Skip navigation

Gaya Gravitasi

Hukum Newton tentang Gravitasi

Putarlah video di bawah ini dan perhatikan peristiwa apa yang terjadi!


Lubang hitam, pemilik gravitasi terbesar di angkasa

(Sumber Channel : NASAGoddart.com)

       Tahukah kamu mengenai animasi di atas? Ya, itu adalah lubang hitam. Sebuah partikel atau tempat yang memiliki gravitasi paling besar di alam semesta. Seperti apakah prinsip kerja dari gravitasi itu? Apa saja peristiwa di dunia ini yag berkaitan dengan gravitasi?  Untuk memperkuat pemahamanmu tentang Hukum Gravitasi Universal, bacalah penjelasan di bawah ini!

       Pada tahun 1687, Isaac Newton membuktikan dalam bukunya yang berjudul “Principia” bahwa gerakan Bulan mengelilingi Bumi disebabkan oleh pengaruh suatu gaya. Tanpa gaya ini Bulan akan bergerak lurus dengan kecepatan tetap. Newton menyebutkan bahwa gaya ini dinamakan gaya gravitasi. Gaya gravitasi dimiliki oleh semua benda termasuk planet hingga memengaruhi gerakan planet-planet dan benda-benda angkasa lainnya. Selain itu, gaya gravitasi juga penyebab mengapa semua benda jatuh menuju permukaan Bumi. Pemikiran Newton merupakan buah karya luar biasa karena dapat menyatukan teori mekanika benda di Bumi dan mekanika benda di langit. Menurut Newton jika ada dua benda bermassa didekatkan maka antara keduanya itu akan timbul gaya gravitasi atau gaya tarik menarik antar massa.

       Newton menyadari bahwa gaya gravitasi tidak hanya bergantung pada massa benda, tetapi juga pada jarak. Newton kembali menganalisis gravitasi. Ia meneliti data yang telah dikumpulkan tentang orbit planet-planet mengitari Matahari. Dari kumpulan data yang ia kumpulkan, ia mendapatkan bahwa gaya gravitasi yang dikerjakan Matahari pada planet yang menjaga planet tetap pada orbitnya mengitari Matahari ternyata juga berkurang secara kuadrat terbalik terhadap jarak planet-planet itu dari Matahari. Selanjutnya, Newton mengajukan Hukum Gravitasi Universal Newton. Besar gaya gravitasi ini sesuai dengan Hukum Newton adalah 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". Secara matematis Hukum Newton tentang gravitasi tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan :

F = gaya gravitasi (N)

G = konstanta gravitasi

m1 = massa benda 1 (kg)

m2 = massa benda 2 (kg)

R  = jarak dua benda (m)

Perhatikan gambar berikut!

Gambar gaya gravitasi antara dua benda

         Gaya gravitasi yang bekerja antara dua benda merupakan gaya aksi reaksi. Pada Gambar di atas, benda 1 menarik benda 2 yaitu dengan gaya F21 dan sebagai reaksinya benda 2 menarik benda 1 dengan gaya F12 . Menurut hukum III Newton, kedua gaya tarik ini sama besar tetapi berlawanan arah (Faksi = – Freaksi).

Tetapan Gravitasi Umum (G)

       Nilai G merupakan tetapan umum yang diukur secara eksperimen dan memiliki nilai numerik yang sama untuk semua benda. Nilai G ini pertama kali diukur oleh Henry Cavendish, pada tahun 1798. Pada saat Newton mengemukakan teorinya tentang gravitasi, G merupakan suatu konstanta yang belum diketahui nilainya. Nilai G yang berhasil ditemukan oleh Cavendish sebesar 6,754 x 10‾¹¹ N.m²/kg² menggunakan suatu beraca Torsi yang diperhalus dan sangat peka.

 

Skema Neraca Cavendish

(Sumber : myrightspot.com)

       Neraca puntir Cavendish ditunjukkan seperti gambar di atas. Neraca puntir terdiri dari suatu kawat berbentuk huruf T terbalik yang digantung dengan serat vertikal yang sangat lembut. Dua bola kecil masing-masing bermassa m ditempatkan pada ujung lengan horizontal T. Ketika kita meletakkan dua bola besar yang masing-masing massanya M ke posisi seperti gambar di atas, maka gaya tarik gravitasi akan memilin atau memuntir T melalui sudut defleksi yang kecil. Untuk mengukur sudut ini,kita menyinarkan seberkas cahaya pada sebuah cermin yang ditempatkan pada T. Berkas sinar pantul mengenai suatu  skala dan ketika T memilin atau memuntir,maka berkas sinar pantul bergerak sepanjang skala. Setelah mengkalibrasikan Neraca Cavendish, kita dapat menghitung gaya gravitasi dan nilai G yang hingga saat ini ditentukan nilai G adalah 6,67 x 10‾¹¹ N.m²/kg².

Resultan Gaya Gravitasi


Gambar resultan dua buah gaya gravitasi

       Jika suatu benda dipengaruhi oleh dua buah gaya gravitasi atau lebih, maka resultan gaya gravitasi yang bekerja pada benda tersebut dihitung berdasarkan penjumlahan vektor. Misalnya dua gaya gravitasi F12 dan F13 yang dimiliki benda bermassa m2 dan m3 bekerja pada benda bermassa m1 (Gambar di atas), maka resultan gaya gravitasi pada m1, yaitu F1 adalah:

Besar resultan gaya gravitasi F1 adalah:

Rseultan Gaya

dengan α adalah sudut antara F12 dan F13.

Contoh Soal (1)

Menentukan gaya gravitasi antara dua benda

Dua benda bermassa 10 kg dan 15 kg terpisah sejauh 20 cm. Jika tetapan gravitasi umum sebesar 6,67 x 10‾¹¹ N.m²/kg², tentukan gaya gravitasi antara dua benda tersebut!

"Pahamilah penyelesaian soal tersebut di bawah ini!"

Contoh Soal (2)

Menentukan resultan gaya gravitasi

Tiga buah benda A, B, dan C diletakkan seperti gambar :


Massa A, B, C berturut-turut adalah 5kg, 10 kg, dan 4 kg. Jika G = 6,67 x 10‾¹¹ N.m²/kg², tentukan besarnya gaya gravitasi pada benda A akibat pengaruh benda B dan C!

"Kamu bisa pahami terlebih dahulu soal dan gambar yang tertera, kemudian pelajarilah penyelesaian soal tersebut!"

Contoh Soal (3)

Menentukan letak benda dengan gaya gravitasi bernilai nol

Dua benda bermassa 32m dan 50m terpisah pada jarak d. Benda ketiga berada di antara kedua benda tersebut. Tentukan letak benda ketiga agar tidak terpengaruh oleh gaya gravitasi!

"Gambarkan skema dari pertanyaan pada soal tersebut dan bacalah penyelesaiannya di bawah ini!"