Kegravitian — Nota JomSkor

3.1 Hukum Kegravitian Semesta Newton Hukum Kegravitian Semesta Newton menyatakan daya graviti antara dua jasad berkadar terus dengan hasil darab jisim kedua-dua jasad dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antara pusat kedua-dua jasad (F = GMm/r^2). Hubungan ini digunakan untuk menerbitkan pecutan graviti, g = GM/r^2, daya memusat dalam sistem satelit dan planet, serta rumus untuk menentukan jisim Bumi dan Matahari menggunakan tempoh dan jejari orbit. 3.2 Hukum Kepler Hukum Kepler menerangkan gerakan planet mengelilingi Matahari melalui tiga hukum: orbit berbentuk elips dengan Matahari pada satu fokus (Hukum Pertama), luas yang dicakupi sama dalam selang masa yang sama (Hukum Kedua), dan kuasa dua tempoh orbit berkadar terus dengan kuasa tiga jejari orbit, T^2 ∝ r^3 (Hukum Ketiga). Hukum Kepler Ketiga diterbitkan daripada menyamakan daya graviti dengan daya memusat dan boleh diaplikasikan kepada sistem Matahari-planet atau Bumi-satelit. 3.3 Satelit Buatan Manusia Satelit buatan manusia mengorbit Bumi dengan laju linear v = sqrt(GM/r) yang diterbitkan daripada menyamakan daya memusat dengan daya graviti. Satelit dikelaskan sebagai geopegun (tempoh orbit 24 jam, sentiasa di atas kedudukan geografi yang sama) atau bukan geopegun (tempoh berbeza daripada 24 jam, kedudukan berubah-ubah). Halaju lepas, v = sqrt(2GM/R), ialah halaju minimum diperlukan untuk mengatasi daya graviti Bumi dan terlepas ke angkasa lepas; bagi Bumi nilainya 11.2 km s^-1.

Fizik · Tingkatan 4

3.1 Hukum Kegravitian Semesta Newton Hukum Kegravitian Semesta Newton menyatakan daya graviti antara dua jasad berkadar terus dengan hasil darab jisim kedua-dua jasad dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antara pusat kedua-dua jasad (F = GMm/r^2). Hubungan ini digunakan untuk menerbitkan pecutan graviti, g = GM/r^2, daya memusat dalam sistem satelit dan planet, serta rumus untuk menentukan jisim Bumi dan Matahari menggunakan tempoh dan jejari orbit. 3.2 Hukum Kepler Hukum Kepler menerangkan gerakan planet mengelilingi Matahari melalui tiga hukum: orbit berbentuk elips dengan Matahari pada satu fokus (Hukum Pertama), luas yang dicakupi sama dalam selang masa yang sama (Hukum Kedua), dan kuasa dua tempoh orbit berkadar terus dengan kuasa tiga jejari orbit, T^2 ∝ r^3 (Hukum Ketiga). Hukum Kepler Ketiga diterbitkan daripada menyamakan daya graviti dengan daya memusat dan boleh diaplikasikan kepada sistem Matahari-planet atau Bumi-satelit. 3.3 Satelit Buatan Manusia Satelit buatan manusia mengorbit Bumi dengan laju linear v = sqrt(GM/r) yang diterbitkan daripada menyamakan daya memusat dengan daya graviti. Satelit dikelaskan sebagai geopegun (tempoh orbit 24 jam, sentiasa di atas kedudukan geografi yang sama) atau bukan geopegun (tempoh berbeza daripada 24 jam, kedudukan berubah-ubah). Halaju lepas, v = sqrt(2GM/R), ialah halaju minimum diperlukan untuk mengatasi daya graviti Bumi dan terlepas ke angkasa lepas; bagi Bumi nilainya 11.2 km s^-1.

• Tersilap menganggap daya graviti antara dua jasad tidak sama magnitud — daya graviti sentiasa wujud secara berpasangan dengan magnitud sama mengikut Hukum Newton Ketiga
• Tersilap menggunakan jejari Bumi, R apabila soalan memerlukan jarak dari pusat Bumi ke satelit, r = R + h (ketinggian h mesti ditambah pada jejari Bumi)
• Mengelirukan pecutan graviti, g dengan pemalar kegravitian semesta, G — kedua-duanya berbeza dari segi unit dan makna fizikal
• Tidak menukar unit (contoh: km kepada m) sebelum menggantikan nilai ke dalam rumus
• Tersilap menggunakan unit tempoh yang berbeza (contoh: tahun vs saat) dalam nisbah T1^2/T2^2 — kedua-dua tempoh mesti dalam unit yang sama
• Tersilap anggap planet yang lebih jauh daripada Matahari mempunyai tempoh orbit lebih pendek — sebenarnya jejari orbit lebih besar memberi tempoh orbit lebih panjang
• Mengelirukan Hukum Kepler Kedua dengan andaian laju linear planet adalah malar — sebenarnya laju berbeza mengikut kedudukan dalam orbit elips
• Lupa mengkubkan (pangkat tiga) jejari orbit dan mengkuasaduakan (pangkat dua) tempoh orbit semasa menggunakan nisbah Hukum Kepler Ketiga
• Tersilap menganggap halaju lepas bergantung pada jisim objek yang dilancarkan — sebenarnya halaju lepas hanya bergantung pada jisim dan jarak daripada jasad pusat (Bumi)
• Mengelirukan satelit geopegun dengan satelit bukan geopegun — ciri penentu utama ialah tempoh orbit (24 jam vs bukan 24 jam) dan kedudukan geografi yang tetap/berubah
• Lupa menambah ketinggian orbit, h pada jejari Bumi, R untuk mendapatkan jejari orbit, r sebenar sebelum mengira laju linear satelit
• Tersilap tanda dalam rumus tenaga keupayaan graviti (U = -GMm/r) semasa menerbitkan rumus halaju lepas

• Sentiasa tukar ketinggian satelit ke meter dan tambahkannya pada jejari Bumi untuk mendapatkan r sebelum menggantikan ke dalam rumus g atau F
• Apabila menerbitkan rumus jisim Bumi/Matahari, ingat langkah: samakan daya graviti dengan daya memusat, batalkan jisim sepunya m, gantikan v = 2*pi*r/T, dan susun semula untuk M
• Soalan struktur sering meminta penjelasan sebab nilai g berbeza pada ketinggian berbeza — jawab dengan merujuk hubungan songsang antara g dengan kuasa dua jarak dari pusat Bumi
• Apabila membandingkan dua orbit (planet-planet atau satelit-Bulan), gunakan terus nisbah T1^2/T2^2 = r1^3/r2^3 tanpa perlu mengira G atau M secara berasingan
• Ingat Hukum Kepler Ketiga boleh diaplikasikan pada sistem Matahari-planet ATAU Bumi-satelit/Bulan — kenal pasti jasad pusat (M) yang betul mengikut konteks soalan
• Untuk Hukum Kepler Kedua, kaitkan jawapan dengan laju linear lebih tinggi berhampiran Matahari (perihelion) dan lebih rendah jauh daripada Matahari (aphelion)
• Hafal syarat satelit geopegun: tempoh 24 jam DAN arah orbit sama dengan putaran Bumi — kedua-dua syarat diperlukan, bukan hanya tempoh
• Apabila ditanya kesan jika laju linear satelit kurang daripada yang sepatutnya, jawab bahawa satelit akan jatuh ke orbit lebih rendah dan mungkin terbakar akibat geseran atmosfera
• Bagi soalan halaju lepas planet/jasad lain (bukan Bumi), gunakan rumus yang sama v = sqrt(2GM/R) tetapi gantikan M dan R bagi jasad berkenaan

Daya graviti

Pemalar kegravitian, G

Pecutan graviti, g

Daya memusat

Pecutan memusat

Jejari orbit

Hukum Kepler Pertama

Hukum Kepler Kedua

Hukum Kepler Ketiga

Orbit elips

Fokus elips

Tempoh orbit

Satelit geopegun

Satelit bukan geopegun

Orbit Bumi Geopegun

Halaju lepas

Tenaga keupayaan graviti

Laju linear satelit