Metode gravitasi

Metode gravitasi - Daftar Tabel

===

4.1 Metode gravitasi

Gaya gravitasi diperkenalkan pertama kali oleh Newton. Gaya yang muncul antara dua benda yang masing-masing bermassa m 1 dan m 2 berbanding lurus dengan perkalian massa dua benda dan berbanding terbalik dengan jarak kuadrat r 2 yang memisahkan pusat massa kedua benda tersebut.

F=G

(4.1) Dalam satuan Standar Internasional konstanta gravitasi − 11 G bernilai 6.672 × 10 Nm 2 /kg 2 ;

sementara dalam cgs,

− 8 Dyne cm G = 6.672 × 10 2 /g 2 . Gaya gravitasi menyebabkan benda kedua m 2 merasakan percepatan gravitasi akibat penga-

ruh benda pertama m 1 , yaitu m 1

g=G

56 BAB 4. APLIKASI DALAM SAINS Jika m 1 adalah massa bumi M e , g menjadi percepatan gravitasi bumi, yaitu

g=G

dimana R e adalah jari-jari bumi. Percepatan gravitasi pertama kali diukur oleh Galileo di Mena- ra Miring Pisa. Nilai g dipermukaan bumi adalah 980 cm/dt 2 . Sebagai penghargaan terhadap Galileo, 1 cm/dt 2 disebut 1 galileo atau 1 gal. Gravimeter adalah alat ukur percepatan gravitasi bumi di permukaan bumi. Sensitifitas gravimeter memiliki orde 10 − 5 gal atau 0.01 mgal.

Gambar 4.1 memperlihatkan diagram vektor respon gravitasi bumi g dan respon gravitasi yang berasal dari suatu benda anomali δg dengan komponen horizontal δg x dan komponen ver- tikal δg z . Karena δg z jauh lebih kecil dibanding

g, maka sudut θ tidak signifikan atau relatif sangat kecil sehingga bisa diasumsikan δg ≈ δg z . Artinya respon gravitasi komponen vertikal dari benda anomali dianggap sama persis atau mendekati respon gravitasi yang arah-nya me- nuju benda anomali tersebut. Sehingga, total percepatan gravitasi dalam arah vertikal adalah

g + δg z , terdiri atas percepatan gravitasi bumi dan percepatan gravitasi akibat benda anomali.

Gambar 4.1: Vektor percepatan gravitasi dalam arah vertikal akibat benda anomali dan akibat bumi

Pusat massa sebuah bola, berjari-jari a dengan densitas ρ, berada pada kedalaman z memiliki pengaruh gaya gravitasi pada benda yang ada disekitarnya. Alat gravimeter diletakkan di titik P sebagaimana tampak pada Gambar 4.2. Komponen vertikal percepatan gravitasi δg z dirumuskan sebagai berikut

mz

δg z =G

cos θ = G

=G

4.1. METODE GRAVITASI

√ karena m = ρV dan r = x 2 +z 2 , sementara V= 4 3 πa 3 , maka

δg z =G πa 3 ρ z

(4.5) atau disederhanakan menjadi

dimana 4 k=

3 Gπ

Gambar 4.2: Benda anomali berupa bola berada dibawah permukaan bumi Sebuah bola berjari-jari 50 m dengan densitas 2500 kg/m 3 berada di kedalaman 3000 m.

Besarnya percepatan gravitasi yang terukur oleh gravimeter di titik stasiun yang berjarak hori- zontal x = 200 m dihitung menggunakan script Matlab berikut

1 G = 6.672*1e-11; % konstanta gravitasi 2 k = (4*G*pi)/3; 3 a = 50;

% jari-jari bola

4 rho = 2500;

% densitas bola

5 z = 3000;

% kedalaman pusat bola

6 x = 200;

% jarak horizontal

8 dgz = (k*rho*a^3*z)/(x^2+z^2)^(3/2);

Pada bagian awal script, perlu ditambahkan clc dan clear all

1 clc 2 clear all

4 G = 6.672*1e-11; % konstanta gravitasi 5 k = (4*G*pi)/3; 6 a = 50;

% jari-jari bola

7 rho = 2500;

% densitas bola

8 z = 3000;

% kedalaman pusat bola

9 x = 200;

% jarak horizontal

11 dgz = (k*rho*a^3*z)/(x^2+z^2)^(3/2);

58 BAB 4. APLIKASI DALAM SAINS Agar lebih informatif, perlu ditambahkan keterangan tujuan program serta mempertegas bagian

inisialisasi dan perhitungan dgz

1 % PROGRAM Menghitung percepatan gravitasi pada arah vertikal 2 % Depok, 2 Maret 2013

4 clc 5 clear all

7 % ========== inisialisasi variabel ==================== 8 G = 6.672*1e-11; % konstanta gravitasi 9 k = (4*G*pi)/3; 10 a = 50;

% jari-jari bola

11 rho = 2500;

% densitas bola

12 z = 3000;

% kedalaman pusat bola

13 x = 200;

% jarak horizontal

15 % ========== menghitung dgz =========================== 16 dgz = (k*rho*a^3*z)/(x^2+z^2)^(3/2);

Ketika terdapat 2 variasi jarak horizontal, maka dgz dihitung 2 kali

1 % PROGRAM Menghitung percepatan gravitasi pada arah vertikal 2 % Depok, 2 Maret 2013

4 clc 5 clear all

7 % ========== inisialisasi variabel ==================== 8 G = 6.672*1e-11; % konstanta gravitasi 9 k = (4*G*pi)/3; 10 a = 50;

% jari-jari bola

11 rho = 2500;

% densitas bola

12 z = 3000;

% kedalaman pusat bola

14 % ------- Ada variasi x1 dan x2 ----------------------- 15 x1 = 200;

% jarak horizontal x1

16 x2 = 300;

% jarak horizontal x2

18 % ======== dgz dihitung 2 kali ======================== 19 dgz1 = (k*rho*a^3*z)/(x1^2+z^2)^(3/2); 20 dgz2 = (k*rho*a^3*z)/(x2^2+z^2)^(3/2);

Variasi jarak horizontal disimpan dalam sebuah variabel, yaitu variabel x. Hasil perhitungan dgz juga disimpan dalam sebuah variabel, yaitu variabel dgz

1 % PROGRAM Menghitung percepatan gravitasi pada arah vertikal 2 % Depok, 2 Maret 2013

4 clc 5 clear all

7 % ========== inisialisasi variabel ==================== 8 G = 6.672*1e-11; % konstanta gravitasi 9 k = (4*G*pi)/3;

4.1. METODE GRAVITASI

10 a = 50;

% jari-jari bola

11 rho = 2500;

% densitas bola

12 z = 3000;

% kedalaman pusat bola

14 % ------- Ada 2 variasi disimpan dalam variabel x ----- 15 x = [200 300];

% variasi jarak horizontal x

17 % ======== dgz dihitung 2 kali melibatkan indeks ====== 18 dgz(1) = (k*rho*a^3*z)/(x(1)^2+z^2)^(3/2); 19 dgz(2) = (k*rho*a^3*z)/(x(2)^2+z^2)^(3/2);

Jika terdapat 3 variasi jarak horizontal, maka variabel x diisi dengan 3 angka. Adapun perhi- tungan dgz mengikuti jumlah angka pada variabel x

1 % PROGRAM Menghitung percepatan gravitasi pada arah vertikal 2 % Depok, 2 Maret 2013

4 clc 5 clear all