Kelajuan Lolos ǀ Pengertian, Penurunan Persamaan (Rumus), Alasan Helium & Hidrogen Lolos ke Luar Angkasa

Kelajuan lolos (escape speed) adalah kelajuan minimal yang harus dimiliki benda (partikel) bermassa untuk keluar dari pengaruh gaya tarik gravitasi. Berikut persamaan (rumus) kelajuan lolos, penjelasan, alasan gas hidrogen dan helium lolos ke luar angkasa, sedangkan oksigen dan nitrogen tertahan di atmosfer.

Baca sebelumnya : Energi Kinetik & Energi Mekanik (Planet atau Satelit) ǀ Pengertian, Penurunan Persamaan, & Alasan Energi yang Diterima Bumi (Bulan-Bumi) Diabaikan

Apel yang ditembakkan ke atas dari permukaan bumi akan jatuh kembali ke tanah. Kita dapat menembakkan apel dengan kelajuan minimal tertentu yang dapat menyebabkan ia tidak kembali lagi ke bumi. Dia akan melesat keluar dari jarak (radius), dimana gaya tarik gravitasi tidak mempengaruhinya lagi.

Ingat! sebenarnya tidak ada tempat dimanapun yang tidak terpengaruh oleh gaya gravitasi bumi ini, kecuali apel berhasil mencapai jarak (radius) tak hingga dari bumi.

Jarak tak hingga yang dimaksud pada buku-buku biasanya tidak sampai benar-benar jauh tak hingga. Jarak ini dianggap sudah cukup jauh dari pengaruh gaya tarik gravitasi bumi. Benda yang melesat akan berada pada kondisi diam (berhenti) atau memiliki sedikit sisa kelajuan yang kecil sekali.

Gambar 1.1. Analisis Gambar & Penurunan Persamaan (Rumus) Kelajuan Lolos

ME (massa earth = bumi), RE (jari-jari earth=bumi), M (massa planet, matahari, atau satelit menyesuaikan keadaan), rmaks (jarak tujuan yaitu tak hingga)

-klik gambar untuk melihat lebih baik -

Perhatikan gambar 1.1. Sebuah apel bermassa m berada di atas permukaan bumi. Jarak (radius)nya adalah RE dari pusat bumi atau sama dengan jari-jari bumi. Apel ditembakkan ke atas dengan kelajuan awal vi pada posisi ini. Setelah ditembakkan, perlahan kelajuannya berkurang karena pengaruh gaya tarik gravitasi.

Tetapi, apel berhasil lolos dan mencapai jarak (radius) akhir tak hingga sebesar rmaks (walau tidak benar-benar tak hingga, anggap saja berapa juta kilometer). Saat kelajuannya nol, dia sudah tidak jatuh kembali ke bumi.

NB: anggap saja apel tidak terbakar karena melesat melewati atmosfer

Pada persamaan terakhir di gambar, kita mendapatkan persamaan kelajuan awal yang harus dimiliki benda (partikel) bermassa sebagai kelajuan lolos (kelajuan minimal) yang dapat membuatnya lolos. Kita dapat menyesuaikan persamaan untuk contoh kasus planet lain dengan mengganti simbol ME (massa bumi) dengan simbol M saja sebagai massa planet yang memberi gaya tarik.

Lihat, massa benda (partikel) bermassa yang melesat tidak menjadi pengaruh dalam perhitungan kelajuan lolos.

Pada contoh di atas, kita mengambil contoh bumi-apel. Kita dapat menggantinya dengan planet, matahari atau satelit. Kelajuan lolos (vlolos) terbesar dimiliki oleh matahari 618 km/s, kemudai Jupiter 60 km/s.

KENAPA MOLEKUL HIDROGEN & HELIUM LOLOS TETAPI OKSIGEN & NITROGEN TERTAHAN DI ATMOSFER BUMI

Kita tahu bahwa atmosfer bumi terdiri dari berbagai jenis gas, diantara helium, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan lainya. Mereka memiliki kesempatan lolos yang lebih besar karena jaraknya jauh dari pusat bumi. Mereka mendapatkan energi kinetik dari panas matahari.

Hal ini mengakibatkan dia dapat memperoleh kelajuan untuk bergerak dan kemungkinan dapat lolos. Gas yang dapat lolos adalah helium dan hidrogen. Sedangkan, gas yang tertahan adalah oksigen dan nitrogen. Kenapa hal ini terjadi?

Kelajuan rata-rata helium dan hidrogen lebih besar dibandingkan oksigen dan nitrogen. Hal ini terjadi karena massa molekul helium dan hidrogen lebih ringan. Walaupun, kelajuannya sedikit kurang dari kelajuan lolos yang seharusnya, kemungkinan ia lolos lebih besar.

Baca juga : Lubang Hitam bukan Lubang Sebenarnya ǀ Pengertian, Cara Kerja, Cara Mengamati, & Alasan Diberi Nama Lubang Hitam

Pernyataan ini membuat kita tahu bahwa ruang angkasa yang dikatakan ruang hampa tidak benar-benar hampa. Ia diisi oleh jenis gas ini (helium dan hidrogen) walau jumlah molekulnya sedikit jika dibandingkan dengan luas ruang angkasa.

Massa molekul mempengaruhi kelajuan rata-rata molekul untuk dapat lolos ke luar angkasa yang bebas gaya tarik gravitasi. Itulah asalan nitrogen dan oksigen tetap tertahan di atmosfer, sedangkan helium dan hidrogen tidak. Empty space is not empty.

Kesimpulannya adalah kelajuan lolos diperlukan oleh benda (partikel) bermassa untuk dapat keluar dari pengaruh gaya tarik gravitasi suatu bintang (matahari), planet, atau satelit.