Percepatan gravitasi adalah waktu rata-rata yang dibutuhkan partikel untuk menarik partikel ke arahnya dalam medan gravitasi tertentu. Gaya gravitasi merupakan salah satu gaya dalam ilmu fisika yang ditemukan oleh Isaac Newton. Gravitasi bumi adalah gaya tarik bumi pada benda di atas permukaanya ke arah pusat bumi.
Dalam percepatan gravitasi, terdapat beberapa teori yang mendasarinya. Untuk mengetahui lebih lengkap tentang percepatan gravitasi, dibawah ini merupakan penjelasan tentang percepatan gravitasi, meliputi teori percepatan gravitasi, rumus, faktor pengaruh dan contoh soal percepatan gravitasi secara lengkap.
Baca Juga : Gaya Gravitasi dan Penjelasannya
Teori Percepatan Gravitasi
Sebenarnya, adanya gaya gravitasi telah disadari para ilmuwan sejak lama. Para ilmuwan yakin, selain kekuatan Tuhan yang mengatur seluruh alam semesta, terdapat pula mekanisme tertentu yang membuat keteraturan.
Keteraturan tersebut meliputi seluruh apapun yang ada di bumi tetap berada di tempatnya, meskipun bumi bulat, planet dan bintang tidak saing bertabrakan dan lainnya.
Berdasarkan pernyataan tersebut, terdapat beberapa ilmuwan yang melakukan penelitian tentang alam semesta, berikut ini beberapa teori yang disebutkan oleh ilmuwan sebagai dasar teori percepatan gravitasi.
1. Teori Ptolemy atau Ptolemeus Tahun 100 M
Ptolemeus menggunakan teori geosentris yang telah digunakan selama ratusan tahun dengan segala keterbatasan teknologi pada zamannya.
Berdasarkan teori geosentris, disebutkan bahwa seluruh benda langit, termasuk planet dan matahari mengelilingi bumi sebagai pusatnya.
Saat itu Ptolemeus belum dapat menyebutkan apa yang menyebabkan seluruh benda dapat bergerak dan mengelilingi. Namun, para ilmuwan telah sepakat, jika teori geosentris termasuk bagian dari teori dasar percepatan gravitasi.
Dengan penelitian yang dilakukan, para ilmuwan lain turut membuktikan dan mencari penyebab benda langit dapat bergerak mengelilingi bumi.
2. Teori Copernicus Tahun 1543 M
Selama 1 abad, Teori Ptolemeus tidak terkalahkan, hingga pada sekitar tahun 1543 Corpenicus mengeluarkan terori terbaru sekaligus mengoreksi teori pertama dari Teori Ptolemeus.
Copernicus melakukan penelitian setelah ditemukannya teropong sederhana / teropong pantul atau teropong bintang. Ia menyebutkan jika seluruh benda langit memang bergerak mengelilingi sesuatu.
Menurutnya, benda langit bukan beredar mengelilingi bumi sebagai pusatnya. Namun seluruh benda langit dalam tata surya bergerak dan berkeliling dengan matahari sebagai pusatnya.
Namun teori ini cukup lama tidak dianggap dan tidak diakui oelh masyarakat pada zamannya. Hingga akhirnya, berkat adanya penelitian lain yang terus berkembang, penelitian teori heliosentris atau teori matahari sebagai pusat tata surya diakui sampai saat ini.
3. Thyco Brahe dan Johanes Kepler Tahun 1609
Thyco dan muridnya meneliti di bidang bumi dan menemukan jika orbit atau garis edar planet mengelilingi matahari tidak berbentuk lingkaran atau bulat sempurna.
Orbit planet berbentuk elips, karena itulah pada saat tertentu planet berada sangat dekat dengan matahari dan di lain waktu berada sangat jauh dari matahari.
Selain itu, kepler turut juga merumuskan jarak antar planet dan jarak planet dengan matahari. Rumus dan teori ini disebut dendegan Hukum Kepler.
Pada saat itu, Claudius Copernicus dan Kepler juga belum dapat merumuskan mengapa planet dan benda langit dapat bergerak mengelilingi matahari dan memiliki orbit maisng-masing.
4. Issac Newton Tahun 1680
Issac Newton merupakan ilmuwan penemu gaya gravitasi yang dikenal dengan Hukum Newton. Hukum Newton dibagi menjadi 3 bagian, dan Hukum Newton III merupakan hukum yang menyatakan jika gaya gravitasi dipengaruhi oleh percepatan gravitasi dan massanya.
Baca Juga : Hukum Newton 1 2 3 dan Penjelasannya
5. Henry Cavendish Tahun 1789
Jika Issac Newton menemukan gaya gravitasi dan hukumny, sedangkan Henry Cavendish merupakan ilmuwan yang menghitung percepatan gravitasi.
Karena pada saat itu belum terdapat gravitymeter untuk menghitung percepatan gravitasi bumi. Maka Cavendish menghitung percepatan gravitasi di beberapa tempat dengan menggunakan neraca torsi atau ayunan bandul sederhana.
Rumus Percepatan Gravitasi
Rumus yang digunakan pada percepatan gravitasi yaitu:
g = (G.M)/R²
Dengan:
g = Percepatan gravitasi di suatu titik
M = Massa bumi
G = Konstanta gravitasi
R = Jarak titik terhadap pusat bumi
Sedangkan Hukum Newton II dapat dirumuskan sebagai:
F = m.a
Dengan
F = Besar gaya dalam newton
m = Massa dalam (kg)
a = Percepatan
Baca Juga : Usaha dan Energi dan Penjelasannya
Faktor Pengaruh Percepatan Gravitasi
Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi percepatan gravitasi, diantaranya seperti dibawah ini:
Ketinggian
Ketinggian merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi besarnya percepatan gravitasi di bumi dan pengaruhnya berbanding terbalik. Semakin besar tinggi jarak benda dari permukaan bumi, maka percepatan gravitasi akan semakin kecil. Karena itulah, di luar angkasa tidak terdapat gaya tarik bumi. Namun ketinggian tersebut memiliki pengaruh yang signifikan jika mendekatiatau lebih besar dari jari-jari bumi tersebut.
Kedalaman
Faktor pengaruh selanjutnya adalah kedalaman. Kedalaman menunjukkan sebuah benda yang berada dibawah permukaan laut, yaitu jarak benda dengan pusat lebih kecil dari jari-jari bumi tersebut. Maka percepatan gravitasi bumi di kedalaman tertentu lebih kecil, dibandingkan dengan benda-benda yang ada dipermukaan bumi.
Letak Lintang
Bumi tidak memiliki bentuk bulat sempurna seperti bola. Dibagian kutub memiliki garis lintang 0 derajat bumi sedikit pepat dan jari-jari bumi diwilayah semakin kecil. Jika menggunakan rumus percepatan gravitasi, maka ditemukan jika percepatan gravitasi di kutub lebih besar dibandingan di equator.
Baca Juga : Rotasi Bumi dan Penjelasannya
Contoh Percepatan Gravitasi di Kehidupan Sehari-hari
Dalam kehidupan sehari-hari, contoh percepatan gravitasi merupakan percepatan akibat adalanya gaya tarik bumi yang memiliki besar 10m/s2 atau 9,8m/s2 sama dengan 1G. Berikut beberapa contoh percepatan gravitasi dalam kehidupan sehari-hari, diantaranya:
- Pada saat tubuh terjatuh, gravitasi akan mendorong tubuh ke tanah yang dapat menyebabkan beberapa luka seperti memar maupun goresan.
- Ketika melempar bola ke atas, karena ada gravitasi pasti bola akan ke tanah dan tidak mengambang di udara.
- Pada saat bermain lompat tali, tidak selalu tali berada diatas kepala dan akan terjatuh di lantai.
- Dan banyak contoh lainnya.
Baca Juga : Energi Potensial dan Penjelasannya
Contoh Soal Percepatan Bumi
Jika massa bumi adalah 5,98 x 1024 kg dengan jari – jari bumi 6.380 km. Hitunglah berapa percepatan gravitasi gunung dengan memiliki tinggi 8.848 m di atas permukaan bumi? (G = 6,67 x 10-11 Nm2/kg2)
Penyelesaian:
Diketahui:
h = 8.848 m = 8,848 km
M = 5,98 x 1024 kg
R = 6.380 km
G = 6,67 x 10-11 Nm2/kg2
Ditanya: g =…?
Dijawab:
r = R + h
= (6.380 + 8,848) km
= 6.389 km = 6,389 x 106 m
Untuk mencari g, gunakan rumus dibawah ini:
g = G (M/R2)
g = 6,67 x 10-11 ( 5,98 x 1024 / (6,389 x 106)2 = 9,77 m/s2
Jadi, percepatan gravitasi di gunung dengan tinggi 8.848 m di atas permukaan bumi adalah 9,77 m/s2
Baca Juga : Kalor dan Penjelasannya
Demikian artikel mengenai Percepatan Gravitasi dan Penjelasannya. Semoga artikel ini dapat bermanfaat dan menambah wawasan anda mengenai pelajaran Ilmu Pengetahuan Alam.