Hukum Newton Tentang Gravitasi


Matahari bergerak mengitari planet dalam lintasan mendekati lingkaran atau elips. Bulan mengitari bumi dalam lintasan yang menyerupai lingkaran pula. Mengapa benda-benda tersebut tetap berada pada lintasannya? Apakah yang menahan benda-benda tersebut untuk terus berputar kearah pusat lintasannya? Bukankah antar bumi dan matahari hanya ada ruang kosong? Bukankan antar bumi dan bulan juga hanya ada ruang kosong? Untuk menjelaskan fenomena ini, seorang ilmuwan bernama Isaac Newton mengusulkan Teori Gravitasi Universal. Adapun bunyi dari teori gravitasi universal sebagai berikut.

Hukum Gravitasi Universal Newton

“Setiap massa menarik massa titik lainnya dengan gaya segaris dengan garis yang menghubungkan kedua titik. Besar gaya tersebut berbanding lurus dengan perkalian massa kedua benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua benda tersebut.”

Teori ini dituangkan kedalam persamaan sebagai berikut :

Persamaan Hukum Gravitasi Newton dan Hukum Kepler

Keterangan
F = Gaya gravitasi (N)
G = konstanta gravitasi umum ( 6,72 x 10-11N.m2.kg-2 )
m1 dan m2 = massa masing-masing benda (Kg)

r = jarak antara kedua benda (m)

Contoh Soal
berapakah besar gaya gravitasi yang bekerja pada sebuah pesawat ruang angkasa yang bermassa 2500 kg dan mengorbit bumi denganjari-jari orbit 13 x 106 m? diketahui massa bumi 5,98 x 1024kg.

penyelesaian :
dengan menggunakan rumus pada persamaan diatas, kita bisa menemukan gaya gravitasinya. Dengan cara sebagai berikut

F=G (m1.m2)/r2
F=6,72 x 10-11.(2500 x 5,98 x1024)/(13×106 )2
F = 5900 N
Jadi gaya gravitasi yang bekerja pada pesawat tersebut adalah 5.900 N.

Hitunglah besar gaya gravitasi yang terjadi antara bumi dan bulan. Berapakah percepatan bulan mengeliingi bumi? Diketahui massa bumi ma = 6,0 x 108kg, massa bulan mb = 7,4 x 1022kg , dan jarak bumi ke bulan r ab = 3,8 x108m.

Penyelesaian :
Langkah pertama yaitu menentukan dulu gaya gravitasi yang terjadi antar bumi dan bulan

F= G (m1.m2)/r2
F= 6,67 x10-11.((6,0 x1024).(7,4 x 1022 ))/((3,8 x108 )2)
F = 2,1 x 10 20 N

Besarnya Gaya F = 2,1 x 1020 N ini merupakan gaya sentripetal yang menjaga bulan tetap mengorbit mengelilingi bumi. Jika ditinjau dari angkanya gaya ini sangat besar. Akantetapi jika dikaitkan dengan massa bulan yang juga besar, gaya ini relative kecil. Kemudian menentukan percepatan bulan mengorbitbumi. Dapat dihitung dengan persamaan berikut.

F = m.a
a = F/m
a = (2,1 x1020)/(7,4 x 1022 )
a = 0,0028 m/s2

Gaya Tak Sentuh

Gaya tak sentuh adalah gaya yang bekerja pada benda tanpa menyentuh benda tersebut. Contoh gaya tak sentuh dalam kehidupan sehari-hari adalah :

  • Gaya magnet, adalah kekuatan yang berasal dari benda untuk menarik atau menolak benda lainnya.
  • Gaya listrik, adalah gaya yang ditimbulkan oleh benda yang bermuatan listrik.
  • Gaya tarik bumi (gravitasi bumi), adalah kekuatan bumi untuk menarik benda-benda menuju pusat bumi.

Percepatan Gravitasi

Secara umum, percepatan gravitasi yang dialami oleh benda-benda yang beradapada jarak r dari sebuah benda lain bermassa m adalah

g = G m/r2

g = percepatan gravitasi (m/s2)
G = konstanta gravitasi umum (besar nilainya adalah G = 6,72 x 10-11N.m2.kg-2)
r = jarak engan benda

Contoh
Berapakah besar percepatan gravitasi di suatu titik yang terletak pada jarak 3,0 m dari sebuah benda bermassa 15 kg ?

Penyelesaian :
g = G m/r2
= 6,72 x 10-11.15/32
= 6,72 x 10-11 ,  1,67
= 1,11 x 10-10 m/s2

Percepatan Gravitasi pada ketinggian tertentu di atas permukaan Bumi
Coba sobat hitung amati ilustrasi gambar di bawah ini

benda pada jarak h dari bumi

Sebuah benda (B) berada pada ketinggian h dari permukaan bumi. Sedangkan jarak antar permukaan bumi ke pusat bumi adalah ra = R. Jadi total jark benda ke pusat bumi adalah rb = h + R. Jika besarnya gaya gravitasi pada permukaan bumi adalah ga dan besarnya gaya gravitasi yang dialami benda tersebut adalah gb maka nilai perbandingan percepatan gravitasi di B dan A adalah

rumus gaya gravitasi newtonperbandingan gravitasi di permukaan dan di ketinggian tertentu Perbandingan Percepatan Gravitasi 2 Buah Planet

Beberapa soal fisika sering menanyakan tentang perbandingan gravitasi di dua buah planet yang berbeda. Perbandingan percepatan gravitasi antar sebuah planet (ga) dengan planet lain (gb) dinyatakan dalam rumus berikut

gb/ga = (mb/ma). (rb/ra)2

Hukum Kepler

Hukum gravitasi umum Newton dapat menjelaskan dengan sangat teliti gerak planet-planet mengelilingi matahari. Namun, jauh sebelum Newton merumuskan hukum gravitasinya, Johanes Kepler telah merumuskan tiga gerak planet yang sangat terkenal. Yakni:

Hukum I Kepler

“Setiap planet bergerak mengelilingi matahari dalam lintasan berbentuk elips dan matahari terletak pada salah satu titik fokus elips.”

Hukum II Kepler

“Setiap planet bergerak sedemikian sehingga suatu garis khayal yang ditarik dari matahari ke planet tersebut mencakup daerah dengan luas yang sama dalam waktu yang sama.”

Persamaan Hukum Gravitasi Newton dan Hukum Kepler

Hukum III Kepler

“Kuadrat periode planet mengitari matahari sebanding dengan pangkat tiga rata-rata planet dari matahari.”

Persamaan Hukum Gravitasi Newton dan Hukum Kepler

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s