GRAVITASI DAN HUKUM NEWTON TENTANG GRAVITASI

Telah dibaca 69 kali

Hai Sobat KLC, bagaimana kabarnya? Semoga selalu sehat dan tetap semagat belajarnya ya… Pada artikel kali ini, KLC blog akan mengajak sobat KLC untuk mengenal lebih jauh mengenai gravitasi melalui hukum Newton tentang gravitasi. Siapa diantara sobat KLC yang pernah mendengar istilah gravitasi?

Pasti sudah tidak asing lagi bukan? Kira-kira bagaimana gravitasi itu bisa ditemukan dan bagaimana kita dapat mempelajarinya lebih lanjut melalui hukum Newton tentang gravitasi? Untuk tahu jawabannya, baca terus artikel berikut, ya..

Sebelum Menuju Bahasan yang Mendalam Mari Renungkan Hal Berikut!

Negeri kita sangat kaya, banyak anugerah yang patut disyukuri. Cobalah tengok lingkungan sekitar, mudah bagi kita untuk menemukan berbagai macam jenis buah-buahan. Pada saat musimnya tiba, tentu saja akan banyak buah-buah yang bergelantungan di ranting pohon kecuali buah busuk yang biasanya kita temukan berserakan di tanah. Mengapa ketika buah terlepas dari tangkainya tidak melayang atau menjauh dari bumi? Tentu akan menjadi sangat menarik andai saja kita mau membandingkan fenomena gerak buah-buahan tersebut dengan fenomena gerak bulan, matahari, dan bintang-bintang yang ada di langit. Jika buah-buahan itu terlepas dari tangkainya, tidak ada lagi yang menahan buah-buahan itu dan buah-buahan itu akan jatuh ke tanah (bumi). Mengapa bulan, matahari, dan bintang-bintang yang ada di langit tidak jatuh ke Bumi meskipun tidak ada tangkai yang menahan benda-benda angkasa itu? Dari fenomena ini kita akan berlanjut pada bahasan yang lebih penting yang akan dijabarkan pada artikel berikut.

Kapan Gravitasi Mulai Diobservasi?

Secara umum gravitasi berkaitan langsung dengan pengamatan benda-benda langit. Pengamatan terhadap benda-benda langit sudah dilakukan oleh manusia sejak dahulu kala. Keterangan adanya pengamatan pertama kali ditemukan di India, yakni di Rig Veda pada 2000 SM. Pada saat itu, hasil pengamatan yang dilakukan sebelum 2000 SM tidak dituliskan dalam sebuah buku melainkan hanya melalui pengajaran dari generasi ke generasi (Rosyid et al, 2014). Sekitar tahun 1800 SM, Yajnavalkya mengamati keselarasan gerak antara Matahari dan Bulan. Lagadha pada tahun 1350 SM menulis teks tentang astronomi. Ramalan perbintangan sekitar tahun tersebut telah melibatkan posisi Matahari, planet-planet, serta menganggap Matahari sebagai bintang. Pada abad ke 5, Aryabhatta mengemukakan teori heliosentrik gravitasi, yang kemudian diterjemahkan sebagai ”Aryabhatta’s Magnum Opusthus”. Dia menuliskan bahwa 1.582.237.500 putaran Bumi sama dengan 57.753.336 orbit Bulan. Pada abad ke 7 SM buku yang ditulis oleh Bhramhagupta, menjelaskan keliling Bumi sebagai 5000 Yojana1(36.000 km). Selain jejak sejarah tersebut masih terdapat beberapa catatan sejarah lain yakni oleh para pengamat benda langit dari Mesir, Babilonia, Yunani, Cina, dan Arab.

Pada abad ke 16, Nicholas Kopernik menjelaskan kerumitan gerak planet-planet dalam bentuk lintasan yang mengelilingi Matahari, semisal planet Merkurius, Venus, Bumi, Mars, Yupiter, dan Saturnus (Rosyid et al, 2014). Sistem Kopernik ini selanjutnya diadopsi oleh Galilei dan Kepler yang seperti kita ketahui kemudian keduanya menghasilkan banyak hal penting di bidang ilmu astronomi dan astrofisika. Yohannes Kepler (1571-1630) sendiri dalam menyusun hukum-hukum peredaran benda-benda langit menggunakan data-data yang telah diperolehnya bersama gurunya, yakni astronom Denmark, bernama Tycho Brahe yang hampir 20 tahun mengamati secara langsung untuk mengumpulkan data-data gerak benda-benda langit. Data-data itu sampai saat ini masih merupakan data-data yang sahih, hingga pada akhirnya Isaac Newton (1642-1727) yang lahir setahun setelah kematian Galilei mampu menjelaskan gerak planet-planet dalam tata surya itu dengan hukum yang lebih mendasar, yakni hukum tentang gerak dan gravitasi Newton. Untuk mengenal lebih dekat mengenai Isaac Newton simak biografi singkat berikut ini.

Bagaimana Newton Membahasakan Gravitasi dalam Sebuah Persamaan?

Seperti yang dijelaskan pada sejarah penemuan gravitasi, bertolak dari penemuan para ahli sebelumnya antara lain penemuan Kepler, Isaac Newton menyimpulkan bahwa pada dasarnya “antara benda satu dengan benda yang lain, antara planet dengan planet lain atau antara matahari dengan planet terjadi gaya tarik-menarik yang disebut dengan gaya gravitasi atau disebut juga gaya gravitasi semesta”(Widodo, 2009). Untuk itu perhatikan uraian berikut!

Gambar di samping melukiskan dua benda yang bermassa m₁ dan m₂ mempunyai jarak antara pusat massanya R. Kedua benda saling tarik-menarik dengan gaya gravitasi (F) yang besarnya berbanding lurus dengan massa masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara pusat massanya. Gaya gravitasi antara dua benda dapat dinyatakan dengan persamaan:

$F=G\frac{m_{1}m_{2}}{r^{2}}$

Dengan:
F = gaya gravitasi (N)
G = tetapan gravitasi (6,672 x 10¯¹¹ N.m²/kg²)
m₁ , m₂ = massa benda 1 dan benda 2 (kg)
r = jarak kedua benda (m)

Dari persamaan diatas, dapat diketahui bahwa buah-buahan yang telah terlepas dari tangkainya jatuh kebumi. Hal ini tentunya dikarenakan interaksi gaya gravitasi yang terjadi antara bumi dah buah-buahan. Setiap benda di alam semesta sesungguhnya memiliki gaya tarik yang besarnya berbeda bergantung massa benda tersebut, semakin masif massa benda maka semakin besar gravitasi dari benda tersebut.

Pertanyaan selanjutnya, mengapa bulan tidak ditarik gravitasi bumi dan mengapa setiap planet di tata surya kita tidak bertabrakan? Untuk menemukan jawaban ini mari simak pembahasan selanjutnya. Mari kita observasi gerak bulan terhadap bumi terlebih dahulu. Apabila bulan bermassa m mula-mula bergerak dengan kelajuan v, bila tidak ada gaya yang menarik bulan, bulan akan tetap bergerak lurus. Bulan dapat bergerak melingkari matahari karena adanya gaya sentripetal. Gaya sentripetalnya berupa gaya gravitasi antara bulan dan bumi. Bulan yang bergerak melingkar memiliki gaya sentrifugal yang besarnya sebanding dengan kecepatannya dan jaraknya dari pusat putaran arahnya menuju keluar lingkaran. Karena keseimbangan antara gaya sentripetal dan gaya sentrifugal, maka bulan akan bergerak dengan mengelilingi bumi dengan orbit tertutup (Karyono et al, 2009). Untuk lebih jelas ilustrasi bulan mengitari bumi dapat diamati pada gambar berikut:

Gambar disamping mengilustrasikan bulan mengelilingi bumi. Gaya yang dialami adalah gaya sentrifugal karena bumi berotasi dan gaya sentripetal berupa gaya gravitasi yang menahan bumi sehingga tidak keluar.

Bila massa bumi adalah M, gaya-gaya yang bekerja pada dulan dapat dituliskan sebagai:

F sentripetal = F sentrifugal

$v=\sqrt{\frac{GM}{R}}$

Dengan:
v = kecepatan suatu objek yang menitari planet atau matahari (m/s)
M = massa planet (kg)
m = massa benda (kg)
R = jarak antara kedua objek (m)

Persamaan ini juga berlaku untuk planet-planet yang mengitari Matahari bermassa M dan jari-jari orbit R. Hal inilah yang menjawab mengapa planet-planet mengitari tata surya pada lintasan yang tetap. Selain itu persamaan ini sering digunakan dalam menentukan kecepatan minimun satelit agar dapat mengorbit bumi.

Baik sobat KLC jadi sampai disini dulu ya pembahasan artikel kali ini mengenai apa itu gravitasi dan hukum newton tentang gravitasi, apabila ada yang belum dipahami dan ingin ditanyakan dapat ditulis dikolom komentar ya dan selalu update untuk artikel-artikel terbaru KLC blog.