Akibat Rotasi Bumi

     Bumi kita berputar pada porosnya, semua orang tahu itu. Tetapi kebanyakan dari kita mengetahui rotasi bumi dari pelajaran di sekolah. Sejak dilahirkan kita sudah terbiasa hidup dengan putaran bumi ini, sehingga kita sama sekali tidak merasakan gerakannya. Padahal jika dihitung, laju gerak kita akibat rotasi bumi ini sangat besar. Satu kali putaran ditempuh dalam 24 jam, sedangkan ruji bumi di khatulistiwa besarnya 6375 km, laju linier di permukaan bumi sama dengan 463 meter per detik, sudah melampaui besar kecepatan suara di udara ! Laju suara di udara hanya 350 meter per detik. Jadi kita ini setiap saat dibawa permukaan bumi bergerak dengan laju empat per tiga kali kecepatan suara !

    Akibat langsung rotasi bumi yang kita rasakan hanyalah perubahan siang dan malam. Matahari terbit dari timur dan tenggelam di sebelah barat, karena bumi berputar dari barat ke timur, atau berlawanan dengan arah jarum jam jika dilihat dari atas kutub utara bumi. Akibat langsung inipun dulu tidak disadari sebagai akibat rotasi bumi, tetapi diyakini sebagai akibat matahari mengitari bumi. Suatu keyakinan egosentris manusia yang
ternyata keliru. Dalam tulisan ini kita akan meninjau akibat rotasi bumi secara lebih luas. Salah satu akibat rotasi bumi adalah gaya semu.

         Untuk memahami apa itu gaya semu, kita tinjau sebuah sistem yang dipercepat lurus seperti sebuah gerbong kereta api yang sedang dipercepat. Saat itu orang-orang yang berada di dalam gerbong seakan-akan didorong oleh sebuah gaya (P') ke belakang sehingga punggungnya menekan sandaran kursi. Gaya ini tentu saja tidak ada, tetapi dirasakan keberadaannya oleh orang-orang di dalam gerbong. Yang menekan sebetulnya adalah sandaran kursi, sandaran kursi menekan punggung penumpang (dengan gaya P) agar tubuh penumpang itu dapat bergerak dengan percepatan yang sama dengan percepatan gerbong. sifat egosentris manusia membuat penumpang itu selalu menganggap sistemnya tidak dipercepat, maka kesimpulan yang masuk akal baginya adalah gaya dorong ke belakang tadi. Gaya yang diciptakan oleh orang yang berada dalam sistem non-inersial dengan tujuan agar hukum mekanika berlaku sesuai dengan pengamatannya disebut gaya semu, sebuah gaya yang dirasakan keberadaannya akibat watak egosentris manusia.

 

       Sistem yang berputar mengalami percepatan sentripetal, percepatan yang mengubah arah kecepatan. Jadi sistem yang berputar juga merupakan sistem non-inersial. Gaya semu yang populer dalam sistem yang berputar adalah gaya sentrifugal, gaya semu yang dirasakan mendorong secara radial keluar. Memang merupakan suatu kenyataan bahwa pada saat kita memutar sebuah benda dengan tali secara horisontal, tangan kita terasa ditarik oleh benda itu. Secara salah kita mengatakan ada gaya sentrifugal yang menarik tangan kita. Padahal gaya-gaya yang ada pada peristiwa ini adalah gaya ΤΤ dan ΤΤ′′, pasangan gaya interaksi antara tali dan benda, serta ΤΤ" dan ΤΤ"′′, pasangan gaya interaksi antara tali dan tangan. Tentu saja juga ada gaya berat benda (w) beserta gaya normal bidangnya (N).

 

          Gaya yang bekerja pada benda pada arah radial hanyalah T, gaya inilah yang berfungsi sebagai gaya sentripetal, gaya yang memberikan percepatan sentripetal yang memungkinkan berubahnya arah kecepatan benda. Talinya sendiri akan mengalami sepasang gaya tarik di kedua ujungnya, yaitu T′′ dan T" yang besarnya sama jika massa tali dapat diabaikan. T  yang bekerja pada tangan adalah hasil interaksi tangan dengan tali, gaya inilah yang kita rasakan sebagai gaya tarik oleh benda. Jadi tidak ada gaya yang arahnya radial keluar pada benda, yakni gaya sentrifugal, yang menarik tangan kita. Tangan kita tertarik oleh T"′′ adalah konsekuensi logis pemberian gaya T pada benda melalui hukum interaksi, yaitu hukum Newton ke tiga. Jika kita kemudian juga berputar mengikuti putaran benda itu dan menganggap diri kita beserta benda iti dalam keadaan diam (lingkungan yang kita anggap sedang berputar), tangan kita ditarik tali oleh T"′′ menuju benda. Disepanjang tali tetap bekerja gaya-gaya T" dan T', sehingga benda tetap ditarik tali dengan gaya tegangan tali T. Jika kita berhenti sampai di sini kita akan bingung, karena kenyataannya benda itu dapat berada dalam keadaan diam dengan sebuah gaya tunggal pada rah sepanjang tali, hukum Newton tidak berlaku ! Mestinya dengan adanya gaya T saja benda itu tentu bergerak mendekati tangan kita. Nah, agar hukum Newton masih berlaku dalam pengamatan ini kita lantas menyimpulkan bahwa pada benda itu pasti bekerja pula gaya yang arahnya berlawanan dengan T dan besarnya sama dengan T. Setelah mengetahui bahwa kita dan benda itu sedang melakukan putaran, kita mengklaim gaya misterius itu sebagai akibat dari gerak putaran dan kita beri nama gaya sentrifugal.
       Jadi jelaslah sudah, gaya sejati pada benda hanyalah gaya tegangan tali T yang berfungsi sebagai gaya sentripetal, dialah yang menyebabkan terjadinya putaran. sedangkan gaya semunya adalah gaya sentrifugal yang diklaim sebagai akibat dari gerak putarnya.

sumber : Sugata Pikatan