– Gaya gravitasi atau gaya berat merupakan gaya tarik menarik antara dua massa yang terpisah pada jarak tertentu. Jarak antara dua massa tersebut diukur dari sentra masing-masing massa sebagai sentra gravitasi. Pada pembahasan sebelumnya telah diterangkan bahwa besar gaya gravitasi antara dua buah massa berbanding lurus dengan hasil kali massa dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya. Pada hari ini ini, kita akan membahas suatu kondisi apabila massa keduanya tetap tenamun jarak kedua massa berubah. Kita akan melihat bagaimana perbandingan gaya gravitasi di dua titik yang berbeda. Dengan kata lain, Bahan berguru sekolah akan membahas cara memilih gaya gravitasi yang dialami oleh suatu benda apabila ketinggian atau jaraknya dari benda lain diubah. Besar gaya tersebut akan dihitung memakai rumus perbandingan yang hanya bergantung pada kuadrat jarak.
Daftar Isi
Perubahan Gaya Gravitasi
Gaya gravitasi yang dialami oleh sebuah benda sebanding dengan berpengaruh medan gravitasi di posisi kawasan benda tersebut berada. Semakin berpengaruh medan gravitasi yang mempengaruhinya, maka akan semakin besar gaya gravitasi yang dialami benda tersebut dan semakin beratlah benda tersebut.
Sebaliknya, ketika sebuah benda berada pada ketinggian tertentu yang mengakibatkan jaraknya terhadap sentra gravitasi bertambah besar, maka berpengaruh medan gravitasi yang mempengaruhinya juga akan berkurang. Semakin kecil percepatan gravitasi, maka akan semakin berkurang berat benda tersebut.
Pengaruh perubahan posisi, ketinggian, atau jarak benda hanya akan terlihat signifikan apabila perubahan tersebut terjadi dalam jumlah yang besar. Artinya, perubahan jarak hanya akan mengakibatkan perubahan gaya gravitasi secara signifikan apabila jaraknya berubah sangat besar.
Sebagai contoh, berat seorang astronot dikala berada di atas gedung pencakar langit sama dengan berat astronot dikala berada di permukaan bumi. Tinggi gedung pencakar langit masih relatif kecil untuk menjadikan perbedaan yang signifikan alasannya berpengaruh medan gravitasi di gedung itu masih sama dengan berpengaruh medan gravitasi di permukaan bumi.
Tenamun akan beda halnya apabila sang astronot sudah berada di luar bumi atau pada ketinggian yang lebih besar dari besar jar-jari bumi. Jika astronot berada pada ketinggian R di atas permukaan bumi dengan R merupakan jari-jari bumi, maka berat astronot akan menjadi seperempat beratnya mula-mula. Artinya, astronot akan menjadi lebih ringan pada ketinggian tersebut.
Pada perkara tersebut, jarak sang astronot terhadap sentra gravitasi bumi sudah mengalami perubahan yang sangat besar sesampai kemudian menjadikan dampak atau perubahan dalah gaya gravitasi yang dialaminya. Perubahan gaya gravitasi tersebut terjadi alasannya percepatan gravitasi pada ketinggian R di atas permukaan lebih kecil daripada percepatan gravitasi di permukaan.
Faktor yang mempengaruhi besar gaya gravitasi yang dialami oleh sebuah benda antaralain:
1. Massa benda (m)
2. Massa planet dimana benda tersebut berada (M)
3. Jarak benda ke planet, ketinggian benda, atau jari-jari planet (r)
4. Tetapan umum gravitasi (G).
Dari keempat besaran di atas, G merupakan besaran yang konstan sesampai kemudian selalu tetap dimanapun benda berada. Jika kedua benda yang menghasilkan gaya gravitasi merupakan sama (massanya tetap) dan hanya jaraknya yang diubah, maka hanya besaran jaraklah yang mempengaruhi perubahan gaya gravitasinya.
Perbandingan Gaya Gravitasi apabila Jarak Berubah
Jika kita hubungkan dengan berpengaruh medan gravitsi, maka gaya gravitasi yang dialami oleh sebuah benda sebanding dengan berpengaruh medan gravitasi di titik kawasan benda tersebut berada.
| F = m.g |
Keterangan :
F = gaya gravitasi atau berat benda (N)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi di titik benda berada (m/s2).
Dari rumus di atas jelas terlihat bahwa faktor yang paling mempengaruhi gaya gravitasi yang dialami oleh sebuah benda bermassa m merupakan berpengaruh medan gravitasi. Itu artinya, apabila kita membandingkan gaya gravitasi yang dialami oleh sebuah benda di dua titik yang berbeda, maka itu sama dengan melihat perbandingan berpengaruh medan gravitasi dari kedua titik tersebut.
Misal sebuah benda yang berada di permukaan bumi mengalami gaya gravitasi sebesar F1. Jika benda tersebut berpindah posisi hingga kemudian mencapai ketingian h di atas permukaan bumi, maka gaya gravitasinya menjadi F2. Perbandingan antara F2 dan F1 merupakan sebagai berikut:
| ⇒ | F2 | = | G. (m.M)/(r2)2 |
| F1 | G. (m.M)/(r1)2 |
Karena G, m, dan M sama, maka perbandingannya menjadi:
| ⇒ | F2 | = | 1/(r2)2 |
| F1 | 1/(r1)2 |
Dengan demikian, berpengaruh medan gravitasi yang dialami oleh sebuah benda apabila jarak atau ketinggiannya berubah sanggup dihitung dengan rumus perbandingan berikut:
|
Keterangan :
F1 = gaya gravitasi di posisi pertama (N)
F2 = gaya gravitasi di posisi kedua (N)
r1 = jarak benda pada posisi pertama (m)
r2 = jarak benda pada posisi kedua (m).
Perhatikan rumus di atas! Gaya gravitasi itu berbanding terbalik dengan kuadrat jara. Jadi, bila F2 berada di atas, maka r22 berada di bawah.
Contoh Soal :
Berat sebuah benda di permukaan bumi merupakan W. Jika R merupakan jari-jari bumi, maka tentukanlah berat benda tersebut pada ketinggian R di atas permukaan bumi.
Pembahasan :
Dik : F1 = W, r1 = R, r2 = R + R = 2R
Berat benda pada ketinggian R di atas permukaan bumi:
| ⇒ | F2 | = | r12 |
| F1 | r22 |
| ⇒ | F2 | = | R2 |
| F1 | (2R)2 |
| ⇒ | F2 | = | R2 |
| F1 | 4R2 |
⇒ F2 = ¼F1
⇒ F2 = ¼W
Jadi, berat benda pada ketinggian R di atas permukaan bumi menjadi lebih ringan, ialah seperempat kali berat benda dikala berada di permukaan bumi.
