Gaya Gravitasi: Pengertian, Rumus & Contoh Soal
Gravitasi adalah gaya interaksi dasar yang ada di seluruh alam. Gravitasi harus dipelajari dengan hati-hati, terutama oleh perencana program luar angkasa karena gaya gravitasi menentukan bagaimana sebuah satelit ditempatkan pada orbitnya mengelilingi bumi.
Para ilmuwan telah membahas gaya gravitasi sejak zaman Yunani kuno. Saat itu para ilmuwan masih memperdebatkan apakah bumi merupakan pusat tata surya atau bukan. Hingga abad ke-16 seorang ilmuwan bernama Johannes Kepler mengembangkan prinsip gerak planet.
Memahami Gaya Gravitasi
Gaya gravitasi disebut juga sebagai gaya tarik-menarik yang menyebabkan benda-benda di planet tertarik ke pusat gravitasi planet. Sehingga gravitasi bumi adalah gaya tarik bumi terhadap benda-benda disekitarnya. Setiap planet di tata surya ini memiliki gaya tarik atau gravitasinya masing-masing.
Semakin jauh suatu benda dari pusat gravitasi, semakin lemah efek gaya gravitasi pada benda tersebut. Semakin berat berat suatu benda, semakin kuat gaya gravitasi yang dialami benda tersebut. Berdasarkan ini, Ishak Newton menarik kesimpulan tentang gravitasi:
Baca Juga:
“Tarik tarik gravitasi yang bekerja pada dua benda sebanding dengan massa masing-masing benda. Kekuatan tarikan gravitasi juga berbanding terbalik dengan nilai kuadrat jarak antara kedua benda.
Dua buah benda m1 dan m2 yang terpisah sejauh r saling tarik menarik dengan besaran yang sama walaupun berbeda massa
Prinsip gaya gravitasi yang bekerja pada dua benda sebenarnya adalah gaya aksi dan reaksi. Berdasarkan Gambar 1. terlihat bahwa ketika benda 1 menarik benda 2, maka benda 2 juga akan memberikan gaya tarik pada benda 1 sebagai reaksi.
Berdasarkan hukum III Newton, besar kedua gaya tarik-menarik memiliki nilai yang sama tetapi memiliki arah yang berbeda (Faksi = -Freaksi).
Baca Juga:
Gaya Gravitasi dalam Relativitas Umum
Konsep relativitas umum dan tarikan gravitasi berbicara tentang hubungan antara gaya gravitasi dengan ruang dan waktu. Sebuah analogi dengan konsep relativitas umum dan gaya tarik gravitasi adalah sebuah bola yang bertumpu pada permukaan yang fleksibel.
Benda tersebut kemudian dipindahkan pada permukaan datar (dua dimensi). Namun karena benda juga memiliki massa, maka massa benda tersebut akan menyebabkan benda lentur bergerak ke bawah yang membuat benda bergerak secara tiga dimensi karena bergerak dalam waktu tertentu.
Formula Gaya Gravitasi
Informasi:
F = gaya tarik gravitasi (Newton)
G = Konstanta gravitasi umum yang memiliki nilai tetap (6,673 x 10-11 Nm2/ kg2)
m1, m2 = massa masing-masing benda (kg)
r = jarak antara dua benda (meter)
Baca Juga:
Formula Gravitasi yang Dihasilkan
Dalam kondisi tertentu, suatu benda dapat dipengaruhi oleh dua atau lebih gaya gravitasi. Pada kondisi ini, menghitung resultan tarikan gravitasi yang bekerja pada benda adalah dengan menjumlahkan vektor dari masing-masing gaya tarik gravitasi yang bekerja.
Misalnya, ada dua gaya gravitasi yang bekerja pada benda bermassa m1, yaitu gaya tarik gravitasi F12 dan gaya tarik gravitasi F13. Masing-masing tarikan gravitasi tersebut berasal dari benda dengan massa m2 dan m3.
Untuk menghitung resultan gaya tarik gravitasi yang bekerja pada benda bermassa m1 adalah sebagai berikut:
F1 = F12 + F13
Baca Juga:
Jika posisi masing-masing benda tersebut tidak sejajar atau membentuk sudut, maka untuk menghitung resultan tarikan gravitasi yang berlaku pada F1 gunakan rumus berikut:
Nilai a adalah besarnya sudut yang terbentuk antara gaya tarik gravitasi F12 dan F13.
Resultan gaya tarik kedua F12 dan F13 disebabkan oleh benda bermassa m2 dan m3 yang bekerja pada benda bermassa m1
Penerapan Hukum Gravitasi Newton
Perhitungan massa bumi dapat dilakukan dengan menggunakan nilai tetapan gravitasi G yang diperoleh dari percobaan Cavendish. Dapat diasumsikan bahwa bumi memiliki massa dengan nilai M dan besar jari-jari bumi adalah r = 6,37 x 106 m, asumsikan bahwa bumi itu bulat sempurna.
Baca Juga:
Massa bumi dapat dihitung menggunakan rumus percepatan gravitasi:
Satelit adalah benda yang bergerak mengelilingi benda lain yang memiliki massa lebih besar. Satelit dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu satelit alam seperti bulan terhadap bumi dan satelit buatan manusia. Satelit buatan dibuat untuk kebutuhan militer, komunikasi dan penelitian.
Hukum gravitasi dapat digunakan untuk menghitung kecepatan satelit.
Contoh Masalah Gaya Gravitasi
Sebuah planet yang terletak jauh di luar tata surya Bima Sakti memiliki massa planet sebesar 6 x 1031 kg dengan radius 30 x 109M. Tentukan berapa besar gaya tarik gravitasi yang bekerja pada suatu benda di permukaan planet bermassa 9 kg.
Baca Juga:
Diskusi
Dikenal:
massa planet = 6 x 1031 kg
massa benda = 9 kg
jari-jari (r) = 30 x 109M
diminta:
Baca Juga:
Besarnya gaya tarik gravitasi (F)?
Menjawab:
Dua bintang bermassa M dan 4M terpisah sejauh d. Jika terdapat satu bintang di antara dua bintang bermassa M dan 4M, maka tentukan jarak bintang ketiga tersebut jika resultan gaya tarik gravitasi yang dialami bintang tersebut nol.
Diskusi
Baca Juga:
Menjawab:
Ambil contoh bahwa bintang ketiga antara bintang M dan bintang 4M memiliki massa m. Sedangkan jarak bintang ketiga dari bintang bermassa M di sebelah kiri adalah x. Jadi jarak bintang dari bintang 4M adalah dx.
Bintang ketiga di tengah ditarik oleh dua tarikan gravitasi yang berasal dari bintang M dan 4M. Gaya tarik gravitasi yang diterima oleh bintang ketiga akibat bintang M adalah F1 dengan arah ke kiri dan gaya tarik F2 yang diberikan oleh bintang 4M ke arah kanan.
Jika resultan gaya tarik gravitasi yang dialami oleh bintang ketiga adalah nol, maka besar gaya tarik gravitasi kedua bintang yaitu F1 dan F2 pasti sama.
Baca Juga:
Mempelajari gaya gravitasi tidak hanya berkaitan dengan perhitungan gaya berat bumi tetapi juga gaya berat seluruh alam semesta yang ada di alam semesta ini. Memahami gaya tarik gravitasi sangat penting karena dapat membantu menghitung jarak orbit satelit bumi dan hal-hal terkait di luar angkasa.
mejakelas.com
Artikel Terkait
