GAYA GRAFITASI BUMI

Kejadian-kejadian alam yang kita amati di sekitar kita sering menimbulkan berbagai pertanyaan. Mengapa benda jatuh selalu mengarah ke pusat bumi ( ke bawah)? Mengapa bentuk benda-benda langit, seperti bulan,planet , dan matahari bulat seperti bola? Mengapa bulan mengitari bumi? Mengapa Planet-planet mengitari matahari? Gaya apakah yang mempertahankan bulan dan planet-planet dalam tata surya? Apakah peristiwa-peristiwa ini diakibatkan oleh gaya yang sama? Pertanyaan-pertanyaan ini dan banyak pertanyaan lain yang terkait dapat anda temukan jawabannya setelah mempelajari materi gravitasi.Kenapa kalau kita jatuh, pasti jatuhnya ke bawah? atau mengapa jika kita melempar suatu benda ke atas benda tersebut selalu jatuh lagi ke bawah? Kalau kita berjalan, duduk, berdiri, tidur, mengapa semua benda di bumi ini seakan-akan menempel di permukaan bumi/lantai atau tanah? Jawabannya adalah karena adanya suatu gaya yang menarik kita selalu menuju ke bawah.

Gaya yang menarik kita selalu menuju ke bawah itu disebut gaya gravitasi. Gaya gravitasi terdapat pada semua benda. Semakin besar massa/berat benda tersebut, semakin besar pula gaya gravitasi yang ditimbulkannya.

Bumi kita merupakan bola yang sangat besar, sehingga bumi memiliki gaya gravitasi yang besar pula yang dapat menarik segala benda yang berada di dekatnya (rumah, manusia, batu, binatang, bahkan juga bulan dan satelit yang mengelilingi bumi kita). Oleh karena itulah, walaupun kita berada di bagian bawah bola bumi, kita tidak akan jatuh karena ada gaya gravitasi bumi yang arahnya menuju pusat bola bumi.

Diri kita juga adalah sebuah benda yang memiliki gaya gravitasi. Tapi mengapa pulpen, buku, atau benda-benda kecil di sekeliling kita tidak menempel pada tubuh kita? Ya tentu saja, karena gaya gravitasi tubuh kita kalah oleh gaya gravitasi bumi yang kita diami ini. Lalu mengapa burung, balon udara, pesawat terbang, roket, tidak tertarik oleh gaya gravitasi bumi? Hal itu dikarenakan benda-benda tersebut memiliki gaya lain yang dapat melawan gaya gravitasi, sehingga mereka bisa melayang/lepas tidak tetap lengket/menempel pada permukaan bumi.

Hukum gravitasi universal Newton dirumuskan sebagai berikut:

Setiap massa titik menarik semua massa titik lainnya dengan gaya segaris dengan garis yang menghubungkan kedua titik. Besar gaya tersebut berbanding lurus dengan perkalian kedua massa tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua massa titik tersebut.

 

 

F adalah besar dari gaya gravitasi antara kedua massa titik tersebut

G adalahkonstanta grafitasi

m1 adalah besar massa titik pertama

m2 adalah besar massa titik kedua

r adalah jarak antara kedua massa titik, dan

g adalah percepatan gravitasi =

Dalam sistem Internasional, F diukur dalam newton (N), m1 dan m2 dalam kilogram (kg), r dalam meter(m), dsn konstanta G kira-kira sama dengan 6,67 × 10−11 N m2 kg−2.

Dari persamaan ini dapat diturunkan persamaan untuk menghitung berat. Berat suatu benda adalah hasil kali massa benda tersebut dengan percepatan gravitasi bumi. Persamaan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut: W = mg. W adalah gaya berat benda tersebut, m adalah massa dan g adalah percepatan gravitasi. Percepatan gravitasi ini berbeda-beda dari satu tempat ke tempat lain.

Selain mengembangkan ketiga hukum tentang gerak, Newton juga meneliti pergerakan bulan dan planet-planet. Newton memikirkan gaya yang memperthankan bulan mengelilingi bumi pada orbitnya yang berbentuk lingkaran.

Menurut sebuah cerita yang sudah sangat terkenal, konon ide awal tentang gravitasi diilhami saat Newton melihat buah apel yang jatuh dari pohon. Buah apel dan semua benda yang jatuh ke bumi mengalami percepatan dan selalu mengarah ke bawah (pusat bumi). Berarti ada yang menarik benda tersebut ke bawah.Siapa? Tentu bumilah yang menariknya. Jika buah apel jatuh dari pohon, berarti gaya tarik bumi bekerja di puncak pohon, di puncak bukit, atau bahkan sampai juga ke bulan!
Jika gravitasi bekerja pada apel yang jatuh , bulan dan planet-planet, Newton berksimpulan gaya gravitasi berlaku universal pada semua benda-benda di alam semesta. Semantara itu Newton juga menyadari bulan bergerak melingkar, yang tentu saja harus muncul gaya sentripetal. Newton berkeyakinan bahwa gaya sentripetal yang mempengaruhi gerak melingkar bulan tidak lain adalah gaya gravitasi. Setalah yakin keberadaan gaya gravitasi, Newton mempublikasikan hukum Gravitasi universal pada tahun 1687 yang ditulis dalam buku “ Philosophiae naturalis principia mathematica” yang dinyatakan sebagai berikut :

Setiap benda menarik benda lain yang besarnya sebanding dengan hasil kali massa-massa kedua benda tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya.

Besar gaya tarik-menarik kedua benda tersebut dinamakan gaya gravitasi. Secara matematis dituliskan sebagai

Gaya gravitasi merupakan salah satu gaya yang merupakan bagian dari “ hukum kuadrat terbalik ( inverse-square lawa)” Pada awalnya gagasan newton tentang gravitasi sulit diterima. Gaya gravitasi bekerja pada jarak jauh tanpa melalui kontak. Bumi menarik apel, bulan meskipun tidak
ada kontak diantara keduanya.Pada tahun 1798 Henry Cavendish mengukur nilai G untuk pertama kalinya. Gambar (2.2) adalah sketsa dari peralatan cavendish. Dua bola kecil identik bermassa masing-masing m ditempatkan pada ujung-ujung sebuah batang ringan horisontal yang digantungkan pada sebuah tali yang sangat halus. Ketika bola besar yang bermassa ditempatkan sedemikian rupa terjadi gaya gravitasi antara benda m dan M, sehingga akan menghasilkan puntiran dari titik kesetimbangan sebesar sudut θ terhadap tali penggantung. Besar gaya gravitasi ditentukan dari besar puntiran yang dapat dideteksi dengan mengarahkan berkas cahaya ke sebuah cermin. Karena F, m, M, dan r dapat diukur, maka nilai G dapat dicari. Gravitasi adalah gaya tarik-menarik yang terjadi antara semua partikel yang mempunyai massa di alam semesta. Fisika modern mendeskripsikan gravitasi menggunakan Teori Relativitas Umum dari Einstein, namun hukum gravitasi universal Newton yang lebih sederhana merupakan hampiran yang cukup akurat dalam kebanyakan kasus.

Sebagai contoh, bumi yang memiliki massa yang sangat besar menghasilkan gaya gravitasi yang sangat besar untuk menarik benda-benda di sekitarnya, termasuk makhluk hidup, dan benda-benda yang ada di bumi. Gaya gravitasi ini juga menarik benda-benda yang ada di luar angkasa, seperti bulan, meteor, dan benda angkasa lainnya, termasuk satelit buatan manusia.

Gaya gravitasi yang bekerja pada apel menyebabkan apel jatuh ke bawah. Gaya gravitasi yang bekerja pada apel tersebut disebut gaya berat apel, sedangkan gaya gravitasi yang bekerja pada tubuh kita disebut gaya berat kita. Setiap benda memiliki gaya berat, dan arah gaya berat selalu ke bawah, menuju pusat gravitasi (ketika suatu benda berada di bumi, gaya beratnya akan mengarah ke bumi).

Berbeda dengan massa, gaya berat suatu benda bisa berubah-ubah tergantung dengan percepatan gravitasi yang ada di tempat tersebut. Perbedaan berat astronot di bumi dan bulan adalah kompensasi dari hal tersebut. Jika massa astronot adalah 65 kg, maka berat astronot di bumi adalah 65 kg x percepatan gravitasi bumi (9,78m/s2), yaitu 635.7 N. Sedangkan percepatan gravitasi bulan adalah 1/ 6 kali percepatan gravitasi bumi. Wajar saja, berat tubuh astronot menjadi lebih ringan, yaitu 65 kg x percepatan gravitasi bulan (1.63 m/s2), yaitu 105.95 N.

About these ads
Tinggalkan komentar

Berikan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

%d blogger menyukai ini: