dimulai d a r i
yang ada dari diri kita sendiri seperti gerak yang kita lakukan
s e t i a p s a a t , energi yang kita pergunakansetiap hari sampai pada sesuatu yang berada
diluar dirikita, salah satu contohnya adalah permainan ditaman kanak-kanak,
yaitu ayunan. Sebenarnya ayunan ini juga dibahas dalam ilmu fisika, dimana dari ayunan
tersebutkita dapat menghitung perioda yaitu selang waktu yang diperlukan
beban untuk melakukan suatu getaran lengkap dan juga kita dapat
menghitung berapa besar gravitasi bumi di suatu tempat.Pada percobaan ini, ayunan
yang dipergunakan adalah ayunan yang dibuatsedemikian rupa dengan bebannya adalah
bandul fisis.Pada dasarnya percobaan denganjarak bumi ke bulan ini tadak
terlepas dari getaran, d i m a n a p e n g e r t i a n g e t a r a n i t u s e n d i r i a d a l a h
g e r a k b o l a k b a l i k s e c a r a p e r i o d i a melalui titik kesetimbangan. Getaran
dapat bersifat sederhana dan dapat bersifat kompleks. Getaran yang
dibahasntentang bandul adalah getaran harmonik s e d e r h a n a y a i t u s u a t u
getaran dimana resultan gaya yang bekerja pada
t i t i k sembarangan selalu mengarah ke titik kesetimbangan dan
b e s a r r e s u l t a n g a y a sebanding dengan jarak titik sembarang ketitik kesetimbangan
tersebut.1

1. 2 2 Permasalahan
Dari latar belakang tentang percoban pengukuran jarak bumi ke bulan yang
telah diuraikan diatas,timbul suatu masalah, yaitu bagai mana mencari nilai
percepatan gravitasi bimi di suatu tempat dengan menggunakan bandul dan apakah nilai
tersebut sesuai dengannilai konstanta Bumi ke Bulan adalah 384,400 km
(238,900 mi
1.3 Tujuan Percobaan
Berdasarkan permasalahan yang ada, maka tujuan dari percobaan ini adalahuntuk mengamati
perioda osilasi bandul dan kemudian menentukan besar percepatan gravitasi bumi

BAB II
PEMBAHASAN
I.

Tujuan Praktikum
Untuk mengetahui jarak bumi ke bulan secara eksperimen

II. Dasar Teori
Gravitasi adalah gaya tarik-menarik yang terjadi antara semua partikel yang Bulan
adalah satu-satunya satelit alami dari planet Bumi. Jarak antara Bumi dan Bulan adalah ratarata 380.000 km. Jarak terdekat (perigee) adalah 363.104 km sedangkan jarak terjauh

(apogee) adalah 405.696 km.
Sejak beberapa dekade yang lalu, sudah banyak misi yang dilakukan untuk mengelilingi orbit
bulan dan mendarat di permukaan bulan, baik itu pesawat berawak maupun tidak berawak.
Pertanyaan yang sering muncul adalah, berapa lama sih pesawat tersebut bisa sampai di
bulan, dihitung sejak peluncuran di permukaan bumi ?
Dari situs Universe Today diperoleh informasi, bahwa beberapa pesawat memerlukan waktu
yang sangat lama untuk sampai di bulan, tapi tercatat juga ada pesawat yang sangat cepat
untuk mencapainya.
Paling lama : 1 Tahun 1 Bulan 2 Minggu
Misi paling lama yang tercatat hingga kini untuk mencapai bulan adalah milik ESA SMART1 probe. Robot ini merupakan robot dengan teknologi tercanggih yang pernah dikirim ke luar
angkasa. Diluncurkan pada 27 September 2003 dengan menggunakan mesin revolutionary
ion untuk menggerakkannya sampai di bulan. SMART-1 terbang dengan memilih jalur
melingkar berbentuk spiral menjauhi bumi dan sampai di bulan pada tanggal 11 November
2004.
Meskipun tergolong sangat lambat, SMART-1 ini sangat efisien dalam penggunaan bahan
bakar. Total SMART-1 hanya membawa 82 kg Xenon Propellant untuk keseluruhan misi
yang berakhir pada tahun 2006.
Tidak terlalu lama : 5 hari

Chang’e-1 milik China diluncurkan dari Xichang Satellite Launch

Center pada 24 Oktober 2007, tapi tetap mengorbit di Bumi sampai dengan 31 Oktober 2007
dan sampai di orbit bulan pada tanggal 5 November 2007. Maka dari itu Chang’e-1

memerlukan 5 hari untuk melintasi orbit bumi sampai dengan tujuan akhirnya di orbit bulan
dengan menggunakan roket booster.
Pesawat berawak manusia : 3 hari, 3 jam, 49 menit
Apollo 11 diluncurkan dengan menempelkannya pada roket super besar multi-stage Saturn V
pada 16 Juli 1969 dari Kennedy Space Centre. Apollo 11 sampai di orbit bulan setelah
menempuh perjalanan selama 3 hari lebih di angkasa pada 19 Juli 1969.
Misi pertama ke bulan : 36 jam
Luna 1 adalah probe milik Sovyet, merupakan misi yang pertama kali dibuat manusia untuk
menuju bulan. Diluncurkan pada 2 Januari 1959 dan sampai di orbit bulan pada 4 Januari
1956 setelah melakukan perjalanan selama 36 jam. Luna 1 menempuh jarak antara bumi dan
bulan dengan kecepatan rata-rata 10.500 km/jam
Rekor tercepat : 8 jam 35 menit

Sampai saat tulisan ini dibuat (2008.06.25), rekor perjalanan tercepat
dari bumi ke bulan dipegang oleh New Horizons sebuah pesawat tak berawak milik NASA
yang diproyeksikan untuk menjelajah sampai ke Pluto. Dengan roket pendorong yang sangat
kuat, pesawat ini mampu meluncur dengan kecepatan lebih dari 58.000 km/jam. Dengan

kecepatan seperti itu, New Horizons mampu mencapai bulan hanya dalam waktu 8 jam 35
menit. Tapi perlu dicatat, bahwa pesawat ini sebenarnya bukan menjalankan misi menuju
bulan melainkan ke pluto dan sistem di luar tata surya kita. Jadi, berbeda dengan pesawatpesawat lainnya di atas, New Horizons tidak melakukan pelambatan laju ketika mendekati
orbit bulan.

1.1 Perhitungan Matematis Jarak Matahari, Bulan, dan Bintang terhadap
Bumi dan Planet Lainnya

Pada abad ke-19 baru dilakukan pengukuran jarak bintang
dengan cara Paralaks Trigonometri. Cara ini dapat kita pahami
dengan konsep berikut;
Akibat pergerakan Bumi mengelilingi Matahari, bintang terlihat
seolah-olah bergerak dalam lintasan elips yg disebut elips
paralaktik. Sudut yg dibentuk antara Bumi-bintang-Matahari (p)
disebut paralaks bintang. Makin jauh jarak bintang dengan
Bumi maka makin kecil pula paralaksnya. Dengan mengetahui
besar paralaks bintang tersebut, kita dapat menentukan jarak
bintang dari hubungan:
tan p = R/d
R adalah jarak Bumi ke Matahari, dan d adalah jarak Matahari

ke bintang. Kerena sudut theta sangat kecil persamaan di atas
dapat ditulis menjadi
theta = R/d
pada persamaan di atas p dalam radian. Sebagian besar sudut
p yg diperoleh dari pengamatan dalam satuan detik busur
(lambang detik busur = {“}) (1 derajat = 3600″, 1 radian =
206265″). Oleh karena itu bila p dalam detik busur, maka
p = 206265 (R/d)
Bila kita definisikan jarak dalam satuan astronomi (SA) (1 SA =
150 juta km), maka

p = 206265/d
Dalam astronomi, satuan jarak untuk bintang biasanya
digunakan satuan parsec (pc) yg didefinisi sebagai jarak
bintang yg paralaksnya satu detik busur. Dengan begini, kita
dapatkan
1 pc = 206265 SA = 3,086 x 10^18 cm = 3,26 tahun
cahaya
p = 1/d –> p dlm detik busur, dan d dlm parsec.
Dari pengamatan diperoleh bintang yg memiliki paralaks

terbesar adalah bintang Proxima Centauri yaitu sebesar 0″,76.
Dengan menggunakan persamaan di atas maka jarak bintang
ini dari Matahari (yg berarti jarak bintang dengan Bumi) adalah
1,3 pc = 4,01 x 10^13 km = 4,2 tahun cahaya (yang berarti
cahaya yang dipancarkan oleh bintang ini membutuhkan waktu
4,2 tahun untuk sampai ke Bumi). Sebarapa jauhkah jarak
tersebut?? Bila kita kecilkan jarak Bumi ke Matahari (150 juta
km) menjadi 1 meter, maka jarak Matahari ke Proxima Centauri
menjadi 260 km!!! Karena sebab inilah bintang hanya terlihat
sebagai titik cahaya walau menggunakan teleskop terbesar di
observatorium Bosscha.
Sebenarnya ada beberapa cara lain untuk mengukur jarak
bintang, seperti paralaks fotometri yg menggunakan kuat
cahaya sebenarnya dari bintang. Kemudian cara paralaks
trigonometri ini hanya bisa digunakan untuk bintang hingga
jarak 200 pc saja. Untuk bintang2 yg lebih jauh, jaraknya dapat
ditentukan dengan mengukur kecepatan bintang tersebut.
Untuk menentukan jarak planet dari Matahari, ada sebuah
metode sederhana yang dikenal dengan hukum Titius – Bode.
Metode ini ditemukan oleh seorang astronom Jerman yang

bernama Johann Daniel Titius pada tahun 1766 dan
diperkenalkan oleh rekannya pada tahun 1772, yaitu Johann
Elert Bode. Tuliskan sebuah deret 0,3,6,12,24, dan seterusnya,
kemudian tambahkan setiap bilangan dengan 4. Hasilnya
bagikan dengan 10. Secara matematis, hokum Titius – Bode ini
dapat kita tuliskan dengan persamaan sebagai berikut,
r = (n+4)/10 ; n = 0,3,6,12,24, dengan n = deret bilangan r =
jarak planet dari Matahari dalam satuan AU

Jika kita perhatikan, 7 angka pertama dari deret Titius – Bode ,
akan menghasilkan nilai yang hampir mendekati (0,4; 0,7; 1,0;
1,6; 2,8; 5,2; 10,0) dengan nilai sesungguhnya jarak Planet
Merkurius, Venus, Bumi, Mars, Jupiter, dan Saturnus dari
Matahari (0,39; 0,72; 1,0; 1,52; 5,20; 9,54). Pada nilai 2,8,
dikemudian hari, para astronom menemukan sabuk asteroid
yang jarak sebenarnya adalah antara 2,2 sampai 3,3 AU dari
Matahari.
Metode yang lebih sederhana selain dengan perhitungan kepler
adalah dengan gelombang radio (radar). Permukaan padat apa
saja bisa memantulkan gelombang radio, jadi tidak perlu

pasang cermin segala.
jarak bulan s = c/2t, dengan c cepat rambat gelombang EM,
dan t waktu tempuh gelombang pulang balik.
Seperti mengukur kedalaman laut dengan sonar kapal. Laser
dipancarkan dari bumi ke bulan, lalu pantulan dari reflektor
(yang udah dipasang di bulan) diterima kembali dari bumi. Jeda
waktu antara laser ditembakkan dengan laser diterima kembali
dibagi dua, trus dibagi dengan kecepatan cahaya (300.000
km/s).

VI. Analisis Data dan Menjawab Pertanyaan
Dari percobaan yang dilakukan, diperoleh percepatan gaya gravitasi dengan
mencoba mengukur jarak bumi ke bulan dilakukan percobaan. Dari data yang kami
peroleh dan dihitung dengan menggunakan rumus:

Dan pada pembahsan dibawah ini, kami menggunakan satu percobaan
Diketahui percepatan gravitasi di sebuah tempat pada permukaan bumi sebesar 10 m/s2. Jika
R adalah jari-jari bumi, tentukan percepatan gravitasi bumi pada tempat yang berjarak 2R
dari pusat bumi!
Pembahasan

Data dari soal di atas:
r1 = R
r2 = 2R
g1 = 10 m/s2
g2 = ..................
Rumus percepatan gravitasi:
Dari data soal

Soal No. 2
Diketahui percepatan gravitasi di sebuah tempat pada permukaan bumi sebesar
10 m/s2. Jika R adalah jari-jari bumi, tentukan percepatan gravitasi bumi pada
tempat yang berjarak 0,5 R dari permukaan bumi!
Pembahasan
Data dari soal di atas:
r1 = R
r2 = (R + 0,5 R) = 1,5 R
g1 = 10 m/s2
g2 = ..................

Dengan rumus yang sama dengan soal nomor 1


Dari data soal

Soal No. 3
Titik C berada di antara dua buah planet seperti berikut!

Planet A memiliki massa 16 M dan planet B memiliki massa 25 M. Tentukan letak
titik C dari planet A agar pengaruh medan grafitasi kedua planet sebesar nol!

III
PENUTUP
VII. Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan
Dari pengamatan diperoleh bintang yg memiliki paralaks terbesar adalah bintang
Proxima Centauri yaitu sebesar 0″,76. Dengan menggunakan persamaan di atas
maka jarak bintang ini dari Matahari (yg berarti jarak bintang dengan Bumi) adalah
1,3 pc = 4,01 x 10^13 km = 4,2 tahun cahaya (yang berarti cahaya yang dipancarkan
oleh bintang ini membutuhkan waktu 4,2 tahun untuk sampai ke Bumi).
Saran
1. Senaiknya melakukan percobaan secara berulang-ulang, karena jika hanya

melakukan satu kali percobaan, tingkat ketetapan akan berkurang.
2. percobaan harus secara teliti dan cermat dalam mengamati waktu dan
menghitung getaran yang terjadi. Karena akan mempengaruhi periode yang
dihasilkan. Jika dalam perhitungan periode terjadi kesalahan maka akan
berpengaruh pada besarnya percepatan gravitasinya.