Pengertian Gaya Gravitasi, Rumus dan Contoh Soal. Pembahasan materi tentang gaya gravitasi yang meliputi definisi, rumus, serta beberapa contoh soal gaya gravitasi dan cara penyelesaiannya. Sehingga dapat menambah wawasan sobat dalam materi pelajaran fisika.

Sebelumnya telah kami sajikan materi pelajaran tentang definisi zat padat dan sifat zat cair. Dan untuk hari ini tim redaksi RUMUSPELAJARAN (RP) akan mencoba mengulas tentang apa itu gaya gravitasi untuk sobat RP dimana pun berada.

Beberapa teori yang belum dapat dibuktikan menyebutkan bahwa gaya gravitasi timbul karena adanya partikel graviton dalam setiap atom. Untuk lebih jelasnya mari simak pembahasan berikut ini yang meliputi pengertian gaya gravitasi, rumus dan beberapa contoh soal gaya gravitasi.

Pengertian Gaya Gravitasi

Gaya gravitasi atau gravitas adalah gaya tarik-menarik yang terjadi antara semua partikel yang mempunyai massa di alam semesta.

Gaya gravitasi merupakan salah satu dari empat (4) jenis gaya fundamental yang berada di alam semesta ini. Pasalnya persamaan dari gaya gravitasi ini tidak dapat diturunkan lagi menjadi bentuk gaya yang lebih sederhana.

Gravitasi dapat tercipta karena massa dari suatu benda yang memberikan gaya tarik terhadap objek lain yang juga memiliki massa.

Besar gaya gravitasi akan selalu berbanding lurus dengan kedua massa benda serta berbanding terbalik dengan jarak kuadrat benda tersebut.

Sifat dari gravitasi sendiri adalah universal atau menyeluruh sehingga berlaku untuk seluruh benda yang ada di alam semesta.

Akibat dari adanya gravitasi akan terjadi gaya tarik menarik antara semua partikel yang memiliki massa, sehingga mengikuti gravitasi.

Dengan begitu terjawablah sudah seluruh fenomena alam seperti planet yang mengelilingi matahari, serta bulan yang mengelilingi bumi itu adalah akibat dari adanya gaya gravitasi.

Perlu sobat ketahui kalau gaya gesek tidak termasuk ke dalam gaya fundamental, hal itu dikarenakan gaya gesek ini tercipta akibat interaksi antar atom serta molekul pada kedua permukaan yang saling bergesekan.

PELAJARI JUGA: PERBEDAAN DARI LENSA CEKUNG DAN LENSA CEMBUNG

Gaya Gravitasi dalam Relativitas Umum

Dalam konsep klasik, telah digambarkan kalau gravitasi merupakan sifat yang akan muncul pada setiap benda yang memiliki massa dan memiliki karakteristik tarik menarik.

Berbeda lagi jika dalam konsep relativitas umum, gravitasi akan menjadi bagian waktu dan ruang. Sehingga gaya gravitasi bisa diartikan sebagai dimensi tiga waktu.

Misalnya, apabila kalian menaruh bola di permukaan yang lentur, maka permukaan itu dapat dianggap sebagai ruang berdimensi dua. Maka dari itu akan menimbulkan batasan di dalam gerak ruang permukaan yang hanya terlihat pada dua dimensi.

Sedangkan pada bagian bola yang lentur, maka bisa bergerak pada tiga dimensi serta akan berkaitan dengan jalannya waktu.

Pada saat benda lentur digerakkan di bidang yang datar, maka akan memiliki massa. Dengan begitu akan menimbulkan benda itu bergerak ke bawah yang berarti objek bergerak secara tiga dimensi dan dipengaruhi dengan waktu.

Oleh karena itu, Albert Einstein menyimpulkan bahwa, relativitas umum merupakan hubungan gerak antara tiga dimensi dengan waktu.

PELAJARI JUGA: PENGERTIAN JANGKA SORONG DAN JUGA RUMUS PEMUAIAN ZAT GAS

Rumus Gaya Gravitasi / Hukum Gravitasi Universal Newton

Rumus yang digunakan untuk menghitung nilai gravitasi adalah sebagai berikut.

Rumus Gravitasi:

F=G m₁ m₂/r₂

Keterangan:

G= Konstanta gravitasi (6.67 10^-11 m³/kgs²)
m₁ dan m₂= Massa yang ada pada kedua benda (kg)
r= Jarak kedua benda (m)
F = Gaya gravitasi (N) (satuan gaya)

Dalam Sistem Internasional, F diukur ke dalam newton (N), m₁ serta m₂ dalam satuan kilogram (kg), r dalam satuan meter (m), serta konstanta G kira-kira sama dengan 6,67 × 10⁻¹¹ N m² kg⁻².

Dari persamaan ini maka dapat diturunkan persamaan untuk menghitung berat. Berat dalam sebuah benda adalah hasil kali dari massa benda tersebut dengan percepatan gravitasi bumi.

Persamaan tersebut bisa dituliskan sebagai berikut: W=mg. W adalah gaya berat benda tersebut.

M adalah massa, dan g adalah percepatan gravitasi. Percepatan gravitasi ini dapat berbeda-beda dari satu tempat.

Rumus Percepatan Gravitasi atau Medan Gravitasi:

g=G M/R²

g’=G M/(R-h)²

M’=MV’/V

M’=M (R-h)³/R³

g’=g (R-h)/R

Keterangan:

g= Percepatan gravitasi bumi (m/s²)

g’= Percepatan gravitasi planet (m/s²)

G= Konstanta gravitasi (6.67 10^-11 m³/kgs²)

R= Jarak kedua benda (m)

h= Ketinggian benda (m)

M= Massa planet bumi (kg)

M’= Massa planet (kg)

Sejarah Teori Gravitasi

Penelitian modern dalam teori gravitasi dimulai dengan kerja Galileo Galilei di akhir abad ke-16 dan awal abad ke-17. Dengan hasil percobaannya menjatuhkan bola dari Menara Pisa, dan nantinya juga pengukuran bola yang meluncur melalui kemiringan.

Galileo menunjukkan bahwa besarnya percepatan gravitasi adalah sama untuk semua objek. Hal ini menjadi kemajuan besar dari kepercayaan Aristoteles sebelumnya yang menyatakan bahwa objek yang lebih berat memiliki percepatan gravitasi yang lebih besar.

Galileo membuat postulat hambatan udara sebagai alasan objek dengan massa kecil memungkinkan untuk jatuh lebih pelan di atmosfer. Hasil kerja Galileo menjadi dasar bagi formulasi teori gravitasi Newton.

PELAJARI JUGA: PERBEDAAN RANGKAIAN SERI DAN PARALEL

Contoh Soal Gaya Gravitasi

Rumus diatas dapat sobat gunakan sebagai acuan untuk mengerjakan soal menghing nilai gaya gravitasi. Adapun contoh soal gaya gravitasi, antara lain adalah sebagai berikut.

1. Jika dua planet masing-masing bermassa 2 x 10²⁰ kg serta 4 x 10²⁰ kg, mempunyai jarak antara kedua pusat planet sebesar 2 x 10⁵ km. Maka tentukanlah besar gaya tarik menarik antara kedua planet tersebut!

Jawab:

m₁= 2 x 10²⁰ kg
m₂= 4 x 10²⁰ kg
r= 2 x 10⁵ km = 2 x 10⁸ m
F= Gm₁.m₂r²
F= 6,672.10^-112.10²⁰ x 4.10²⁰(2.10⁸)²
F= 1,33.10¹⁴ N

2. Apabila terdapat 2 planet yang bermassa berbeda yaitu 4 × 10²⁰ kg serta 2 × 10²⁰ kg. Kedua planet tersebut mempunyai jarak 2×10⁵ km. Maka berapa besar gaya gravitasi diantara kedua planet tersebut?

Jawab:

m₁= 2 x 10²⁰ kg
m₂= 4 x 10²⁰ kg
r= 2 x 10⁵ km = 2 x 10⁸ m
F= G m₁.m₂r₂
F= 6,672.10^-11 2.10²⁰ x 4.10²⁰ (2.108)²
F= 1,33.1014 N

3. Bumi mengalami adanya percepatan gravitasi sebesar 9,8 m/s2. Tentukanlah nilai percepatan gravitasi terhadap ketinggian R dari permukaan bumi? (R adalah jari-jari bumi)

Diketahui:

h= R
g= 9.8 m/s²

Jawab:

g’= G M/(R+h)²
g’= G M/(2R)²
g’= g/4
g’= 2.45 m/s²

Sehingga dapat disimpulkan apabila nilai gravitasi yang berlangsung terhadap benda di ketinggian R adalah 2.45 m/s².

4. Ada planet X dan Y dengan perbandingan masa yakni 2 : 3. Sementara untuk jari-jarinya berbanding 1:4. Jika diketahui berat planet X adalah w, maka berapa berat benda pada planet Y?

Diketahui:

mX= 2
mY= 3
RX= 1
RY= 4
M= m
WP= m

Jawab:

w= GMm/r²
wX= G mX m/rX²
wX= 2Gm/12
m= w/2G
wY= G mY m/rY²
wY= G3m/42
wY= 3Gm/16
wY= (3G/16) (w/2G)
wY= 3w/32

Dari perhitungan di atas dihasilkan jika berat benda Y pada jarak R yaitu 3w/32.

Demikianlah pembahasan materi pengertian gaya gravitasi, rumus dan contoh soal gaya gravitasi. Semoga bermanfaat bagi sobat yang sedang mencari referensi tentang definisi gaya gravitasi. Jangan lupa pelajari juga materi definisi gelombang elektromagnetik dan juga manfaat tenaga nuklir yang telah kami sajikan di halaman lainnya.