Hukum Gravitasi

Gaya Gravitasi: Tepat atau tidak kebenaran mengenai penemuan hukum gravitasi Newton (gaya gravitasi) adalah diilhami oleh buah apel yang jatuh. Pemikiran yang radikal dilakukan oleh Newton dengan menganggap bahwa bulan dan apel jatuh ke bumi dengan gaya tarik yang sama yaitu gaya gravitasi. Bumi sebagai penyebab garvitasi akan menarik benda disekitarnya. Secara umum hukum gravitasi berlaku sama untuk semua partikel di jagat raya. Hukum gravitasi mneyatakan bahwa "Semua partikel di jagat raya ini menarik semua partikel lain dengan gaya yang sebanding lurus dengan hasil kali massa patikel-partikel itu dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak diantaranya. Gaya ini bekerja sepanjang garis yang menghubungkan kedua partikel".

Gambar di atas menunjukkan interaksi gaya gravitasi yang dirasakan oleh kedua benda. Besar kedua gaya adalah sama dengan arah gaya yang berlawanan. Keterangan untuk gambar di atas adalah F menyatakan gaya (N), m menyatakan massa (kg), r menyatakan jarak pisah kedua benda (m), dan G menyatakan konstanta universal yang harus diukur secara eksperimen serta mempunyai nilai numerik untuk semua benda. Setelah lebih dari 100 tahun Newton mengemukakan hukum gravitasi, Cavendish menentukan besaran G sebesar 6.67 10^-11 Nm²/kg².

Mengingat konsep gaya adalah sebuah vektor. Ketika sebuah benda melakukan interaksi gaya gravitasi dengan dua benda lain disekitarnya, total gaya gravitasi yang bekerja merupakan resultan gaya dari semua gaya yang muncul. Khusus untuk resultan dua gaya dapat dihitung dengan resultan dua vektor:

Ketika gaya gravitasi lebih dari dua maka analisis vektor tentulah cara yang sangat bermanfaat untuk menghitung total gaya gravitasi yang bekerja pada suatu sistem.

Kuat medan gravitasi: Kuat medan gravitasi didefinisikan sebagai gaya gravitasi persatuan massa. Medan gravitasi juga secara sederhana dikenal sebagai percepatan gravitasi. Kalau meninjau kasus khusus kedua benda di atas maka medan gravitasi yang dialami oleh benda satu dan benda dua dapat dituliskan sebagai berikut ini.

Jika ada sebuah benda bermassa m berada dipermukaan bumi, gaya gravitasi (berat benda) dan percepatan gravitasi yang bekerja pada pada benda dapat dituliskan sebagai berikut ini.

Keterangan untuk persamaan di atas adalah m merupakan massa benda (kg), M merupakan massa bumi (kg), dan R merupakan jari-jari bumi (m).

Hukum Kepler: Lebih dari setengah abad sebelum Newton mengajukkan ketiga hukumnya tentang gerak dan hukum garvitasi. Ahli astronomi Jerman Johannes kepler telah mengahsilkan sejumlah karya astronomi dimana kita bisa mendapatkan penjelasan rinci mengenai gerak planet disekitar matahari. Diantara penemuan Kepler terdapt tiga penemuan yang sekarang dikenal sebagai hukum Kepler mengenai gerak planet yaitu:

• Hukum pertama Kepler: Lintasan planet mengelilingi matahari merupakan sebuah elips dengan matahari terletak pada salah satu fokusnya.
• Hukum Kedua Kepler: Setiap planet bergerak sedemikian sehingga suatu garis khayal yang ditarik dari matahari ke planet tersebut mencakup daerah dengan luas yang sama dalam waktu yang sama.
• Hukum ketiga Kepler: Perbandingan kuadrat periode dua planet yang mengelilingi matahari sama dengan perbandingan pangkat tiga jarak rata-rata planet-planet tersebut terhadap matahari.

T menunjukkan periode planet mengitari matahari (biasanya dinyatakan dalam hari atau tahun), C konstantan yang berkaaitana dengan konstanta gravitasi universal dan massa sistem, dan R adalah jarak rata-rata planet terhadap matahari (biasanya dinyatatakan dalam satuan astronomi (SA)). Besar satu SA menunjukkan jarak rata-rata planet bumi ke matahari.