Gravitasi Bumi

A. Pengertian Gravitasi Menurut Para Ahli

Kenapa setiap benda yang jatuh selalu mengarah ke bawah? Peristiwa ini mungkin sangat biasa sehingga sangat sedikit orang yang memerhatikannya. Isaac Newton adalah salah satu di antara yang sedikit itu. Saat Ia beristirahat di bawah pohon apel, buah apel jatuh di depannya. Ia berpikir, mengapa apel ini jatuh ke bawah? Nah, ternyata dari sinilah awal ditemukannya gaya gravitasi. Gravitasi adalah gaya tarik bumi karena pengaruh medan magnet. Gravitasi yang besar akan menyebabkan sebuah benda akan terasa berat. Sebaliknya, gaya gravitasi yang kecil akan menyebabkan sebuah benda lebih ringan.

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.

1. Hukum-Hukum dalam Gravitasi

a.   Hukum pertama : setiap benda akan memiliki kecepatan yang konstan kecuali ada gaya yang resultannya tidak nol bekerja pada benda tersebut. Berarti jika resultan gaya nol, maka pusat massa dari suatu benda tetap diam, atau bergerak dengan kecepatan konstan (tidak mengalami percepatan).

b. Hukum kedua : sebuah benda dengan massa M mengalami gaya resultan sebesar F akan mengalami percepatan a yang arahnya sama dengan arah gaya, dan besarnya berbanding lurus terhadap F dan berbanding terbalik terhadap M. atau F=Ma. Bisa juga diartikan resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan turunan dari momentum linear benda tersebut terhadap waktu.

c. Hukum ketiga :  gaya aksi dan reaksi dari dua benda memiliki besar yang sama, dengan arah terbalik, dan segaris. Artinya jika ada benda A yang memberi gaya sebesar F pada benda B, maka benda B akan memberi gaya sebesar –F kepada benda A. F dan –F memiliki besar yang sama namun arahnya berbeda. Hukum ini juga terkenal sebagai hukum aksi-reaksi, dengan F disebut sebagai aksi dan –F adalah reaksinya.

2. Hukum Gravitasi Universal

Artinya, gaya gravitasi bergantung pada kedua massa mereka, sebuah konstanta (G), dan dibagi dengan kuadrat jarak. Dalam persamaan ini, d, jarak, diukur dari pusat objek. Artinya, jika Anda ingin mengetahui gaya gravitasi pada Anda dari Bumi, Anda harus menggunakan jari-jari Bumi sebagai d, karena Anda yang jauh dari pusat bumi.

Dengan menggunakan hukum-hukum ini dan teknik matematika kalkulus (yang Newton temukan), Newton mampu membuktikan bahwa planet-planet mengorbit Matahari karena gaya tarik gravitasi yang mereka rasakan dari Matahari. 

3. Aplikasi Hukum Gravitasi 

Berdasarkan hukum gravitasi Newton, data-data tersebut digunakan untuk menghitung besaran lain tentang benda ruang angkasa yang tidak mungkin diukur dalam laboratorium.

a. Menghitung Massa Bumi

Massa bumi dapat dihitung dengan menggunakan nilai G yang telah diperoleh dari percobaan Cavendish. Anggap massa bumi M dan jari-jari bumi R = 6,37 x 106 m (bumi dianggap bulat sempurna). Berdasarkan rumus percepatan gravitasi bumi, kita dapat menghitung besarnya massa bumi. 

b. Menghitung Massa Matahari

Jari-jari rata-rata orbit bumi rB = 1,5 × 1011 m dan periode bumi dalam mengelilingi matahari TB = 1 tahun = 3 × 107 s. berdasarkan kedua hal tersebut serta dengan menyamakan gaya matahari dan gaya sentripetal bumi, maka dapat diperkirakan massa matahari. 

 c. Menghitung Kecepatan Satelit

Suatu benda yang bergerak mengelilingi benda lain yang bermassa lebih besar dinamakan satelit, misalnya bulan adalah satelit bumi. Sekarang banyak satelit buatan diluncurkan untuk keperluan komunikasi, militer, dan riset teknologi. Untuk menghitung kecepatan satelit dapat digunakan dua cara, yaitu hokum gravitasi dan gaya sentrifugal.

1. Menghitung kecepatan satelit menggunakan hokum gravitasi. Anggap suatu satelit bermassa m bergerak melingkar mengelilingi bumi pada ketinggian h dari permukaan bumi. Massa bumi M dan jari-jari bumi R. disini gaya yang bekerja pada satelit adalah gaya gravitasi. Berdasarkan rumus hokum II Newton dapat mengetahui :

2. Menghitung kecepatan satelit menggunakan gaya sentrifugal

Sebuah satelit memilki orbit melingkar, sehingga dalam acuan ini, satelit akan merasakan gaya sentrifugal (mv²/r²). Gaya sentrifugal muncul karena pengamatan dilakukan dalam system non inersial (system yang dipercepat, yaitu satelit). Gaya sentrifugal besarnya sama dengan gaya gravitasi.

  

 d. Menghitung Jarak Orbit Sateli Bumengomi. Apabila satelit berada pada jarak r dari pusat bumi, maka kelajuan satelit saat mengorbit bumi dapat dihitung dengan menyamakan gaya gravitasi satelit dan gaya sentripetalnya. 

Referensi :

Asti, B.M & Munif. J. A. 2009. 105 Tokoh Penemu dan Perintis Dunia.Jakarta: PT. Buku Kita.

·         http://kafeastronomi.com/materi-2/hukum-gravitasi-newton

https://fisika79.wordpress.com/2011/05/10/aplikasi-hukum-gravitasi-newton/