GRAVITASI

 

A. PENGERTIAN GRAVITASI

          Gravitasi adalah gaya tarik-menerik  yang terjadi antara semua partikel  yang mempunyai massa  di alam semesta. Gravitasi matahari mengakibatkan benda-benda langit berada pada orbit masing-masing dalam mengitari matahari . Fisika modern mendeskripsikan gravitasi menggunakan teori relativitas umum dari einstien namun hukum gravitasi universal newton  yang lebih sederhana merupakan hampiran yang cukup akurat dalam kebanyakan kasus.

Sebagai contoh, bumi yang memiliki massa yang sangat besar menghasilkan gaya gravitasi yang sangat besar untuk menarik benda-benda di sekitarnya, termasuk mahluk hidup , dan benda-benda yang ada di bumi. Gaya gravitasi ini juga menarik benda-benda yang ada di luar angkasa, seperti bulan, meteor dan benda angkasa lainnya, termasuk  satelit buatan manusia.

B. LATAR BELAKANG SEJARAH 

           Cerita di balik fisikawan Inggris Isaac Newton (1642-1727) penemuan gaya gravitasi adalah salah satu yang paling menarik di seluruh ilmu pengetahuan. Ini dimulai di Yunani kuno pada periode dari keenam abad ketiga SM Selama waktu itu, sejumlah filsuf Yunani berusaha untuk menjelaskan pengamatan umum dari alam dunia-seperti fakta bahwa sebagian besar benda jatuh ke tanah jika mereka tidak mengangkat dalam beberapa cara.

Aristoteles. Di antara penjelasan yang dikembangkan untuk kecenderungan ini adalah salah satu yang ditawarkan oleh filsuf Yunani Aristoteles (384-322 SM). Aristoteles mengembangkan skema besar filsafat alam yang menyatakan bahwa semua benda “milik” di satu tempat atau yang lain.

 Panas milik di atmosfer karena awalnya berasal dari Matahari (seperti Aristoteles mengajarkan). 

 Untuk itu, panas naik. Benda jatuh ke permukaan bumi, Aristoteles mengatakan, karena di situlah “bersahaja” benda milik. Filsafat Aristoteles merupakan upaya untuk menjelaskan mengapa benda jatuh.

 C. Hukum-hukum dalam Gravitasi

1. Hukum pertama : setiap benda akan memiliki kecepatan yang konstan kecuali ada gaya yang resultannya tidak nol bekerja pada benda tersebut. Berarti jika resultan gaya nol, maka pusat massa dari suatu benda tetap diam, atau bergerak dengan kecepatan konstan (tidak mengalami percepatan).

2 . Hukumkedua : sebuah benda dengan massa M mengalami gaya resultan sebesar F akan mengalami percepatan a yang arahnya sama dengan arah gaya, dan besarnya berbanding lurus terhadap F dan berbanding terbalik terhadap M. atau F=Ma. Bisa juga diartikan resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan turunan dari momentum linear benda tersebut terhadap waktu.

3.hukum ketiga : gaya aksi dan reaksi dari dua benda memiliki besar yang sama, dengan arah terbalik, dan segaris. Artinya jika ada benda A yang memberi gaya sebesar F pada benda B, maka benda B akan memberi gaya sebesar –F kepada benda A. F dan –F memiliki besar yang sama namun arahnya berbeda. Hukum ini juga terkenal sebagai hukum aksi-reaksi, dengan F disebut sebagai aksi dan –F adalah reaksinya.

D. Aplikasi Hukum Gravitasi

           Berdasarkan hukum gravitasi Newton, data-data tersebut digunakan untuk menghitung  besaran lain tentang benda ruang angkasa yang tidak mungkin diukur dalam laboratorium.

a. Menghitung Massa Bumi

Massa bumi dapat dihitung dengan menggunakan nilai G yang telah diperoleh dari percobaan Cavendish. Anggap massa bumi M dan jari-jari bumi R = 6,37  106 m (bumi dianggap bulat sempurna). Berdasarkan rumus percepatan gravitasi bumi, kita dapat menghitung besarnya massa bumi. 

b. Menghitung Massa Matahari

Jari-jari rata-rata orbit bumi rB = 1,5 × 1011 m dan periode bumi dalam mengelilingi matahari TB = 1 tahun = 3 × 107 s. berdasarkan kedua hal tersebut serta dengan menyamakan gaya matahari dan gaya sentripetal bumi, maka dapat diperkirakan massa matahari. 

c. Menghitung Kecepatan Satelit

Suatu benda yang bergerak mengelilingi benda lain yang bermassa lebih besar dinamakan satelit, misalnya bulan adalah satelit bumi. Sekarang banyak satelit buatan diluncurkan untuk keperluan komunikasi, militer, dan riset teknologi. Untuk menghitung kecepatan satelit dapat digunakan dua cara, yaitu hokum gravitasi dan gaya sentrifugal.

- Menghitung kecepatan satelit menggunakan hokum gravitasi

Anggap suatu satelit bermassa m bergerak melingkar mengelilingi bumi pada ketinggian h dari permukaan bumi. Massa bumi M dan jari-jari bumi R. disini gaya yang bekerja pada satelit adalah gaya gravitasi. 

· Menghitung kecepatan satelit menggunakan gaya sentrifugal

Sebuah satelit memilki orbit melingkar, sehingga dalam acuan ini, satelit akan merasakan gaya sentrifugal (mv²/r²). Gaya sentrifugal muncul karena pengamatan dilakukan dalam system non inersial (system yang dipercepat, yaitu satelit). Gaya sentrifugal besarnya sama dengan gaya gravitasi.

d.Menghitung Jarak Orbit Sateli Bumi

Apabila satelit berada pada jarak r dari pusat bumi, maka kelajuan satelit saat mengorbit bumi dapat dihitung dengan menyamakan gaya gravitasi satelit dan gaya sentripetalnya.