Newton menyimpulkan bahwa selain bumi secara gravitasi menarik benda-benda yang ditempatkan di dekat permukaannya dan menyebabkannya jatuh ke bawah, bumi juga menarik benda-benda yang lebih jauh, seperti bulan, atau matahari, atau planet lain. Pada gilirannya, bumi secara gravitasi tertarik oleh semua benda-benda tersebut. Secara lebih umum, setiap benda di semesta menarik setiap benda lain dengan gaya gravitasi yang bergantung pada massa dan jaraknya. Gaya gravitasi yang diberikan dua benda satu sama lain akan besar jika massanya besar besar dan kecil jika massanya kecil. Gaya gravitasi berkurang jika kedua benda bertambah jarak. Hukum Gravitasi Universal dirumuskan oleh Newton dan dapat dinyatakan paling mudah untuk kasus partikel:
Setiap partikel menarik setiap partikel lainnya dengan gaya yang berbanding lurus dengan massa mereka dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak diantara mereka.
Dinyatakan secara matematis, besarnya gaya gravitasi yang dilakukan oleh dua partikel bermassa M dan m yang dipisahkan oleh jarak r satu sama lain adalah
Persamaan 1
di mana G adalah konstanta proporsionalitas universal, yang nilainya sama untuk semua pasangan partikel.
Gambar 1
Arah gaya pada setiap partikel langsung menuju ke partikel lainnya. Gambar 1 menunjukkan arah gaya pada setiap partikel. Perhatikan bahwa dua gaya besarnya sama dan berlawanan arah; mereka membentuk pasangan aksi-reaksi, seperti Hukum Ketiga Newton. Konstanta G dikenal sebagai konstanta gravitasi. Dalam satuan SI nilainya adalah kira-kira diberikan oleh
G = 6.67 x 10-11 Nm2/kg2
Gaya gravitasi Persamaan 1 diatas adalah gaya kuadrat terbalik: berkurang sebesar faktor 4 ketika jarak bertambah dengan faktor 2, berkurang dengan faktor 9 ketika jarak bertambah dengan faktor 3, dan seterusnya. Gambar 2 adalah plot besarnya gaya gravitasi sebagai fungsi jarak. Meskipun gaya berkurang dengan jarak, namun gaya tidak pernah benar-benar mencapai nol. Jadi, setiap partikel di alam semesta terus-menerus menarik setiap partikel lain setidaknya sedikit, sekalipun jarak antara partikel sangat- sangat besar/jauh.
Gambar 2
CONTOH 1:
Berapakah gaya gravitasi antara seorang pria 70 kg dan wanita 70 kg yang dipisahkan oleh jarak 10 m? Perlakukan kedua massa sebagai partikel.
Gaya ini adalah gaya yang sangat kecil, tetapi seperti yang akan kita lihat di bagian selanjutnya, pengukuran gaya kecil seperti itu tidak berada di luar jangkauan instrumen yang sensitif.
Gaya gravitasi tidak memerlukan kontak apa pun antara partikel yang berinteraksi. Dalam menjangkau dari satu partikel yang jauh ke partikel lain, gaya gravitasi entah bagaimana menjembatani ruang kosong di antara partikel-partikel itu. Ini disebut aksi-pada-jarak. Juga sangat luar biasa bahwa gaya gravitasi antara dua partikel tidak terpengaruh oleh kehadiran massa intervensi. Misalnya, sebuah partikel di Washington menarik sebuah partikel di Beijing dengan gaya yang persis diberikan oleh Persamaan 1, meskipun sebagian besar bumi terletak di antara Washington dan Beijing. Ini menunjukkan bahwa mustahil untuk melindungi sebuah partikel dari tarikan gravitasi partikel lain. (bersambung)
Referensi: Phisics for Engineers and Scientist, John T. Markert
Tidak ada komentar:
Posting Komentar