Kata gravitasi bukanlah suatu hal yang asing lagi di telinga, gravitasi sudah menjadi bagian dari kehidupan manusia sehari-hari. Dan faktanya tanpa gravitasi tubuh manusia akan mengalami perubahan yang menarik seperti astronot diluar angkasa.
Perlu Anda pahami juga bahwa gravitasi merupakan fenomena alam yang banyak dipelajari dalam ilmu sains.
Mulai dari materi Sekolah Dasar sampai ke jenjang perkuliahan materi ini tidak akan pernah ketinggalan, dan semakin naik tingkatan kelas semakin menantang materi yang diajarkan.
Penasaran kan apa saja sih yang dibahas dalam gaya gravitasi? Untuk itu simak pembahasan berikut ini dengan baik ya!
Contents
Pengertian Gaya Gravitasi
Anda harus memahami bahwa dalam alam semesta ada empat macam gaya yang paling fundamental. Salah satu gaya yang ada pada gaya tersebut yaitu gaya gravitasi. Lalu apakah sebenarnya gaya gravitasi itu?
Gaya gravitasi atau sering disebut gaya yang paling fundamental karena persamaan dari gaya gravitasi sudah tidak dapat diturunkan lagi menjadi bentuk yang lebih sederhana.
Kalau secara umum, gaya fundamental ialah interaksi antara materi yang tidak dapat diturunkan lagi menjadi sesuatu yang lebih mendasar lagi.
Hal yang tidak kalah penting yaitu, gaya gravitasi dapat timbul karena massa suatu benda yang selalu menarik objek lain dimana objek tersebut juga memiliki massa.
Dalam gravitasi juga ada yang namanya suatu nilai, nilai atau besarnya gaya gravitasi ini berbanding lurus dengan massa kedua benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua benda tersebut.
Gravitasi dalam Relativitas Umum
Dalam konsep klasik, gravitasi menggambarkan bahwa gaya gravitasi merupakan sifat yang muncul pada setiap objek yang mempunyai massa dan saling tarik menarik.
Beda halnya dengan gaya gravitasi pada konsep relativitas umum, dalam relativitas umum gaya gravitasi menjadi dua bagian dari ruang dan waktu.
Maksud dari ruang dan waktu ialah kesatuan ruang dimensi tiga dengan waktu. Sebagai analogi sederhana atau contoh dalam relativitas umum sebagai berikut:
Di ibaratkan sebuah bola yang diletakkan pada suatu permukaan yang lentur. Permukaan lentur ini dapat kita anggap sebagai ruang dua dimensi dengan demikian kita hanya bisa bergerak sepanjang dua dimensi tersebut.
Perlu Anda ketahui, dengan menggunakan permukaan yang lentur maka suatu benda tersebut dapat bergerak tiga dimensi yang berhubungan dengan waktu.
Pertanyaannya mengapa demikian?
Ya, hal ini dikarenakan benda yang bergerak pada permukaan lentur akan bergerak pada bidang datar (dua dimensi) akan tetapi benda tersebut memiliki massa yang mengakibatkan benda lentur tersebut bergerak kebawah, hal ini menandakan benda tersebut bergerak tiga dimensi pada waktu tertentu.
Dari penjelasan diatas sudah sangat jelas bukan bahwa relativitas umum ini adalah hubungan gerak tiga dimensi dengan waktu.
Adapun ilmuan yang menggagas mengenai teori ini adalah Albert Einnstein.
Fakta Gravitasi
Anda sudah mengetahui bahwa definisi gravitasi adalah gaya tarik-menarik yag terjadi antara semua partikel yang mempunyai bobot atau massa di semesta.
Semakin besar massa ya dimiliki oleh satu benda, maka semakin besar gaya gravitasi yang dihasilkan.
Secara kosmis, gravitasi sama konsekuensinya. Dari runtuhnya awan hidrogen menjadi bintang-bintang hingga menempel pada galaksi.
Gravitasi juga sebagai salah satu dari sedikit yang menentukan garis besar evolusi alam semesta.
Gravitasi Sebagai Kekuatan Universal
Para filsuf Yunani dan India kuno mengamati bahwa benda-benda secara alami bergerak ke tanah.
Pada awalnya, gravitasi sebagai kecenderungan benda-benda yang tidak dapat dimengerti. Namun, Isaac Newton menjadi salah satu fenomena yang terukur serta dapat diprediksi.
Wawan seperti inilah yang kemudian menyadarkan bahwa setiap objek di alam semesta (yang hanya sebutir pasir hingga benda besar angkasa) saling menarik setiap objek lainnya.
Perlu diingat juga bahwa gagasan ini dapat menyatukan peristiwa yang tampaknya sama sekali tidak berhubungan, dari apel yang jatuh ke bumi atau planet yang mengorbit matahari.
Newton kemudian menarik angka pada daya tarik. Dimana gagasan tersebut dikemas dalam hukum gravitasi universal.
Gravitasi Sebagai Geometri Ruang
Pada tahun 1800, astronom memperlihatkan bahwa adanya elips yang dimiliki orbit merkurius bergerak lebih cepat dari pada biasanya di sekitar matahari dari pada yang diprediksi Newton.
Teori ini akhirnya terpecahkan oleh relativitas umum Albert Einstein pada tahun 1915.
Sebelum Albert Einstein menerbitkan teori yang ia miliki, para filsafat mengetahui cra menghitung tarikan gravitasi planet namun tidak berkembang secara maksimal.
Perubahan medan teori Einstein tentang relativitas umum diterima ketika dirinya berhasil memprediksi perubahan dalam orbit markurius serta pembengkokan cahaya bintang disekitar matahari selama gerhana matahari pada tahun 1919.
Rumus Gaya Gravitasi
Berikut ini penjelasan mengenai rumus dari gaya gravitasi.
F = -G m1m2 / r2
Keterangan:
- m1 & m2 = Massa kedua benda (kg)
- r = jarak kedua benda (m)
- G = Konstanta gravitasi (6,67 10-11 m / kgs2 )
- F = Gaya gravitasi (N)
Medan Gravitasi atau Percepatan Gravitasi
g = G M/R2
g’ = M/(R-h)2
M’ = MV’ /V
M’ = M (R-h)3 /R3
g’ = g (R-h)/R
Keterangan:
- g = Percepatan gravitasi bumi (m/s2 )
- g’= Percepatan Gravitasi planet (m/s2 )
- R = Jarak kedua benda (m)
- G = Konstanta gravitasi (6,67 10-11 m / kgs2 )
- M = Massa planet bumi (kg)
- M’= Massa planet (kg)
Dalam materi gaya gravitasi, Anda perlu memahami konsep-konsep yang ada. Tujuannya agar Anda dapat menyelesaikan persoalan-persoalan yang berkaitan dengan materi ini.
Contoh Soal Gaya Gravitasi
Berikut ini ada beberapa contoh soal yang dapat anda pahami sebagai bahan acuan belajar anda. Selamat mencoba.
1. Bumi mengalami percepatan gravitasi sebesar 10,8 m/ s2 . Berapakah nilai percepatan gravitasi pada etinggian R dari permukaan bumi? (R = Jari-jari bumi).
Penyelesaian:
Dik:
h = R
g = 10,8 m/s
Dit: Percepatan gravitasi
Jawab:
g’ = G M / (R + h)2
g’ = G M / (2R)2
g’ = g/4
g’ = 10,8 / 4
g’ = 2,7 m/s2
Jadi besar percepatan gravitasi benda pada ketinggian R adalah 2,7 m/ s2 .
2. Berapa besar gaya gravitasi antara bumi dengan sebuah benda yang berada diatas permukaan tanah? Massa bumi = 5,97 x 1024 kg. Massa benda = 1000 kg, jari-jari bumi = 6,38 x 106 meter. Berapakah berat atau gaya gravitasi bumi yang bekerja pada benda tersebut jika dihitung menggunakan rumus hukum II Newton di massa percepatan gravitasi (g) = 9,8 m/ s2 .
Penyelesaian:
Dik:
Massa Bumi (MB) = 5,97 x 1024 kg
Massa Benda (Mb) = 103 kg
Jari-jari bumi = 6,38 x 106
Konstanta gravitasi universal (G) = 6,67 x 10-11 N m2 / kg2
Percepatan gravitasi (g) = 9,8 m/ s2
Dit: Besar gaya gravitasi
Jawab:
Besar gaya gravitasi antara bumi dengan benda (menggunakan rumus hukum gravitasi Newton).
w = F = G MB. Mb/ r2
w = F = (6,67 x 10-11 ) . (5,97 x 1024 ) (103 ) / (66,38 x 106 )2
w = F = (6,67 x 10-11 ) . (5,97 x 1027 ) / 40,7 x 1012
w = F = 39,8 x 1016 / 40,7 x 1012
w = F = 0,9778 x 104
w = 9,778 Newton.
Jadi besar gaya gravitasi bumi adalah 9,778 Newton.
Penutup
Demikianlah pembahasan mengenai gaya gravitasi, semoga dengan adanya artikel ini dapat membantu Anda dan para pembaca dimanapun berada dalam menyelesaikan persoalan-persoalan yang berkaitan dengan materi ini.
Salam Generasi Bangsa.
Terimakasih
