GRAVITASI

GRAVITASI
Hukum Newton mengenai gravitasi universal:
Gaya diantara sebarang dua partikel yang mempunyai massa m1 dan massa m2 yang dipisahkan oleh suatu jarak r adalah suatu tarikan yang bekerja sepanjang garis yang menghubungkan partikel-partikel tersebut yang besarnya adalah
F = G (m1 m2)/r2
dengan G adalah sebuah konstanta universal yang mempunyai nilai yang sama untuk semua pasangan partikel. Konstanta universal G mempunyai dimensi L3/MT2 , sebuah skalar.
Bahwa hukum Newton mengenai gravitasi universal bukanlah sebuah persamaan yang mendefinisikan untuk salah satu dari kuantitas-kuantitas fisis yang terkandung di dalam hukum tersebut. Gaya didefinisikan dari hukum kedua Newton, konstanta G dicari dengan eksperimen.
Gaya gravitasi diantara dua partikel tak tergantung dari kehadiran benda-benda lain atau sifat-sifat ruang yang mengantari partikel tersebut.
Untuk menentukan nilai G maka kita perlu mengukur gaya tarikan diantara dua massa yang diketahui. Pengukuran yang teliti telah dibuat untuk pertama kalinya oleh Lord Cavendish pada tahun 1798, dengan nilai G = 6,6720 x 1011 N m2/kg2
Konstanta G dapat ditentukan dengan metode penyimpangan maksimum yang dilukiskan dalam gambar 2-1. Dua bola kecil yang masing-masing mempunyai massa m, diikatkan ke ujung-ujung sebuah tongkat yang ringan. “Dumbel” yang tegar ini digantungkan dengan sumbunya di dalam arah horisontal, oleh sebuah serat vertikal yang halus. Dua bola besar yang masing-masing mempunyai massa M ditempatkan di dekat ujung-ujung dumbel pada sisi-sisi yang berlawanan. Bila massa-massa besar tersebut berada di dalam kedudukan A dan kedudukan B, maka massa-massa kecil akan ditarik, karena hukum gravitasi, dan sebuah momen kakas ( torsi ) dikerahkan pada dumbel tersebut yang merotasikan dumbel dalam arah yang berlawanan dengan arah perputaran jarum jam, seperti yang terlihat dari atas. Bila massa-massa benda tersebut berada pada kedudukan A’ dan B’ maka dumbel berotasi dalam arah yang searah dengan arah perputaran jarum jam. Seerat tersebut menentang momen kakas sewaktu serat dipilin. Sudut teta melalui dimana serat tersebut dipilin bila bola-bola dipindahkan dari satu kedudukan ke kedudukan yang lainnya diukur dengan mengamati penyimpangan sebuah sinar cahaya yang direfleksikan dari cermin kecil yang diikatkan pada serat tersebut. Jika massa-massa dan jarak-jarak pemisahnya dan konstanta puntiran dari serat diketahui, maka kita dapat menghitung G dari sudut pilin yang diukur. Gaya tarikan adalah sangat kecil sehingga serat tersebutharuslah mempunyai konstanta puntir yang sangat kecil jika kita ingin mendapatkan pilinan ( puntiran ) yang dapat dideteksi.
Tinjaulah dua partikel a dan B yang mempunyai massa gravitasi m’A dan m’B dimana beraksi partikel ketiga C yang mempunyai massa gravitasi m’C. Misalkan partikel ketiga tersebut berada pada jarak r yang sama dari kedua partikel lain. Maka, gaya gravitasi yang dikerahkan oleh C pada A adalah
FAC = G (m’A . m’B ) / r2
Dan gaya gravitasi yang dikerahkan oleh C pada B adalah
FBC = G (m’B . m’C ) / r2
Perbandingan gaya gravitasi pada A dan B adalah perbandingan massa-massa gravitasinya, yakni
F_AC/F_BC = m_A'/m_B'
Sekarang misalkan bahwa benda ketiga C adalah bumi. Maka FAC dan FBC adalah apa yang kita namakan berat benda A dan berat benda B, yakni
W_A/W_B = m_A'/m_B'
Maka, hukum gavitasi universal didalamnya mengandung hasil bahwa berat berbagai benda ditempat yang sama pada bumi adalah persis sebanding dengan massa-massa gravitasinya.