Hukum Gravitasi Newton Materi Pembelajaran

Fisika Dasar I 41

5. Hukum Gravitasi Newton

Semula Newton menyimpulkan bahwa gaya gravitasi yang dialami sebuah benda di permukaan bumi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak pusat benda ke pusat bumi. Jadi 2 2 1 r m m g F  dengan m 1 adalah massa bumi dan m 2 massa benda, dan r adalah jarak dari pusat bumi ke benda. Newton kemudian menemukan kesimpulan tentang gaya gravitasi yang dialami benda di bumi berlaku pula bagi benda pada benda-benda lain di matahari, bulan, dan planet lainnya. Dengan kata lain, kesimpulan Newton di atas berlaku universal, dan ditulis : 2 2 1 r m m G g F  ............................................................................................................................ 3 dengan m 1 massa bumi dan m 2 massa kedua benda, dan r adalah jarak antar ke duanya serta G adalah konstanta universal atau disebut juga tetaan gravitasi alam semesta. Dari eksperimen diperoleh G = 6,67x10 -11 Nm 2 kg 2 . Persamaan 3.5 dikenal sebagai hukum Gravitasi Newton. Berdasarkan persamaan 3.4 diperoleh : 2 r b m G g  perubahan percepatan gravitasi bumi diberikan oleh : r gdr dr r b Gm dg 2 3 2             .................................................................................................. 4 atau r dr g dg 2   ....................................................................................................................................... 5 tanda minus menyatakan bahwa jika jarak bertambah sebesar dr, maka percepatan gravitasi akan berkurang sebesar dg2. Karena bumi tidak benar-benar berupa bola, harga g di permukaan bumi bergantung pada lintang. Di khatulistiwa untuk lintang 0 harga g 9,75039 ms 2 dan untuk lintang 60 harga g = 9,81918 ms 2 . Harga-harga tersebut hanyalah harga rata-rata. Harga g masih berubah dari suatu tempat ke tempat lain pada Fisika Dasar I 42 lintang yang sama karena sifat lapisan bumi. Perbedaan harga ini digunakan dalam eksplorasi bahan galian bumi. Contoh : Berapa besar gaya gravitasi pada benda yang bermassa 2000 kg yang melakukan orbit d atas permukaan bumi setinggi dua kali jari-jari bumi dari pusat bumi? Jari- jari bumi 6380 km, massa bumi = 5,98 x 10 24 kg dan G = 6,67 x 10 -11 N mkg 2 . Jawab : 2 2 1 r m m G g F  = 4900 N

6. Gaya Gesekan