Hukum Gravitasi Newton

gammafisblog.blogspot.com - Kali ini kita akam belajar tentang "Hukum Gravitasi Newton". Dimana kta akan mempelajarai besaran-besaran terkait dengan hukum gravitasi newton, seperti Gaya Gravitasi (gaya tarik menarik antara partikel bermassa yang terpisah sejauh R), medan gravitasi dan perbandingan percepatan gravitasi planet serta kita akan mempelajari 3 Hukum Kepler.

Kumpulan Soal dan Pembahasan Soal Ujian Nasional (UN) Fisika SMA

Apa itu Gravitasi?

Mengapa benda selalu jatuh kebawah, mengapa bumi bisa mengelilingi matahari. Ingatkah kita tentang hukum I Newton yang menyatakan bahawa ketika tidak ada gaya yang berkerja maka kecepatan benda konstan atau percepatan benda sama dengan nol. Sebelumnya kita telah mempelajari tentang gerak melingkar akibat gaya setripetal. Maka kita dapat simpulkan bahawa ada gaya yang menyebabkan bumi mengelilingi matahari, pasti ada gaya tarik menarik antara bumi dan matahari yang saat ini dikenal dengan gaya gravitasi. Jadi secara sederhana, gaya gravitasi adalah gaya tarik menarik antara dua partikel.

Ditemukan tentang hukum gravitasi merupakan sebuah revolusi besar dalam pandangan ilmu fisika pada waktu itu. Ilmuk Fisika Mekanika mengunakan 3 hukum newton untuk mengamati pergerakan benda akibat ada dan tidaknya gaya.

Hukum Gravitasi Newton

Setiap partikel dialam semesta ini saling berinteraksi satu sama lain, setiap partikel bermassa menarik partikel lain dimana besarnya gaya tarik tersebut sebanding dengan perkalian kedua massa parikel dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara partikel. gaya tarik partikel dikenal dengan gaya gravitasi.

"Besarnya gaya tarik menarik antara dua partikel sebanding dengan perkalian kedua massa partikel dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak"

Keterangan :

F adalah gaya tarik menarik anatar dua parikel (N)

G adalah Konstanta Gravitasi (6.67 .10^-11) [Nm^2/Kg^2]

m1, m2 adalah massa masing masing parikel (kg)

R adalah jarak antara dua partikel (m)

Medan Gravitasi

Medan gravitasi adalah daerah yang masih terpengaruh oleh gaya gravitasi. dimana besarnya medan gravitasi merupakan hasil bagi antara besarnya gaya gravitasi yang dirasakan oleh benda tersebut dengan massa benda. misalkan suatu dibenda pengaruh kuat medan gravitasi bumi, maka besarnya kuat medan yang dirasakan benda adalah besarnya gaya tarik bumi terhadap benda dibagi dengan massa benda. Setiap titik pada dimensi ruang memiliki nilai vektor medan gravitasi yang seragam pada jarak R yang sama. Jadi ketika kita meletakkan benda uji bermassa m pada posisi tertentu maka medan gravitasi pada posisi tersebut adalah :

Percepatan Gravitasi

Hukum II Newton menyatakan bahwa gaya mengakibatkan perubahan kecepatan atau terjadinya percepatan partikel. Jadi percepatan gravitasi timbul karena adanya gaya gravitasi. Gaya gravitasi bumi tidak lain merupakan gaya berat dimana besarnya gaya berat adalah besarnya massa benda di kali percepatan gravitasi. Jika suatu benda bermassa m dibawah pengaruh gaya gravitasi bumi dimana massa Bumi adalah M dan jari-jari R maka besarnya gaya gravitasi adalah :

Jika suatu benda berada diatas permukaan bumi pada ketinggian h atau berjarak r = R + h dari pusat bumi, maka besar perbandingan percepatan gravitasi (g') pada ketinggian h terhadap percepatan gravitasi pada pusat bumi (g) adalah :

Percepatan Gravitasi pada Ketingian h

Penerapan Hukum Gravitasi Newton

1. Menentukan Massa Bumi

Untuk menentukan massa bumi kita dapat mengunakan persamaan percepatan gravitasi pada permukaan bumi dimana kita tahu bahwa percepatan gravitasi pada permukaan bumi (g = 9.8 m/s2) dan jari-jari bumi adalah 6.38 .10^6 m serta konstan gravitasi G = 6.67 .10^-11 Nm^2/Kg^2. Maka diperoleh :

Menentukan Massa Bumi

2. Menentukan Kelajuan Benda dalam mengorbit planet.

Bentuk bumi hampir mendekati lingkaran, disini diangga bumi berbentuk lingkaran sehingga kita dapat mengunakan Hukum II Newton untuk mencari kelajuan orbit benda. benda bergerak melingkar karena adalanya gaya sentripetal dan percepatan sentripetal benda adalah :

3. Menentukan Perbandinagn Gravitasi Bumi dan Planet lain

Sebelumnya kita telah membahas mengenai besar percepatan gravitasi pada permukkan bumi, dengan mengunakan konsep yang sama maka kita dapat menetukan besar percepatan gravitasi planet lain.

Contoh Soal :

1. Perhatikan gambar berikut.

Dua bola timah identik dengan jari-jari r, bersentuhan dan saling tarik menarik dengan garitasi F (Lihat gambar(a)). Tentukan gaya gravitasi antara dua bola timah sejenis dengan jari-jari 3r (Lihat gambar(b)) adalah ....?

A. (1/9)F

B. (1/3)F

C. 3 F

D. 27 F

E. 81 F

Jawabannya: A

Solusi:

Diketahui :

Ra = r

Rb = 3r

Ditanya: Tentukan Gaya Gravitasi Rb =...?

Jawab:

2. Massa planet A sekitar 4 kali massa planet B dan jarak antarpusat planet A ke B adalah R. Suatu benda uji bermassa M yang berada pada jarak r dari planet A dan pada garis lurus yang menghubungkan kedua planet memiliki gaya gravitasi nol. Jarak r tersebut adalah ...R

A. 0.25

B. 0.5

C. 2/3

D. 0.75

E. 0.8

Jawabannya : C

Solusi:

Diketahui:

Ma = 4 Mb

Ra = r

Ditanya: Jarak r adalah=...?

Jawab:

3. Dua pelanet bebentuk bola mempunyai rapat massa rata-rata sama, sedangkan jari-jarinya R1 dan R2. perbandingan medan gravitasi pada permukaan planet pertama terhadap medan gravitasi pada permukaan planet kedua adalah:...?

A. R1 : R2

B. R2 : R1

C. (R1)^2 : (R2)^2

D. (R2)^2 : (R1)^2

E. (akar R1) : (akar R2)

Jawabannya: A

Solusi:

Diketahui:

rapat massa rata-rata sama (Massa jenis sama)

Jari-jari kedua planet R1 dan R2

Ditanya: Perbandingan Medan gravitasi (g1 : g2) =...?

Jawab:

4. Sebuah bintang yang baru terbentuk memiliki kerapatan rho, jari-jari R dan percepatan gravitasi pada permukkan g. Dalam perkembangannya, bintang tersebut mengembang hingga memiliki kerapatan rho.1 = 0.75 rho dan jari-jari R1 = 1.25 R. Tentukan percepatan gravitasi di permukaanya pada keadaan tersebut adalah :...?

A. (9/25) g

B. (18/25) g

C. (9/16) g

D. (15/16) g

E. g

Jawabannya : D

Solusi:

Diketahui:

rho.1 = 0.75 rho

R1 = 1.25 R

Ditanya: Percepatan Gravitasi (g1) =...?

Jawab:

5. Percepatan gravitasi pada permukaan bumi adalah g. Pada permukaan pelanet yang massanya sama denga bumi tetapi massa jenisnya dua kali Bumi, percepatan gravitasi akan menjadi...?

A. 2^(-2/3) g

B. 2^(-1/3) g

C. g

D. 1^(1/3) g

E. 2^(2/3) g

Jawabannya: E

Solusi:

Diketahui:

Mp = M.bumi = M

rho.p = 2 rho.bumi

Ditanya: Percepatan Gravitasi Planet =...?

Jawab:

6. Jika percepatan gravitasi pada permukkan Bumu adalah 10 m/s2, berapakah percepatan gravitasi pada ketingian 3/2 R (R = jari-jari Bumi) diatas permukaan bumi ?

A. 1.2 m/s2

B. 1.3 m/s2

C. 1.4 m/s2

D. 1.5 m/s2

E. 1.6 m/s2

Jawabannya: E

Solusi:

Diketahui:

g = 10 m/s2

h = 3/2 R

Ditanya: percepatan gravitasi pada ketingian 3/2 R =...?

Jawab:

7. Sebuah satelit Bumi mengorbit setinggi 3600 Km di atas permukaan Bumi. Jika jari-jari Bumi adalah 6400 Km dan gerak satelit dianggap melingkar beraturan, kelajuannya dalam Km/s adalah ...?

A. 6.4

B. 64

C. 640

D. 6400

E. 64000

Jawabannya: A

Solusi:

Diketahui:

h = 3600 Km

R = 6400 Km

Ditanya: Kelajuan satelit =...?

Jawab:

Gunakan Persamaan Kelajuan Orbit benda:

8. Sebuah peluru diluncurkan dari permukaan suatu planet (Massa = M dan jari-jari = R). Kelajuan peluncuran yang diperlukan (abaikan efek atmosfer) jika peluru naik ke ketinggian 2R di atas permukaan planet adalah :...?

A. (4GM/2R)^1/2

B. (8GM/5R)^1/2

C. (3GM/2R)^1/2

D. (5GM/3R)^1/2

E. (GM/3R )^1/2

Jawabannya: E

Solusi:

Diketahui:

h = 2R

r = R + h = R + 2R = 3R

Ditanya: Kelajuan peluru =...?

Jawab:

9. Pertimbangan Suatu tembakan mengitari Bumi. Sebuah benda dilempar secara Horizontal pada radius r mengitari Bumi yang diangga berbentuk bola. Periode benda tersebut adalah :...?

A.1/2π √((GM)/r^3)

B.1/2π √(r^3/(GM))

C.2π √(GM/r^3)

D.2π √(r^3/GM)

E. 24 Jam

Jawabannya: D

Solusi:

Diketahui:

Radius = r

Ditanya: Periobe benda =...?

Jawab:

10. Hitung besar dan arah resultan gaya gravitasi yang berkerja pada benda bermassa m (Lihat pada gambar). Nyatakan jawaban Anda dalam G,m , dan a.

Jawabannya:

Solusi:

Diketahui:

jarak benda sama, yaitu : r = a

Jawab:

Gunakan Prinsip Penjumlahan Vektor.

11. Tiga parikel diletakkan di titik-titik sudut sebuah segitiga siku-siku seperti gambar berikut.

Hitung besar dan tangen arah resultan gaya gravitasi yang berkerja pada partikel bermassa m. Nyatakan jawaban Anda dalam G,m , dan a.

Jawabannya:

Solusi:

Diketahui:

m1 = 2m

m2 = m3 = m

Jawab: 

Itulah sedikit pembahasan mengenai "Hukum Gravitasi Newton dan Penerapannya" Semoga artikel ini dapat Bermanfaat bagi kita semua. Artikel ini bertujuan hanya untuk berbagi ilmu. Karena berbagi itu indah. Jika ada kesalahan Mohon dikritik dan berikan masukkanya. Terimakasih atas kunjungannya dan jangan lupa di share serta like artikel ini.

Terimasih.

Share this post