Pengertian Gaya Gravitasi: Macam, Manfaat, Rumus & Contoh

Gaya gravitasi adalah salah satu fenomena paling mendasar di alam semesta. Ia adalah kekuatan yang menyebabkan setiap objek dengan massa saling menarik satu sama lain. Gaya ini ditemukan oleh ilmuwan terkenal, Sir Isaac Newton, pada abad ke-17 dan telah menjadi salah satu hukum dasar dalam ilmu fisika. 

Pada artikel ini, kita akan mengupas gravitasi secara mendalam, termasuk pengertian, macam-macam, manfaat, rumus, dan juga contoh soalnya. Berikut ini adalah pembahasan lengkapnya.

Pengertian Gaya Gravitasi

Gaya gravitasi adalah gaya tarik-menarik yang timbul antara dua benda yang memiliki massa. Konsep gaya  ini pertama kali ditemukan oleh Isaac Newton dan menjadi salah satu hukum dasar fisika yang paling fundamental.

Gaya ini menyebabkan semua objek di alam semesta saling menarik satu sama lain berdasarkan massa masing-masing dan jarak yang memisahkan mereka. Penting untuk dipahami bahwa gravitasi bersifat universal, atau berarti tidak hanya berlaku di Bumi, tetapi juga di seluruh alam semesta.

Meskipun gaya ini paling terlihat di permukaan Bumi, seperti ketika benda-benda jatuh karena tarikan gravitasi, gaya ini juga berperan penting dalam menjaga tata letak dan gerak planet, bintang, dan galaksi di alam semesta.

Macam-macam Gaya Gravitasi

Gravitasi dapat dikelompokkan menjadi dua macam berdasarkan objek yang terlibat dalam interaksinya, antara lain:

1. Gaya Gravitasi Bumi

Gravitasi Bumi adalah gaya tarik-menarik yang bekerja antara benda atau objek di permukaan Bumi dengan Bumi itu sendiri. Gaya ini menyebabkan benda jatuh ke tanah ketika dilepaskan dari ketinggian atau mengalami percepatan gravitasi. Semua benda di permukaan Bumi akan merasakan gaya ini.

Misalnya, ketika Anda melempar bola ke atas, bola tersebut akan mengalami percepatan ke bawah karena tarikan gravitasi Bumi. Jika Anda melemparkan benda ke samping, benda tersebut akan mengikuti lintasan melengkung karena gravitasi Bumi menariknya menuju pusat Bumi.

2. Gaya Gravitasi Antar-Benda

Gravitasi antar-benda terjadi ketika ada interaksi gravitasi antara dua benda yang memiliki massa, seperti planet, bintang, bulan, dan galaksi.

Gaya ini bertanggung jawab atas gerak orbit planet-planet mengelilingi matahari, bulan mengelilingi Bumi, serta interaksi antara bintang-bintang dalam galaksi dan di antara galaksi-galaksi dalam alam semesta.

Contohnya, tarikan gravitasi antara Bumi dan Bulan menyebabkan Bulan mengorbit Bumi, atau tarikan gravitasi antara Matahari dan planet-planet yang mengatur gerakan orbit planet-planet di Tata Surya.

Manfaat Gaya Gravitasi

Keberadaan gravitasi sangat penting dalam menjaga stabilitas tata surya. Selain itu, pemahaman akan gravitasi juga membantu kita untuk melakukan beberapa hal penting seperti berikut ini.

1. Stabilitas Tata Surya

Gravitasi yang dihasilkan oleh Matahari menjaga stabilitas tata surya dengan mengendalikan gerak orbit planet-planet di sekitarnya. Tanpa gravitasi yang kuat ini, planet-planet tidak akan memiliki lintasan yang teratur dan stabil, Bahkan tata surya akan menjadi kacau.

Demikian pula, gravitasi yang bekerja pada bintang-bintang di alam semesta membentuk struktur galaksi yang teratur dan membantu menjaga stabilitas galaksi itu sendiri.

2. Gerak Planet dan Bintang

Gaya gravitasi antara planet-planet dan bintang-bintang menyebabkan mereka mengorbit dalam jalur tertentu. Tanpa adanya gravitasi, planet-planet dan bintang-bintang tidak akan memiliki gaya tarik yang mempertahankan lintasannya, dan tata surya. Bahkan, galaksi tidak akan terbentuk seperti yang kita lihat sekarang.

3. Pasang Surut

Gaya dari gravitasi Bulan dan Matahari menyebabkan fenomena pasang surut di laut. Pasang surut memiliki efek signifikan pada ekosistem laut, termasuk mempengaruhi perilaku ikan, migrasi hewan laut, dan reproduksi beberapa spesies laut.

Selain itu, pasang surut juga dimanfaatkan untuk energi terbarukan, seperti pembangkit listrik tenaga pasang surut.

4. Berat Badan dan Skala

Gaya gravitasi Bumi adalah gaya yang menyebabkan kita merasakan berat badan. Skala dan timbangan yang digunakan dalam berbagai keperluan juga berfungsi berdasarkan gaya dari gravitasi. Tanpa gravitasi, tidak ada konsep berat badan dan massa.

5. Penerbangan dan Astronotika

Gaya ini mempengaruhi penerbangan pesawat dan roket. Misalnya, untuk meluncurkan roket ke luar angkasa, diperlukan gaya dorong yang lebih besar dari gravitasi agar roket dapat melewati lapisan atmosfer Bumi dan mencapai ruang angkasa.

6. Astronomi dan Penelitian Ilmiah

Gaya gravitasi memainkan peran penting dalam penelitian ilmiah fundamental, termasuk astrofisika, astronomi, dan kosmologi. Jadi, dengan memahami sifat dan karakteristik gravitasi, para ilmuwan dapat menyelidiki struktur alam semesta. 

Bahkan, ilmuwan juga dapat menyelidiki keberadaan materi gelap dan energi gelap, sifat-sifat lubang hitam, dan asal usul alam semesta itu sendiri.

7. Pemahaman Struktur Alam Semesta

Gaya ini membantu para ilmuwan untuk memahami struktur alam semesta, termasuk galaksi, gugus galaksi, dan filamen kosmik. Tanpa gravitasi, pembentukan struktur-skala besar di alam semesta tidak akan dimungkinkan.

8. Pengembangan Teknologi dan Teknologi Ruang Angkasa

Pemahaman tentang gaya dari gravitasi mempengaruhi pengembangan teknologi, terutama dalam bidang penerbangan, teknologi roket, dan penjelajahan ruang angkasa. Penggunaan gravitasi juga membantu menghitung jalur dan perencanaan misi antar planet.

Gaya gravitasi adalah salah satu konsep paling fundamental dalam fisika dan menjadi faktor kunci dalam pemahaman kita tentang alam semesta. Kehadirannya mempengaruhi berbagai aspek kehidupan dan juga memainkan peran penting dalam eksplorasi luar angkasa dan penelitian ilmiah.

Rumus Gaya Gravitasi

Rumus gravitasi digambarkan oleh Hukum Gravitasi Newton dan digunakan untuk menghitung gaya tarik-menarik antara dua benda yang memiliki massa. Rumus gaya tersebut adalah:

F=G.m1.m2r2

• F: Gaya gravitasi antara dua benda (Newton).
• G: Konstanta gravitasi universal, memiliki nilai sekitar 6,6743010-11Nm2Kg2
• m1 dan m2: Massa masing-masing benda yang saling berinteraksi (kg). Massa ini dapat berupa massa planet, massa bintang, atau massa objek lainnya.
• r: Jarak di antara kedua benda (meter). Jarak ini diukur dari pusat massa masing-masing benda.

Rumus ini menyatakan bahwa gaya gravitasi antara dua benda berbanding terbalik dengan kuadrat jarak di antara mereka dan berbanding lurus dengan hasil perkalian massa kedua benda.

Artinya, semakin besar massa kedua benda, maka semakin besar gravitasi yang bekerja antara keduanya. Sementara itu, semakin besar jarak di antara benda-benda tersebut, semakin kecil gravitasi yang mereka rasakan.

Rumus gravitasi ini sangat penting dalam memahami fenomena gravitasi di alam semesta, termasuk gerakan planet-planet, benda-benda di Tata Surya, serta interaksi antara bintang-bintang dan galaksi-galaksi. Hal ini juga digunakan dalam menghitung berbagai misi antariksa dan fenomena lain yang melibatkan gravitasi.

Contoh Soal Gaya Gravitasi

Agar bisa lebih mudah mengerti konsep gravitasi, Anda bisa memperhatikan beberapa contoh soal berikut ini. Dengan semakin banyak berlatih, maka pemahaman Anda terkait konsep ini juga akan semakin terasah.

Contoh soal 1

Sebuah bola dengan massa 1 kg diletakkan pada permukaan Bumi. Percepatan gravitasi di permukaan Bumi adalah 9.8 m/s². Berapa besar gravitasi yang bekerja pada bola tersebut?

Pembahasan:

Kita telah diberikan massa bola (m2 = 1 kg) dan percepatan gravitasi bumi (g = 9,8 m/s2). Gravitasi yang bekerja pada bola dapat dihitung menggunakan rumus gaya gravitasi:

F=m2.g

F=1 kg9,8 m/s2

F=9,8 N

Jadi, gaya gravitasi yang bekerja pada bola tersebut adalah 9.8 Newton.

Contoh Soal 2

Dua benda dengan massa masing-masing 5 kg dan 8 kg berada pada jarak 2 meter satu sama lain. Berapa besar gravitasi antara kedua benda tersebut?

Dalam contoh ini, kita telah diberikan massa kedua benda (m1 = 5 kg dan m2 = 8 kg) serta jarak di antara kedua benda (r = 2 meter) gaya gravitasi antara kedua benda dapat dihitung menggunakan rumus:

F=G.m1.m2r2

Konstanta gravitasi universal G=6,6743010-11Nm2Kg2

F=6,6743010-11 5 822

F ≈5,34 10-10N

Jadi, besar gaya gravitasi antara kedua benda tersebut adalah sekitar 5,34 10-10Newton.

Contoh Soal 3

Seorang astronot berada di Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) yang berjarak sekitar 400 km dari permukaan Bumi. Berapa besar percepatan gravitasi yang dialami astronot tersebut di ISS? (Asumsikan massa ISS adalah 420.000 kg).

Pembahasan:

Dalam contoh ini, kita telah diberikan jarak ISS dari permukaan Bumi (r=400 km = 400103meter) dan massa ISS (m2 = 420.000 kg). Percepatan gravitasi yang dialami astronot dapat dihitung menggunakan rumus percepatan gravitasi:

a=G.m1r2

Di sini, m1 adalah massa Bumi (5.9721024kg)

a=6,6743010-11 5.9721024(400103)2

a ≈ 8,6710-3m/s2

Jadi, percepatan gravitasi yang dialami astronot di ISS adalah sekitar 8,6710-3m/s2

Sudah Paham Mengenai Gaya Gravitasi?

Itu dia pembahasan lengkap terkait gravitasi yang perlu Anda ketahui. gaya gravitasi memainkan peran krusial dalam menjaga stabilitas dan keberlangsungan alam semesta, serta mempengaruhi fenomena alam seperti pasang surut air laut. 

Maka dari itu, dengan pemahaman yang mendalam, setelah ini kita pasti bisa lebih mengerti dan menemukan lebih banyak pengetahuan soal gravitasi yang ada di alam semesta ini.