Gaya Gravitasi
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| mass/mæs/ | massa |
| Newton's law of universal gravitation/ˈnjuːtnz lɔː ɒv ˌjuːnɪˈvɜːsl ˌɡrævɪˈteɪʃn/ | Hukum gravitasi universal Newton |
| weight/weɪt/ | berat |
| gravitational field/ˌɡrævɪˈteɪʃənl fiːld/ | medan gravitasi |
Apel dan Bulan
- Gaya yang sama yang membuat jatuh apel juga menahan Bulan dalam orbitnya.
- Lompatan ide Newton: setiap massa menarik setiap massa lainnya.
- Tarikan tersebut biasanya terlalu lemah untuk dirasakan — sampai salah satu massanya seukuran planet.
- Satu persamaan mencakup apel yang jatuh, bulan yang mengorbit, dan seluruh galaksi.
Gravitasi universal
- Hukum gravitasi universal Newton memberikan besaran tarikan antara dua massa:
- Besarnya bertambah seiring massa dan berkurang sesuai kuadrat dari jarak $r$ di antara keduanya.
- $G$ adalah konstanta gravitasi universal yang sangat kecil.
Pilih semua cara untuk meningkatkan gaya gravitasi antara dua benda.
Massa lebih besar atau jarak lebih pendek keduanya meningkatkan $F_g = Gm_1m_2/r^2$; jarak lebih panjang menurunkannya.
Massa versus berat
- Massa adalah jumlah materi dalam suatu objek -- sama di mana saja di alam semesta.
- Berat adalah gaya gravitasi pada massa tersebut, $F_g = mg$ -- ini berubah sesuai lokasi.
- Di Bulan massa Anda tidak berubah, tetapi berat Anda menjadi sekitar seperenam.
Seorang astronot memiliki massa $70\ \text{kg}$. Berapa beratnya di Bumi (dalam N, gunakan $g = 9.8$)?
$F_g = mg = 70 \times 9.8 = 686\ \text{N}$.
Massa seorang astronot lebih kecil di Bulan daripada di Bumi.
Massa adalah sifat intrinsik dan tidak berubah di mana pun. Yang berbeda adalah berat (sekitar satu-perenam di Bulan).
Sebuah batu memiliki berat $60\ \text{N}$ di Bumi ($g = 9.8$). Berapa massanya (dalam kg)?
$m = F_g/g = 60/9.8 \approx 6.12\ \text{kg}$ -- dan massa itu tetap sama di Bulan.
Medan gravitasi
- Di dekat planet, kekuatan medan gravitasi adalah $g = \dfrac{GM}{r^2}$.
- Ini $g$ persis sama dengan yang ada di $F_g = mg$.
- Sebuah planet berbentuk bola menarik seolah-olah seluruh massanya terkonsentrasi di pusatnya.
Kekuatan medan gravitasi dekat sebuah planet adalah $g = GM/r^{____}$.
$g = GM/r^2$ — hukum kuadrat terbalik lagi.
Gaya ini melemah seiring jarak
- Karena $1/r^2$, gravitasi turun dengan cepat saat Anda menjauh.
- Gandakan jarak Anda dari pusat planet dan $g$ turun menjadi seperempat.
- Satelit mengorbit jauh, di mana tarikan lebih lembut daripada di permukaan.
Gravitasi menurun seiring jarak
Gaya gravitasi antara dua massa melemah saat mereka menjauh (hukum kuadrat terbalik).
Anda berpindah ke jarak dua kali jarak awal Anda dari pusat planet. Gaya gravitasi pada Anda menjadi...
Gravitasi bergantung pada $1/r^2$, sehingga menggandakan $r$ membagi gaya dengan $2^2 = 4$.
Sebuah $10\ \text{kg}$ batuan memiliki massa yang sama di Bumi dan Bulan.
- Di Bumi ($g = 9.8$): berat $= mg = 98\ \text{N}$.
- Di Bulan ($g = 1.6$): berat $= 16\ \text{N}$.
- Massa tetap; hanya berat yang berubah sesuai medan lokal.
Jangan campuradukkan massa dan berat. Timbangan dalam kilogram membaca massa Anda; tarikan ke bawah dalam newton adalah berat Anda. Astronot yang melayang di orbit terasa tanpa berat, namun massa dan inersianya tidak berubah sedikit pun.
Gravitasi universal: $F_g = \dfrac{G m_1 m_2}{r^2}$ -- setiap massa menarik massa lain, menurun sesuai $1/r^2$. Massa adalah sifat intrinsik; berat $= mg$ bergantung pada medan gravitasi lokal $g = GM/r^2$. Pindah dua kali lebih jauh dan $g$ turun menjadi seperempat.