7/25/2019 Gravity 2015

1/53

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 kg. !ngatlah

massa dari suatu objek tetap sama dimana saja objek tersebut berada.

Gravity (Gaya "arik #umi)

ra!ity adalah gaya yang sangat nyata, sesuatu yang setiap orang merasakan.

(anda tidak memikirkannya tentang itu sampai anda memper"epat dalam menjawab

mengenai hal itu, seperti pada roller "oaster atau bungee jump.). ra!ity selalu

menuju ke #bawah#, ke arah pusat bumi (atau ke pusat massa dari objek apapun

yang memberikan gaya). $engan sendirinya, gra!ity "ukup kuat untuk

menyebabkan perubahan dalam ke"epatan (per"epatan) %.& meter per detik per

detik pada kedudukan permukaan laut (atau sekitar ' mil per jam per detik), tidak

tergantung massa objek yang ditarik ke bawah ().

*

7/25/2019 Gravity 2015

2/53

Sumber ()

+ntuk melihat adanya gra!ity, jatuhkan sesuatu. Barangkali, sesuatu itu diper"epat

turun kebawahnya. Bilamana menyentuh tanah, hal tersebut akan lebih "epat

dibandingkan dengan baru saja anda lepaskan. Sekiranya dimulai dengan objek

yang "ukup tinggi di atas tanah atau lantai, objek tersebut jatuh selama sedetik.

ika demikian, obyek tersebut berjalan kira-kira %.& 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)

().

aya Sentriugal

Sekarang ini anda sedang duduk di atas Bumi yang berputar. /ada keadaan yang

seperti ini anda sedang melun"ur mengelilingi sumbu Bumi dengan ke"epatan

kasaran 0 mil per jam. $ikarenakan hal ini, sesuatu di Bumi merasakan satu

'

7/25/2019 Gravity 2015

3/53

gaya yang nyata yang disebut gaya sentriugal, sekiranya anda mematikan gra!ity,

hal itu akan menyebabkan kita berterbangan perputaran Bumi masuk ke ruang

angkasa1 2enyataannya, dikarenakan gaya sentriugal, Bumi sedikit "embung di

ekuator dan sedikit gepeng di kutub ().

Sumber ()

Sumber ()

2ita tidak mampu membedakan antara gaya gra!ity Bumi dan sentriugal. 3payang anda ikir jika tarikan ke bawah sebenarnya gabungan gaya gra!ity dan

tarikan ke atas4ke samping dari gaya sentriugal. #ke bawah4turun# adalah arah

yang mana gabungan ' gaya yang menarik kita, arahnya tidak pas ke pusat Bumi.

5

7/25/2019 Gravity 2015

4/53

Sejak dari sekarang, kita akan menempatkan gaya gra!ity dan sentriugal bersama-

sama, dan hanya merujuk pada kombinasi keduanya sebagai #gra!ity#.

aya Miring 6ekanan 7ertikal

/erhatikan sesuatu yang nyata tentang sesuatu obyek yang jatuh 8 jika obyek

tersebut jatuh, obyek tersebut melewati udara. 9amun semua obyek merasakan

gra!ity apa yang menyebabkan udara ke atas: $engan kata lain, kenapa udara

juga tidak jatuh:

a. +dara terlalu ringan untuk merasakan gra!ity.

b. Selalu ada udara (atau obyek yang lainnya) di bawah udara, yang

memegangnya.

". ;ata-rata, udara betul-betul jatuh.

aya yang menetralkan gra!ity dan membuat udara ada di atmoser disebut

!erti"al pressure gradient or"e. (Se"ara teknis, sesungguhnya komponen !ertikal

dari tekanan gaya kemiringan (pressure gradient or"e), se"ara mendasar tidak

berbeda dari tekanan horizontal gaya kemiringan yang kita akan dapatkan nanti.)

6ekanan udara pada dasarnya nol di pun"ak atmoser dan meningkat rapat

sebagaimana anda ke bawah 8 setiap 5-< mil, tekanan udara ' kali lipat.

Bayangkan satu bingkisan udara lagi, mengapung di udara. 6ekanan udara pada

pun"ak bingkisan, menekannya ke bawah, tepatnya sedikit lemah dari pada

tekanan udara pada dasar, menekannya ke atas.

7/25/2019 Gravity 2015

5/53

Sumber ()

3kibat gaya ke atas yang sedikit ini hanya "ukup untuk melawan gaya gra!ity,

yaitu, berat udara. $engan demikian udara mengapung dalam keseimbangan

(e=uilibrium), persis seperti udara mengelilinginya.

6ekanan aya 2emiringan >orisontal

aya penggerak utama dari gerakan di dalam atmoser adalah tekanan horizontal

gaya kemiringan. /erubahan horizontal tekanan udara lebih lemah dari pada

perubahan tekanan !ertikal, hanya sekitar sebesar *4*.. 9amun tidak ada gaya

gra!ity horizontal untuk menyeimbangkaannya. Sehingga tekanan gaya

kemiringan horizontal umumnya gaya udara untuk bergerak, menghasilkan angin.

7/25/2019 Gravity 2015

6/53

6ekanan kemiringan horizontal bekerja persis seperti tekanan kemiringan !erti"al 8

semakin kuat tekanan udara pada satu sisi satu bingkisan dari pada lainnya

menyebabkan gaya bersih (tekanan) pada arah tertentu.

Sumber ()

>orizontal pressure gradients are typi"ally the only or"e mentioned on the nightly

weather report. ?ore"asters are always talking about the positions o high and low

pressure systems. Between the highs and the lows, there are horizontal pressure

gradients and winds.

esekan

?ri"tion is one or"e that only e@ists i air is in motion. 3lthough there "an be

ri"tional or"es within the upper atmosphere, they are usually !ery weak. 6he only

A

7/25/2019 Gravity 2015

7/53

pla"e ri"tion be"omes a signii"ant or"e or the atmosphere is near the ground.

6here, obje"ts as small as blades o grass or wa!es in the o"ean, or as large as trees

or buildings, slow down the air. 6he ee"t o ri"tion is elt as high as *-' km (*

mile) up in the atmosphere during the daytime, as turbulen"e e@tends upward rom

the ground.

oriolis

aya "oriolis adalah akhir gaya atmospheri" kepentingan yang mendasar.

Sebagaimana gaya sentriugal, gaya tersebut disebabkan oleh rotasi Bumi. uga

sebagaimana gaya sentriugal, gaya tersebut adalah satu gaya #yang nyata#, sesuatu

yang tidak akan ada sekiranya anda tidak berputar bersama dengan Bumi. $an

untuk karakteristiknya yang asing, gaya tersebut hanya ada bilamana anda bergerak

di Bumi.

aya "oriolis dihasilkan dari kenyataan bahwa Bumi se"ara terus-menerus

merubah orientasinya di bawah anda. 3nda tidak banyak memperhatikan, ke"uali

anda melihat kepada Matahari atau Bintang dan mendapatkannya pada posisi yang

berbeda dibandingkan dengan keberadaannya * jam yang lalu.

Bayangkan pengalaman berikut 8 anda berdiri pada ujung runway yang panjangnta

*, oot menghadap ke Selatan, pada tengah hari. 3nda mengambil sebuah bola

dan menggelindingkannya ke tengah-tengah runway, pada arah Matahari. 3pa yang

terjadi: ()

0

7/25/2019 Gravity 2015

8/53

Sumber ()

/ensil anda menggelinding4jatuh ke bawah meja dan jatuh ke lantai. 3nda

melempar sebuah bola-bola tersebut jatuh ke tanah. /asang surut (/asut) terjadi

se"ara tiba-tiba di Selat dan di luar Selat. 3nda akan kehilangan berat di Bulan

dibandingkan dengan di Bumi. 2enapa hal itu terjadi: awabannya adalah

Cgra!ityD.

Semua objek mempunyai gaya yang menariknya ke satu arah dan arah lainnya.

Inilah yang disebut gravity. Ealaupun anda menarik objek yang lain ke anda

disebabkan oleh gra!ity, namun anda mempunyai massa yang ke"il untuk gaya

untuk menjadi sangat kuat. aya gra!itasi bertambah apabila massanya lebih besar

dan objeknya lebih dekat. ra!ity menjadi perhatian bilamana terdapat objek yang

betul-betul padat seperti bulan, planet atau bintang. 2ita didorong ke permukaan

&

7/25/2019 Gravity 2015

9/53

bumi dikarenakan gra!ity. aya gra!itasi menarik dengan arah menuju ke pusat

Bumi.

$einisi

Se"ara singkat, gra!ity adalah gaya yang menekan sesuatu ke arah pusat Bumi.

2ita meneliti gra!ity untuk mempelajari lebih dalam mengenai Bumi dan agar

supaya kehidupan kita lebih mudah se"ara ekonomis dan sosial menjadi lebih baik.

Sebelum kita memulai, marilah dideinisikan sejumlah istilah kun"i yang akan

digunakan untuk menjelaskan gaya uni!ersal.

ra!itasi (ra!itation) adalah gaya yang menekan atau menarik semua benda-

benda 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 terdapat4berisi pada suatu objek. Semua

objek mempunyai massa. 3pabila tidak memiliki berat, massa tersebut mengapung

di dalam ruang, akan tetapi mendapatkan berat karena adanya gra!ity yang dimiliki

satu detik massa. ontoh yang baik mengenai hal ini adalah sistem peredaran

matahari kita. /lanet-planet semuanya mempunyai massa yang berbeda, dan

mengalami tarikan satu dengan lainnya dengan besaran yang ber!ariasi. Sebagai

"ontoh, upiter mempunyai massa yang besarnya 5*& kali massa bumi. Sebaliknya

bumi mempunyai massa &* kali lebih besar dari bulan.

$ensitas ($ensity)-is a measure o how tightly the material in a mass is pa"ked.

ontoh mengenai hal ini dapat berupa suatu bola salju. 3pabila saljunya ringan dan

%

7/25/2019 Gravity 2015

10/53

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.

3pa itu ra!ity:

/ada tahun *A&0, Sir Isaa" 9ewton menyampaikan ide bahwa gra!ity adalah gaya

yang menyebabkan apel itu jatuh (Ealaupun apel yang jatuh menginspirasikan

pemikirannya, apel tersebut tidak menghantam kepalanya1) 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.

ra!ity adalah gaya yang uni!ersal, oleh karena itu tidak hanya dibatasi pada bumi

saja. Sesuai dengan hukum 9ewton tentang +ni!ersal ra!itation, menjelaskan

bahwa ' objek yang berada dalam ruang angkasa akan melakukan tarik menarik

satu dengan lainnya. Semakin besar massa objek semakin kuat tarikannya. uga

semakin dekat ' objek tersebut berada, semakin kuat objek-objek tersebut akan

menarik satu dengan lainnya.

ontoh8 ' orang yang berjarak * m akan menarik satu dengan lainnya dengan gaya

yang lebih besar dari ' ekor tikus yang berada pada jarak * meter. Sebaliknya,

semakin dekat orang (tikus) tersebut satu dengan lainnya, semakin besar gaya

tariknya. Se"ara teoritis kita sebenarnya kehilangan berat sewaktu terbang di dalam

suatu pesawat pada ketinggian *. m di atas permukaan laut dibandingkan

dengan berada di atas permukaan tanah. 3lasannya adalah dikarenakan jarak antara

kita dan bumi lebih besar pada saat berada di pesawat. 6entu saja perbedaan

beratnya sangat ke"il sehingga kita tidak memperhatikannya.

*

7/25/2019 Gravity 2015

11/53

Semakin besar gaya gra!itasi (gra!itational or"e), objek akan semakin berat

bilamana dekat dengan gaya tersebut.

ontoh 8 aya gra!itasi di bulan adalah *4A dari tekanan gra!itasi bumi. Fleh

karena itu apabila kita menimbang A kilogram disini di bumi, kita akan

menimbang hanya * kilogram di bulan. 3lasannya: Bulan mempunyai massa

yang lebih ke"il dari Bumi dan semakin ke"il suatu massa maka semakin ke"il

gaya gra!ity-nya.

Sebagai ringkasan, gra!ity adalah suatu ungsi massa dan jarak antara ' objek.

Ealaupun gaya uni!ersal ini, manusia "ukup terbiasa menguasai gaya tersebut.

2ita dengan mudah berdiri, berjalan, mengangkat objek bahkan mengirim mesin

ke langit-tampaknya tantangan dari gra!ity. adi, kenapa kita perlu mempelajari

itu:

2enapa kita mempelajari ra!ity:

ra!ity mempengaruhi apa saja dalam kehidupan kita. $ari jam sampai ke

bendungan hydroele"tri", dari pasang-surut laut sampai ke kehidupan tanaman,

gra!ity memainkan satu aturan yang penting. ra!ity mengatur tinggi dan

bentuk kita dan menempatkan kita dari kejatuhan permukaan dari suatu bola yang

berputar di dalam ruang (Bumi) pada ke"epatan *.0 2m4am (ke"epatan di

e=uator).

2ita meneliti medan gra!itasi bumi untuk mempelajari bumi se"ara lebih dalam.

>alini dikarenakan, kita hidup, kita bekerja dan kita bermain disini. Mempelajari

lebih dalam tentang lingkungan kita dapat membawa kita kepada "ara yang baru

**

7/25/2019 Gravity 2015

12/53

dan lebih mudah untuk melakukan sehari-hari segala sesuatu yang pada akhirnya

akan membuat hidup kita lebih mudah yang dengan "epat membuat kehidupan kita

lebih mudah dan menyenangkan. 2ita menggunakan pengetahuan kita mengenai

medan gra!ity untuk meningkatkan kehidupan kita, untuk menumbuhkan dan

mengambil manaat se"ara ekonomis dan sosial.

$ikarenakan gaya gra!ity uni!ersal adalah sesuatu yang konstan, medan gra!ity

bumi berubah dikarenakan anomaly di dalam bumi. Bumi dibentuk dari berbagai

material dengan berbagai massa dengan densitas yang ber!ariasi. Semuanya

mempunyai suatu pengaruh yang kuat pada medan gra!itasi bumi dan masing-

masing harus dijelaskan agar supaya didapatkan pemahaman yang kita perlukan

untuk menggunakan inormasi ini dengan benar.

?aktor-aktor yang mempengaruhi medan gra!iti

3pa saja. Se"ara serius, tepatnya apa saja akan mempengaruhi medan gra!ity

bumi.

Bumi terdiri dari 5 jenis lapisan utama G kerak bumi ("rust), mantel (mantle) dan

inti ("ore). Masing-masing lapisan mempunyai karakteristik yang berbeda yang

mempengaruhi medan gra!ity Bumi.

2erak Bumi (rust) 8 2etebalan kerak bumi ber!ariasi dari

7/25/2019 Gravity 2015

13/53

potongan yang padat seperti suatu kulit apel, but rather a series o dierent pie"es

with dierent shapes and sizes - almost like a big jigsaw puzzle. 6hese pie"es or

#plates# are "onstantly mo!ing !ery slowly. But as they mo!e, the mass o ea"h

plate ob!iously mo!es also, "hanging gra!ity ield.

Mantle- 6he mantle e@tends about hal way towards the "entre o the Harth -

about ',% kilometres. It is made o a !ery brittle ro"k, whi"h "an get so hot that

the ro"k melts and mo!es slowly around the mantle. Sometimes "ra"ks in the

"rusts plates allow this #molten# material to es"ape - this is what o""urs when we

see !ol"anoes erupt. Irregularities in the density o Harths mantle dire"tly ae"t

the gra!ity measured at the sura"e o the Harth.

Inti (ore) 8 Inti bumi adalah massa besi yang padat ditambah dengan beberapa

nikel yang mengelilinginya berupa "airan (seperti air) pada lapisan bagian luar.

Semakin dekat kita dengan inti, keadaannya semakin panas dan tekanannya

semakin besar.

?aktor-aktor lainnya yang juga mempengaruhi gra!ity adalah 8

6he Harths magneti" pole and magneti" ield ae"t the gra!ity ield.

6hree =uarters o the Harths sura"e is "o!ered by water - our o"eans. 6he

le!el o the o"ean "hanges due to temperature, o"ean "urrents, and the

amount o salt present. 6he Harths tides, "aused by the pull o the Moons

gra!itational or"e, are also "hanging e!ery year. 6he spinning o the Harth

is gradually slowing down, and as it slows, the loss o speed "auses the

Moon to spiral outward rom Harth about 5 "entimetres more ea"h year. 6his

*5

7/25/2019 Gravity 2015

14/53

has a dire"t ee"t on the tides, whi"h ae"ts the o"eans - and the gra!ity

ield. Fne thing leads to another

Ehile the Moon is mu"h smaller than the Sun, it is also a lot "loser, so its

ee"t on the tides, and the gra!ity ield is more noti"eable.

I"e sheets, su"h as those ound in reenland or 3ntar"ti"a, "ompress the Harths

"rust beneath them. hanges in these i"e "aps, su"h as de"reasing size due to

greenhouse ee"ts, alter the gra!ity ield.

So ar, we ha!e dis"ussed two main dieren"es between the en!ironments o Harth

and spa"e. 6he irst dieren"e is that spa"e has no atmosphere. 6his means there is

!irtually(sebenarnya) no pressure, !ery little gas mole"ular a"ti!ity, and e@treme

temperature !ariation. >uman beings "ould not sur!i!e under these "onditions

without taking their own atmosphere and temperature "ontrol system with them.

6he se"ond dieren"e is that spa"e does not ha!e an atmospheri" ilter to help

shield (pelindung) and prote"t humans rom the dangers o radiation e@posure. 3

human being "ould not sur!i!e without ade=uate prote"tion rom the radiation o

spa"e. (9ote8 6here is a "ertain amount o radiation prote"tion in spa"e due to the

Harths magneti" ield i the spa"e"rat is in whats "alled low-Harth Frbit (JHF),

whi"h happens to be the "ase or most human missions today.) 9ow, we will

dis"uss the third and perhaps most proound (amat sangat besar) dieren"e o all8

the almost "omplete absen"e o gra!ity in spa"e "ompared to the le!el o gra!ity

on Harth. an a human being sur!i!e without gra!ity: Jets in!estigate this

=uestion (

7/25/2019 Gravity 2015

15/53

Fn Harth, our eet remain irmly (melekat dengan kuat) on the ground, held there

by the downward or"e o gra!ity. 6he magnitude o the or"e o gra!ity between

two obje"ts is dire"tly dependent on the mass, or amount o matter, in ea"h obje"t,

and in!ersely dependent on the (s=uare o the) distan"e between them. 6he

e=uation or the or"e due to gra!ity is8

2r

GMmF =

where 8

? is the or"e due to gra!ity,

M is the uni!ersal gra!itational "onstant, , times the mass o the Harth, M

m is the mass o the body in orbit

r is the distan"e rom the body to the "enter o the Harth

Sin"e ? K ma (or"e e=uals mass times a""eleration, 9ewtons 6hird Jaw), this

be"omes8

'r

Ma =

See how the mass "an"els out: 6his means that pens and pen"ils e@perien"e the

same a""eleration in spa"e as people and e!en spa"e"rat. Fn Harth, this means that

a pebble (batu kerikil4koral) alls as ast as a boulder (batu besar).

Be"ause o the gra!ity, we stay atta"hed to the Harths sura"e. >owe!er, the

urther we go rom the sura"e o the Harth, the weaker that pull o gra!ity

be"omes. Ehen an astronaut is in spa"e, that pull o gra!ity be"omes small enough

*

7/25/2019 Gravity 2015

16/53

7/25/2019 Gravity 2015

17/53

uni!ersal 9ewtonyang lebih sederhana merupakan hampiran yang "ukup akurat

dalam kebanyakan kasus.

Sebagai "ontoh,bumiyang memiliki massa yang sangat besar menghasilkan gaya

gra!itasi yang sangat besar untuk menarik benda-benda di sekitarnya, termasuk

makhluk hidup, dan benda-benda yang ada di bumi. aya gra!itasi ini juga

menarik benda-benda yang ada di luar angkasa, seperti bulan, meteor, dan benda

angkasa lainnya, termasuk satelitbuatan manusia.

>ukum gra!itasi uni!ersal 9ewton dirumuskan sebagai berikut8

*0

http://id.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newtonhttp://id.wikipedia.org/wiki/Bumihttp://id.wikipedia.org/wiki/Makhluk_hiduphttp://id.wikipedia.org/wiki/Bulanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Meteorhttp://id.wikipedia.org/wiki/Satelithttp://1.bp.blogspot.com/_vjkAQWh9hD4/TTFmZCEbrUI/AAAAAAAAABA/v-UZeeq_VIM/s1600/g1.jpghttp://3.bp.blogspot.com/_vjkAQWh9hD4/TTFlwSgm05I/AAAAAAAAAA8/gPBgJIghaTU/s1600/people-on-earth-thumb8811299.jpghttp://id.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newtonhttp://id.wikipedia.org/wiki/Bumihttp://id.wikipedia.org/wiki/Makhluk_hiduphttp://id.wikipedia.org/wiki/Bulanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Meteorhttp://id.wikipedia.org/wiki/Satelit

7/25/2019 Gravity 2015

18/53

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.

212

2112

r

mmGF =

%eterangan8

Fadalah besar dari gaya gra!itasi antara kedua massa titik tersebut (9)

Gadalah konstanta gra!itasi(A,A0 L ***9 m'kg')

m*adalah besar massa titik pertama (kg)

m'adalah besar massa titik kedua (kg)

radalah jarak antara kedua massa titik (m)

gadalah per"epatan gra!itasi (m4s')

&atatan'

N 12F adalah gaya gra!itasi yang dialami oleh benda 1m yang dikerjakan oleh 2m .

12F

merupakangaya aksidan 21F

adalahgaya reaksi, jadi 12F

adalah gaya yanggra!itasi yang bekerja pada benda berbeda, mempunyai besar yang sama dan

berlawanan arah.

*&

http://id.wikipedia.org/wiki/Kuadrathttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Konstanta_gravitasi&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Kuadrathttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Konstanta_gravitasi&action=edit&redlink=1

7/25/2019 Gravity 2015

19/53

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

aris kerja gaya gra!itasi terletak pada garis hubung yang menghubungkan pusat

benda pertama dengan kedua.

6etapan gra!itasi , ditentukan se"ara eksperimen oleh banyak ahli, dimulai pada

tahun *0%& olehHenry Cavendish.

erepatan Gravitasi

/er"epatan gra!itasi di permukaan Bumi se"ara rata-rata dikatakan eki!alen

dengan *gyang dideinisikan bernilai %,& m4s'. 2enyataannya, nilai gra!itasi (g)

sedikit berubah dari satu titik ke titik lain di permukaan bumi, dari kira-kira %, 0&

m4s'sampai %,&' m4s'.

Beberapa aktor yang mempengaruhi hal tersebut antara lain8

Bumi kita tidak benar-benar bulat, per"epatan gra!itasi bergantung pada jaraknya

dari pusat Bumi (planet).

/er"epatan gra!itasi tergantung dari jaraknya terhadap permukaan bumi. Semakin

tinggi sebuah benda dari permukaan Bumi, semakin ke"il per"epatan gra!itasi.

/er"epatan gra!itasi bergantung pada planet tempat benda berada, di mana setiap

planet, satelit atau benda angkasa lainnya memiliki gra!itasi yang berbeda.

*%

7/25/2019 Gravity 2015

20/53

9ilai g dapat diukur dengan berbagai metoda. Bentuk-bentuk paling sederhana

misalnya dengan menggunakan pegas atau bandul yang diketahui konstanta-

konstantanya. $engan melakukan pengukuran dapat ditentukan nilai per"epatan

gra!itasi di suatu tempat, yang umumnya berbeda dengan tempat lain.

$alam bidang isika bumi dikenal pula metoda gra!itasi yaitu suatu metoda

pengukuran perbedaan per"epatan gra!itasi suatu tempat untuk memperkirakan

kandungan tanah yang berada di bawah titik pengukuran. $engan "ara ini dapat

diduga (bersama-sama dengan pemanaatan metoda isika bumi lainnya) struktur

dan juga unsur-unsur pembentuk lapisan tanah yang tersusun atas elemen yang

memiliki rapat massa yang berbeda-beda.

%uat Medan Gravitasi

aya gra!itasi merupakan gaya interaksi antara dua benda atau lebih tetapi benda-

benda tersebut tidak saling bersentuhan. >al ini dikarenakan adanya suatu medan

gra!itasi yang bekerja pada benda tersebut.

Medan dapat dideinisikan 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 gra!itasi adalah massa.

Sedangkan medan gravitasi dideinisikan sebagai ruang di sekitar suatu benda

bermassa m di mana benda bermassa lainnya dalam ruang itu akan mengalami

gaya gravitasi.

'

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Fisika_bumi&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Metoda_gravitasihttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Fisika_bumi&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Metoda_gravitasi

7/25/2019 Gravity 2015

21/53

Medan gra!itasi sering digambarkan dengan garis-garis medan gra!itasi yang

merupakan garis bersambungan yang selalu berarah menuju ke massa sumber

medan gra!itasi itu, sehingga jika garis-garis medan gra!itasi itu rapat

menunjukkan makin besar medan gra!itasinya.

Besaran yang mewakili medan gra!itasi adalah kuat medan gravitasi (g) yang

dideinisikan sebagai gaya gravitasi per satuan massa pada suatu massa uji M.

2uat medan gra!itasi ini disebut juga dengan per"epatan gra!itasi.

Misalkan gaya gra!itasi yang dikerjakan oleh benda bermassa M pada benda

bermassa m besarnya adalah8

2r

MmGF =

$ari deinisi kuat medan gra!itasi (g) didapatkan8

2r

MG

m

Fg ==

Seperti halnya gaya gra!itasi, kuat medan gra!itasi suatu benda juga dapat

dipengaruhi oleh beberapa benda bermassa M sekaligus, dan perhitungannya juga

sama yaitu dengan menggunakan kaidah besaran !ektor.

/erbandingan per"epatan gra!itasi di suatu titik di atas permukaan bumi yang

berjarak h (misalkan titik B) dengan per"epatan gra!itasi di permukaan bumi

(misalkan titik 3) dapat dihitung dengan 8

'*

7/25/2019 Gravity 2015

22/53

2A

2B

A

B

r

MG

r

MG

g

g=

2B

2A

A

B

r

r

g

g=

Fleh karena hrr AB += (dimana rK jari-jari Bumi) maka8

2

A

A

A

B

hr

r

g

g

+=

*ukum %epler

$i dalam astronomi, tiga *ukum Gerakan lanet %epleradalah8

. !etiap planet bergerak dengan lintasan elips" matahari berada di salah satu

fokusnya.

2epler tidak mengetahui alasan mengapa planet bergerak dengan "ara demikian.

2etika mulai tertarik dengan gerak planet-planet, 9ewton menemukan bahwa

ternyata hukum-hukum 2epler ini bisa diturunkan se"ara matematis dari hukum

''

http://id.wikipedia.org/wiki/Astronomihttp://1.bp.blogspot.com/_vjkAQWh9hD4/TTFnvRvKENI/AAAAAAAAABc/gjDyPVqit9g/s1600/hukum-kepler-a.jpghttp://id.wikipedia.org/wiki/Astronomi

7/25/2019 Gravity 2015

23/53

gra!itasi uni!ersal dan hukum gerak 9ewton. 9ewton juga menunjukkan bahwa di

antara kemungkinan yang masuk akal mengenai hukum gra!itasi, hanya satu yang

berbanding terbalik dengan kuadrat jarak yang konsisten dengan >ukum 2epler.

/erhatikan orbit elips yang dijelaskan pada >ukum I 2epler. $imensi paling

panjang pada orbit elips disebut sumbu mayor alias sumbu utama, dengan setengah

panjang a. Setengah panjang ini disebut sumbu semiutama alias semimayor.

?*dan ?'adalah titik ?okus. Matahari berada pada ? *dan planet berada pada /.

6idak ada benda langit lainnya pada ?'. 6otal jarak dari ?*ke / dan ?'ke / sama

untuk semua titik dalam kur!a elips. arak pusat elips (F) dan titik okus (? *dan

?') adalah ea, di mana emerupakan angka tak berdimensi yang besarnya berkisar

antara sampai *, disebut juga eksentrisitas. ika e K maka elips berubah

menjadi lingkaran. 2enyataanya, orbit planet berbentuk elips alias mendekati

lingkaran. $engan demikian besar eksentrisitas tidak pernah bernilai nol. 9ilai e

untuk orbit planet bumi adalah ,*0. #erihelionmerupakan titik yang terdekatdengan matahari, sedangkan titik terjauh adalah aphelion.

'5

http://3.bp.blogspot.com/_vjkAQWh9hD4/TTFnsC8PDkI/AAAAAAAAABY/B5xBuor3Rgc/s1600/hukum-kepler-b.jpg

7/25/2019 Gravity 2015

24/53

/ada /ersamaan >ukum ra!itasi 9ewton, telah kita pelajari bahwa gaya tarik

gra!itasi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak ( 2r

1), di mana hal ini hanya bisa

terjadi pada orbit yang berbentuk elips atau lingkaran saja.

$.%uas daerah yang disapupada selang waktu yang sama akan selalu sama.

Se"ara matematis8

dimana

adalah #areal !elo"ity#.

'

7/25/2019 Gravity 2015

25/53

Bahwa /lanet bergerak lebih "epat di dekat matahari dan lambat di jarak yang jauh.

Sehingga, jumlah area adalah sama pada jangka waktu tertentu.

Jebih jelasnya 8

/ada selang waktu yang sangat ke"il, garis yang menghubungkan Matahari dan

/lanet melewati sudut d . aris tersebut melewati daerah yang diarsir yang

berjarak r, dan luas dr2

1dA 2= . Jaju planet ketika melewati daerah itu adalah

dt

dA,

disebut ke"epatan se"tor (bukan !e"tor).

dt

dr

2

1

dt

dA 2 =

'

http://3.bp.blogspot.com/_vjkAQWh9hD4/TTFp4MQD9qI/AAAAAAAAAB8/23pM4YT2hnc/s1600/hukum-kepler-h.jpghttp://1.bp.blogspot.com/_vjkAQWh9hD4/TTFp4y5ULxI/AAAAAAAAACA/3_HFdKVGNSY/s1600/hukum-kepler-g.jpghttp://2.bp.blogspot.com/_vjkAQWh9hD4/TTFpoBHya3I/AAAAAAAAAB0/IRRMh1LkfTI/s1600/hukum-kepler-e.jpg

7/25/2019 Gravity 2015

26/53

>al yang paling utama dalam >ukum II 2epler adalah ke"epatan sektor

mempunyai harga yang sama pada semua titik sepanjang orbit yang berbentuk

elips.

2etika planet berada di perihelion, nilai r ke"il, sedangkandt

dbesar. 2etika planet

berada di aphelion, nilai r besar, sedangkandt

dke"il.

&. #erioda kuadrat suatu planet berbanding dengan pangkat tiga jarak rata'

ratanya dari matahari.

ika 6*dan 6'menyatakan periode dua planet, dan r*dan r'menyatakan jarak rata-

rata mereka dari matahari, maka

'A

http://1.bp.blogspot.com/_vjkAQWh9hD4/TTFqa9RUj7I/AAAAAAAAACQ/KI9iT5F7MYs/s1600/hukum-kepler-l2.jpghttp://4.bp.blogspot.com/_vjkAQWh9hD4/TTFqIMVAN4I/AAAAAAAAACE/n26Yx2hYWgQ/s1600/hukum-kepler-j1.jpg

7/25/2019 Gravity 2015

27/53

9ewton menunjukkan bahwa >ukum III 2epler juga bisa diturunkan se"ara

matematis dari >ukum ra!itasi +ni!ersal dan >ukum 9ewton tentang gerak dan

gerak melingkar. Sekarang mari kita tinjau >ukum III 2epler menggunakan

pendekatan 9ewton.

6erlebih dahulu kita tinjau kasus khusus orbit lingkaran, yang merupakan kasus

khusus dari orbit elips.

Sekarang kita masukan persamaan >ukum ra!itasi 9ewton dan per"epatan

sentripetal ke dalam persamaan >ukum II 9ewton 8

'0

http://3.bp.blogspot.com/_vjkAQWh9hD4/TTFq3qNnyQI/AAAAAAAAACY/KMubvhOQbos/s1600/hukum-kepler-n.jpghttp://2.bp.blogspot.com/_vjkAQWh9hD4/TTFqX_mtwVI/AAAAAAAAACM/9rJcHXF-yDI/s1600/hukum-kepler-m.jpg

7/25/2019 Gravity 2015

28/53

m*adalah massa planet, mMadalah massa matahari, r*adalah jarak rata-rata planet

dari matahari, !*merupakan laju rata-rata planet pada orbitnya.

Eaktu yang diperlukan sebuah planet untuk menyelesaikan satu orbit adalah 6 *, di

mana jarak tempuhnya sama dengan keliling lingkaran, 'phi r*. $engan demikian,

besar !*adalah 8

Misalnya persamaan * kita turunkan untuk planet !enus (planet *). /enurunan

persamaan yang sama dapat digunakan untuk planet bumi (planet kedua).

6' dan r' adalah periode dan jari-jari orbit planet kedua. Sekarang "oba anda

perhatikan persamaan * dan persamaan '. /erhatikan bahwa ruas kanan kedua

'&

http://4.bp.blogspot.com/_vjkAQWh9hD4/TTFrSXT9sOI/AAAAAAAAACk/Z19aZTRxWHI/s1600/hukum-kepler-q.jpghttp://2.bp.blogspot.com/_vjkAQWh9hD4/TTFrOa11SVI/AAAAAAAAACg/cIThvTpbtLc/s1600/hukum-kepler-p.jpghttp://2.bp.blogspot.com/_vjkAQWh9hD4/TTFq1pcu8dI/AAAAAAAAACU/3jnb8S0vW80/s1600/hukum-kepler-o.jpg

7/25/2019 Gravity 2015

29/53

persamaan memiliki nilai yang sama. $engan demikian, jika kedua persamaan ini

digabungkan, akan kita peroleh 8

'%

http://3.bp.blogspot.com/_vjkAQWh9hD4/TTFroch4UdI/AAAAAAAAACo/cIaA0IH6qDw/s1600/hukum-kepler-v.jpghttp://1.bp.blogspot.com/_vjkAQWh9hD4/TTFrMDzDnZI/AAAAAAAAACc/P7-TZ1uWTl4/s1600/hukum-kepler-r.jpg

7/25/2019 Gravity 2015

30/53

2etiga hukum diatas ditemukan oleh ahli matematika dan astronomi erman8

ohannes 2epler (*0*G*A5), yang menjelaskan gerakan planet di dalam tata

surya. >ukum di atas menjabarkan gerakan dua benda yang saling mengorbit.

2arya 2epler didasari oleh data obser!asi 6y"ho Brahe, yang diterbitkannya

sebagai ;udolphine tables. Sekitar tahun *A, 2epler menyimpulkan bahwa data

posisi planet hasil obser!asi Brahe mengikuti rumusan matematika "ukup

sederhana yang ter"antum di atas.

>ukum 2epler mempertanyakan kebenaran astronomi dan isika warisan

zaman 3ristoteles dan /tolemaeus. +ngkapan 2epler bahwa Bumi beredar

sekeliling, berbentuk elips dan bukannya epi"y"le, dan membuktikan bahwa

ke"epatan gerak planet ber!ariasi, merubah astronomi dan isika. >ampir seabad

kemudian, Isaa" 9ewton mendeduksi >ukum 2epler dari rumusan hukum

karyanya, hukum gerak dan hukum gra!itasi 9ewton, dengan menggunakan

Hu"lidean geometri klasik.

5

http://id.wikipedia.org/wiki/Jermanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Johannes_Keplerhttp://id.wikipedia.org/wiki/Tata_suryahttp://id.wikipedia.org/wiki/Tata_suryahttp://id.wikipedia.org/wiki/Tycho_Brahehttp://id.wikipedia.org/wiki/Aristoteleshttp://id.wikipedia.org/wiki/Claudius_Ptolemaeushttp://id.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newtonhttp://2.bp.blogspot.com/_vjkAQWh9hD4/TTFrwFajD5I/AAAAAAAAACs/2f1xs9hzHGY/s1600/Kepler1.jpghttp://id.wikipedia.org/wiki/Jermanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Johannes_Keplerhttp://id.wikipedia.org/wiki/Tata_suryahttp://id.wikipedia.org/wiki/Tata_suryahttp://id.wikipedia.org/wiki/Tycho_Brahehttp://id.wikipedia.org/wiki/Aristoteleshttp://id.wikipedia.org/wiki/Claudius_Ptolemaeushttp://id.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton

7/25/2019 Gravity 2015

31/53

/ada era modern, hukum 2epler digunakan untuk aproksimasi orbit satelit

dan benda-benda yang mengorbit matahari, yang semuanya belum ditemukan pada

saat 2epler hidup ("ontoh8 planet luar dan asteroid). >ukum ini kemudian

diaplikasikan untuk semua benda ke"il yang mengorbit benda lain yang jauh lebih

besar, walaupun beberapa aspek seperti gesekan atmoser ("ontoh8 gerakan di orbit

rendah), atau relati!itas ("ontoh8 prosesi preihelion merkurius), dan keberadaan

benda lainnya dapat membuat hasil hitungan tidak akurat dalam berbagai

keperluan

http844kalman-onlinenews.blogspot."om4'*'454gra!itasi-dan-hukum-keppler.html

ambar '. 2eseimbangan antara gaya "entriugal dan gra!ity.

onused: Jets try it another way. Jets pretend we ha!e a "annon whi"h "an ire a

"annonball horizontally. (?or this e@ample, well negle"t air resistan"e.)

5*

http://kalman-onlinenews.blogspot.com/2012/03/gravitasi-dan-hukum-keppler.htmlhttp://kalman-onlinenews.blogspot.com/2012/03/gravitasi-dan-hukum-keppler.html

7/25/2019 Gravity 2015

32/53

?igure 5. annonball traje"tories, negle"ting air resistan"e.

Eith a low muzzle (memberangus) !elo"ity, the "annonball lies a short distan"e.

Eith a slightly higher muzzle !elo"ity, the "annonball goes urther.

I it goes ast enough, the "annonball "an go o!er the horizon.

?aster still, it "an go hal way around the planet.

ust a little aster, and it will orbit the planet, and impa"t the "annon1

H@a"tly the right speed gi!es a "ir"ular orbit.

3 little more speed gi!es an ellipti"al orbit.

>ere, the "annonball has more than es"ape !elo"ity.

3 spa"e"rat tra!els the same way as our imaginary "annonball. 6he ro"ket engines

o the spa"e"rat make it go ast enough to enter a low orbit around the earth --

usually a "ir"ular orbit. 3s a spa"e"rat orbits the Harth, the astronaut e@perien"es a

"ondition known as weightlessness be"ause nearly all o the or"es on the body are

5'

7/25/2019 Gravity 2015

33/53

balan"ed. I astronauts "ould somehow step on a normal bathroom s"ale in spa"e

(although they "ould not do this without tying themsel!es down), the s"ale would

read zero. Be"ause o weightlessness, many a"tions that are impossible on Harth

be"ome possible in spa"e. ?or instan"e, the "rewmembers "an turn somersaults

with ease as they loat through the spa"e"rat. 7ery hea!y obje"ts that might take

two or three strong adults to mo!e e!en an in"h on Harth "an be mo!ed with a

#pinky# in spa"e. I obje"ts su"h as tools are not se"urely astened (7el"ro is oten

used), they drit hazardously about the spa"e"rat "abin. It is important to note that,

on Harth, gra!ity "an ne!er be "ompletely eliminated. 6hereore, it is not "orre"t to

reer to this phenomena as #zero-g.# 6he "orre"t term is mirogravity. >owe!er,

the le!el o gra!ity is so small in spa"e that only the most sensiti!e instruments are

"apable o measuring the a""elerations present in an orbiting spa"e"rat.

Mi"rogra!ity is a new e@perien"e or the human body and all the me"hanisms that

ha!e e!ol!ed to "ope with the "onstant tug o Harths gra!ity ("alled #*-g#) no

longer un"tion in the same way in spa"e. But, as long as a spa"e"rat "ontains a

"areully "ontrolled atmosphere to enable normal breathing, ade=uate temperature

regulation, and ade=uate shielding to guard against the dangerous radiation le!els

in spa"e, the human being "an sur!i!e under mi"rogra!ity "onditions.

Imagine that you are on your irst ride on the Spa"e Shuttle. 3ter laun"h, huge

thrusters pro!ide enough power to "arry the spa"e"rat =ui"kly through the "louds

and out o Harths atmosphere. Eel"ome to weightlessness1 Oour eet rise rom the

loor and you are ready to turn somersaults in the "abin, walk along the walls and

#"eiling,# and balan"e bulky obje"ts, e!en other "rewmembers, on the tip o a

inger. Oou ha!e be"ome an instant a"robat. In weightlessness, there is no #up# or

#down# as we usually sense it. Oou dont e!en know the orientation o your body at

55

7/25/2019 Gravity 2015

34/53

irst be"ause it has no weight or you to eel and sense #where it is.# In spa"e, your

body be"omes "onused by the sudden "hange in what it has learned to e@pe"t. It

will now begin to tell you so.

+pon entry to weightlessness, nearly all astronauts are troubled to some e@tent by a

"ondition "alled spae motion siknesswhi"h is similar to "ar or sea si"kness.

Be"ause the brain on Harth has learned how to pro"ess signals about the position o

dierent parts o the body in relation to the world around it, this sudden input o

"onusing signals "auses many astronauts to eel si"k. Eithin the inner ear, there is

a balan"e organ "alled the !estibular organ and inormation rom it, together with

inormation rom your senses o sight and tou"h, and inormation rom your

mus"les and joints, all integrated together, helps your brain o"us on the position o

your body relati!e to the downward pull o gra!ity. In spa"e, with !irtually no

gra!ity, the signals rom the !estibular organ "ombined with what is seen and elt

by the other body sensors are all gi!ing "onli"ting inormation to your brain.

Fther body un"tions do not adapt as =ui"kly and, in a"t, the "hanges in "ertain

other physiologi"al un"tions may pro!e to be lasting and "ould "ause serious

problems, espe"ially when astronauts return to the #normal# gra!ity o Harth.

Sometimes it is not apparent when our Spa"e Shuttle astronauts emerge upon

landing, but you "an belie!e that all o them eel shaky as they walk to the podium

to re"ei!e their wel"ome home. Most So!iet "osmonauts, ater spending months in

spa"e, are a"tually "arried away rom their spa"e"rat in a spe"ially designed

stret"her.

3stronauts suering rom spa"e motion si"kness may get heada"hes, lose their

appetite, eel as though there is a #knot# in their stoma"h and ind it !ery dii"ult

5

7/25/2019 Gravity 2015

35/53

to work ei"iently. Some astronauts a"tually !omit. In spa"e, mi"rogra!ity is

"onstant, and the brain and the body learn to adapt many o their un"tions

relati!ely =ui"kly. ?ortunately, or most people, the symptoms o spa"e motion

si"kness seem to last only through the irst ew days o the mission.

Ehile in spa"e, the body no longer e@perien"es the downward pull o gra!ity to

distribute the blood and other body luids to the lower part o the body, espe"ially

the legs. In a"t, the blood and luids make what is "alled a headward shit, whi"h

means that these luids are redistributed to the upper part o the body and away

rom the lower e@tremities. 6his phenomenon "arries with it some interesting

ee"ts. Ehile in spa"e, the astronauts e!en look dierent8 *) they ha!e a puy a"e

be"ause they ha!e more luid in the upper body, illing the a"ial "a!ities whi"h are

normally dry and, ') they ha!e legs that are mu"h smaller in girth (and are "alled

#bird-legs#) be"ause they ha!e less luid in the lower body and 5) the spine

straightens, lengthening the body about one in"h (

7/25/2019 Gravity 2015

36/53

objek mempunyai tarikan lebih kuat. Begitu pula, ' objek yang semakin dekat

semakin kuatlah tarik menarik satu dengan lainnya (5).

ontoh 8 ' orang yang berjarak * meter, akan menarik satu dengan lainnya dengan

gaya yang lebih besar dari pada ' tikus yang jaraknya * meter. $engan demikian,

semakin dekat orang (atau tikus) satu dengan lainnya, gaya tariknya semakin lebih

besar. Se"ara teoritis, anda sebenarnya kehilangan berat bilamana terbang dalam

satu pesawat dengan ketinggian *. m di atas permukaan laut dibandingkan

anda lakukan pada permukaan bumi. 3lasannya adalah dikarenakan jarak antara

anda dan bumi lebih besar di dalam pesawat. 6entu saja perbedaan dalam berat-nya

sangat ke"il yang anda tidak pernah memperhatikannya (5).

Semakin besar gaya gra!itational, berat objek akan semakin bertambah bilamana

dekat dengan gaya tersebut (5).

ontoh 8 aya gra!itational di bulan adalah *4A dari gaya tarik gra!itational bumi.

adi bila anda beratnya A kg di bumi maka berat anda di bulan hanya * kg.

3lasannya: Bulan mempunyai massa yang lebih ke"il dibandingkan dengan massa

bumi, dimana semakin ke"il massa-nya maka semakin ke"il gaya gra!ity-nya (5).

adi untuk menyimpulkannya, gra!ity adalah ungsi massa dan jarak antara dua

objek. Ealaupun ini gaya uni!ersal, manusia menjadi sangat terbiasa untuk

menyesuaikan dengan gaya tersebut. 2ita dengan mudah berdiri, berjalan,

membawa objek dan juga mengirimkan mesin ke angkasa G kelihatannya dalam

tantangan gra!ity. adi, kenapa kita perlu mempelajari itu (5):

5A

7/25/2019 Gravity 2015

37/53

/ensil anda menggelinding4jatuh ke bawah meja dan jatuh ke lantai. 3nda

melempar sebuah bola lalu bola tersebut jatuh ke tanah. /asang surut (/asut)

terjadi se"ara tiba-tiba di Selat dan di luar Selat. 3nda akan kehilangan berat di

Bulan dibandingkan dengan di Bumi. 2enapa: awabannya adalah Cgra!ityD (5).

Se"ara singkat, ra!ity gaya yang menekan sesuatu ke arah pusat Bumi. 2ita

meneliti gra!ity untuk lebih mempelajari mengenai Bumi dan untuk membuat

kehidupan kita lebih mudah se"ara ekonomis dan sosial menjadi lebih baik.

Sebelum kita memulai, marilah dideinisikan sejumlah istilah kun"i yang akan

digunakan untuk menjelaskan gaya uni!ersal (5).

Semua objek mempunyai suatu gaya yang menarik-nya kearah masing-masing

objek. aya tersebut disebut gravity. Bisa juga anda menarik objek lainnya kepada

anda disebabkan gra!ity, akan tetapi anda mempunyai massa yang terlalu ke"il

untuk gaya yang kuat.

ra!itasi (ra!itation) adalah gaya yang menekan atau menarik semua benda-

benda di dalam ruang menuju satu dengan lainnya. Itulah gaya yang menempatkan

planet-planet pada orbitnya mengelilingi matahari dan menempatkan objek-objek

pada permukaan bumi (5).

aya gra!itational bertambah bilamana 8

Massa-nya lebih besar

Fbjek-nya lebih dekat

50

7/25/2019 Gravity 2015

38/53

ra!ity hanya menjadi nyata bilamana terdapat objek yang padat (massive) seperti

bulan, planet atau bintang. 2ita ditarik ke bawah ke arah permukaan bumi

disebabkan oleh gravity. aya gravitationalmenarik dalam arah yang menuju ke

pusat bumi.

ambar (Sumber (*))

#2e bawah# arah ke pusat bumi, dimana saja anda berada pada planet

2enapa kita mempelajari ra!ity (5):

ra!ity hampir mempengaruhi apa saja dalam kehidupan kita. $ari jam ke

bendungan hydroele"tri", dari pasut samudra ke kehidupan pertanian, gra!ity

memainkan peranan yang penting. ra!ity menentukan tinggi dan bentuk kita dan

menempatkan kita dari keluar dari permukaan bola yang berputar di angkasa

(bumi) pada *.0 km per jam (ke"epatan di e=uator).

2ita mempelajari medan gra!itasi (gra!itational ield) untuk lebih mempelajari

tentang bumi. Fleh karena itu, kita tinggal, kita bekerja dan kita bermain disini.

Mempelajari lebih tentang lingkungan kita dapat menuntun kita menuju "ara yang

5&

7/25/2019 Gravity 2015

39/53

baru dan lebih mudah melakukan sesuatu setiap harinya yang akhirnya membuat

kehidupan kita lebih mudah dan lebih menyenangkan. 2ita menggunakan

pengetahuan kita tentang medan gra!ity untuk meningkatkan kehidupan kita, untuk

menumbuhkan dan mengambil manaat se"ara ekonomi dan sosial.

Ealaupun uni!ersal gaya gra!ity konstan, medan gra!ity 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 gra!itational bumi dan masing-masing harus dijelaskan agar supaya

menambah pengertian yang kita perlukan untuk menggunakan inormasi ini

dengan benar.

?aktor-aktor yang mempengaruhi medan gra!ity (5)

3pa saja. Se"ara serius, tepatnya apa saja akan mempengaruhi medan gra!ity

bumi. Bumi terdiri dari 5 jenis lapisan utama G kerak bumi ("rust), mantel

(mantle) dan inti ("ore). Masing-masing lapisan mempunyai karakteristik yang

berbeda yang mempengaruhi medan gra!ity Bumi.

2erak Bumi (rust) 8 2etebalan kerak bumi ber!ariasi dari

7/25/2019 Gravity 2015

40/53

menerus bergerak sangat lambat. 9amun demikian jika mereka bergerak, nyatalah

massa masing-masing lempeng bergerak juga merubah medan gra!ity.

MantleG Mantel terbentang sekitar setengah jalan ke arah pusat bumi-sekitar

'.% km. Mantel terbuat dari batuan yang sangat rapuh, yang dapat sangat panas

yang mengakibatkan batuan meleleh dan bergerak perlahan-lahan mengelilingi

mantel. 2adang-kadang retakan pada lempengan kerak bumi membuat material

yang meleleh ini pergi G inilah apa yang terjadi bilamana kita melihat letusan

gunung api. 2etidakteraturan pada densitas mantel bumi langsung mempengaruhi

ukuran gra!ity yang diukur pada permukaan bumi.

&oreG Inti bumi adalah massa yang padat dari besi ditambah dengan nikel yang

dikelilingi oleh "airan (seperti air) lapisan terluar. Semakin dekat anda menuju ke

inti, menjadi semakin panas dan tekanannya menjadi lebih besar.

?aktor-aktor lainnya yang juga mempengaruhi gra!ity adalah (5) 8

2utub magneti" bumi dan medan magneti" yang mengakibatkan medan

gra!ity.

P dari permukaan bumi ditutupi oleh air G samudera kita. 2edudukan

samudera berubah disebabkan karena temperatur, arus samudera, dan jumlah

garam yang dikandungnya. /asut bumi disebabkan oleh tarikan gaya

gra!itational bulan, juga berubah setiap tahun. 6he spinning o the Harth

se"ara perlahan-lahan menurun, dan sewaktu perlahan, kehilangan ke"epatan

menyebabkan bulan keluar spiral dari bumi sekitar 5 "m lebih setiap tahun.

>al ini mempunyai pengaruh langsung pada pasut, yang mengakibatkan

samudera G dan medan gra!ity. Sesuatu yang membawa ke lainnya.

7/25/2019 Gravity 2015

41/53

Sedangkan bulan lebih ke"il dibandingkan dengan matahari, juga lebih

dekat, sehingga pengaruhnya pada pasut, dan medan gra!ity lebih diketahui.

lembaran es, seperti yang diketemukan di reenland atau 3ntar"ti"a,

merapatkan kerak bumi dibawahnya. /erubahan dalam penutup es tersebut,

seperti halnya penurunan ukuran yang disebabkan pengaruh greenhouse,

menambah medan gra!ity (5).

Berbi"ara tentang kerumitan1 angan aneh hal tersebut memerlukan penelitian hati-

hati (5).

?aktor yang mempengaruhi medan gra!ity bumi (5)

ra!ity G /enelitian ra!ity

/erubahan pada medan gra!ity bumi adalah ke"il. /erubahan tersebut sangat

ke"il. 9yatanya, hal tersebut sangat ke"il dimana anda tidak akan pernah

memperhatikannya dalam kehidupan sehari-hari. 3nda tidak pernah merasakan

7/25/2019 Gravity 2015

42/53

#ditarik# kea rah gunung granit yang luas, atau merasa lebih ringan terhadap

pertengahan samudera yang dikelilingi air.

2un"i dan metode yang digunakan untuk mempelajari medan gra!ity bumi

berkisar dari lahan-berdasarkan peralatan untuk system berdasarkan ruang angkasa.

Mereka mampu mengukur perubahan ke"il pada medan gra!ity.

peralatan untuk mengukur gra!ity

Beberapa peralatan gra!ity dapat menditeksi lintasan lembah di dalam tanah atau

orang-orang dalam kamar berikutnya. 9yatanya, gra!imeter tertentu dapat

mengukur perubahan yang halus pada posisi dari orang yang mengoperasikannya1

ra!imeter suatu saat dapat digunakan oleh pelayanan keamanan untuk menditeksipenyeludup.

Gravity + berdasarkan penelitian ruang angkasa

7/25/2019 Gravity 2015

43/53

Satelit yang mengorbit bumi mengambil pemba"aan perubahan medan

gra!itational bumi melalui perekaman posisi yang pre"ise dari satelit pada

inter!al yang teratur. Sebagai satu satelit yang melalui suatu wilayah dimana

permukaan bumi-nya "embung dan tarikan gra!ity-nya se"ara khusus kuat, satelit

akan hilang #ketinggian-nya#, atau berkurang lebih mendekati permukaan bumi.

>3M/ ra!ity Spa"e Mission

Gravity + enelitian di bumi

ra!imeters mengukur tarikan gra!itational pada massa yang menggantung.

$engan mengetahui posisi (latitude, longitude and elevation) dari ba"aan

tersebut, peneliti dapat membuat jaringan data gra!ity untuk peta yang akurat

perubahan medan gra!ity bumi. Meter-nya dapat menditeksi suatu perubahan.

7/25/2019 Gravity 2015

44/53

/enelitian gra!ity

6he present network o gra!ity obser!ations a"ross anada (red areas are the most

re"ent sur!eys)

7/25/2019 Gravity 2015

45/53

Gravity - hy se Gravity.

Fn Harth, a""urate "harting o !ariations in gra!ity ha!e been used or8

/rospe"ting or minerals, oil and gas reser!es

/redi"ting !ol"ani" a"ti!ity

F"eanography - Studying and monitoring the state o a!erage mean sea le!el

is used to show "hanges in o"ean "urrents and e!en pro!ide us with ad!an"e

lood warnings

Inertial na!igation systems o planes, ships, and missiles

Studying the Harths interior - we!e been able draw a pi"ture o "ore and

mantle dynami"s, whi"h "an be used to e@plain the Harths geology.

/re"ise estimates o the thi"kness o polar i"e sheets

Satellite orbit predi"tion - 3""ounting or the impa"t o gra!ity on the orbit

o a satellite means better perorman"e rom the many satellites orbiting the

Harth, in"luding one o the newest and most useul utilities, the lobal

/ositioning System. /S relies on a""urate satellite orbits to operate at its

best. uriously, /S is also an important tool in studying and ad!an"ing our

knowledge o the Harths gra!ity ield.

Sur!eying and mapping - a""urate gra!ity obser!ations are used to make a

model o mean sea le!el. 3pplying the model when doing a /S sur!ey

gi!es more a""urate positions.

Manua"turing and medi"ine - shuttle missions and planned spa"e station

resear"h will study "ell design and manua"turing pro"esses in a zero gra!ity

en!ironment in an eort to dis"o!er a "ure or diseases, su"h as "an"er, or to

build better ma"hines, e!en a new mousetrap.

7/25/2019 Gravity 2015

46/53

3s you "an see, the study o gra!ity has helped us in ways most o us will ne!er

realize.

6he material that makes up the earth "ompli"ates the study o its shape. F!er the

years we!e learned that the earth is not the mass o solid ro"k we thought it was.

6rue, its solid on the sura"e, but its a"tually more like a "andy that is hard on the

outside with a sot s=uishy "entre. 6he earth is a"tually made up o solid ro"k and

li=uid ro"k. 6hats right li=uid ro"k. Some parts o the earth are made up o ro"k

that is so hot that it lows just like water1 H!en the solid material isnt all the same.

Some ro"ks are hea!ier than others are. 6hen there are mountains and o"eans to

"onsider.

3ll this leads to the a"t that the earths gra!ity ield isnt the same e!erywhere.

3lthough these dieren"es are !ery, !ery, !ery small, and not enough or you to

noti"e, measuring these dieren"es make it possible to help igure out the earths

shape.

Eell take a more detailed look at the importan"e o the earths gra!ity (5).

#erat

Berat (weight) adalah gaya yang disebabkan oleh gravity. Berat dari suatu objek

adalah gaya gra!itasi (gravitational /ore) antara objek dan bumi. Semakin

bertambah massa suatu objek semakin besar berat yang dipunyai-nya. Berat adalah

suatu gaya, jadi berat diukur dalam newtons. $i permukaan bumi, suatu objek

dengan massa * kg mempunyai berat sekitar * 9.

Massa dan #erat

7/25/2019 Gravity 2015

47/53

Ingatlah bahwa massa diukur dalam kilogram (kg), dan berat diukur dalam

newton(). Massa suatu objek tetap sama dimana saja objek tersebut berada, akan

tetapi berat-nya dapat berubah. >al ini terjadi apabila objek berada di suatu tempat

dimana gra!ity-nya lebih kuat atau lebih lemah, seperti halnya di bulan. Bulan

mempunyai massa lebih ke"il dari pada bumi, dengan demikian gra!ity-nya lebih

ke"il dari gra!ity bumi. >al ini berarti bahwa berat objek di bulan lebih ke"il

dibandingkan dengan berat-nya di bumi. ra!ity bulan adalah *4A (seperenam) dari

gra!ity bumi. Seorang astronaut yang massa-nya *' kg berat-nya di bumi adalah

*.' 9. $i bulan beratnya hanya ' 9. Massa astronaut dimana saja berada

adalah *' kg.

ambar (Sumber (*))

Berat suatu objek berubah apabila kekuatan gra!ity berubah.

Gaya + pakah gaya itu.

7/25/2019 Gravity 2015

48/53

aya dapat saja merupakan dorongan (push) atau tarikan (pull). Sebagai "ontoh,

bilamana anda mendorong untuk membuka pintu anda harus menggunakan suatu

gaya ke pintu tersebut. 3nda juga harus menggunakan suatu gaya untuk menarik

la"i untuk membukanya. 3nda tidak dapat melihat suatu gaya namun sering anda

dapat melihat apa yang dilakukannya. aya dapat merubah ke"epatan sesuatu, arah

yang menggerakannya di dalam atau bentuk-nya. Sebagai "ontoh, pita yang elastik

menjadi lebih panjang apabila anda menariknya.

aya adalah suatu tarikan atau dorongan yang dikerahkan sebuah benda terhadap

benda lain. Satuan gaya dalam M2S adalah 9ewton ( 9 ), dan dalam "gs adalah

dyne.

Mengukur gaya

ambar ?or"e meter digunakan untuk mengukur gaya

aya dapat diukur dengan menggunakan /ore meteratau nera"a pegas. Besarnya

gaya yang diukur ditunjukkan oleh jarum penunjuk yang ada pada nera"a tersebut.

?or"e meter memuat suatu per yang dihubungan dengan gantungan logam.

7/25/2019 Gravity 2015

49/53

+sungan per bilamana suatu gaya dilakukan ke gantungan. Semakin besar gaya

yang dilakukan, semakin panjang gantungan per dan pemba"aannya semakin besar.

Satuan gaya disebut newtondengan symbol . $engan demikian * 9 itu lebih

besar dibandingkan dengan 9.

ambar 3pel jatuh

eraya 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 hari2 ada tahun 1333 seseorang yangbernama Sir Isaa" 9ewtondatang dengan ide yang baru2 !de-nya adalah

untuk membayangkan bahwa gravity bumi dipengaruhi oleh bulan dan

semua objek yang ada di bumi2 !nilah ide yang sangat radikal pada waktu

itu2

Sir Issa" 9ewton menjelaskannya kedalam tulisan mengenai ide nya yang baru

dan keterkaitan-nya dengan astronomi. Setelah hampir * tahun bekerja 9ewton

mempublikasikan the hilosophiae naturalis prinipia mathematia atau

rinipiapada tahun *A&0.

7/25/2019 Gravity 2015

50/53

rinipiadilihat pada dan ditunjukkan menjadi suatu tulisan keilmuan yang

sangat penting yang pernah ditulis. 6ulisan Sir Isaa" 9ewton melihat pada

gerakan objek dalam menolak dan tidak menolak dalam situasi dalam pengaruh

gaya sentripetal (aya sentripetal adalah gaya yang menarik ke arah pusat

massa).

ambar /engaruh gaya sentripetal

ambar QQQQ..

>asil tulisan 9ewton dilakukan untuk mengorbitkan benda-benda (planet),

proyektil, atau objek yang jatuh bebas dekat Bumi. Ia memperlihatkan bahwa

7/25/2019 Gravity 2015

51/53

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'6he or"e o attra"tion between obje"ts due to their mass.

"he 4aw o/ niversal Gravitation ' Semua objek di "akrawala menarik satu

dengan lainnya melalui gaya gra!itational2 kuran dari gaya tersebut

tergantung pada massa objek dan jarak antara objek-objek tersebut2

Gambar Gaya gravitational adalah keil antara objek-objek yang mempunyai

massa yang keil

*

7/25/2019 Gravity 2015

52/53

aya ra!itasi besar antara objek-objek yang mempunyai massa besar

' aturan hukum gra!itation uni!ersal 8

*) aya gra!itational bertambah jika massa dari objek bertambah.

') aya gra!itational berkurang apabila jarak antara objek-objek bertambah.

'

7/25/2019 Gravity 2015

53/53

Berat dan massa dalam kaitannya dengan gaya gra!itational 8 Mass G umlah

materi dalam suatu objek. Berat adalah ukuran gaya gra!itational pada suatu objek.

Ingatlah berat akan berubah dalam kaitannya dengan ' massa objek yang ditarik

satu dengan lainnya.

$atar /ustaka

*. 6he weight o an obje"t "hanges i the strength o gra!ity "hanges,

http844www.bb"."o.uk4s"hools4ks5bitesize4s"ien"e4energyRele"tri"ityRor"es4or

"es4re!ise5.shtml.

'. http844www.williams"lass."om4HighthS"ien"eEork4ra!ity.htm

5. 9atural ;esour"es anada, 'A.

http844www.geod.nr"an.g"."a4geodesy4whatis4inde@Re.php