Gravitasi - Belajar Fisika Dasar

Gravitasi: Belajar Fisika Dasar - Halo sobat semua kembali lagi dengan Fisika Center, postingan kali ini saya akan membagi pengetahuan tentang gravitas pada pelajaran fisika. Pada pembelajaran fisika mempunyai tujuan yaitu memahami konsep tentang Gaya Gravitasi, gaya yang menahan kita di Bumi, yang menahan Bulan tetap pada orbitnya, serta menahan Bumi yang mengorbit pada Matahari. Gaya Gravitasi sangat jauh cakupannya, bahkan gravitasi menahan seluruh alam semesta yang berkembang. Gaya gravitasi juga berkaitan dengan salah satu objek paling misterius di alam semesta, yaitu lubang hitam (black hole).

Pasti kita pernah berfikir kenapa kita bisa berdiri dan memijak tanah bukan? itulah kegunaan dari gravitasi. oh iya aku lupa, apa kamu tahu siapa penemu gaya gravitasi??? siapa lagi kalau bukan Isaac Newton, Sir Isaac Newton menyadari adanya gaya yang membuat Bulan bertahan di orbitnya. Lalu dalam sejarahnya, bahwa apel jatuh yang menjadi inspirasi Newton. Hal ini menunjukkan bahwa sebenarnya setiap benda bermassa akan saling tarik menarik dengan benda lainnya, gaya ini disebut gaya gravitasi. Namun, mengapa kita tidak merasa tertarik oleh objek disekitar kita? Karena, jika dibandingkan dengan massa bumi, massa objek-objek disekitar kita sangatlah kecil. Oleh karena itu, gaya tarik menarik yang di timbulkan sangatlah kecil.

Pada Hukum Gravitasi Newton, semua objek dianggap partikel (tidak memiliki ukuran). Secara rumus matematis persamaan tersebut ditulis : 

𝑭 = ( 𝐺 x m1 x m2 ) / r^2

Dengan : 

F = Gaya gravitasi (N) 

G = Konstanta umum gravitasi (6,67 x 10-11 m3 /kg.s 2 ) 

m1 = Massa benda 1 (kg) 

m2 = Massa benda 2 (kg) 

r = Jarak pisah kedua benda (m)

-  Hukum Gravitasi Newton

Gaya gravtasi merupakan termasuk besaran vektor. Sehingga gaya gravitasi memiliki arah dan besar. Gaya gravitasi Bekerja pada dua benda yang ditinjau. Sebagai contoh kita bisa amati sebuah apel yang ada dibumi. Apel tersebut menerima gaya tarik menuju bumi sebesar F, begitu pula bumi menerima gaya tarik menuju apel dengan besar sama, yakn F namun dengan arah berlawanan. Hal ini sesuai dengan hukum 3 Newton. Walau menerma gaya yang sama besar, tetap percepatan apel lebh besar dar percepatan bum, hal n dsebabkan perbedaan massa.
Gravitasi merupakan besaran vektor, sehngga untuk menentukan total gaya, menggunakan penjumlahan vektor.

-  Gravtasi di Dekat Permukaan Bumi

Asumsikan bahwa bumi berupa bola sempurna bermassa M. Sebuah benda bermassa m berada dipermukaan bum dengan jari jari bumi R. Jika kta substitusikan gaya gravitasi (F) ke hukum 2 Newton, akan diperoleh persamaan:

a_{g = GM / r}2

Percepatan gravitasi di suatu tempat tentunya berbeda dengan tempat lain, karena disebabkan oleh (1) massa bumi tidak terdistribusi dengan rata; (2) bumi tidak bola sempurna; (3) bumi berotasi.

-  Gravitasi di Atas Permukaan Bumi.

Seperti yang diketahui, percepatan gravitasi di setiap tempat di bumi memiliki nilai yang berbeda. Begitu pula ketika diatas permukaan bumi. Percepatan gravitasi di atas permukaan bumi dengan ketinggian tertentu memenuhi persamaan berikut ini:

g' = R² x g / ( R + h)²    

-  Gravitasi di Dalam Bumi
Misalkan massa jenis rata - rata bumi adalah p, maka massa bumi yang bagian dalam dapat dicari dengan meninjau dari persamaan massa jenis tersebut, sehingga dihasilkan rumus sebagai berikut:

g = ( G ( 4π (R - d) p ) / 3

-  Energi Potensial Gravitasi

E_p = - GMm / r

Jika terdapat lebih dari dua benda maka menjadi:

E_p = - ( Gm₁m₂ / r₁₂ + Gm₁m₃ / r_13 + Gm₂m₃ / r₂₃ )

Persamaan usaha dapat dituliskan sebagai berikut:
W = E_p
△E_p = E_pf - E_pi

-  Energi Potensial Gravitasi
Ketika kita melemparkan sebuah benda menjauh pusat bumi, maka benda tersebut akan kembali ke permukaan bumi karena terpengaruh oleh gaya gravitasi. Lalu, bagaimana agar benda tersebut dapat menjauhi pusat bumi selamanya? Dibutuhkan yang namanya kecepatan minimum atau disebut escape velocity.
E_p + E_k = 0
1/2 mv² + (- GMm / r) = 0
v = akar dari ( 2GM / r)

-  Planet dan Satelit : Hukum Kepler
Hukum dari Johannes Kepler (1571 - 1630) adalah sebagai berikut:

• Hukum Orbit: Semua Planet bergerak dalam orbit berbentuk elips dengan matahari sebagai fokusnya 
• Hukum Luasan:  Garis yang menghubungkan planet dengan matahari menyapu luasana yang sama dalam waktu sama.
• Hukum Periode: T² / a³ = c    

-  Satelit: Orbit dan Energi
Ketika sebuah satelit mengorbit dengan lintasan berupa lingkaran, maka persamaan energinya adalah sebagai berikut:

E_p = - GMm / r

E_k = - GMm / 2r

Sehingga energi mekaniknya menjadi:
E_M = - GMm / 2r (untuk lintasan orbit lingkaran)
E_M = - GMm / 2a (untuk lintasan orbit elips)

-  Einsten dan Gravitasi
Hukum Gravitasi Newton dapat menjelaskan gerakan dari sebagian besar benda karena gravitasi, namun tidak dapat menjelaskan asal gravitasi. Pada awal 1900-an, Albert Einsten menjelaskan bahwa gravitasi yang dipikirkan oleh Newton tidak sepenuhnya benar. Menurut Einsten, gravitasi terjadi karena adanya kelengkungan ruang dan waktu.

Coba bayangkan sebuah bola bowling diletakkan diatas trampolin, maka permukaan trampolin akan melengkung ke bawah. Kemudian jika kita letakkan benda lain yang massanya kurang dari masa bowling, bukan karena kekuatan tak terlihat yang disebut gravitasi.

Begitu Pula yang terjadi pada alam semata kita, Matahari dan benda - benda langit lain memiliki massa dan ukuran yang sangat besa, sehingga menyebabkan ruang dan waktu disekitarnya melengkung.

Demikian penjelasan mengenai Gaya Gravitasi, semoga artikel pembelajaran ini dapat membantu kalian dalam mempelajari mata kuliah bab gaya gravitasi, jika ada pernyataan, bisa tanya tanya di kolom komentar.
Sekian dan Terimakasih, Tunggu postingan saya selanjutnya.

Tweet

Subscribe to receive free email updates: