Skip navigation

Medan Gravitasi

Saatnya mengenal apa itu medan gravitasi!

Medan gravitasi digambarkan dalam suatu garis-garis berarah. Untuk lebih jelasnya, simaklah terlebih dahulu video penjelasan tentang medan gravitasi berikut:

Penggambaran medan gravitasi

(Sumber Channel Catatan Si Rebiaz)

Untuk lebih memantapkan pemahamanmu mengenai medan gravitasi, bacalah pendalaman materi berikut:

Medan gravitasi suatu planet bermassa M

(Sumber : ilmuhitung.com)

       Gambar diatas menunjukkan ilustrasi dari medan gravitasi pada suatu benda bermassa M dalam suatu ruangyang ditunjukkan oleh tanda panah. Medan gravitasi ini menyebar di sekitar benda dalam ruang. Medan itu akan tetap hadir walaupun tidak ada benda lain di dalam ruang. Jika kamu tempatkan benda bermassa m dalam ruang ini, benda m akan ditarik menuju benda M. Dengan demikian, medan gravitasi dapat didefinisikan sebagai ruang di sekitar suatu benda bermassa, di mana benda bermassa lainnya dalam ruang ini akan mengalami gaya gravitasi.

       Berdasarkan penjelasan di atas, maka dapat diketahui bahwa sebuah benda yang bermassa mempunyai kemampuan untuk menarik benda lain yang berada di sekitarnya. Kemampuan sebuah benda menarik benda lain di sekitarnya dapat digambarkan sebagai adanya medan gravitasi di sekitar benda tersebut. Semakin besar massa benda semakin jauh jangkauan medan gravitasi itu. Planet-planet yang berada sangat jauh dari Matahari tetap merasakan medan gravitasi Matahari yang mana planet tersebut masih mengelilingi Matahari meskipun jaraknya sangat jauh. Begitu halnya dengan Bumi juga memiliki medan gravitasi.

      Gaya gravitasi termasuk suatu gaya nonkontak; gaya yang bekerja tanpa bersentuhan langsung dengan benda yaitu ketika benda tersebut berada dalam suatu medan gravitasi yang merupakan ruang di sekitar benda bermassa yang masih memiliki nilai percepatan gravitasi. Kuat medan gravitasi didefinisikan sebagai gaya yang dialami oleh satu satuan massa benda lain jika berada di dalam medan gravitasi itu.

A. Kuat Medan Gravitasi di Permukaan Planet

Sebuah planet bermassa M dengan jari-jari R

       Medan gravitasi adalah besarnya gaya gravitasi bumi yang bekerja pada suatu benda. Pada pembahasan ini akan dibahas mengenai medan gravitasi Bumi sebagai salah satu planet di Tata Surya. Gaya gravitasi bumi tidak lain adalah gaya berat benda atau w.  Sehingga medan gravitasi bumi pada suatu jarak R (jari-jari bumi) menuju Bumi terhadap suatu benda bermassa m diketahui dari:

Rumus Hukum Gravitasi Universal

karena F = w maka F = mg, sehingga

Rumus Medan Gravitasi Bumi

nilai g merupakan kuat medan gravitasi atau yang biasa dikenal dengan percepatan gravitasi.

B. Kuat Medan Gravitasi Pada Ketinggian h di atas Planet


Sebuah benda dengan ketinggian h diatas permukaan suatu planet

       Kuat medan gravitasi dikerjakan oleh suatu planet tidak hanya terjadi pada benda di permukaan planet itu saja, tetapi juga dapat terjadi pada benda diketinggian tertentu dari permukaan planet. Coba kamu perhatikan gambar di atas! Bumi memiliki satelit yaitu Bulan. Kuat medan gravitasi Bumi berpengaruh terhadap Bulan (seperti pada pembahasan gaya gravitasi sebelumnya). Bertambahnya jarak antar dua benda tersebut maka akan berpengaruh pada besar medan gravitasinya.Kuat medan gravitasi di setiap planet itu berbeda-beda. Apabila suatu benda berada pada ketinggian h di atas permukaan planet, jarak benda terhadap pusat planet sebesar (R+h), maka kuat medan gravitasinya adalah sebesar g' yaitu:

Rumus Medan Gravitasi

Perbandingan antara percepatan gravitasi pada ketinggian tertentu dan percepatan gravitasi pada permukaan planet sebagai berikut.

medan gravitasi planet M

Keterangan :

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

M = massa planet (kg)

R = jari-jari planet (m)

h = ketinggian planet (m)

C. Perbedaan Besar Percepatan Gravitasi di Berbagai Belahan di Permukaan Bumi

       Perhitungan-perhitungan yang sangat teliti menunjukkan bahwa Bumi tidak tepat berbentuk bola, tetapi agak pepat pada kedua kutubnya dan agak menggembung di bagian khatulistiwa. Itulah sebabnya garis tengah khatulistiwa lebih besar daripada garis tengah kutub. Garis tengah khatulistiwa 12.756 km, sedangkan garis tengah kutub 12.714 km. Untuk lebih jelasnya, perhatikanlah gambar di bawah ini:

Bumi

(Sumber : blog.al-habib.info)

       Telah dijelaskan bahwa bentuk Bumi tidak bola tetapi agak pepat sehingga jari-jari Bumi (r) sedikit berbeda dari satu tempat ke tempat lainnya. Besar percepatan gravitasi bergantung pada jari-jari sehingga juga memiliki nilai yang berbeda. Inilah yang menyebabkan perbedaan besar percepatan gravitasi di berbagai tempat di permukaan Bumi. Jari-jari permukaan Bumi di kutub adalah yang terkecil. Karena percepatan gravitasi sebanding dengan 1/r2, kutub akan memiliki percepatan gravitasi terbesar dari seluruh tempat di permukaan Bumi. Sebaliknya, jari-jari permukaan Bumi di khatulistiwa adalah yang terbesar sehingga di daerah khatulistiwa akan memiliki nilai percepatan gravitasi terkecil. Berikut beberapa variasi percepatan gravitasi Bumi pada berbagai lokasi di Bumi.

Tabel percepatan gravitasi di beberapa lokasi Bumi

Lokasi

Ketinggian (m)

g (m/s2)

New York

0

9,803

San Francisco

0

9,800

Sydney, Australia

0

9,798

Khatulistiwa

0

9,780

Kutub Utara (perhitungan)

0

9,832

Mt. Everest

8.800

9,80

Orbit pesawat luar angkasa

400.000

8,70

Satelit komunikasi

33.700.000

0,225

Contoh Soal (1)

Perbandingan kuat medan gravitasi di dua titik

Dua buah benda A dan B berada di dua ketinggian yang berbeda. Benda A berada di permukaan suatu planet sedangkan benda B berada pada ketinggian R di atas permukaan planet tersebut. Jika R adalah jari-jari planet, tentukan perbandingan kuat medan gravitasi yang dialami benda A dan benda B!

"Tentukanlah besaran-besaran yang diketahui kemudian pahamilah penyelesaian soal di bawah ini"

Contoh Soal (2)

Hubungan ketinggian benda dengan percepatan gravitasi

Jika percepatan gravitasi yang dialami sebuah benda di permukaan bumi adalah g, maka tentukanlah ketinggian benda agar percepatan gravitasinya bernilai 1/9 g!

"Tentukan terlebih dahulu besaran-besaran yang diketahui, kemudian pahamilah penyelesaian soal tersebut di bawah ini".

Contoh Soal (3)

Menentukan resultan percepatan gravitasi dari suatu benda

Tiga buah benda A, B, dan C diletakkan di sudur-sudut segitiga siku-siku dengan benda A berada di bagian siku. Jarak antara A dan B sama dengan 1 meter dan jarak antara A dan C sama dengan 2 meter. Massa masing-masing benda berturut-turut adalah 1 kg, 2 kg, dan 4 kg. Tentukanlah percepatan gravitasi di titik A.

"Gambarkan terlebih dahulu bentuk soal kemudian pahamilah penyelesaian soal tersebut di bawah ini!"

Jendela Karakter Islami

  

 (Sumber : gambaranimasi.pro)

       Berdasarkan pembelajaran sebelumnya bahwa percepatan gravitasi di berbagai tempat di Bumi berbeda-beda walaupun dengan perbedaan yang kecil, maka kamu tentunya juga mengetahui bahwa percepatan gravitasi di tiap-tiap planet berbeda. Bulan sebagai satelit Bumi juga memiliki percepatan gravitasi yang berbeda dengan Bumi. Percepatan gravitasi yang berbeda, tentunya memberikan pengaruh yang berbeda-beda terhadap suatu benda yang berada di dalam medan tersebut. Kira-kira seberapa besarkah perbedaan percepatan gravitasinya? dan bagaimanakah pengaruhnya?  Untuk itu, kamu dapat membuka wawasanmu kembali mengenai hal ini dengan cara membaca. Membaca tidak hanya dilakukan melalui buku saja, tetapi juga bisa dilakukan dari berbagai sumber informasi lainnya seperti internet.

Apakah membaca menjadi kegemaranmu? Jika iya, maka kamu beruntung mempunyai hobi membaca. Tetapi jika tidak, maka mulailah untukmu mengenal istilah gemar membaca.