Bagaimana Newton Menjelaskan Gerak Planet?

Orang dahulu percaya bahwa planet dan benda langit lainnya mematuhi seperangkat hukum yang berbeda dari benda fisik biasa di Bumi. Namun, pada abad ke-17, para astronom telah menyadari bahwa Bumi itu sendiri adalah sebuah planet dan -- alih-alih menjadi pusat tetap alam semesta -- ia berputar mengelilingi matahari seperti yang lainnya planet. Berbekal pemahaman baru ini, Newton mengembangkan penjelasan tentang gerak planet menggunakan hukum fisika yang sama yang berlaku di Bumi.

Newton lahir di Lincolnshire, Inggris, pada tahun 1642. Pada usia 27 ia diangkat sebagai profesor matematika di Universitas Cambridge. Minat khususnya adalah penerapan metode matematika untuk ilmu fisika. Gerak planet adalah salah satu topik yang paling hangat diperdebatkan saat itu, dan Newton mencurahkan sebagian besar usahanya untuk mengembangkan teori matematika tentang ini. Hasilnya adalah hukum gravitasi universal, yang pertama kali diterbitkan pada tahun 1687.

Pada masa Newton, segala sesuatu yang diketahui tentang gerak planet dapat diringkas secara ringkas dalam tiga hukum yang dikaitkan dengan Johannes Kepler. Hukum pertama menyatakan bahwa planet-planet bergerak mengelilingi matahari pada orbit elips. Hukum kedua menyatakan bahwa sebuah planet menyapu luas yang sama dalam waktu yang sama. Menurut hukum ketiga, kuadrat periode orbit sebanding dengan pangkat tiga jarak ke matahari. Ini adalah hukum empiris murni, namun. Mereka menggambarkan apa yang terjadi tanpa menjelaskan mengapa itu terjadi.

Newton yakin bahwa planet-planet harus mematuhi hukum fisika yang sama dengan yang diamati di Bumi. Ini berarti pasti ada kekuatan tak terlihat yang bekerja pada mereka. Dia tahu dari eksperimen bahwa, tanpa adanya gaya yang diterapkan, benda yang bergerak akan terus bergerak dalam garis lurus selamanya. Planet-planet, di sisi lain, bergerak dalam orbit elips. Newton bertanya pada dirinya sendiri kekuatan macam apa yang akan membuat mereka melakukan ini. Dengan sangat jenius, dia menyadari bahwa jawabannya adalah gravitasi -- gaya yang sama yang menyebabkan sebuah apel jatuh ke tanah di Bumi.

Newton mengembangkan rumusan matematis gravitasi yang menjelaskan gerakan apel yang jatuh dan gerakan planet. Dia menunjukkan bahwa gaya gravitasi antara dua benda sebanding dengan produk massa mereka dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara mereka. Ketika diterapkan pada gerakan planet mengelilingi matahari, teori ini menjelaskan ketiga hukum empiris Kepler.