Gravitasi

Posted by

Benda yang dilepaskan dari suatu ketinggian selalu jatuh ke bawah. Bulan bergerak mengelilingi Bumi di dalam orbitnya. Bumi dan planet-planet bergerak mengelilingi matahari dalam orbitnya masing-masing. Semua gejala alam ini menggambarkan satu gejala fisika yang sama, yaitu gaya gravitasi.

Benda di atas tanah selalu jatuh ke bawah karena tertarik oleh gaya gravitasi bumi. Bulan bergerak mengelilingi Bumi karena gaya tarik menarik gravitasi antara Bulan dan Bumi. Demikian pula Bumi dan planet-planet yang mengelilingi Matahari, terjadi karena gaya tarik menarik gravitasi di antara mereka. Jadi, gravitasi terjadi antara dua benda yang terpisah pada jarak tertentu.

Teori tentang gaya gravitasi diungkapkan oleh Newton dalam hukum gravitasi umum yang dapat dinyatakan sebagai berikut.

Gaya gravitasi antara dua benda merupakan gaya tarik menarik yang besarnya sebanding dengan massa masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya.

Pernyataan hukum gravitasi umum dapat dinyatakan secara matematis sebagai berikut. Jika m1 dan m2 adalah massa benda 1 dan 2, r adalah jarak antara kedua benda, dan G adalah kontanta gravitasi umum, gaya gravitasi antara dua benda adalah

img 01

Konstanta gravitasi umum G mempunyai nilai 6,67 × 10−11 N m2 kg−2.

Perlu diperhatikan bahwa jarak r di sini adalah jarak antara kedua pusat benda. Gaya gravitasi pada benda 1 terhadap benda 2 disebut F12, sedangkan gaya gravitasi pada benda 2 terhadap benda 1 disebut F21. Gaya F12 dan F21 adalah pasangan gaya aksi-reaksi, di mana besarnya sama tapi arahnya berlawanan.

Konsep gravitasi digunakan dalam perhitungan-perhitungan berikut: massa matahari, percepatan gravitasi, kelajuan lepas, kelajuan satelit, dan hukum Kepler.

Menghitung Massa Matahari

Dengan meninjau Bumi yang mengelilingi Matahari karena pengaruh gaya gravitasi, kita dapat menentukan massa Matahari. Jika r adalah jarak antara planet dan Matahari dalam satuan meter (m) dan T adalah periode planet mengelilingi matahari dalam satuan detik (s), massa matahari M dapat dinyatakan sebagai

img 02

Percepatan Gravitasi

Sebelumnya telah disebutkan bahwa percepatan adalah gaya per satuan massa. Jika gaya yang bekerja berupa gaya gravitasi, gaya gravitasi per satuan massa benda merupakan percepatan gravitasi. Di Bumi, percepatan gravitasi bumi adalah gaya berat benda per massa benda. Secara matematika, hubungan ini dapat dituliskan sebagai

w = mg

Percepatan ini dianggap konstan di permukaan bumi.

Percepatan gravitasi g juga dapat dinyatakan sebagai fungsi jarak yang diturunkan dari pernyataan gaya gravitasi umum. Percepatan gravitasi sebagai fungsi jarak dinyatakan dalam bentuk

img 03

Persamaan ini menyatakan percepatan gravitasi pada jarak r dari benda bermassa m.

Kelajuan Lepas

Setiap benda yang berada pada atau di atas permukaan bumi selalu mendapat gaya tarik gravitasi bumi. Jika sebuah benda dilempar ke atas, benda akan jatuh kembali ke bawah karena gaya gravitasi bumi. Jika sebuah roket ingin terbang ke ruang angkasa, kecepatan roket haruslah sangat besar untuk melawan gaya gravitasi bumi sehingga bisa lepas ke angkasa.

Kecepatan minimal benda yang dapat lepas dari gaya gravitasi bumi dan lepas ke angkasa disebut kecepatan lepas. Roket atau pesawat ulang alik yang ingin terbang ke ruang angkasa harus memenuhi kecepatan ini saat lepas landas agar bisa lepas dari gaya gravitasi bumi. Jika jari-jari bumi adalah R dan percepatan gravitasi bumi adalah g, maka kecepatan lepas adalah

img 04

Kelajuan Satelit

Satelit buatan dibuat oleh manusia dan ditempatkan pada orbit tertentu mengelilingi bumi untuk kepentingan manusia di bumi. Satelit penerima TV memancarkan kembali sinyal dari bumi agar dapat diterima sinyalnya di tempat yang jauh. Dengan adanya satelit komunikasi kita dapat menyaksikan secara langsung kejadian di tempat yang jauh melalui TV tanpa harus datang ke tempat kejadian.

action-aerial-aerospace-256379

Gerak satelit dalam orbitnya dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi. Dalam geraknya satelit mendapat gaya tarik bumi, maka diperlukan suatu kecepatan konstan yang dapat menjaga satelit tetap berada di dalam orbitnya. Kelajuan satelit mengelilingi bumi pada orbitnya dinyatakan sebagai berikut.

img 05

Di mana R adalah jari-jari orbit satelit dan g adalah percepatan gravitasi bumi.

Hukum Kepler tentang Gerak Planet

Gerak planet di dalam tatasurya dapat dipahami melalui hukum Kepler. Hukum kepler terdiri atas tiga pernyataan yang dapat dituliskan sebagai berikut.

  1. Setiap planet bergerak dalam lintasan elips dengan matahari berada pada salah satu titik fokusnya. Ini dikenal sebagai hukum I Kepler.
  2. Garis yang menghubungkan matahari dengan planet dalam selang waktu yang sama menghasilkan luas juring yang sama. Secara matematis, jika t3t4 = t1t2 maka luas juring A = luas juring B. Pernyataan ini dikenal sebagai hukum II Kepler.
  3. Untuk setiap planet, perbandingan kuadrat periode edar (T) dan pangkat tiga jaraknya (R) dari matahari selalu sama. Secara matematis, pernyataan ini ditulis sebagai
img 06

Pernyataan ini dikenal sebagai hukum III Kepler.

Sumber gambar: pexels.com

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s