Pengertian Gravitasi, Rumus Persamaan, Tetapan dan Medan Gravitasi

Pengertian Gravitasi Adalah Definisi Rumus Persamaan Tetapan Medan Gravitasi

Pengertian Gravitasi, Rumus Persamaan, Tetapan dan Medan Gravitasi. Apa yang dimaksud dengan gravitasi, bagaimana rumus gravitasi, tetapan dan medan gravitasi? Mungkin kalian bertanya-tanya hal-hal yang berkaitan dengan gravitasi. Ibarat kata, sering mendengar namanya, namun belum tahu apa definisi dan maknanya.

Pengertian Gravitasi

Gravitasi (gravitas) adalah adalah gaya tarik-menarik yang terjadi antara semua partikel yang memiliki massa di alam semesta. Secara umum, kita mempelajari bahwa banyak sekali planet yang menyebar di tata surya. Ada pula planet hijau yang kita tinggali bernama bumi. Berbeda dengan planet lain, bumi memiliki sebuah ciri khas yang membuat manusia dapat bertahan hidup di atasnya. Yakni gravitasi.

Ilmuwan terkenal dan populer, Sir Isaac Newton meneliti dan menguak rahasia gravitasi pada bumi. Ia membuat pengamatan dan menyatakan bahwa jika sebuah benda dilepaskan atau dijatuhkan pada ketinggian tertentu diatas permukaan bumi, maka benda itu akan langsung terjun bebas kebawah menuju kearah pusat bumi. Nah, hal ini dapat terjadi karena adanya gaya tarik yang bekerja pada benda tersebut yang dinamakan dengan gaya gravitasi. Jika suatu benda bekerja pada suatu gaya, maka sudah pasti gaya itu ditimbulkan oleh benda lainnya. Teori ini sesuai dengan Hukum III Newton yang berbunyi:

“Percepatan (perubahan dari kecepatan) dari suatu benda akan sebanding dengan resultan gaya (jumlah gaya) yang bekerja pada benda tersebut dan berbanding terbalik dengan massa benda.”

Maka dari itu, dapat disimpulkan bahwa setiap benda yang dilepaskan akan selalu mengarah kebawah dan jatuh bebas ke permukaan Bumi. Newton juga menyimpulkan bahwa pusat Bumi adalah yang menjadi penyebab munculnya gaya pada benda itu, karena arah jatuhnya selalu menuju ke pusat Bumi.

Ada juga cerita yang menjadi ciri khas mengenai kemunculan teori gravitasi ini. Apakah kalian ingat mengenai cerita apel yang jatuh ke atas kepala Newton?. Nah, pada suatu ketika, Newton sedang duduk santai di halaman taman rumahnya. Ia tak sengaja memperhatikan sebuah apel yang jatuh dari atas pohon. Ilmuwan jenius ini kemudian mendapatkan inspirasi bahwa gaya gravitasi dapat terjadi dimana saja. Atas bantuan dari Robert Hooke sahabatnya, Newton menyusun dan meneliti hukum gravitasi yang melegenda. Hukum tersebut adalah sebagai berikut:

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

BACA JUGA: PENGERTIAN ATOM DAN MODEL TEORI ATOM

Rumus Persamaan Gravitasi

Secara matematis, kita saat ini dapat menghitung besar gaya gravitasi dengan rumus persamaan berikut:

Persamaan Rumus Gravitasi

Keterangan dari masing-masing simbol adalah sebagai berikut:

  • F12 = F21 = F = besar gaya tarik menarik di antara kedua benda (N)
  • G = tetapan umum gravitasi
  • m1 = massa benda 1 (kg)
  • m2 = massa benda 2 (kg)
  • r = jarak antara kedua benda (m)

Hal Penting

Ada beberapa hal penting yang harus diingat dan diperhatikan dalam penggunaan dan penerapan hukum gravitasi. Yakni:

  1. Semua benda akan dianggap berbentuk bola seragam atau partikel (titik materi). Sehingga r (jari-jari) adalah jarak pisah diantara kedua pusat benda.
  2. Gravitasi memiliki garis kerja. Dimana garis kerja ini terletak pada garis hubung yang menghubungkan pusat benda satu (m1) dan pusat benda lain (m2).
  3. F12 merupakan gaya gravitasi yang ada pada benda 1 dan dikerjakan oleh benda 2, ini disebut aksi. Sedangkan F21 merupakan gaya gravitasi pada benda 2 yang dikerjakan oleh benda 1, ini disebut reaksi.

BACA JUGA: PENGERTIAN TERMODINAMIKA, PRINSIP, SISTEM, KEADAAN & HUKUM DASAR

Menentukan Tetapan Gravitasi

Sebelumnya kita telah membahas persamaan gravitasi dengan rumusnya. Nah, dengan menggunakan persamaan tersebut, kita dapat menentukan besar gaya gravitasi diantara dua benda, apapun benda itu. Untuk mengetahuinya, kita tetap harus tahu berapa nilai tetapan G terlebih dahulu. Setelah G dapat ditentukan, maka penentuan massa bumi, massa bulan dan planet lain juga dapat dilakukan.

Tahukah kalian, bahwa ternyata nilai tetapan gravitasi G tidak dapat ditentukan secara teori. Namun jika ingin menemukannya kalian bisa menentukan dengan cara eksperimen. Percobaan pengukuran G dilakukan pertama kali oleh ilmuwan asal Inggris bernama Henry Cevendish. Henry Cevendish mengemukakan dan menggunakan neraca torsi dalam penerapannya pada tahun 1789. Peralatan yang digunakan olehnya ini disebut sebagai neraca Cavendish.

Medan Gravitasi

Gaya gravitasi yang terjadi pada suatu benda di sebuah titik dalam ruang akan dapat dijelaskan dengan sifat ruang yang ditempatinya itu sendiri. Kita ambil contoh misalkan kita taruh benda bermassa M dalam sebuah ruang. Maka benda itu otomatis akan menghasilkan medan yang berada dan menyebar di sekitar benda tersebut dan juga masih berada dalam ruang yang ditempatinya.

Medan dapat muncul walaupun tanpa benda lain di dalam sebuah ruangan. Medan yang muncul dan menyebar dari sebuah benda memiliki massa dan memenuhi ruang. Medan seperti inilah yang disebut sebagai medan gravitasi. Maka kita juga dapat mendefinisikan bahwa medan gravitasi adalah ruang disekitar sebuah benda bermassa. Dimana benda bermassa lainnya yang juga berada dalam ruangan itu akan mengalami gaya gravitasi.

Di sisi lain kita juga dapat memberikan statement bahwa medan gravitasi ialah sifat dari ruang. Tanpa perlu memfokuskan pemikiran mengenai bagaimana gaya gravitasi dapat selalu bergantung pada massa dan jarak, lebih baik fokus ditujukan pada ruang itu sendiri dan bagaimana sifat ruang maupun medan dapat dipengaruhi benda-benda sekitar yang berada di dekat maupun jauh dari ruang. Dan kita akan dapat menganggap massa sebagai sumber medan dari gravitasi.

Pada medan gravitasi juga ada besaran. Besaran ini disebut sebagai kuat medan gravitasi. Besaran ini berada pada titik manapun yang ada dalam ruang. Dapat juga didefinisikan sebagai gaya gravitasi per satuan massa yang berada pada suatu massa uji.

Kita ambil contoh yang dapat ditemui sehari-hari. Jika ada sebuah benda dilemparkan secara horizontal dan posisinya mendekati permukaan bumi, maka benda tersebut akan mengikuti lintasan parabola, kemudian baru akan jatuh ke permukaan bumi. Namun jika kelajuan yang diberikan pada benda diperbesar, maka pada satu titik kelajuan tertentu, lintasan yang ditempuh oleh benda bisa saja mengikuti kelengkungan permukaan bumi.

BACA JUGA: PENGERTIAN GAYA, HUKUM NEWTON DAN MACAM GAYA

Berapa Kelajuan Benda yang Diperlukan untuk Mengitari Bumi?

Kalian pastinya sudah mengetahui ada banyak satelit diluar sana. Satelit-satelit ini misalkan saja ada yang bergerak mengitari planet bumi dengan kelajuan tertentu dan berlawanan dengan arah jarum jam. Maka untuk tempat-tempat yang lebih dekat dengan permukaan Bumi, jari-jari orbit pada satelit dapat diambil mendekati jari-jari Bumi. Gaya gravitasi yang berperan mengorbit inilah yang memiliki peran sebagai gaya sentripetal.

Secara umum kita dapat mengetahui bahwa kelajuan rotasi sebuah satelit yang berada pada orbitnya selalu sama dengan kelajuan dari rotasi bumi pada porosnya. Kita dapat mengatakan bahwa satelit tersebut berada pada orbit geostatiner. Satelit yang berada pada orbit geostationer akan menunjukkan perilaku sebagai berikut:

  • Satelit tersebut akan bergerak berputar sesuai arah putaran Bumi
  • Periode rotasi sebuah satelit akan sama dengan periode rotasi Bumi
  • Pergerakan satelit akan langsung berada di atas ekuator Bumi
  • Pusat orbit geostationer berada pada pusat Bumi.