Pendahuluan
Hukum gravitasi klasik, yang diajukan oleh Sir Isaac Newton pada tahun 1687 dalam karyanya Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, adalah salah satu tonggak dalam fisika klasik. Hukum ini menjelaskan interaksi gravitasi antara dua benda bermassa.
Pernyataan Hukum:
“Setiap partikel di alam semesta menarik setiap partikel lainnya dengan gaya yang besarnya berbanding lurus dengan hasil kali massa kedua benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda tersebut.”
Rumus Matematika:
F=Gm1m2r2F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}F=Gr2m1m2
- FFF: Gaya gravitasi antara dua benda (NNN)
- GGG: Konstanta gravitasi universal (6.674×10−11 Nm2/kg26.674 \times 10^{-11} \, \text{Nm}^2/\text{kg}^26.674×10−11Nm2/kg2)
- m1,m2m_1, m_2m1,m2: Massa benda pertama dan kedua (kgkgkg)
- rrr: Jarak antara pusat massa kedua benda (mmm)
Komponen Utama
- Massa: Gaya gravitasi berbanding lurus dengan hasil kali massa kedua benda (m1m_1m1 dan m2m_2m2).
Contoh: Sebuah planet yang lebih besar akan menghasilkan gaya gravitasi lebih besar daripada yang lebih kecil. - Jarak: Gaya gravitasi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak (r2r^2r2).
Contoh: Jika jarak antara dua benda menjadi dua kali lipat, gaya gravitasi akan menjadi seperempatnya. - Konstanta Gravitasi (GGG): Nilai ini adalah tetap di seluruh alam semesta dan mengukur kekuatan gravitasi.
Aplikasi Hukum Gravitasi
- Gerak Planet:
- Menjelaskan orbit planet mengelilingi matahari, sesuai dengan hukum Kepler.
- Satellit Buatan dan Alami:
- Digunakan untuk menghitung gaya gravitasi yang menjaga satelit tetap di orbit.
- Benda Jatuh ke Bumi:
- Benda-benda jatuh karena gaya gravitasi Bumi, yang dipengaruhi oleh massa Bumi dan jarak ke pusatnya.
- Pasang Surut Laut:
- Gaya gravitasi Bulan dan Matahari menyebabkan pasang surut air laut.
- Eksperimen Gravitasi:
- Eksperimen Cavendish (1798) mengukur GGG untuk pertama kalinya menggunakan timbangan puntir.
Penerapan dalam Eksperimen:
Eksperimen Mengukur Gravitasi di Permukaan Bumi:
Rumus percepatan gravitasi (ggg) di permukaan bumi:g=GMR2g = G \frac{M}{R^2}g=GR2M
- MMM: Massa bumi (5.972×1024 kg5.972 \times 10^{24} \, kg5.972×1024kg)
- RRR: Jari-jari bumi (6.371×106 m6.371 \times 10^6 \, m6.371×106m)
- ggg: Percepatan gravitasi (9.8 m/s29.8 \, m/s^29.8m/s2 di permukaan bumi).
Batasan Hukum Gravitasi Newton
- Kehilangan Akurasi pada Skala Besar:
Untuk objek yang bergerak sangat cepat atau berada di medan gravitasi yang sangat kuat, hukum ini digantikan oleh Teori Relativitas Umum Einstein. - Ketidakberlakuan pada Skala Kecil:
Pada skala atomik atau subatomik, gravitasi hampir tidak relevan dibandingkan gaya-gaya fundamental lainnya (seperti gaya elektromagnetik).
