Gaya Gravitasi
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| gravity/ˈɡrævɪti/ | gravitasi |
| weight/weɪt/ | berat |
| gravitational field strength/ˌɡrævɪˈteɪʃənl fiːld streŋθ/ | kekuatan medan gravitasi |
Apel dan Bulan merasakan tarikan yang sama
- Legenda menyebut sebuah apel jatuh membuat Newton bertanya: apakah tarikan yang sama mencapai Bulan?
- Benar. Satu hukum gravitasi mengatur baik apel tersebut maupun orbitnya.
- Di dekat Bumi, kita merasakannya sebagai berat—gaya ke bawah $mg$.
- Semakin jauh, hukum yang sama menjadi universal $F = \dfrac{GMm}{r^2}$.
Berat di dekat permukaan
- Berat adalah gaya gravitasi pada suatu benda: $W = mg$, lurus ke bawah.
- Di sini $g$ adalah kekuatan medan gravitasi, sekitar $9.8\ \tfrac{\text{N}}{\text{kg}}$ di permukaan Bumi.
- Jadi massa $1\ \text{kg}$ memiliki berat sekitar $9.8\ \text{N}$.
- Berat adalah gaya (newton); massa adalah jumlah materi (kilogram).
Gravitasi di dunia yang berbeda
Ubah planet dan lihat bagaimana g yang lebih lemah atau lebih kuat membengkokkan peluncuran yang sama secara berbeda.
Berapakah berat tas $5\ \text{kg}$ di Bumi, di mana $g = 9.8\ \tfrac{\text{N}}{\text{kg}}$? Jawab dalam $\text{N}$.
$W = mg = 5 \times 9.8 = 49\ \text{N}$.
Di planet yang jauh, batu $10\ \text{kg}$ memiliki berat $25\ \text{N}$. Berapakah $g$ di sana, dalam $\tfrac{\text{N}}{\text{kg}}$?
$g = W/m = 25/10 = 2.5\ \tfrac{\text{N}}{\text{kg}}$.
Gravitasi universal
- Setiap massa menarik setiap massa lain: $F = \dfrac{G M m}{r^2}$.
- $M$ dan $m$ adalah dua massa, $r$ jarak antara pusat mereka, $G$ konstanta.
- Semakin besar massanya, semakin kuat tarikannya; semakin jauh jaraknya, semakin lemah.
- Satu rumus ini menyatukan apel, bulan, planet, dan galaksi.
Pilih semua perubahan yang akan membuat gaya gravitasi antara dua benda lebih kuat.
$F = GMm/r^2$ meningkat seiring bertambahnya massa dan menyusut seiring jarak. Memisahkan mereka melemahkannya.
Hukum kuadrat terbalik
- Gravitasi menurun seiring $\dfrac{1}{r^2}$—hukum kuadrat terbalik.
- Gandakan jaraknya dan gayanya turun menjadi seperempat; tiga kali lipatnya dan turun menjadi sepersembilan.
- Itulah sebabnya $g$ lebih lemah di puncak gunung daripada di permukaan laut.
- Kekuatan medan terhubung dengan hukum melalui $g = \dfrac{GM}{r^2}$.
Jika jarak antara dua massa menjadi dua kali lipat, gaya gravitasi di antara mereka menjadi:
Gravitasi bersifat kuadrat terbalik: $F \propto 1/r^2$, sehingga menggandakan $r$ menghasilkan $1/2^2 = 1/4$ gayanya.
Gaya gravitasi sebanding dengan $1/r^{\_\_}$. Isilah pangkatnya.
Ini adalah hukum kuadrat-terbalik: $F \propto 1/r^2$.
Berat bukan massa. Massa ($\text{kg}$) tidak pernah berubah; berat ($\text{N}$) bergantung pada $g$ lokal. Di Bulan ($g \approx 1.6\ \tfrac{\text{N}}{\text{kg}}$) massa Anda tetap sama tetapi berat Anda hanya sekitar satu perenam.
Sebuah benda memiliki berat yang sama di seluruh alam semesta.
Berat $W = mg$ bergantung pada gravitasi lokal $g$. Massa tetap tetap, tetapi berat berubah dari planet ke planet.
Temukan berat karung $5\ \text{kg}$ di Bumi ($g = 9.8\ \tfrac{\text{N}}{\text{kg}}$).
- $W = mg = 5 \times 9.8 = 49\ \text{N}$, lurus ke bawah.
Bawa karung yang sama ke Bulan dan beratnya turun menjadi sekitar $8\ \text{N}$—tetapi massanya masih $5\ \text{kg}$.
Gravitasi memberikan berat $W = mg$ di dekat permukaan dan mengikuti hukum universal $F = GMm/r^2$ secara umum. Ini adalah gaya kuadrat terbalik (doublen $r$ → quarter $F$), dan $g = GM/r^2$. Massa (kg) tetap; berat (N) berubah sesuai $g$.