Gravitasi
Gravitasi adalah gaya tarik-menarik 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 Einstein, 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 makhluk 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.
Beberapa teori yang belum dapat dibuktikan menyebutkan bahwa gaya gravitasi timbul karena adanya partikel gravitron dalam setiap atom.
Hukum Gravitasi Universal Newton
Hukum gravitasi universal Newton dirumuskan sebagai berikut:
- Setiap massa menarik massa titik lainnya dengan gaya segaris dengan garis yang menghubungkan kedua titik. Besar gaya tersebut berbanding lurus dengan perkalian kedua massa tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua massa titik tersebut.
- F adalah besar dari gaya gravitasi antara kedua massa titik tersebut
- G adalah konstanta gravitasi
- m1 adalah besar massa titik pertama
- m2 adalah besar massa titik kedua
- r adalah jarak antara kedua massa titik, dan
- g adalah percepatan gravitasi =
Dalam Sistem Internasional, F diukur dalam newton (N), m1 dan m2 dalam kilograms (kg), r dalam meter (m), dan konstanta G kira-kira sama dengan 6,67 × 10−11 N m2 kg−2.
Dari persamaan ini dapat diturunkan persamaan untuk menghitung berat. Berat suatu benda adalah hasil kali massa benda tersebut dengan percepatan gravitasi bumi.
Persamaan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut:
. W adalah gaya berat benda tersebut, m adalah massa dan g adalah percepatan gravitasi. Percepatan gravitasi ini berbeda-beda dari satu tempat == Hukum Gravitasi Universal Newton ==
Newton
Newton adalah satuan SI turunan dengan lambang N, yang merupakan satuan dari gaya, dinamai dari Sir Isaac Newton. Satu newton adalah besarnya gaya yang diperlukan untuk membuat benda bermassa satu kilogram mengalami percepatan sebesar satu meter per detik per detik. Seratus kilogram sama dengan 980 newton
Tetapan gravitasi
Tetapan gravitasi disimbolkan dengan hufuf G, merupakan sebuah tetapan empiris yang digunakan dalam perhitungan gaya gravitasi yang terjadi antara dua benda. Tetapan ini umumnya muncul dalam hukum gravitasi universal Newton dan teori relativitas Einstein.
Tetapan ini sering juga disebut tetapan gravitasi umum atau tetapan Newton dan disimbolkan dengan G besar. G Besar tidak sama dengan g kecil yang merupakan medan gravitasi lokal, khususnya di permukaan bumi.
Hukum dan tetapan
Menurut hukum gravitasi universal, gaya tarik (F) antara dua benda proporsional terhadap massa benda (m1 dan m2), dan berbanding terbaik proporsional terhadap kuadrat jarak r, (hukum kuadrat terbalik) diantara keduanya:
G, adalah tetapan gravitasi.Tetapan gravitasi sulit diukur secara akurat. Dalam SSI tahun 2010 direkomendasikan:dengan standar ketidakpastan relative 1.2×10−4.Percepatan gravitasi
Percepatan gravitasi suatu obyek yang berada pada permukaan laut dikatakan ekivalen dengan 1 g, yang didefinisikan memiliki nilai 9,80665 m/s2. Percepatan di tempat lain seharusnya dikoreksi dari nilai ini sesuai dengan ketinggian dan juga pengaruh benda-benda bermassa besar di sekitarnya. Umumnya digunakan nilai 9,81 m/s2 untuk mudahnya.
Rumus umum
Nilai percepatan gravitasi diperoleh dari perumusan umum gaya gravitasi antara dua benda (obyek dan bumi), yaitu
di mana
- G adalah konstanta gravitasi
- M adalah massa bumi
- m adalah massa obyek
- r adalah jarak antara titik pusat massa bumi dengan titik pusat massa obyek
Pengukuran nilai g
Nilai g dapat diukur dengan berbagai metoda. Bentuk-bentuk paling sederhana misalnya dengan menggunakan pegas atau bandul yang diketahui konstanta-konstantanya. Dengan melakukan pengukuran dapat ditentukan nilai percepatan gravitasi di suatu tempat, yang umumnya berbeda dengan tempat lain.
Dalam bidang fisika bumi dikenal pula metoda gravitasi yaitu suatu metoda pengukuran perbedaan percepatan gravitasi suatu tempat untuk memperkirakan kandungan tanah yang berada di bawah titik pengukuran. Dengan cara ini dapat diduga (bersama-sama dengan pemanfaatan metoda fisika bumi lainnya) struktur dan juga unsur-unsur pembentuk lapisan tanah yang tersusun atas elemen yang memiliki rapat massa yang berbeda-beda.
Medan gravitasi
Medan gravitasi adalah medan yang menyebabkan suatu benda bermassa mengalami gaya gravitasi. Medan ini dibangkitkan oleh suatu benda bermassa. Didefinisikan secara rumus matematis sebagai besar gaya tarik dibagi massa benda.
Rumus medan gravitasi
Bila terdapat suatu obyek bermassapada posisi
maka medan gravitasi yang disebabkan oleh obyek tersebut di titik
dirumuskan sebagai
dengan:
: adalah konstanta univeral gravitasi Newton.
: adalah massa penyebab medan gravitasi.
: adalah posisi massa ke-1.
: adalah posisi tempat medan gravitasi dihitung.
Perhatikan bahwa tidak seperti dalam hal rumusan medan listrik, di mana muatan dapat berharga positif atau negatif, dalam hal medan gravitasi massa selalu berharga positif, sehingga medannya selalu menuju atau mengarah ke titik pusat penghasil medannya. Dengan kata lain apabila di dalam lingkungan medan gravitasi ditempatkan obyek bermassa, maka obyek tersebut akan mengalami gaya gravitasi yang arahnya menuju penyebab medan gravitasi. Dengan demikian dapat dimengerti mengapa gaya gravitasi selalu bersifat tarik-menarik.