Tentang Gravitasi

Kita mengenal gravitasi bumi ketika sekolah dulu. Bahwa semua benda di bumi ini pasti akan mengarah ke bawah atau lebih tepatnya ke pusat bumi. Contoh mudahnya ketika sebuah benda dilempar ke atas maka akan kembali jatuh ke bawah, yang dikenal sebagai fenomena benda jatuh.

Pengertian tersebut merupakan yang paling sederhana untuk memudahkan memahami tentang gravitasi bumi.

Gravitasi sebenarnya tidak hanya dimiliki oleh bumi saja.

Semua benda yang mempunyai massa akan mempunyai gaya tarik-menarik dengan benda lain

Gaya tarik itulah yang disebut gaya gravitasi.

Sehingga tidak hanya bumi, semua planet, semua benda di alam semesta ini mempunyai gaya gravitasi. Kuat lemahnya bergantung pada massa benda tersebut.

Perlu diketahui bahwa gaya gravitasi ini merupakan salah satu dari 4 gaya fundamental yang menjaga alam semesta ini tetap dalam keseimbangannya. Tiga lainnya adalah gaya nuklir kuat, gaya nuklir lemah dan gaya elektromagnetik.

Sejarah teori gravitasi

Sebenarnya siapa pencetus teori gravitasi ini?

Selama ini dalam berbagai literatur dan di hampir semua buku pelajaran saat sekolah dulu, Newton adalah ilmuwan yang pertama kali mencetuskan mengenai gaya ini. Dengan cerita yang paling terkenal yakni tentang buah apel yang jatuh dari pohonnya. Pada saat buah apel tersebut jatuh, Newton berpikir mengapa buah tersebut jatuhnya selalu ke bawah dan bukan ke atas. Dari situlah Newton akhirnya merumuskan tentang teori gravitasi. Bahkan akhirnya nama Newton disematkan sebagai satuan Gaya.

Namun benarkah Newton memang ilmuwan yang pertama kali mencetuskan teori tersebut?

Pada beberapa referensi, jauh sebelum era Newton, ada dua nama yang dianggap sebagai perintis teori gaya gravitasi. Sekitar 500 tahun sebelum Newton, ada Al Khazini dan Al Biruni, dua ilmuwan muslim yang memberi kontribusi besar dalam perkembangan sains modern.

Al Khazini merupakan ilmuwan muslim yang berjaya di abad 12 M (1115 M – 1130 M ). Hasil pemikirannya bahkan relevan sepanjang masa. Ia mencetuskan banyak teori penting dalam sains, diantaranya : perbedaan daya, massa dan berat, energi potensial gravitasi, serta jarak gravitasi. Sehingga pantas bila pria kelahiran Bizantium (Yunani) ini dijuluki sebagai “Fisikawan terbesar sepanjang sejarah” oleh editor Dictionary of Scientyfic Bibliography.

Al Biruni juga merupakan salah satu ilmuwan muslim terbesar awal abad pertengahan. Lahir tahun 973 M, di Khawarizm, Turkmenistan (sekarang masuk wilayah Uzbekistan). Salah satu sumbangan penting dalam bidang Fisika yaitu pengukuran jenis berat, konsep ini sesuai dengan prinsip dasar yang ia yakini bahwa seluruh benda tertarik oleh gaya gravitasi bumi. Teori ini menjadi cikal bakal menuju hukum-hukum Newton 500 tahun kemudian.

Terlepas dari itu semua, Newton tetap merupakan ilmuwan besar yang sangat berpengaruh dalam perkembangan sains. Buku karya Newton yaitu Philosophiae Naturalis Principia Mathematica yang terbit tahun 1687 dianggap sebagai buku paling berpengaruh sepanjang sejarah sains.

Gravitasi dipengaruhi massa

Seperti yang sudah dikatakan sebelumnya, semua benda saling tarik-menarik disebabkan oleh adanya gaya gravitasi.

Gaya gravitasi dipengaruhi oleh massa suatu benda.

Bumi merupakan benda yang sangat besar dan massa yang sangat besar pula. Tentunya gaya gravitasinya juga kuat.

Bulan ukurannya lebih kecil dari bumi dan massanya juga lebih kecil. Apakah gaya gravitasi bulan lebih kuat atau lebih lemah dari bumi ?

Jawabannya : lebih lemah dari bumi. Gravitasi bulan hanya  1/6 gravitasi bumi.

Matahari ukurannya jauh lebih besar dan massanya  jauh lebih besar dari bumi. Maka gaya gravitasinya tentu juga jauh lebih kuat.

Percepatan yang dihasilkan oleh gaya gravitasi suatu benda sebanding dengan masssa benda lainnya, sehingga benda yang besar secara signifikan akan mempengaruhi benda yang kecil. Contoh bila sebuah benda jatuh ke arah bumi maka jatuhnya akan sesuai dengan percepatan gravitasi bumi ( ± 9,8 m/s² ) atau biasanya dibulatkan 10 m/s².

Sesuai rumus :

g = percepatan gravitasi           M = massa benda

G = konstanta gravitasi             R = jarak antar benda

Konstanta gravitasi pertama kali ditentukan dari hasil percobaan Cavendish Experiment oleh ilmuwan Henry Cavendish, dengan nilai 6,674×10⁻¹¹ N m² kg⁻². Eksperimen tersebut dilakukan 71 tahun setelah kematian Newton, sehingga tidak ada rumus Newton yang menggunakan nilai G, ia hanya bisa menghitung kekuatan relatif terhadap kekuatan lainnya.

Perlu dipahami bahwa benda yang jatuh bebas tidak dipengaruhi oleh massa benda.  Misal dua benda yang berbeda massanya (contoh : batu dan kayu) bila dijatuhkan pada ketinggian yang sama maka lamanya waktu sampai ke tanah akan bersamaan.

Lalu kenapa bila batu dengan bulu bila dijatuhkan lebih cepat batu ?

Jawabannya : karena faktor lain, yaitu faktor gesekan udara. Bila batu dan bulu dijatuhkan di ruang hampa udara maka jatuhnya akan bersamaan.

Semakin dekat benda dengan pusat massa, maka semakin besar gaya yang bekerja pada benda tersebut. Namun gaya gravitasi terbesar dialami oleh benda jika berada di permukaan benda lain, karena gaya gravitasi cenderung memaksa sebuah benda bermassa besar untuk berbentuk mendekati bola.

Massa dan Berat

Sekarang kita coba bedakan antara massa dan berat. Biasanya dalam keseharian, kita mengatakan antara massa dan berat sama saja.

Misal saat kita menimbang berat badan, kita akan mengatakan beratnya 60 kilogram. Padahal itu tidak tepat. Satuan kilogram itu hanya dipakai oleh massa.

Yang tepat adalah, massa kita diukur dalam kilogram sedangkan berat diukur berhubungan dengan gaya gravitasi sehingga harusnya dalam satuan Newton. Jika gravitasi 10 m/s², maka:

Massa = 60 kilogram

Berat = 600 Newton

Apakah berat kita sama di saat kita ada di bumi dan saat di bulan?

Jawabannya : berbeda karena gravitasi bulan adalah 1/6 gravitasi bumi.

lebih jelasnya lihat tabel,

Di tabel terlihat bahwa berat kita berbeda saat di bulan. Saat di bulan tubuh kita akan terasa sangat ringan. Kalo ingin mengatakan secara bahasa keseharian, saat tubuh kita ditimbang di bumi 60 kilogram maka saat ditimbang di bulan menjadi 10 kilogram saja.

Peran gravitasi pada alam semesta

Seperti yang sudah dikatakan sebelumnya, bahwa gravitasi merupakan salah satu dari 4 gaya fundamental yang menjaga keseimbangan alam semesta.

Alam semesta ini terdiri dari banyak sekali benda langit seperti galaksi, bintang, planet dan benda langit lainnya. Kesemuanya itu diatur oleh adanya gravitasi.

Kita bisa membayangkan bila benda-benda langit tersebut tanpa gravitasi, tanpa ada gaya tarik-menarik, maka yang terjadi adalah kesemuanya akan bergerak tak teratur. Planet, bintang, galaksi tak berbentuk. Akan terjadi kekacauan luar biasa, saling bertabrakan, karena tanpa gravitasi maka mereka tak akan bergerak pada orbitnya. Semuanya akan tercerai berai. Dan alam semesta akan lenyap karena tidak ada gaya tarik yang mengimbangi ekspansi alam semesta yang sangatlah kuat.

Akibat bila gravitasi bumi hilang

Terkadang terlintas di pikiran kita, apa yang akan terjadi bila tiba-tiba gravitasi di bumi hilang. Meski dalam kenyataannya kemungkinan sangat kecil bahkan tidak mungkin, kecuali ada kuasa Tuhan yang berkehendak.

Ada pendapat para ahli bila itu terjadi. Tubuh kita sepertinya memang didesain agar sesuai dengan lingkungan dengan gravitasi seperti di bumi. Bila kita kemudian berada pada lingkungan dengan gravitasi yang berbeda, maka kondisi tubuh kita akan berubah.

Contoh para astronot selama berada di stasiun luar angkasa mengalami perubahan keseimbangan sistem dalam tubuh, kehilangan bobot tulang dan juga kekuatan otot.

Selain itu, sistem kekebalan tubuh akan kehilangan kekuatannya, penyembuhan luka juga membutuhkan waktu yang lama dan jumlah sel darah merah akan berkurang.

Lalu bagaimana bila sejak awal kita hidup tanpa gravitasi. Kemungkinan kita tumbuh dengan cara berbeda karena jantung, otot, pembuluh darah bekerjanya bergantung pada gravitasi. Ya tanpa gravitasi, kita akan berkembang secara berbeda dan mungkin bentuk tubuh kita tidak seperti ini adanya.

Kemudian hal yang terjadi pada bumi bila kehilangan gravitasi, maka bumi menjadi berotasi sangat cepat. Benda-benda yang tidak melekat di bumi akan terlempar ke atas ke luar angkasa. Termasuk manusia tak akan berkutik dan seperti anai-anai yang beterbangan.

Bila manusia ada di dalam gedung akan sedikit aman untuk sementara waktu karena lama-kelamaan gedung-gedung itu akan tercerabut juga dari tanah dan beterbangan ke luar angkasa.

Dan akhirnya bumi akan pecah dan menjadi berkeping-keping dan tentunya itu adalah kiamat untuk bumi kita.

sumber : wikipedia.com, icteachers.co.uk, global.liputan6.com