Gaya-berat, massa dan gravity Beberapa orang sering tidak

Gaya-berat, massa dan gravity
Beberapa orang sering tidak dapat membedakan apa itu massa (mass), dan apa itu
berat (weight). Ingatlah bahwa berat adalah suatu gaya (force) dan satuannya
diukur dalam newtons (N), sedangkan massa diukur dalam kilogram (kg).
Massa
Massa suatu objek berisi atau memuat sejumlah bahan atau material. Semakin
bertambah bahan didalam-nya, massa-nya menjadi semakin lebih besar. Seekor
gajah berisi bahan (zat) yang memuat lebih banyak daripada seekor tikus. Massa
diukur dalam kilogram (kg) atau gram (g). Objek yang massa-nya 100 kg
mempunyai massa lebih besar dari objek yang massa-nya 5 kg. Ingatlah
massa dari suatu objek tetap sama dimana saja objek tersebut berada.
Gravity (Gaya Tarik Bumi)
Gravity adalah gaya yang sangat nyata, sesuatu yang setiap orang merasakan.
(anda tidak memikirkannya tentang itu sampai anda mempercepat dalam menjawab
mengenai hal itu, seperti pada roller coaster atau bungee jump.). Gravity selalu
menuju ke "bawah", ke arah pusat bumi (atau ke pusat massa dari objek apapun
yang memberikan gaya). Dengan sendirinya, gravity cukup kuat untuk
menyebabkan perubahan dalam kecepatan (percepatan) 9.8 meter per detik per
detik pada kedudukan permukaan laut (atau sekitar 20 mil per jam per detik), tidak
tergantung massa objek yang ditarik ke bawah (5).
1
Sumber (5)
Untuk melihat adanya gravity, jatuhkan sesuatu. Barangkali, sesuatu itu dipercepat
turun kebawahnya. Bilamana menyentuh tanah, hal tersebut akan lebih cepat
dibandingkan dengan baru saja anda lepaskan. Sekiranya dimulai dengan objek
yang cukup tinggi di atas tanah atau lantai, objek tersebut jatuh selama sedetik.
Jika demikian, obyek tersebut berjalan kira-kira 9.8 meter per detik sewaktu obyek
tersebut menyentuh tanah. (Mohon tidak berbohong; hal ini tidak berlaku jika anda
menggunakan suatu obyek seperti halnya bulu atau selembar kertas yang nyatanya
dipengaruhi oleh beberapa gaya lainnya seperti tekanan angin atau dinamika udara)
(5).
Gaya Sentrifugal
Sekarang ini anda sedang duduk di atas Bumi yang berputar. Pada keadaan yang
seperti ini anda sedang meluncur mengelilingi sumbu Bumi dengan kecepatan
kasaran 750 mil per jam. Dikarenakan hal ini, sesuatu di Bumi merasakan satu
2
gaya yang nyata yang disebut gaya sentrifugal, sekiranya anda mematikan gravity,
hal itu akan menyebabkan kita berterbangan perputaran Bumi masuk ke ruang
angkasa! Kenyataannya, dikarenakan gaya sentrifugal, Bumi sedikit cembung di
ekuator dan sedikit gepeng di kutub (5).
Sumber (5)
Sumber (5)
Kita tidak mampu membedakan antara gaya gravity Bumi dan sentrifugal. Apa
yang anda fikir jika tarikan ke bawah sebenarnya gabungan gaya gravity dan
tarikan ke atas/ke samping dari gaya sentrifugal. "ke bawah/turun" adalah arah
yang mana gabungan 2 gaya yang menarik kita, arahnya tidak pas ke pusat Bumi.
3
Sejak dari sekarang, kita akan menempatkan gaya gravity dan sentrifugal bersamasama, dan hanya merujuk pada kombinasi keduanya sebagai "gravity".
Gaya Miring Tekanan Vertikal
Perhatikan sesuatu yang nyata tentang sesuatu obyek yang jatuh : jika obyek
tersebut jatuh, obyek tersebut melewati udara. Namun semua obyek merasakan
gravity; apa yang menyebabkan udara ke atas? Dengan kata lain, kenapa udara
juga tidak jatuh?
a. Udara terlalu ringan untuk merasakan gravity.
b. Selalu ada udara (atau obyek yang lainnya) di bawah udara, yang
memegangnya.
c. Rata-rata, udara betul-betul jatuh.
Gaya yang menetralkan gravity dan membuat udara ada di atmosfer disebut
vertical pressure gradient force. (Secara teknis, sesungguhnya komponen vertikal
dari tekanan gaya kemiringan (pressure gradient force), secara mendasar tidak
berbeda dari tekanan horizontal gaya kemiringan yang kita akan dapatkan nanti.)
Tekanan udara pada dasarnya nol di puncak atmosfer dan meningkat rapat
sebagaimana anda ke bawah : setiap 3-4 mil, tekanan udara 2 kali lipat.
Bayangkan satu bingkisan udara lagi, mengapung di udara. Tekanan udara pada
puncak bingkisan, menekannya ke bawah, tepatnya sedikit lemah dari pada
tekanan udara pada dasar, menekannya ke atas.
4
Sumber (5)
Akibat gaya ke atas yang sedikit ini hanya cukup untuk melawan gaya gravity,
yaitu, berat udara. Dengan demikian udara mengapung dalam keseimbangan
(equilibrium), persis seperti udara mengelilinginya.
Tekanan Gaya Kemiringan Horisontal
Gaya penggerak utama dari gerakan di dalam atmosfer adalah tekanan horizontal
gaya kemiringan. Perubahan horizontal tekanan udara lebih lemah dari pada
perubahan tekanan vertikal, hanya sekitar sebesar 1/10.000. Namun tidak ada gaya
gravity
horizontal
untuk
menyeimbangkaannya.
Sehingga
tekanan
gaya
kemiringan horizontal umumnya gaya udara untuk bergerak, menghasilkan angin.
5
Tekanan kemiringan horizontal bekerja persis seperti tekanan kemiringan vertical :
semakin kuat tekanan udara pada satu sisi satu bingkisan dari pada lainnya
menyebabkan gaya bersih (tekanan) pada arah tertentu.
Sumber (5)
Horizontal pressure gradients are typically the only force mentioned on the nightly
weather report. Forecasters are always talking about the positions of high and low
pressure systems. Between the highs and the lows, there are horizontal pressure
gradients and winds.
Gesekan
Friction is one force that only exists if air is in motion. Although there can be
frictional forces within the upper atmosphere, they are usually very weak. The only
6
place friction becomes a significant force for the atmosphere is near the ground.
There, objects as small as blades of grass or waves in the ocean, or as large as trees
or buildings, slow down the air. The effect of friction is felt as high as 1-2 km (1
mile) up in the atmosphere during the daytime, as turbulence extends upward from
the ground.
Coriolis
Gaya coriolis adalah akhir gaya atmospheric kepentingan yang mendasar.
Sebagaimana gaya sentrifugal, gaya tersebut disebabkan oleh rotasi Bumi. Juga
sebagaimana gaya sentrifugal, gaya tersebut adalah satu gaya "yang nyata", sesuatu
yang tidak akan ada sekiranya anda tidak berputar bersama dengan Bumi. Dan
untuk karakteristiknya yang asing, gaya tersebut hanya ada bilamana anda bergerak
di Bumi.
Gaya coriolis dihasilkan dari kenyataan bahwa Bumi secara terus-menerus
merubah orientasinya di bawah anda. Anda tidak banyak memperhatikan, kecuali
anda melihat kepada Matahari atau Bintang dan mendapatkannya pada posisi yang
berbeda dibandingkan dengan keberadaannya 1 jam yang lalu.
Bayangkan pengalaman berikut : anda berdiri pada ujung runway yang panjangnta
10,000 foot menghadap ke Selatan, pada tengah hari. Anda mengambil sebuah bola
dan menggelindingkannya ke tengah-tengah runway, pada arah Matahari. Apa yang
terjadi? (5)
7
Sumber (5)
Pensil anda menggelinding/jatuh ke bawah meja dan jatuh ke lantai. Anda
melempar sebuah bola-bola tersebut jatuh ke tanah. Pasang surut (Pasut) terjadi
secara tiba-tiba di Selat dan di luar Selat. Anda akan kehilangan berat di Bulan
dibandingkan dengan di Bumi. Kenapa hal itu terjadi? Jawabannya adalah
“gravity”.
Semua objek mempunyai gaya yang menariknya ke satu arah dan arah lainnya.
Inilah yang disebut gravity. Walaupun anda menarik objek yang lain ke anda
disebabkan oleh gravity, namun anda mempunyai massa yang kecil untuk gaya
untuk menjadi sangat kuat. Gaya gravitasi bertambah apabila massanya lebih besar
dan objeknya lebih dekat. Gravity menjadi perhatian bilamana terdapat objek yang
betul-betul padat seperti bulan, planet atau bintang. Kita didorong ke permukaan
8
bumi dikarenakan gravity. Gaya gravitasi menarik dengan arah menuju ke pusat
Bumi.
Definisi
Secara singkat, gravity adalah gaya yang menekan sesuatu ke arah pusat Bumi.
Kita meneliti gravity untuk mempelajari lebih dalam mengenai Bumi dan agar
supaya kehidupan kita lebih mudah secara ekonomis dan sosial menjadi lebih baik.
Sebelum kita memulai, marilah didefinisikan sejumlah istilah kunci yang akan
digunakan untuk menjelaskan gaya universal.
Gravitasi (Gravitation) adalah gaya yang menekan atau menarik semua bendabenda di dalam ruang menuju satu dengan lainnya. Itulah gaya yang menempatkan
planet-planet pada orbitnya mengelilingi Matahari dan menempatkan objek-objek
pada permukaan bumi.
Massa (Mass) sejumlah material yang terdapat/berisi pada suatu objek. Semua
objek mempunyai massa. Apabila tidak memiliki berat, massa tersebut mengapung
di dalam ruang, akan tetapi mendapatkan berat karena adanya gravity yang dimiliki
satu detik massa. Contoh yang baik mengenai hal ini adalah sistem peredaran
matahari kita. Planet-planet semuanya mempunyai massa yang berbeda, dan
mengalami tarikan satu dengan lainnya dengan besaran yang bervariasi. Sebagai
contoh, Jupiter mempunyai massa yang besarnya 318 kali massa bumi. Sebaliknya
bumi mempunyai massa 81 kali lebih besar dari bulan.
Densitas (Density)-is a measure of how tightly the material in a mass is packed.
Contoh mengenai hal ini dapat berupa suatu bola salju. Apabila saljunya ringan dan
9
halus, bola salju yang kita burat akan kurang padat dibandingkan dengan bola salju
yang kita buat dari salju yang basah dan berat. Suatu objek yang padat ukurannya
adalah dirasakannya berat.
Apa itu Gravity?
Pada tahun 1687, Sir Isaac Newton menyampaikan ide bahwa gravity adalah gaya
yang menyebabkan apel itu jatuh (Walaupun apel yang jatuh menginspirasikan
pemikirannya, apel tersebut tidak menghantam kepalanya!) dan, yang menekan
suatu objek seperti sebuah bola, terlempar ke atas dan kembali ke Bumi. Ia juga
menggambarkan bahwa Bulan akan berjalan pada suatu garis lurus tanpa tarikan
dari Bumi yang menekannya kedalam suatu lintasan lengkung.
Gravity adalah gaya yang universal, oleh karena itu tidak hanya dibatasi pada bumi
saja. Sesuai dengan hukum Newton tentang Universal Gravitation, menjelaskan
bahwa 2 objek yang berada dalam ruang angkasa akan melakukan tarik menarik
satu dengan lainnya. Semakin besar massa objek semakin kuat tarikannya. Juga
semakin dekat 2 objek tersebut berada, semakin kuat objek-objek tersebut akan
menarik satu dengan lainnya.
Contoh: 2 orang yang berjarak 1 m akan menarik satu dengan lainnya dengan gaya
yang lebih besar dari 2 ekor tikus yang berada pada jarak 1 meter. Sebaliknya,
semakin dekat orang (tikus) tersebut satu dengan lainnya, semakin besar gaya
tariknya. Secara teoritis kita sebenarnya kehilangan berat sewaktu terbang di dalam
suatu pesawat pada ketinggian 10.000 m di atas permukaan laut dibandingkan
dengan berada di atas permukaan tanah. Alasannya adalah dikarenakan jarak antara
kita dan bumi lebih besar pada saat berada di pesawat. Tentu saja perbedaan
beratnya sangat kecil sehingga kita tidak memperhatikannya.
10
Semakin besar gaya gravitasi (gravitational force), objek akan semakin berat
bilamana dekat dengan gaya tersebut.
Contoh : Gaya gravitasi di bulan adalah 1/6 dari tekanan gravitasi bumi. Oleh
karena itu apabila kita menimbang 60 kilogram disini di bumi, kita akan
menimbang hanya 10 kilogram di bulan. Alasannya? Bulan mempunyai massa
yang lebih kecil dari Bumi dan semakin kecil suatu massa maka semakin kecil
gaya gravity-nya.
Sebagai ringkasan, gravity adalah suatu fungsi massa dan jarak antara 2 objek.
Walaupun gaya universal ini, manusia cukup terbiasa menguasai gaya tersebut.
Kita dengan mudah berdiri, berjalan, mengangkat objek bahkan mengirim mesin
ke langit-tampaknya tantangan dari gravity. Jadi, kenapa kita perlu mempelajari
itu?
Kenapa kita mempelajari Gravity?
Gravity mempengaruhi apa saja dalam kehidupan kita. Dari jam sampai ke
bendungan hydroelectric, dari pasang-surut laut sampai ke kehidupan tanaman,
gravity memainkan satu aturan yang penting. Gravity mengatur tinggi dan
bentuk kita dan menempatkan kita dari kejatuhan permukaan dari suatu bola yang
berputar di dalam ruang (Bumi) pada kecepatan 1.700 Km/Jam (kecepatan di
equator).
Kita meneliti medan gravitasi bumi untuk mempelajari bumi secara lebih dalam.
Halini dikarenakan, kita hidup, kita bekerja dan kita bermain disini. Mempelajari
lebih dalam tentang lingkungan kita dapat membawa kita kepada cara yang baru
11
dan lebih mudah untuk melakukan sehari-hari segala sesuatu yang pada akhirnya
akan membuat hidup kita lebih mudah yang dengan cepat membuat kehidupan kita
lebih mudah dan menyenangkan. Kita menggunakan pengetahuan kita mengenai
medan gravity untuk meningkatkan kehidupan kita, untuk menumbuhkan dan
mengambil manfaat secara ekonomis dan sosial.
Dikarenakan gaya gravity universal adalah sesuatu yang konstan, medan gravity
bumi berubah dikarenakan anomaly di dalam bumi. Bumi dibentuk dari berbagai
material dengan berbagai massa dengan densitas yang bervariasi. Semuanya
mempunyai suatu pengaruh yang kuat pada medan gravitasi bumi dan masingmasing harus dijelaskan agar supaya didapatkan pemahaman yang kita perlukan
untuk menggunakan informasi ini dengan benar.
Faktor-faktor yang mempengaruhi medan graviti
Apa saja. Secara serius, tepatnya apa saja akan mempengaruhi medan gravity
bumi.
Bumi terdiri dari 3 jenis lapisan utama – kerak bumi (crust), mantel (mantle) dan
inti (core). Masing-masing lapisan mempunyai karakteristik yang berbeda yang
mempengaruhi medan gravity Bumi.
Kerak Bumi (Crust) : Ketebalan kerak bumi bervariasi dari 40 Km di daratan
sampai dengan 5 Km di lautan. Sekiranya 40 kilometer kelihatannya cukupbesar
bilamana kita berfikir dalam bentuk suatu jarak antara 2 tempat akan tetapi
tidaklah banyak bila menyangkut Cakrawala. Seandainya bumi merupakan sebuah
apel, kerak bumi hanya akan setipis kulit apel. Kerak bumi terbuat dari berbagai
material dengan densitas yang bervariasi. Kerak bumi tersebut bukanlah satu
12
potongan yang padat seperti suatu kulit apel, but rather a series of different pieces
with different shapes and sizes - almost like a big jigsaw puzzle. These pieces or
"plates" are constantly moving very slowly. But as they move, the mass of each
plate obviously moves also, changing gravity field.
Mantle - The mantle extends about half way towards the centre of the Earth about 2,900 kilometres. It is made of a very brittle rock, which can get so hot that
the rock melts and moves slowly around the mantle. Sometimes cracks in the
crust's plates allow this "molten" material to escape - this is what occurs when we
see volcanoes erupt. Irregularities in the density of Earth's mantle directly affect
the gravity measured at the surface of the Earth.
Inti (Core) : Inti bumi adalah massa besi yang padat ditambah dengan beberapa
nikel yang mengelilinginya berupa cairan (seperti air) pada lapisan bagian luar.
Semakin dekat kita dengan inti, keadaannya semakin panas dan tekanannya
semakin besar.
Faktor-faktor lainnya yang juga mempengaruhi gravity adalah :

The Earth's magnetic pole and magnetic field affect the gravity field.

Three quarters of the Earth's surface is covered by water - our oceans. The
level of the ocean changes due to temperature, ocean currents, and the
amount of salt present. The Earth's tides, caused by the pull of the Moons'
gravitational force, are also changing every year. The spinning of the Earth
is gradually slowing down, and as it slows, the loss of speed causes the
Moon to spiral outward from Earth about 3 centimetres more each year. This
13
has a direct effect on the tides, which affects the oceans - and the gravity
field. One thing leads to another

While the Moon is much smaller than the Sun, it is also a lot closer, so its
effect on the tides, and the gravity field is more noticeable.
Ice sheets, such as those found in Greenland or Antarctica, compress the Earth's
crust beneath them. Changes in these ice caps, such as decreasing size due to
greenhouse effects, alter the gravity field.
So far, we have discussed two main differences between the environments of Earth
and space. The first difference is that space has no atmosphere. This means there is
virtually(sebenarnya) no pressure, very little gas molecular activity, and extreme
temperature variation. Human beings could not survive under these conditions
without taking their own atmosphere and temperature control system with them.
The second difference is that space does not have an atmospheric filter to help
shield (pelindung) and protect humans from the dangers of radiation exposure. A
human being could not survive without adequate protection from the radiation of
space. (Note: There is a certain amount of radiation protection in space due to the
Earth's magnetic field if the spacecraft is in what's called low-Earth Orbit (LEO),
which happens to be the case for most human missions today.) Now, we will
discuss the third and perhaps most profound (amat sangat besar) difference of all:
the almost complete absence of gravity in space compared to the level of gravity
on Earth. Can a human being survive without gravity? Let's investigate this
question (4).
14
On Earth, our feet remain firmly (melekat dengan kuat) on the ground, held there
by the downward force of gravity. The magnitude of the force of gravity between
two objects is directly dependent on the mass, or amount of matter, in each object,
and inversely dependent on the (square of the) distance between them. The
equation for the force due to gravity is:
GMm
r2
F
where :
F is the force due to gravity,
GM is the universal gravitational constant, G, times the mass of the Earth, M
m is the mass of the body in orbit
r is the distance from the body to the center of the Earth
Since F = ma (force equals mass times acceleration, Newton's Third Law), this
becomes:
a
GM
r2
See how the mass cancels out? This means that pens and pencils experience the
same acceleration in space as people and even spacecraft. On Earth, this means that
a pebble (batu kerikil/koral) falls as fast as a boulder (batu besar).
Because of the gravity, we stay attached to the Earth's surface. However, the
further we go from the surface of the Earth, the weaker that pull of gravity
becomes. When an astronaut is in space, that pull of gravity becomes small enough
15
that all it takes to counteract (meniadakan) it is for the spacecraft to orbit, or circle,
the Earth. This creates a centrifugal force which balances out the gravitational
forces on the spacecraft and on the crewmember (the spacecraft and the
crewmember are said to be in free fall). If the spacecraft were not orbiting the
Earth with enough velocity to balance out the pull of gravity, it would fall back
down to Earth (4).
Massa (mass) sejumlah material terdapat/berisi pada suatu objek. Semua objek
mempunyai massa. Apabila tidak memiliki berat, massa tersebut mengapung di
dalam ruang, namun massa itu memerlukan berat dalam keberadaan gravity yang
dimiliki massa kedua. Contoh yang baik mengenai hal ini adalah sistem tata surya
(solar sistem). Semua planet mempunyai massa yang berbeda yang ditarik masingmasing satu dengan lainnya dengan besaran yang berbeda. Sebagai contoh, Jupiter
mempunyai massa 318 kali massa bumi. Bumi selanjutnya mempunyai massa 81
kali lebih besar daripada yang dimiliki bulan (3).
Density adalah ukuran kerapatan material di dalam massa. Contoh mengenai hal
ini adalah bola salju. Apabila salju-nya ringan dan halus, bola salju tersebut akan
kurang padat dibandingkan dengan bola salju yang terbentuk dari salju basah yang
berat. Objek yang padat akan merasakan berat untuk ukurannya (3).
Gravitasi
Gravitasi adalah gaya tarik-menarik yang terjadi antara semua partikel yang
mempunyai massa di alam semesta. Fisika modern mendeskripsikan gravitasi
menggunakan Teori Relativitas Umum dari Einstein, namun hukum gravitasi
16
universal Newton yang lebih sederhana merupakan hampiran yang cukup akurat
dalam kebanyakan kasus.
Sebagai contoh, bumi yang memiliki massa yang sangat besar menghasilkan gaya
gravitasi yang sangat besar untuk menarik benda-benda di sekitarnya, termasuk
makhluk hidup, dan benda-benda yang ada di bumi. Gaya gravitasi ini juga
menarik benda-benda yang ada di luar angkasa, seperti bulan, meteor, dan benda
angkasa lainnya, termasuk satelit buatan manusia.
Hukum gravitasi universal Newton dirumuskan sebagai berikut:
17
Setiap massa titik menarik semua massa titik lainnya dengan gaya segaris dengan
garis yang menghubungkan kedua titik. Besar gaya tersebut berbanding lurus
dengan perkalian kedua massa tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat
jarak antara kedua massa titik tersebut.
m1 m2
r122
F12  G
Keterangan :
F adalah besar dari gaya gravitasi antara kedua massa titik tersebut (N)
G adalah konstanta gravitasi (6,67 × 10−11 N m2 kg−2)
m1 adalah besar massa titik pertama (kg)
m2 adalah besar massa titik kedua (kg)
r adalah jarak antara kedua massa titik (m)
g adalah percepatan gravitasi (m/s2)
Catatan:
·
F12 adalah gaya gravitasi yang dialami oleh benda m1 yang dikerjakan oleh m2 .
F12 merupakan gaya aksi dan F21 adalah gaya reaksi, jadi F12 adalah gaya yang
gravitasi yang bekerja pada benda berbeda, mempunyai besar yang sama dan
berlawanan arah.
18
Benda dianggap berbentuk bola homogen atau berupa titik materi sehingga r yang
digunakan adalah jarak pisah antarkedua benda atau jarak antara pusat suatu benda
dengan pusat benda lain
Garis kerja gaya gravitasi terletak pada garis hubung yang menghubungkan pusat
benda pertama dengan kedua.
Tetapan gravitasi G, ditentukan secara eksperimen oleh banyak ahli, dimulai pada
tahun 1798 oleh Henry Cavendish.
Percepatan Gravitasi
Percepatan gravitasi di permukaan Bumi secara rata-rata dikatakan ekivalen
dengan 1 g yang didefinisikan bernilai 9,8 m/s2. Kenyataannya, nilai gravitasi (g)
sedikit berubah dari satu titik ke titik lain di permukaan bumi, dari kira-kira 9, 78
m/s2 sampai 9,82 m/s2.
Beberapa faktor yang mempengaruhi hal tersebut antara lain:
Bumi kita tidak benar-benar bulat, percepatan gravitasi bergantung pada jaraknya
dari pusat Bumi (planet).
Percepatan gravitasi tergantung dari jaraknya terhadap permukaan bumi. Semakin
tinggi sebuah benda dari permukaan Bumi, semakin kecil percepatan gravitasi.
Percepatan gravitasi bergantung pada planet tempat benda berada, di mana setiap
planet, satelit atau benda angkasa lainnya memiliki gravitasi yang berbeda.
19
Nilai g dapat diukur dengan berbagai metoda. Bentuk-bentuk paling sederhana
misalnya dengan menggunakan pegas atau bandul yang diketahui konstantakonstantanya. Dengan melakukan pengukuran dapat ditentukan nilai percepatan
gravitasi di suatu tempat, yang umumnya berbeda dengan tempat lain.
Dalam bidang fisika bumi dikenal pula metoda gravitasi yaitu suatu metoda
pengukuran perbedaan percepatan gravitasi suatu tempat untuk memperkirakan
kandungan tanah yang berada di bawah titik pengukuran. Dengan cara ini dapat
diduga (bersama-sama dengan pemanfaatan metoda fisika bumi lainnya) struktur
dan juga unsur-unsur pembentuk lapisan tanah yang tersusun atas elemen yang
memiliki rapat massa yang berbeda-beda.
Kuat Medan Gravitasi
Gaya gravitasi merupakan gaya interaksi antara dua benda atau lebih tetapi bendabenda tersebut tidak saling bersentuhan. Hal ini dikarenakan adanya suatu medan
gravitasi yang bekerja pada benda tersebut.
Medan dapat didefinisikan sebagai daerah pengaruh dari suatu besaran fisis
yang mengerjakan gaya pada entitas yang sesuai bila entitas itu berada dalam
daerah itu, dalam hal ini entitas untuk gaya gravitasi adalah massa.
Sedangkan medan gravitasi didefinisikan sebagai ruang di sekitar suatu benda
bermassa m di mana benda bermassa lainnya dalam ruang itu akan mengalami
gaya gravitasi.
20
Medan gravitasi sering digambarkan dengan garis-garis medan gravitasi yang
merupakan garis bersambungan yang selalu berarah menuju ke massa sumber
medan gravitasi itu, sehingga jika garis-garis medan gravitasi itu rapat
menunjukkan makin besar medan gravitasinya.
Besaran yang mewakili medan gravitasi adalah kuat medan gravitasi (g) yang
didefinisikan sebagai gaya gravitasi per satuan massa pada suatu massa uji M.
Kuat medan gravitasi ini disebut juga dengan percepatan gravitasi.
Misalkan gaya gravitasi yang dikerjakan oleh benda bermassa M pada benda
bermassa m besarnya adalah:
F G
Mm
r2
Dari definisi kuat medan gravitasi (g) didapatkan:
g
F
M
G 2
m
r
Seperti halnya gaya gravitasi, kuat medan gravitasi suatu benda juga dapat
dipengaruhi oleh beberapa benda bermassa M sekaligus, dan perhitungannya juga
sama yaitu dengan menggunakan kaidah besaran vektor.
Perbandingan percepatan gravitasi di suatu titik di atas permukaan bumi yang
berjarak h (misalkan titik B) dengan percepatan gravitasi di permukaan bumi
(misalkan titik A) dapat dihitung dengan :
21
M
gB
rB2

M
gA
G 2
rA
G
g B rA2

g A rB2
Oleh karena rB  rA  h (dimana
r = jari-jari Bumi) maka:
g B  rA 

g A  rA  h 
2
Hukum Kepler
Di dalam astronomi, tiga Hukum Gerakan Planet Kepler adalah:
1. Setiap planet bergerak dengan lintasan elips, matahari berada di salah satu
fokusnya.
Kepler tidak mengetahui alasan mengapa planet bergerak dengan cara demikian.
Ketika mulai tertarik dengan gerak planet-planet, Newton menemukan bahwa
ternyata hukum-hukum Kepler ini bisa diturunkan secara matematis dari hukum
22
gravitasi universal dan hukum gerak Newton. Newton juga menunjukkan bahwa di
antara kemungkinan yang masuk akal mengenai hukum gravitasi, hanya satu yang
berbanding terbalik dengan kuadrat jarak yang konsisten dengan Hukum Kepler.
Perhatikan orbit elips yang dijelaskan pada Hukum I Kepler. Dimensi paling
panjang pada orbit elips disebut sumbu mayor alias sumbu utama, dengan setengah
panjang a. Setengah panjang ini disebut sumbu semiutama alias semimayor.
F1 dan F2 adalah titik Fokus. Matahari berada pada F 1 dan planet berada pada P.
Tidak ada benda langit lainnya pada F2. Total jarak dari F1 ke P dan F2 ke P sama
untuk semua titik dalam kurva elips. Jarak pusat elips (O) dan titik fokus (F 1 dan
F2) adalah ea, di mana e merupakan angka tak berdimensi yang besarnya berkisar
antara 0 sampai 1, disebut juga eksentrisitas. Jika e = 0 maka elips berubah
menjadi lingkaran. Kenyataanya, orbit planet berbentuk elips alias mendekati
lingkaran. Dengan demikian besar eksentrisitas tidak pernah bernilai nol. Nilai e
untuk orbit planet bumi adalah 0,017. Perihelion merupakan titik yang terdekat
dengan matahari, sedangkan titik terjauh adalah aphelion.
23
Pada Persamaan Hukum Gravitasi Newton, telah kita pelajari bahwa gaya tarik
gravitasi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak (
1
), di mana hal ini hanya bisa
r2
terjadi pada orbit yang berbentuk elips atau lingkaran saja.
2. Luas daerah yang disapu pada selang waktu yang sama akan selalu sama.
Secara matematis:
dimana
adalah "areal velocity".
24
Bahwa Planet bergerak lebih cepat di dekat matahari dan lambat di jarak yang jauh.
Sehingga, jumlah area adalah sama pada jangka waktu tertentu.
Lebih jelasnya :
Pada selang waktu yang sangat kecil, garis yang menghubungkan Matahari dan
Planet melewati sudut d . Garis tersebut melewati daerah yang diarsir yang
1
dA
berjarak r, dan luas dA  r 2 d . Laju planet ketika melewati daerah itu adalah
,
2
dt
disebut kecepatan sector (bukan vector).
dA 1 2 d
 r
dt 2
dt
25
Hal yang paling utama dalam Hukum II Kepler adalah kecepatan sektor
mempunyai harga yang sama pada semua titik sepanjang orbit yang berbentuk
elips.
Ketika planet berada di perihelion, nilai r kecil, sedangkan
berada di aphelion, nilai r besar, sedangkan
3.
d
dt
d
dt
besar. Ketika planet
kecil.
Perioda kuadrat suatu planet berbanding dengan pangkat tiga jarak rata-
ratanya dari matahari.
Jika T1 dan T2 menyatakan periode dua planet, dan r 1 dan r2 menyatakan jarak ratarata mereka dari matahari, maka
26
Newton menunjukkan bahwa Hukum III Kepler juga bisa diturunkan secara
matematis dari Hukum Gravitasi Universal dan Hukum Newton tentang gerak dan
gerak melingkar. Sekarang mari kita tinjau Hukum III Kepler menggunakan
pendekatan Newton.
Terlebih dahulu kita tinjau kasus khusus orbit lingkaran, yang merupakan kasus
khusus dari orbit elips.
Sekarang kita masukan persamaan Hukum Gravitasi Newton dan percepatan
sentripetal ke dalam persamaan Hukum II Newton :
27
m1 adalah massa planet, mM adalah massa matahari, r1 adalah jarak rata-rata planet
dari matahari, v1 merupakan laju rata-rata planet pada orbitnya.
Waktu yang diperlukan sebuah planet untuk menyelesaikan satu orbit adalah T 1, di
mana jarak tempuhnya sama dengan keliling lingkaran, 2 phi r1. Dengan demikian,
besar v1 adalah :
Misalnya persamaan 1 kita turunkan untuk planet venus (planet 1). Penurunan
persamaan yang sama dapat digunakan untuk planet bumi (planet kedua).
T2 dan r2 adalah periode dan jari-jari orbit planet kedua. Sekarang coba anda
perhatikan persamaan 1 dan persamaan 2. Perhatikan bahwa ruas kanan kedua
28
persamaan memiliki nilai yang sama. Dengan demikian, jika kedua persamaan ini
digabungkan, akan kita peroleh :
29
Ketiga hukum diatas ditemukan oleh ahli matematika dan astronomi Jerman:
Johannes Kepler (1571–1630), yang menjelaskan gerakan planet di dalam tata
surya. Hukum di atas menjabarkan gerakan dua benda yang saling mengorbit.
Karya Kepler didasari oleh data observasi Tycho Brahe, yang diterbitkannya
sebagai 'Rudolphine tables'. Sekitar tahun 1605, Kepler menyimpulkan bahwa data
posisi planet hasil observasi Brahe mengikuti rumusan matematika cukup
sederhana yang tercantum di atas.
Hukum Kepler mempertanyakan kebenaran astronomi dan fisika warisan
zaman Aristoteles dan Ptolemaeus. Ungkapan Kepler bahwa Bumi beredar
sekeliling, berbentuk elips dan bukannya epicycle, dan membuktikan bahwa
kecepatan gerak planet bervariasi, merubah astronomi dan fisika. Hampir seabad
kemudian, Isaac Newton mendeduksi Hukum Kepler dari rumusan hukum
karyanya, hukum gerak dan hukum gravitasi Newton, dengan menggunakan
Euclidean geometri klasik.
30
Pada era modern, hukum Kepler digunakan untuk aproksimasi orbit satelit
dan benda-benda yang mengorbit matahari, yang semuanya belum ditemukan pada
saat Kepler hidup (contoh: planet luar dan asteroid). Hukum ini kemudian
diaplikasikan untuk semua benda kecil yang mengorbit benda lain yang jauh lebih
besar, walaupun beberapa aspek seperti gesekan atmosfer (contoh: gerakan di orbit
rendah), atau relativitas (contoh: prosesi preihelion merkurius), dan keberadaan
benda lainnya dapat membuat hasil hitungan tidak akurat dalam berbagai
keperluan
http://kalman-onlinenews.blogspot.com/2012/03/gravitasi-dan-hukum-keppler.html
Gambar 2. Keseimbangan antara gaya centrifugal dan gravity.
Confused? Let's try it another way. Let's pretend we have a cannon which can fire a
cannonball horizontally. (For this example, we'll neglect air resistance.)
31
Figure 3. Cannonball trajectories, neglecting air resistance.
With a low muzzle (memberangus) velocity, the cannonball flies a short distance.
With a slightly higher muzzle velocity, the cannonball goes further.
If it goes fast enough, the cannonball can go over the horizon.
Faster still, it can go half way around the planet.
Just a little faster, and it will orbit the planet, and impact the cannon!
Exactly the right speed gives a circular orbit.
A little more speed gives an elliptical orbit.
Here, the cannonball has more than escape velocity.
A spacecraft travels the same way as our imaginary cannonball. The rocket engines
of the spacecraft make it go fast enough to enter a low orbit around the earth -usually a circular orbit. As a spacecraft orbits the Earth, the astronaut experiences a
condition known as weightlessness because nearly all of the forces on the body are
32
balanced. If astronauts could somehow step on a normal bathroom scale in space
(although they could not do this without tying themselves down), the scale would
read zero. Because of weightlessness, many actions that are impossible on Earth
become possible in space. For instance, the crewmembers can turn somersaults
with ease as they float through the spacecraft. Very heavy objects that might take
two or three strong adults to move even an inch on Earth can be moved with a
"pinky" in space. If objects such as tools are not securely fastened (Velcro is often
used), they drift hazardously about the spacecraft cabin. It is important to note that,
on Earth, gravity can never be completely eliminated. Therefore, it is not correct to
refer to this phenomena as "zero-g." The correct term is microgravity. However,
the level of gravity is so small in space that only the most sensitive instruments are
capable of measuring the accelerations present in an orbiting spacecraft.
Microgravity is a new experience for the human body and all the mechanisms that
have evolved to cope with the constant tug of Earth's gravity (called "1-g") no
longer function in the same way in space. But, as long as a spacecraft contains a
carefully controlled atmosphere to enable normal breathing, adequate temperature
regulation, and adequate shielding to guard against the dangerous radiation levels
in space, the human being can survive under microgravity conditions.
Imagine that you are on your first ride on the Space Shuttle. After launch, huge
thrusters provide enough power to carry the spacecraft quickly through the clouds
and out of Earth's atmosphere. Welcome to weightlessness! Your feet rise from the
floor and you are ready to turn somersaults in the cabin, walk along the walls and
"ceiling," and balance bulky objects, even other crewmembers, on the tip of a
finger. You have become an instant acrobat. In weightlessness, there is no "up" or
"down" as we usually sense it. You don't even know the orientation of your body at
33
first because it has no weight for you to feel and sense "where it is." In space, your
body becomes confused by the sudden change in what it has learned to expect. It
will now begin to tell you so.
Upon entry to weightlessness, nearly all astronauts are troubled to some extent by a
condition called space motion sickness which is similar to car or sea sickness.
Because the brain on Earth has learned how to process signals about the position of
different parts of the body in relation to the world around it, this sudden input of
confusing signals causes many astronauts to feel sick. Within the inner ear, there is
a balance organ called the vestibular organ and information from it, together with
information from your senses of sight and touch, and information from your
muscles and joints, all integrated together, helps your brain focus on the position of
your body relative to the downward pull of gravity. In space, with virtually no
gravity, the signals from the vestibular organ combined with what is seen and felt
by the other body sensors are all giving conflicting information to your brain.
Other body functions do not adapt as quickly and, in fact, the changes in certain
other physiological functions may prove to be lasting and could cause serious
problems, especially when astronauts return to the "normal" gravity of Earth.
Sometimes it is not apparent when our Space Shuttle astronauts emerge upon
landing, but you can believe that all of them feel shaky as they walk to the podium
to receive their welcome home. Most Soviet cosmonauts, after spending months in
space, are actually carried away from their spacecraft in a specially designed
stretcher.
Astronauts suffering from space motion sickness may get headaches, lose their
appetite, feel as though there is a "knot" in their stomach and find it very difficult
34
to work efficiently. Some astronauts actually vomit. In space, microgravity is
constant, and the brain and the body learn to adapt many of their functions
relatively quickly. Fortunately, for most people, the symptoms of space motion
sickness seem to last only through the first few days of the mission.
While in space, the body no longer experiences the downward pull of gravity to
distribute the blood and other body fluids to the lower part of the body, especially
the legs. In fact, the blood and fluids make what is called a headward shift, which
means that these fluids are redistributed to the upper part of the body and away
from the lower extremities. This phenomenon carries with it some interesting
effects. While in space, the astronauts even look different: 1) they have a puffy face
because they have more fluid in the upper body, filling the facial cavities which are
normally dry; and, 2) they have legs that are much smaller in girth (and are called
"bird-legs") because they have less fluid in the lower body; and 3) the spine
straightens, lengthening the body about one inch (4).
Pada tahun 1687, Sir Isaac Newton menyampaikan ide bahwa gravity adalah
gaya yang menyebabkan apel itu jatuh (Walaupun apel yang jatuh
menginspirasikan pemikirannya, apel tersebut tidak menghantam kepala-nya!), dan
yang menekan suatu objek seperti sebuah bola, terlempar ke atas dan kembali ke
bumi. Ia juga menggambarkan bahwa bulan akan berjalan pada suatu garis lurus
tanpa tarikan dari bumi yang menekannya kedalam suatu lintasan lengkung (3).
Gravity adalah suatu gaya universal, dengan demikian tidak dibatasi hanya untuk
bumi. Sesuai dengan Hukum Newton tentang Universal Gravitasi, 2 objek di ruang
angkasa saling tarik-menarik antara satu dengan lainnya. Bertambahnya massa
35
objek mempunyai tarikan lebih kuat. Begitu pula, 2 objek yang semakin dekat
semakin kuatlah tarik menarik satu dengan lainnya (3).
Contoh : 2 orang yang berjarak 1 meter, akan menarik satu dengan lainnya dengan
gaya yang lebih besar dari pada 2 tikus yang jaraknya 1 meter. Dengan demikian,
semakin dekat orang (atau tikus) satu dengan lainnya, gaya tariknya semakin lebih
besar. Secara teoritis, anda sebenarnya kehilangan berat bilamana terbang dalam
satu pesawat dengan ketinggian 10.000 m di atas permukaan laut dibandingkan
anda lakukan pada permukaan bumi. Alasannya adalah dikarenakan jarak antara
anda dan bumi lebih besar di dalam pesawat. Tentu saja perbedaan dalam berat-nya
sangat kecil yang anda tidak pernah memperhatikannya (3).
Semakin besar gaya gravitational, berat objek akan semakin bertambah bilamana
dekat dengan gaya tersebut (3).
Contoh : Gaya gravitational di bulan adalah 1/6 dari gaya tarik gravitational bumi.
Jadi bila anda beratnya 60 kg di bumi maka berat anda di bulan hanya 10 kg.
Alasannya? Bulan mempunyai massa yang lebih kecil dibandingkan dengan massa
bumi, dimana semakin kecil massa-nya maka semakin kecil gaya gravity-nya (3).
Jadi untuk menyimpulkannya, gravity adalah fungsi massa dan jarak antara dua
objek. Walaupun ini gaya universal, manusia menjadi sangat terbiasa untuk
menyesuaikan dengan gaya tersebut. Kita dengan mudah berdiri, berjalan,
membawa objek dan juga mengirimkan mesin ke angkasa – kelihatannya dalam
tantangan gravity. Jadi, kenapa kita perlu mempelajari itu (3)?
36
Pensil anda menggelinding/jatuh ke bawah meja dan jatuh ke lantai. Anda
melempar sebuah bola lalu bola tersebut jatuh ke tanah. Pasang surut (Pasut)
terjadi secara tiba-tiba di Selat dan di luar Selat. Anda akan kehilangan berat di
Bulan dibandingkan dengan di Bumi. Kenapa? Jawabannya adalah “gravity” (3).
Secara singkat, Gravity gaya yang menekan sesuatu ke arah pusat Bumi. Kita
meneliti gravity untuk lebih mempelajari mengenai Bumi dan untuk membuat
kehidupan kita lebih mudah secara ekonomis dan sosial menjadi lebih baik.
Sebelum kita memulai, marilah didefinisikan sejumlah istilah kunci yang akan
digunakan untuk menjelaskan gaya universal (3).
Semua objek mempunyai suatu gaya yang menarik-nya kearah masing-masing
objek. Gaya tersebut disebut gravity. Bisa juga anda menarik objek lainnya kepada
anda disebabkan gravity, akan tetapi anda mempunyai massa yang terlalu kecil
untuk gaya yang kuat.
Gravitasi (Gravitation) adalah gaya yang menekan atau menarik semua bendabenda di dalam ruang menuju satu dengan lainnya. Itulah gaya yang menempatkan
planet-planet pada orbitnya mengelilingi matahari dan menempatkan objek-objek
pada permukaan bumi (3).
Gaya gravitational bertambah bilamana :

Massa-nya lebih besar

Objek-nya lebih dekat
37
Gravity hanya menjadi nyata bilamana terdapat objek yang padat (massive) seperti
bulan, planet atau bintang. Kita ditarik ke bawah ke arah permukaan bumi
disebabkan oleh gravity. Gaya gravitational menarik dalam arah yang menuju ke
pusat bumi.
Gambar (Sumber (1))
"Ke bawah" arah ke pusat bumi, dimana saja anda berada pada planet
Kenapa kita mempelajari Gravity (3)?
Gravity hampir mempengaruhi apa saja dalam kehidupan kita. Dari jam ke
bendungan hydroelectric, dari pasut samudra ke kehidupan pertanian, gravity
memainkan peranan yang penting. Gravity menentukan tinggi dan bentuk kita dan
menempatkan kita dari keluar dari permukaan bola yang berputar di angkasa
(bumi) pada 1.700 km per jam (kecepatan di equator).
Kita mempelajari medan gravitasi (gravitational field) untuk lebih mempelajari
tentang bumi. Oleh karena itu, kita tinggal, kita bekerja dan kita bermain disini.
Mempelajari lebih tentang lingkungan kita dapat menuntun kita menuju cara yang
38
baru dan lebih mudah melakukan sesuatu setiap harinya yang akhirnya membuat
kehidupan kita lebih mudah dan lebih menyenangkan. Kita menggunakan
pengetahuan kita tentang medan gravity untuk meningkatkan kehidupan kita, untuk
menumbuhkan dan mengambil manfaat secara ekonomi dan sosial.
Walaupun universal gaya gravity konstan, medan gravity bumi berubah disebabkan
terjadinya anomaly di dalam bumi. Bumi dibentuk dari berbagai material yang
massa-nya berbeda dengan berbagai densitas. Semuanya mempunyai akibat pada
medan gravitational bumi dan masing-masing harus dijelaskan agar supaya
menambah pengertian yang kita perlukan untuk menggunakan informasi ini
dengan benar.
Faktor-faktor yang mempengaruhi medan gravity (3)
Apa saja. Secara serius, tepatnya apa saja akan mempengaruhi medan gravity
bumi. Bumi terdiri dari 3 jenis lapisan utama – kerak bumi (crust), mantel
(mantle) dan inti (core). Masing-masing lapisan mempunyai karakteristik yang
berbeda yang mempengaruhi medan gravity Bumi.
Kerak Bumi (Crust) : Ketebalan kerak bumi bervariasi dari 40 Km di daratan
sampai dengan 5 Km di lautan. Sedangkan 40 km tampaknya cukup banyak
bilamana kita berfikir dalam bentuk jarak antara 2 tempat namun tidak banyak
dalam hal ruang angkasa (Universe). Sekiranya bumi buah apel, kerak hanya akan
merupakan setipis kulit apel. Kerak dibentuk dari berbagai material dari berbagai
densitas. Bukanlah satu potongan yang kokoh seperti kulit apel, akan tetapi dari
pada sederetan berbagai potongan dengan berbagai bentuk dan ukuran – hamper
seperti teka-teki gergaji yang besar. Potongan atau lempengan tersebut terus
39
menerus bergerak sangat lambat. Namun demikian jika mereka bergerak, nyatalah
massa masing-masing lempeng bergerak juga merubah medan gravity.
Mantle – Mantel terbentang sekitar setengah jalan ke arah pusat bumi-sekitar
2.900 km. Mantel terbuat dari batuan yang sangat rapuh, yang dapat sangat panas
yang mengakibatkan batuan meleleh dan bergerak perlahan-lahan mengelilingi
mantel. Kadang-kadang retakan pada lempengan kerak bumi membuat material
yang meleleh ini pergi – inilah apa yang terjadi bilamana kita melihat letusan
gunung api. Ketidakteraturan pada densitas mantel bumi langsung mempengaruhi
ukuran gravity yang diukur pada permukaan bumi.
Core – Inti bumi adalah massa yang padat dari besi ditambah dengan nikel yang
dikelilingi oleh cairan (seperti air) lapisan terluar. Semakin dekat anda menuju ke
inti, menjadi semakin panas dan tekanannya menjadi lebih besar.
Faktor-faktor lainnya yang juga mempengaruhi gravity adalah (3) :

Kutub magnetic bumi dan medan magnetic yang mengakibatkan medan
gravity.

¾ dari permukaan bumi ditutupi oleh air – samudera kita. Kedudukan
samudera berubah disebabkan karena temperatur, arus samudera, dan jumlah
garam yang dikandungnya. Pasut bumi disebabkan oleh tarikan gaya
gravitational bulan, juga berubah setiap tahun. The spinning of the Earth
secara perlahan-lahan menurun, dan sewaktu perlahan, kehilangan kecepatan
menyebabkan bulan keluar spiral dari bumi sekitar 3 cm lebih setiap tahun.
Hal ini mempunyai pengaruh langsung pada pasut, yang mengakibatkan
samudera – dan medan gravity. Sesuatu yang membawa ke lainnya.
40

Sedangkan bulan lebih kecil dibandingkan dengan matahari, juga lebih
dekat, sehingga pengaruhnya pada pasut, dan medan gravity lebih diketahui.

lembaran es, seperti yang diketemukan di Greenland atau Antarctica,
merapatkan kerak bumi dibawahnya. Perubahan dalam penutup es tersebut,
seperti halnya penurunan ukuran yang disebabkan pengaruh greenhouse,
menambah medan gravity (3).
Berbicara tentang kerumitan! Jangan aneh hal tersebut memerlukan penelitian hatihati (3).
Faktor yang mempengaruhi medan gravity bumi (3)
Gravity – Penelitian Gravity
Perubahan pada medan gravity bumi adalah kecil. Perubahan tersebut sangat
kecil. Nyatanya, hal tersebut sangat kecil dimana anda tidak akan pernah
memperhatikannya dalam kehidupan sehari-hari. Anda tidak pernah merasakan
41
"ditarik" kea rah gunung granit yang luas, atau merasa lebih ringan terhadap
pertengahan samudera yang dikelilingi air.
Kunci dan metode yang digunakan untuk mempelajari medan gravity bumi
berkisar dari lahan-berdasarkan peralatan untuk system berdasarkan ruang angkasa.
Mereka mampu mengukur perubahan kecil pada medan gravity.
peralatan untuk mengukur gravity
Beberapa peralatan gravity dapat menditeksi lintasan lembah di dalam tanah atau
orang-orang dalam kamar berikutnya. Nyatanya, gravimeter tertentu dapat
mengukur perubahan yang halus pada posisi dari orang yang mengoperasikannya!
Gravimeter suatu saat dapat digunakan oleh pelayanan keamanan untuk menditeksi
penyeludup.
Gravity – berdasarkan penelitian ruang angkasa
42
Satelit yang mengorbit bumi mengambil pembacaan perubahan medan
gravitational bumi melalui perekaman posisi yang precise dari satelit pada
interval yang teratur. Sebagai satu satelit yang melalui suatu wilayah dimana
permukaan bumi-nya cembung dan tarikan gravity-nya secara khusus kuat, satelit
akan hilang "ketinggian-nya", atau berkurang lebih mendekati permukaan bumi.
CHAMP Gravity Space Mission
Gravity – Penelitian di bumi
Gravimeters mengukur tarikan gravitational pada massa yang menggantung.
Dengan mengetahui posisi (latitude, longitude and elevation) dari bacaan
tersebut, peneliti dapat membuat jaringan data gravity untuk peta yang akurat
perubahan medan gravity bumi. Meter-nya dapat menditeksi suatu perubahan.
43
Penelitian gravity
The present network of gravity observations across Canada (red areas are the most
recent surveys)
44
Gravity - Why Use Gravity?
On Earth, accurate charting of variations in gravity have been used for:

Prospecting for minerals, oil and gas reserves

Predicting volcanic activity

Oceanography - Studying and monitoring the state of average mean sea level
is used to show changes in ocean currents and even provide us with advance
flood warnings

Inertial navigation systems of planes, ships, and missiles

Studying the Earth's interior - we've been able draw a picture of core and
mantle dynamics, which can be used to explain the Earth's geology.

Precise estimates of the thickness of polar ice sheets

Satellite orbit prediction - Accounting for the impact of gravity on the orbit
of a satellite means better performance from the many satellites orbiting the
Earth, including one of the newest and most useful utilities, the Global
Positioning System. GPS relies on accurate satellite orbits to operate at its
best. Curiously, GPS is also an important tool in studying and advancing our
knowledge of the Earth's gravity field.

Surveying and mapping - accurate gravity observations are used to make a
model of mean sea level. Applying the model when doing a GPS survey
gives more accurate positions.

Manufacturing and medicine - shuttle missions and planned space station
research will study cell design and manufacturing processes in a zero gravity
environment in an effort to discover a cure for diseases, such as cancer, or to
build better machines, even a new mousetrap.
45
As you can see, the study of gravity has helped us in ways most of us will never
realize.
The material that makes up the earth complicates the study of its shape. Over the
years we've learned that the earth is not the mass of solid rock we thought it was.
True, it's solid on the surface, but it's actually more like a candy that is hard on the
outside with a soft squishy centre. The earth is actually made up of solid rock and
liquid rock. That's right liquid rock. Some parts of the earth are made up of rock
that is so hot that it flows just like water! Even the solid material isn't all the same.
Some rocks are heavier than others are. Then there are mountains and oceans to
consider.
All this leads to the fact that the earth's gravity field isn't the same everywhere.
Although these differences are very, very, very small, and not enough for you to
notice, measuring these differences make it possible to help figure out the earth's
shape.
We'll take a more detailed look at the importance of the earth's gravity (3).
Berat
Berat (weight) adalah gaya yang disebabkan oleh gravity. Berat dari suatu objek
adalah gaya gravitasi (gravitational force) antara objek dan bumi. Semakin
bertambah massa suatu objek semakin besar berat yang dipunyai-nya. Berat adalah
suatu gaya, jadi berat diukur dalam newtons. Di permukaan bumi, suatu objek
dengan massa 1 kg mempunyai berat sekitar 10 N.
Massa dan Berat
46
Ingatlah bahwa massa diukur dalam kilogram (kg), dan berat diukur dalam
newton (N). Massa suatu objek tetap sama dimana saja objek tersebut berada, akan
tetapi berat-nya dapat berubah. Hal ini terjadi apabila objek berada di suatu tempat
dimana gravity-nya lebih kuat atau lebih lemah, seperti halnya di bulan. Bulan
mempunyai massa lebih kecil dari pada bumi, dengan demikian gravity-nya lebih
kecil dari gravity bumi. Hal ini berarti bahwa berat objek di bulan lebih kecil
dibandingkan dengan berat-nya di bumi. Gravity bulan adalah 1/6 (seperenam) dari
gravity bumi. Seorang astronaut yang massa-nya 120 kg berat-nya di bumi adalah
1.200 N. Di bulan beratnya hanya 200 N. Massa astronaut dimana saja berada
adalah 120 kg.
Gambar (Sumber (1))
Berat suatu objek berubah apabila kekuatan gravity berubah.
Gaya – Apakah gaya itu?
47
Gaya dapat saja merupakan dorongan (push) atau tarikan (pull). Sebagai contoh,
bilamana anda mendorong untuk membuka pintu anda harus menggunakan suatu
gaya ke pintu tersebut. Anda juga harus menggunakan suatu gaya untuk menarik
laci untuk membukanya. Anda tidak dapat melihat suatu gaya namun sering anda
dapat melihat apa yang dilakukannya. Gaya dapat merubah kecepatan sesuatu, arah
yang menggerakannya di dalam atau bentuk-nya. Sebagai contoh, pita yang elastik
menjadi lebih panjang apabila anda menariknya.
Gaya adalah suatu tarikan atau dorongan yang dikerahkan sebuah benda terhadap
benda lain. Satuan gaya dalam MKS adalah Newton ( N ), dan dalam cgs adalah
dyne.
Mengukur gaya
Gambar Force meter digunakan untuk mengukur gaya
Gaya dapat diukur dengan menggunakan force meter atau neraca pegas. Besarnya
gaya yang diukur ditunjukkan oleh jarum penunjuk yang ada pada neraca tersebut.
Force meter memuat suatu per yang dihubungan dengan gantungan logam.
48
Usungan per bilamana suatu gaya dilakukan ke gantungan. Semakin besar gaya
yang dilakukan, semakin panjang gantungan per dan pembacaannya semakin besar.
Satuan gaya disebut newton dengan symbol N. Dengan demikian 100 N itu lebih
besar dibandingkan dengan 5 N.
Gambar Apel jatuh
Percaya atau tidak, selama berabad-abad banyak orang bertanya tentang
kenapa sesuatu itu jatuh ke tanah, dan apa yang membuat sesuatu tetap
seperti bulan di langit pada malam hari. Pada tahun 1666 seseorang yang
bernama Sir Isaac Newton datang dengan ide yang baru. Ide-nya adalah
untuk membayangkan bahwa gravity bumi dipengaruhi oleh bulan dan
semua objek yang ada di bumi. Inilah ide yang sangat radikal pada waktu
itu.
Sir Issac Newton menjelaskannya kedalam tulisan mengenai ide nya yang baru
dan keterkaitan-nya dengan astronomi. Setelah hampir 1 tahun bekerja Newton
mempublikasikan the Philosophiae naturalis principia mathematica atau
Principia pada tahun 1687.
49
Principia dilihat pada dan ditunjukkan menjadi suatu tulisan keilmuan yang
sangat penting yang pernah ditulis. Tulisan Sir Isaac Newton melihat pada
gerakan objek dalam menolak dan tidak menolak dalam situasi dalam pengaruh
gaya sentripetal (Gaya sentripetal adalah gaya yang menarik ke arah pusat
massa).
Gambar Pengaruh gaya sentripetal
Gambar …………..
Hasil tulisan Newton dilakukan untuk mengorbitkan benda-benda (planet),
proyektil, atau objek yang jatuh bebas dekat Bumi. Ia memperlihatkan bahwa
50
planet-planet ditarik ke arah matahari dan selanjutnya ia menggeneralisasi bahwa
semua benda-benda langit (planet) dan material umumnya saling menarik ke arah
satu dan lainnya.
Gravity: The force of attraction between objects due to their mass.
The Law of Universal Gravitation : Semua objek di cakrawala menarik satu
dengan lainnya melalui gaya gravitational. Ukuran dari gaya tersebut
tergantung pada massa objek dan jarak antara objek-objek tersebut.
Gambar Gaya gravitational adalah kecil antara objek-objek yang mempunyai
massa yang kecil
51
Gaya Gravitasi besar antara objek-objek yang mempunyai massa besar
2 aturan hukum gravitation universal :
1) Gaya gravitational bertambah jika massa dari objek bertambah.
2) Gaya gravitational berkurang apabila jarak antara objek-objek bertambah.
52
Berat dan massa dalam kaitannya dengan gaya gravitational : Mass – Jumlah
materi dalam suatu objek. Berat adalah ukuran gaya gravitational pada suatu objek.
Ingatlah berat akan berubah dalam kaitannya dengan 2 massa objek yang ditarik
satu dengan lainnya.
Daftar Pustaka
1. The weight of an object changes if the strength of gravity changes,
http://www.bbc.co.uk/schools/ks3bitesize/science/energy_electricity_forces/for
ces/revise3.shtml.
2. http://www.williamsclass.com/EighthScienceWork/Gravity.htm
3. Natural
Resources
Canada,
http://www.geod.nrcan.gc.ca/geodesy/whatis/index_e.php
4. http://home.bway.net/rjnoonan/humans_in_space/humans.html
5. http://www.met.tamu.edu/class/ATMO203/tut/force/listforce.html
6.
53
2006.