Hukum Gravitasi Newton

Setiap benda di alam ini mengalami gaya gravitasi yaitu gaya tarik – menarik antar benda. Keberadaan gaya gravitasi di alam semesta memungkinkan planet-planet, satelit-satelit, dan benda-benda langit lainnya bergerak pada lintasannya. Tokoh yang pertama kali menyampaikan gagasan mengenai gaya gravitasi adalah Isaac Newton. Gagasan yang disampaikan Newton menyatakan hubungan gaya tarik menarik, massa benda, dan jarak antar benda. Pendapat tersebut disimpulkan melalui sebuah pernyataan bahwa antara dua benda merupakan gaya tarik-menarik yang berbanding lurus dengan massa setiap benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara benda tersebut.

Aplikasi hukum gravitasi Newton dimanfaatkan untuk berbagai kepentingan seperti menghitung massa bumi, massa matahari, satelit, dan berbagai benda langit lainnya. Selain itu, hukum gravitasi Newton juga dimanfaatkan untuk mengetahui kecepatan satelit, jarak orbit satelit, dan kecepatan lepas satelit yang tepat agar dapat berada pada posisi yang diinginkan. Salah satu contoh gaya gravitasi terdapat pada gaya tarik menarik antara bumi dengan bulan.

Hukum gravitasi Newton dapat digunakan untuk menghitung besar gaya yang terjadi pada benda tersebut. Bagaimana cara mengetahui besar gaya gravitasi Newton pada suatu benda? Sobat idschool dapat mencari tahu melalui ulasan di bawah.

Baca Juga: Usaha = Gaya x Perpindahan (W = F X s)

Rumus Gaya Gravitasi Newton

Bunyi hukum gaya gravitasi Gaya gravitasi antara dua benda merupakan gaya tarik menarik yang besarnya berbanding lurus dengan hasil kali masing – masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda tersebut. Sehingga, semakin besar massa masing – masing benda akan membuat besar gaya gravitasi semakin besar pula. Sebaliknya, semakin jauh jarak antara kedua benda akan membuat besar nilai gaya gravitasi semakin kecil.

Secara matematis, hukum gravitasi Newton dinyatakan melalui sebuah rumus gaya gravitasi seperti berikut.

Antara Bumi dan benda – benda langit lain terdapat gaya gravitasi yang besarnya dapat diketahui melalui persamaan di atas. Misalkan massa Bumi dinyatakan sebagai M, massa benda langit adalah m, dan jarak antara bumi dan benda langit tersebut adalah r. Besar gaya gravitasi antara Bumi dan benda langit tersebut dinyatakan melalui persamaan.

Berat benda merupakan gaya gravitasi bumi terhadap benda tersebut, sehingga diperoleh persamaan w = F.

Benda yang memiliki massa menimbulkan gaya gravitasi terhadap benda – benda lain di sekitarnya. Ruang di sekitar benda bermassa disebut medan gravitasi yang dinyatakan seperti pada persamaan di atas.

Baca Juga: Hukum Newton dalam Kehidupan Sehari – Hari

Contoh Soal dan Pembahasan

Beberapa contoh soal di bawah dapat sobat idschool gunakan untuk mengukur sebarapa besar pemahaman terkait bahasan di atas. Keberhasilan mengerjakan soal merupakan salah satu indikator yang menunjukkan bahwa sobat idschool telah memahami suatu bahasan. Setiap contoh soal yang diberikan dilengkapi dengan pembahasan soal. Sobat idschool dapat menggunakan pembahasan tersebut sebagai tolak ukur keberhasilan mengerjakan soal. Selamat berlatih!

Contoh 1 – Soal Hukum Gravitasi Newton

Tiga benda masing-masing bermassa m_A = 4,5 kg; m_B = 2 kg; dan m_C = 8 kg terletak pada satu garis lurus. Diketahui jarak A – B adalah 30 cm dan jarak B – C = 40 cm. Besar gaya gravitasi yang dialami benda B yang terletak di antara benda A dan benda C adalah ….
A. 100 N
B. 75 N
C. 25 N
D. 6 N
E. 0 N

Pembahasan:

Berdasarkan keterangan pada soal dapat diperoleh informasi seperti berikut.

• massa benda A: m_A = 4,5 kg
• massa benda B: m_B = 2 kg
• massa benda C: m_C = 8 kg
• jarak A – B: r_AB = 30 cm = 0,3 m
• jarak B – C: r_AC = 40 cm = 0,4 m

Menghitung besar gaya gravitasi yang dialami benda B yang terletak di antara benda A dan benda C.

Jadi, besar gaya gravitasi yang dialami benda B yang terletak di antara benda A dan benda C adalah 0 N

Jawaban: E

Contoh 2 – Soal Hukum Gravitasi Newton

Perhatikan gambar 3 buah bola bermassa menempati sudut sudut segitiga siku-siku ABC seperti gambar di bawah!

Diketahui bahwa konstanta gravitasi umum dinyatakan dalam G. Besar gaya gravitasi yang bekerja pada bola B adalah ….
A. 6,25 × 10^–10 N
B. 8,25 × 10^–10 N
C. 12,25 × 10^–10 N
D. 25,25 × 10^–10 N
E. 50,25 × 10^–10 N

Pembahasan:

Berdasarkan keterangan pada soal dapat diperoleh informasi-informasi seperti berikut.

• massa bola A: m_A = 16 kg
• massa bola B: m_B = 9 kg
• massa bola C: m_C = 16 kg
• jarak B ke A: r_BA = 3 m
• jarak A ke C: r_AC = 5 m

Besar gaya gravitasi yang bekerja pada bola B bisa dicari dengan menggunakan cara sebagai berikut :

Menghitung jarak B ke C (r_BC):
r_AC² = r_BA² + r_BC²
5² = 3² + r_BC²
25 = 9 + r_BC²
r_BC² = 25 – 9
r_BC² = 16
r_BC = √16
r_BC = 4 m

Menghitung gaya Gravitasi pada bola B karena pengaruh bola A (F_BA):

Menghitung gaya Gravitasi pada bola B karena pengaruh bola C (F_BC):

Menghitung resultan gaya gravitasi pada benda B (F_B):

Jadi, gaya gravitasi yang bekerja pada bola B adalah 12,25 × 10^–10 N.

Jawaban: C

Contoh 3 – Soal Gaya Gravitasi Newton

Bila berat benda di permukaan bumi adalah w newton, maka berat benda tersebut di luar bumi yang jauhnya 3R dari pusat bumi adalah …. (R = jari-jari bumi)
A. w newton
B. ¹/₃ w newton
C. ¹/₄ w newton
D. ¹/₉ w newton
E. ¹/₁₆ w newton

Pembahasan:

Misalkan benda yang terletak di luar bumi adalah titik x,

• jarak x ke pusat bumi: r_x = 3R
• berat benda di permukaan bumi: w = w newton

Menghitung berat benda di x (w_x):

Jadi, berat benda tersebut di luar bumi yang jauhnya 3R dari pusat bumi adalah ¹/₉ w newton.

Jawaban: D

Contoh 4 -Soal Hukum Gaya Gravitasi Newton

Pembahasan:

Perbandingan antara gravitasi A dan B:

Menentukan nilai perbandingan percepatan gravitasi g_A dan g_B:

Jawaban: B

Demikianlah tadi ulasan materi hukum gravitasi Newton yang dilengkapi dengan contoh soal dan pembahasannya. Terimakasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat.

Baca Juga: Gaya Lorentz

Sumber gini.com