"ABOUT GRAVITASI"

Gravitasi di permukaan bumi

         Gravitasi permukaan dari sebuah obyek astronomi (planet, bintang, dll) adalah percepatan gravitasi yang berlaku pada permukaan obyek tersebut. Gravitasi permukaan bergantung pada massa dan radius obyek tersebut. Seringkali gravitasi permukaan dinyatakan sebagai rasio dengan ketentuan yang berlaku di bumi.

Jika lebih kuat:

Atmosfer bumi akan menahan terlalu banyak gas beracun (amoniak dan methana)

Jika lebih lemah:

Atmosfer bumi akan terlalu tipis karena banyak kehilangan udara

Interaksi gravitasi dengan bulan

       Bulan yang ditarik oleh gaya gravitasi bumi tidak jatuh ke bumi disebabkan oleh gaya sentrifugal yang timbul dari orbit bulan mengelilingi bumi.

Besarnya gaya sentrifugal bulan adalah sedikit lebih besar dari gaya tarik menarik antara gravitasi bumi dan bulan. Hal ini menyebabkan bulan semakin menjauh dari bumi dengan kecepatan sekitar 3,8cm/tahun.

Jika lebih besar:

Efek pasang surut pada laut, atmosfer dan periode rotasi semakin merusak

Jika lebih kecil:

Perubahan tidak langsung pada orbit menyebabkan ketidakstabilan iklim

GRAVITASI BUMI DAN ALAM SEMESTA

         Kejadian-kejadian alam yang kita amati di sekitar kita sering menimbulkan berbagai pertanyaan. Mengapa benda jatuh selalu mengarah ke pusat bumi ( ke bawah)? Mengapa bentuk benda-benda langit, seperti bulan,planet , dan matahari bulat seperti bola? Mengapa bulan mengitari bumi? Mengapa Planet-planet mengitari matahari? Gaya apakah yang mempertahankan bulan dan planet-planet dalam tata surya? Apakah peristiwa-peristiwa ini diakibatkan oleh gaya yang sama? Pertanyaan-pertanyaan ini dan banyak pertanyaan lain yang terkait dapat anda temukan jawabannya setelah mempelajari materi gravitasi.

Selain mengembangkan ketiga hukum tentang gerak, Newton juga meneliti pergerakan bulan dan planet-planet. Newton memikirkan gaya yang memperthankan bulan mengelilingi bumi pada orbitnya yang berbentuk lingkaran. 

 

          Menurut sebuah cerita yang sudah sangat terkenal, konon ide awal tentang gravitasi diilhami saat Newton melihat buah apel yang jatuh dari pohon. Buah apel dan semua benda yang jatuh ke bumi mengalami percepatan dan selalu mengarah ke bawah (pusat bumi). Berarti ada yang menarik benda tersebut ke bawah.Siapa? Tentu bumilah yang menariknya. Jika buah apel jatuh dari pohon, berarti gaya tarik bumi bekerja di puncak pohon, di puncak bukit, atau bahkan sampai juga ke bulan!

Jika gravitasi bekerja pada apel yang jatuh , bulan dan planet-planet, Newton berksimpulan gaya gravitasi berlaku universal pada semua benda-benda di alam semesta. Semantara itu Newton juga menyadari bulan bergerak melingkar, yang tentu saja harus muncul gaya sentripetal. Newton berkeyakinan bahwa gaya sentripetal yang mempengaruhi gerak melingkar bulan tidak lain adalah gaya gravitasi. Setalah yakin keberadaan gaya gravitasi, Newton mempublikasikan hukum Gravitasi universal pada tahun 1687 yang ditulis dalam buku “ Philosophiae naturalis principia mathematica” yang dinyatakan sebagai berikut :

 

Setiap benda menarik benda lain yang besarnya sebanding dengan hasil kali massa-massa kedua benda tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya.

         Gaya gravitasi merupakan salah satu gaya yang merupakan bagian dari “ hukum kuadrat terbalik ( inverse-square lawa)” Pada awalnya gagasan newton tentang gravitasi sulit diterima. Gaya gravitasi bekerja pada jarak jauh tanpa melalui kontak. Ketika bola besar yang bermassa ditempatkan sedemikian rupa terjadi gaya gravitasi antara benda m dan M, sehingga akan menghasilkan puntiran dari titik kesetimbangan sebesar sudut θ terhadap tali penggantung. Besar gaya gravitasi ditentukan dari besar puntiran yang dapat

Gaya gravitasi yang paling kita kenal adalah gaya berat atau cuku “berat” saja. Berat sebuah benda sebenarnya adalah gaya tarik bumi terhadap benda tersebut.  Hukum II Newton tentang gerak mengatakan gaya dapat menimbulkan percepatan pada benda ( F = m.a). 

Gravitasi adalah gaya tarik-menarik yang terjadi antara semua partikel yang mempunyai massa di alam semesta. Fisika modern mendeskripsikan gravitasi menggunakan Teori Relativitas Umum dari Einstein, namun hukum gravitasi universal Newton yang lebih sederhana merupakan hampiran yang cukup akurat dalam kebanyakan kasus.

 

          Sebagai contoh, bumi yang memiliki massa yang sangat besar menghasilkan gaya gravitasi yang sangat besar untuk menarik benda-benda di sekitarnya, termasuk makhluk hidup, dan benda-benda yang ada di bumi. Gaya gravitasi ini juga menarik benda-benda yang ada di luar angkasa, seperti bulan, meteor, dan benda angkasa lainnya, termasuk satelit buatan manusia.

 

Mengapa Bentuk Air di Antariksa Bulat

         Salah satu sifat dasar air adalah selalu mengikuti bentuk wadahnya. Gaya gravitasi Bumi-lah yang membuatnya selalu menyesuaikan dengan bentuk ruangan di sekitarnya. 

Namun, hukum fisika tersebut hanya berlaku di permukaan Bumi. Di antariksa, pengaruh gaya gravitasi memberikan efek berbeda terhadap air. 

Seperti astronot, satelit, dan objek apapun, air juga melayang jika berada di orbit Bumi. Air, tidak akan mengikuti bentuk wadahnya dan akan selalu berbentuk bulat. 

Mengapa demikian? 

        Benda-benda di sekitar Bumi tetap terpengaruh gaya gravitasi meskipun semakain kecil seiring jaraknya dengan Bumi. Jadi, istilah gravitasi nol sebenarnya kurang tepat. 

Yang terjadi sebenarnya, objek-objek tersebut jatuh ke Bumi namun sedikit demi sedikit dengan sudut kemiringan sangat kecil. Keadaan ini membuatnya kelihatan melayang dan dirasakan sebagai kondisi tanpa bobot. 

       Cairan yang melayang di antariksa memperoleh tekanan yang relatif sama dari lingkungan sekitarnya. Hal tersebut menyebabkan tegangan di permukaan air sama rata dan ikatan antarmolekulnya membentuk lapisan terluar yang elastis. Ikatan antarmolekulnya merata sama kuat sehingga bentuk yang paling efektif adalah berupa bulatan. 

Lantas, bagaimana cara minum di luar angkasa jika airnya melayang-layang? Ya telan saja, karana gaya peristaltik tenggorokan dan lambung sanggup mengatasinya. 

 

Fenomena Gravitasi yang Menakjubkan!

          Mengapa kita tetap berpijak di atas permukaan bumi? Mengapa setiap benda yang jatuh selalu menuju pusat bumi? Mengapa bulan tetap mengelilingi bumi dan bumi bersama-sama bulan mengelilingi matahari? Mengapa demikian?

         Disadari atau tidak, seringkali kita tidak memahami pengalaman kita hidup di dunia ini. Tentang 'sesuatu' yang menyebabkan kita tetap lekat di permukaan bumi. Apakah sesuatu itu? Mengapa sesuatu itu ada? Bagaimana cara ia bekerja?

         Suatu pertanyaan sederhana seringkali memerlukan pemikiran yang mendalam untuk memperoleh jawabannya. Dan mungkin, sedikit sekali yang berupaya sungguh-sungguh, karena hal itu tampaknya sesuatu yang "biasa" dalam kehidupan sehari-hari. Kecuali anak-anak yang polos dan lugu serta ingin tahu yang seringkali mengusik kita dengan pertanyaan-pertanyaan mereka yang spontan tentang segala sesuatu yang mereka lihat dan rasakan. Yang terkadang terkesan lucu namun menyenangkan. Diantaranya mengapa benda jatuh selalu ke "bawah"?

      Penjelasan yang kita terima seperti mereka juga belumlah tuntas, bahkan mungkin hingga saat ini. Sebenarnya, setiap orang tentu mengalami pengaruh gravitasi. Demikian juga dengan semua benda yang ada di sekitar kita. Walau tanpa kita sadari, semua benda yang terdiri dari partikel materi saling berinteraksi tarik-menarik satu sama lain. Gravitasilah yang memungkinkan kita tetap nyaman tinggal di permukaan bumi dan kita dapat menikmati indahnya cahaya bulan purnama di malam hari, juga kemilaunya sinar matahari di waktu senja dan pagi hari. Tanpa gravitasi, kita semua akan beterbangan "hilang" dalam ruang makrokosmos yang teramat luas akibat rotasi bumi. Tanpa gravitasi, bumi yang kita huni, bulan dan matahari serta planet-planet yang mengisi ruangan jagat raya ini akan berhamburan dalam gerak acak yang tak beraturan. Bersyukurlah kita, bahwasannya Allah telah menciptakan gravitasi sehingga kita pun mengalami proses kehidupan yang harmonis dengan lingkungan alam kita.

        Namun, apakah "gravitasi" itu? Sejauh ini telah banyak usaha yang dilakukan untuk memahami fenomena gravitasi. Sejarah mengatakan, mula pertama gagasan gravitasi dipahami dan dijelaskan oleh tuan Isaac Newton dalam Philosophiae Naturalis Principia Mathematica yang sering juga disebut Principia yang muncul pertama kali tahun 1687 (walaupun sebenarnya gagasan gravitasi tersebut telah diperolehnya 22 tahun sebelumnya) yang antara lain menjelaskan hukum gravitasi universal di samping mengemukakan teori bagaimana benda bergerak dalam ruang dan waktu. Hukum gravitasi universal menjelaskan bagaimana benda berinteraksi tarik-menarik. Gagasan hukum gravitasi universal dapat kita pahami sebagai berikut,"tiap benda dalam jagat raya ditarik ke arah semua benda lain oleh suatu gaya yang makin kuat dengan makin besarnya massa benda-benda itu, dan dengan dekatnya benda itu satu sama lain". Artinya, setiap partikel materi yang berada di dalam jagat raya ini saling tarik-menarik satu sama lain yang besarnya gaya tarik-menarik tersebut bertambah besar bila jaraknya semakin dekat dan kandungan massa dari tiap-tiap partikel materi tersebut bertambah banyak.

        Meskipun pengalaman kita hidup sehari-hari tidak merasakan hal demikian, hal ini dikarenakan oleh adanya kenyataan bahwa gaya gravitasi itu teramat lemah, sehingga pengaruh yang ditimbulkannya amat kecil untuk dapat kita rasakan.

        Seiring dengan usaha pemahaman atas gaya interaktif lain yang ada di jagat raya ini, konsep medan telah diperkenalkan oleh ilmuwan fisika masyhur, Michael Faraday pada akhir abad 19 yang berusaha memahami gaya interaktif partikel bermuatan elektrik yang kita kenal sekarang sebagai gaya elektromagnetik (gagasan "partikel" untuk dunia mikroskopis adalah suatu model saja). Konsep medan ini kemudian dibuat umum hingga kemudian diterapkan juga pada gagasan gravitasi tuan Newton, yang dikenal dengan konsep medan gravitasi.

         Konsep medan gravitasi ini memandang setiap partikel materi sebagai pengubah ruang medan gravitasi. Medan ini beraksi pada setiap partikel materi lain yang berada di dalam medan tersebut, yang seolah-olah "mengerahkan" gaya tarikan gravitasi pada partikel materi tersebut. Medan ini memainkan peranan perantara dalam pemikiran kita mengenai gaya-gaya interaksi di antara partikel-partikel materi.

       Mungkin kita jadi berpikir, bahwa bila setiap partikel materi yang berada dalam medan gravitasi telah berusaha untuk mengerahkan daya tarikan gravitasi pada setiap partikel materi lain, maka terdapat "sesuatu" yang menjadi penghubung sehingga terjadi interaksi antar partikel-partikel materi.

        Pengenalan konsep kuantum dan penelitian mutakhir dari partikel elementer memungkinkan pemahaman yang jauh lebih baik daripada sebelumnya mengenai mekanisme gravitasi. Hasilnya adalah, diduga ada "partikel interaktif" yang dikenal dengan nama graviton sebagai pembawa gaya gravitasi yang memungkinkan partikel-partikel materi berinteraksi. Partikel interaktif tersebut tidak memiliki massa, bersifat maya-karena belum ada kenyataan eksperimental yang menemukan partikel interaktif tersebut. Karena graviton tidak bermassa, maka sebagai akibatnya ia dapat dipertukarkan pada jarak yang jauh sekali yang meliputi seluruh volume ruang jagat raya. Sebagai ilustrasi, berapa "keliling" jagat raya ini bila dikatakan bahwa di dalamnya terdapat sekitar 100 milyar galaksi yang tiap-tiap galaksi berisi sekitar 100 milyar bintang! Jumlah ini adalah suatu pendekatan saja, boleh jadi jumlah yang sebenarnya melebihi aproksimasi di atas. Sementara itu, dari pengamatan yang dilakukan terdeteksi bahwa antar galaksi saling bergerak menjauhi satu sama lain mirip dengan balon karet yang kita tiup, dengan kecepatan yang semakin bertambah besar dengan bertambah jauhnya jarak antar galaksi. Menurut prediksi, bahkan hal ini akan tetap berlangsung sekitar 5 atau 10 milyar tahun lagi.

       Meskipun gaya gravitasi mempunyai kekuatan yang lemah bila dibandingkan dengan gaya-gaya lain yang terdapat di jagat raya ini, ia dapat mempunyai kekuatan yang sangat besar, bila kita meninjau suatu misal, sebuah objek langit yang mengalami pemampatan materi dan telah kehilangan energi termonuklirnya yang ia pergunakan untuk melangsungkan hidup, akan mengalami pengerutan yang sangat hebat. Bintang yang ambruk tersebut akan mengerut mencapai ukuran yang sangat kecil karena efek tarikan gravitasinya yang sangat kuat. Objek semacam inilah yang sering kita kenal sebagai lubang hitam, suatu objek yang menjadi perhatian utama saat ini dikarenakan ia memiliki sifat-sifat yang diramalkan dari teori kuantum dan teori relativitas umum, yang aneh, menawan dan menakjubkan. Mungkin sulit bagi kita untuk membayangkan terdapatnya objek yang demikian sangat rapat, bila suatu misal, dalam sebuah kelereng yang berdiameter dua cm mengandung sejumlah massa 80 milyar ton! Bintang yang mempunyai massa sekian itu akan terus-menerus mengerut dalam ukuran yang semakin kecil dan semakin rapat. Tarikan gravitasinya bahkan mampu menarik cahaya yang lewat mendekatinya.

      Struktur atom dan struktur inti lubang hitam tidak lagi seperti yang telah kita kenal dalam teori atom dan teori nuklir, karena tarikan gravitasi telah menarik awan elektron di sekeliling inti dan menembusnya! Sifat-sifat apakah yang terjadi dan hukum bagaimanakah yang mampu menjelaskan adanya fenomena seperti itu, hingga saat ini masih dalam perumusan para fisikawan dunia. Dan akan selalu menjadi bahan kajian yang menarik karena ia merupakan aspek penting dalam pemahaman kita terhadap alam semesta, kelahiran serta proses evolusinya secara keseluruhan dalam suatu pemahaman utuh yang menunjukkan kebesaran Allah Yang Maha Rahman dalam menciptakan jagat raya ini.