Newton's Curse

NEWTON'S CURSE

Istilah "Kutukan Newton" adalah kiasan untuk menunjuk kesalahan fundamental yang berulang dilakukan oleh para guru & profesor fisika sampai saat ini. Kesalahan yang sering terjadi itu seolah-olah menyiratkan ada kutukan dari Isaac Newton (1642-1726), sang fisikawan Inggris yang tersohor itu. Kutukan Newton itu telah menimbulkan banyak korban dalam sejarah.

Para guru sains & fisika sering salah dalam menjawab & menjelaskan pertanyaan: "Mengapa bulan atau satelit yang mengorbit bebas tidak jatuh ke bumi karena tarikan gravitasi?". Mereka menjawab keliru: "Gaya sentrifugal mengimbangi gaya gravitasi, sehingga bulan atau satelit itu tidak jatuh ke bumi". Jawaban yang salah itu terus diwariskan ke generasi selanjutnya sampai kini. Maka tidak heran, kutukan itu terasa ada. Karena sering kali guru & profesor fisika kena kutukan Newton itu, maka sebuah kamus fisika, yaitu Oxford Dictionary of Physics memberi peringatan:
"One could then say that the satellite stays in orbit when the centrifugal forces balances the gravitational forces. This is, however, a confusing and misleading argument because the centrifugal force is fictious-it does not exist. The gravitational force is not balanced by the centrifugal force: it is the centripetal force".
Intinya, kamus fisika Oxford itu menegaskan, bahwa gaya sentrifugal yang dimaksud itu sebenarnya fiktif alias tidak ada, maka tidak mungkin bisa mengimbangi gaya gravitasi. Gaya nyata yang bekerja pada benda yang mengorbit bumi hanyalah gaya sentripetal saja, yaitu gaya gravitasi itu sendiri.

Seorang profesor fisika Indonesia, Yohanes Surya, telah menjadi korban kutukan itu. Surya (2015) menulis:
"Tetapi pada pesawat itu ada gaya yang melawan gravitasi bumi ... Gaya tersebut berasal dari gaya sentrifugal pesawat yang sedang mengorbit bumi. ...".
Bahkan, Kip Thorne, profesor fisika yang menjadi konsultan film "Interstellar", sempat menjadi korban kutukan itu. Thorne (1994) menulis:
"... then shuts off the engine. ..., the centrifugal force of your circular motion holds your ship up against the [black] hole's gravitational pull. Your ship is like a toy slingshot of your youth on the end of a whirling string, pushed out by its centrifugal force and held in by the string's tension, which is like the [black] hole's gravity".
Kip Thorne, peraih Nobel fisika 2017 itu juga memberi penjelasan yang keliru, yaitu memganggap adanya perimbangan gaya sentrifugal dengan gaya gravitasi pada analogi putaran tali bandul.

Lho, bukankah hukum ketiga Newton menyatakan: "Jika ada gaya aksi, maka selalu ada gaya reaksi yang sama besar, tetapi berlawanan arah"?. Betul, memang ada gaya reaksi nyata terhadap gaya sentripetal, tetapi gaya reaksi itu bekerja pada bumi, bukan pada satelit atau benda yang mengorbit bumi. Pada putaran tali bandul, gaya reaksi itu bekerja pada tali, bukan pada benda pembobotnya. Gaya reaksi itu tidak mengimbangi gaya gravitasi, karena bekerja pada bagian benda yang berbeda. Maksudnya, bumi menarik satelit melalui aksi gaya sentripetalnya pada satelit, tetapi saat yang sama satelit melakukan gaya tarik pada bumi sebagai reaksi. Gaya reaksi itu adalah nyata, bukan gaya fiktif yang berjulukan "gaya sentrifugal".

Lantas, apa dong yang mengimbangi gaya tarik gravitasi, sehingga satelit & astronot bisa melayang bebas di orbit bumi? Tidak ada! Satelit yang melayang bebas mengorbit bumi itu tidak dalam kesetimbangan. Sebab, menurut hukum pertama Newton: "Dalam kerangka acuan inersial, suatu benda berada dalam kesetimbangan jika ia diam atau bergerak lurus dengan kecepatan tetap". Nah, satelit yang melayang & mengorbit bumi itu bergerak menurut lintasan lingkaran atau elips, bukan lintasan lurus. Jadi, satelit atau astronot yang melayang bebas di orbit bumi memang tidak dalam kesetimbangan, tetapi "jatuh abadi" alias mengorbit. Satelit tidak jatuh ke bumi karena sejak semula ia telah diluncurkan dengan kecepatan yang tepat di ketinggian orbitnya. Jika kecepatan meluncur terlalu kecil, maka satelit jatuh lagi ke bumi.

Jika gaya sentrifugal itu fiktif, tetapi mengapa ia sering disebut? Meskipun fiktif, ia terasa ada. Misal, saat bus yang melaju kencang membelok ke kanan, maka penumpang akan terdorong ke arah dinding kiri bus. Apa yang mendorong? Tidak ada, tetapi seolah-olah ada, yaitu gaya sentrifugal yang fiktif itu. Dorongan itu terasa karena gerak tubuh penumpang tidak selaras dengan gerak bus. Tubuh penumpang masih cenderung tetap bergerak lurus ke depan, sedangkan arah bus sudah condong ke kanan. Akibatnya, penumpang terhempas ke arah dinding kiri bus. Contoh gaya fiktif yang bukan sentrifugal, yaitu terdorongnya penumpang ke depan saat mobil direm mendadak.

Kepustakaan:
Roger Freedman & Hugh Young, University Physics (Addison Wesley, 2000).
Richard Dawkins & Dave McKean, The Magic of Reality: sihir realitas (Kepustakaan Populer Gramedia, 2015).
Isaac Newton, The Principia: Mathematical Principles of Natural Philosophy (University of California Press, 1999).
Yohanes Surya, Sains itu Asyik (Media Indonesia Publishing, 2015).
Kip Thorne, Black Holes & Time Warps (W.W. Norton & Company, 1994).
Oxford Dictionary of Physics (Oxford University Press, 2015).