Gravitasi

5. Medan Gravitasi

A.    Hukum Newton tentang Gravitasi

Pernahkah kita berfikir, mengapa mangga bisa jatuh dari pohonnya dan orang yang ada di atas bangunan bisa jatuh ke bawah? Ternyata fenomena ini sudah dijelaskan oleh Newton dalam hukumnya tentang gravitasi. Menurut Newton jika ada dua benda bermassa didekatkan maka antara keduanya itu akan timbul gaya gravitasi atau gaya tarik menarik antar massa. Besar gaya gravitasi ini sesuai dengan Hukum Newton yang bunyinya sebagai berikut. “Semua benda di alam akan menarik benda lain dengan gaya yang besarnya sebanding dengan hasil kali massa partikel tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya.”

 

Gambar 1. Gaya gravitasi bekerja pada garis hubung kedua benda.

Keterangan:   F= gaya gravitasi (N)

                        M = massa benda 1 (kg)

                        m = massa benda 2 (kg)

                        r = Jarak kedua benda (m)

                        G = konstanta gravitasi (6,67 x 10^-11) N.m²/kg²

Jatuhnya benda-benda ke permukaan bumi dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi. Gaya ini sering disebut sebagai gaya tarik bumi. Hal ini dikarenakan gaya ini selalu menarik semua benda menuju permukaan bumi.

Gaya gravitasi bumi mempengaruhi semua benda di permukaan bumi atau di dekatnya. Bahkan bulan pun terpengaruh oleh gaya ini. Gaya gravitasi bumi menyebabkan benda-benda memiliki berat sehingga tidak melayang di udara dan tidak terlempar ke angkasa.

Kekuatan gaya gravitasi bumi terhadap benda dipengaruhi oleh jarak benda dari pusat bumi. Semakin jauh letak benda dari pusat bumi, maka gaya gravitasinya semakin kecil. Misalkan saja astronot. Ketika astronot telah berada di luar angkasa, maka astronot akan terasa lebih ringan dan melayang-layang. Hal ini dikarenakan tidak ada gaya gravitasi bumi yang berpengaruh padanya, karena jarak astronot terhadap pusat bumi sudah sangat jauh, sehingga mereka tidak memiliki berat dan dapat melayang-layang.

Berbeda dengan benda yang berada dekat dengan permukaan bumi. Benda yang dekat dengan permukaan bumi akan memiliki berat dan apabila jatuh, maka gerak jatuh benda tersebut semakin cepat apabila benda telah mendekati tanah. Dan setelah benda berada di tanah, maka benda tersebut akan tetap berada di tempatnya karena gaya gravitasi tetap bekerja.

Medan gravitasi bumi merupakan medan gaya tarik ke pusat gravitasi bumi, disebabkan oleh karena masa bumi yang begitu besar, yang mampu menimbulkan medan percepatan gravitasi.

Medan ini merupakan medan alamiah yang bertanggung jawab dalam menimbulkan gaya berat pesawat udara. Secara umum, gaya berat yang dialami oleh pesawat udara akibat medan gravitasi bumi ini dapat dinyatakan sebagai berikut:

W= m  g

dimana, W menyatakan gaya berat pesawat udara,  m adalah masa pesawat udara dan g adalah percepatan medan gravitasi bumi.

Peran medan gravitasi bumi dalam membangkitkan gaya berat dinyatakan oleh percepatan gravitasi g yang sangat bergantung pada jarak pesawat udara terhadap pusat gravitasi bumi dan posisi geografis.

Medan gravitasi bumi menimbulkan percepatan gravitasi g dengan arah menuju ke pusat bumi. Percepatan gravitasi bersama dengan massa pesawat udara m menimbulkan gaya berat W sebesar:

W = m⋅g

Hukum gravitasi Newton menyatakan bahwa dua benda yang berada dalam medan gravitasi akan saling tarik tarik-menarik dengan gaya sebanding dengan massa kedua benda tersebut, dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda tersebut.