Contoh Soal Gravitasi atau Gaya Tarik Bumi

Contoh Soal Gravitasi atau Gaya Tarik Bumi- Gaya gravitasi ini adalah gaya yang sangat kurang dipahami padahal merupakan gaya yang paling penting di alam semesta. Gaya ini mempengaruhi semua materi dan energi tetapi merupakan yang terlemah dari apa yang dikenal sebagai gaya-gaya dasar: gaya lainnya adalah gaya nuklir yang kuat, gaya elektromagnetis (gaya listrik dan magnet yang digabungkan) dan gaya nuklir yang lemah. 

Ketiga gaya ini membentuk gaya listrik lemah terpadu. Ada upaya yang terus berjalan untuk menggabungkan (memadukan) seluruh keempat gaya menjadi suatu Teori Bidang Terpadu Besar namun belum banyak berhasil.

Gravitasi adalah sebuah gaya tarik yang murni (tidak seperti gaya elektromagnetis) dan tergantung pada massa dari obyek-obyek yang terlibat m1 and m2, jarak di antara mereka r dan sebuah konstanta G yang dideduksikan pertama kali oleh Newton. Gaya tersebut bekerja secara lengsung di sepanjang sebuah garis lurus di antara titik-titik pusat dari massa dari obyek-obyek yang terlibat (contoh yang paling sederhana hanya melibatkan dua obyek).

Hukum gravitasi universal Newton dinyatakan sebagai: 

F = G m1m2/r2

(G adalah Konstanta Gravitasi (6.674×10−11 N m2 kg−2) , m1 dan m2 adalah kedua massa nya dan r adalah pemisahan mereka (secara ketat bisa dikatakan sebagai jarak keterpisahan dari pusat-pusat massa mereka)).

N.B.

Apabila pemisahannya di kuadratkan dan berlaku sebagai pembagi maka hukum gravitasinya adalah sebuah hukum kuadrat terbalik. Pengaruhnya berkurang sebanyak empat bila jarak keterpisahannya berlipat dua atau meningkat sebanyak empat bila jarak keterpisahannya adalah setengahnya dan selanjutnya.

Apabila gravitasi menarik semua obyek-obyek di Alam Semesta dan sangat tergantung pada massa, obyek-obyeknya yang paling signifikan adalah benda-benda besar seperti bintang-bintang, planet-planet dan bulan-bulan; Pengkajian tentang hal-hal inilah yang pertama-tama membawa pada pemahaman akan gravitasi, tetapi semua obyek berada di bawah pengaruhnya sebagaimana bisa dilihat ketika sesuatu seperti sebuah apel jatuh ke tanah – itu sebenarnya ditarik ke arah pusat bumi: pada kenyataannya bumi juga tertarik kepada obyek tersebut, namun karena perbedaan massa yang besar tampaknya bumi tetap tak bergerak dan hanya obyek-obyek yang lebih kecillah yang bergerak.  Bila massa dari dua obyek jauh lebih mirip maka kita melihat keduanya saling terpengaruh sebagaimana jalannya dua bintang berotasi mengelilingi jarak di antara keduanya (pusat massa mereka yang sama).

Pada suatu skala yang jauh lebih besar satelit-satelit (bulan-bulan buatan dan alamiah) mengelilingi planet-planet, planet-planet mengelilingi bintang-bintang dan bintangbintang mengelilingi pusat massa dari suatu galaksi. Perilaku ini berkembang lebih lanjut dan gerakan alam semesta yang bisa diamati menunjukkan setiap hal yang akan dipengaruhi oleh gravitasi meskipun pengaruh berlawanan yang lain yang dikenal secara tentatif sebagai ‘Energi Gelap’ mengacaukan perilaku ini).

Di Bumi, gaya pada sebuah obyek yang ada di permukaan kurang-lebih konstan karena jaraknya dari pusat bumi jarang berbeda-beda: dalam situasi ini kita mengatakan bahwa gaya gravitasi atas suatu obyek adalah berat dari obyek tersebut dan ini ditentukan oleh:

berat(N) = massa (Kg) X g (dimana g = 9.81 m/s2). 

Sebagaimana biasa gaya diukur dalam Newton.

Suatu obyek yang sedang jatuh akan secara serupa mengalami gaya yang sama ini tetapi oleh Hukum Kedua Newton (F=ma) benda tersebut akan dirasakan sebagai suatu percepatan sebesar 9.8m/s2  - demikian pula unit-unit yang kelihatan aneh bagi g.

Di Bulan gaya gravitasinya lebih rendah, yaitu sekitar 1/6 dari gravitasi bumi. Di suatu planet besar seperti Yupiter (Jika seseorang bisa berdiri di permukaannya!) gaya tersebut akan lebih besar berlipat kali. Karenanya berat dari obyek-obyek akan berbeda sebagaimana juga percepatan mereka saat mereka jatuh.

Pergerakan satelit (baik buatan manusia atau bulan-bulan) semua satelit berperilaku secara serupa dengan planet-panet yang mengorbit bintang-bintang mereka: gaya saling tarik-menariknya di sepanjang garis yang menghubungkan kedua massa tersebut menyebabkan benda yang lebih kecil (satelit-satelit) untuk mengorbit benda yang lebih besar dan sepanjang kecepatannya cukup obyek tersebut akan terus mengorbit benda induknya yang lebih besar dalam suatu pla melingkar atau elips – dalam praktek ini berarti benda yang lebih kecil ditarik ke arah pusat dari benda yang lebih besar dan percepatannya hanya ke arah ini saja. Sebuah benda yang mengorbit bertindak seolah-olah secara konstan jatuh je arah bumi (atau benda induk lainnya) tetapi karena kecepatannya benda tersebut tak pernah menabrak, karena permukaan dari benda induk melengkung menjauh pada suatu tingkat yang tepat. Kecepatan tersebut akan menjadi konstan bila orbitnya melingkar, namun demikian kecepatan tersebut selalu berubah sehubungan dengan percepatan yang disebabkan oleh gravitasi.

S1

Bagaimana
anda bisa menjelaskan dengan cara terbaik gaya gravitasi?

S2

Mana di antara pernyataan-pernyataan berikut ini yang benar tentang gravitasi? 

S3

Jika dua obyek bergerak mendekat sehingga jarak keduanya sekarang adalah setengahnya, bagaimana gaya gravitasi di antara mereka berubah?

S4

Jika dua obyek bergerak sedemikian sehingga jaraknya menjadi tiga kali lipat lebih jauh, bagaimana gaya gravitasi di antara keduanya akan berubah?

S5

Jika massa Bulan berukuran dua kali lipat, bagaimana gaya di antara bulan dan Bumi akan berbeda? 

S6

Sebuah obyek dengan massa 10kg di permukaan Bumi akan memiliki berat berapa?

 g = 9.81 m/s2

S7

Sebuah apel yang jatuh dari sebuah pohon selama 1 detik akan mencapai kecepatan berapa?

 g = 9.81 m/s2

S8

Sebuah Apel yang jatuh di Bulan kira-kira akan memiliki tingkat percepatan berapa?

S9

Sebuah bulan atau planet dalam orbit melingkar disekitar suatu benda yang lebih besar akan bergerak dengan cara yang mana?

S10

Sebuah satelit melakukan satu kali orbit Bumi dalam 3 jam dengan
sebuah kecepatan konstan 12 000 km/jam. Pernyataan manakah yang benar tentang pergerakan ini?

Tentang: Contoh Soal Fisika

Share:

Artikel Terkait