Berapa gaya gravitasi bumi dengan sebuah benda yang berada pada ketinggian 10.000 m

Gaya gravitasi adalah salah satu materi dalam pelajaran fisika. Gaya ini juga dikenal sebagai gaya berat atau gaya tarik bumi. Mengacau dari nama lainnya, maka gaya gravitasi adalah jenis gaya yang dipengaruhi oleh gaya tarik sebuah benda ke pusat benda tersebut.

Table of Contents Show

Penemuan Gaya Gravitasi
Hukum Gravitasi Newton
1. Hukum I Newton
2. Hukum II Newton
3. Hukum III Newton
Video yang berhubungan
Video yang berhubungan

Bukti adanya gaya gravitasi sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari, contohnya ketika buah jatuh ke tanah. Hal tersebut dapat terjadi karena pengaruh gaya gravitasi bumi.

Mengutip sumber.belajar.kemdikbud.go.id, gaya gravitasi dipengaruhi oleh ketinggian sebuah benda. Contohnya, daerah pantai yang notabene dataran rendah cenderung memiliki gaya gravitasi yang lebih besar dibanding daerah pegunungan (dataran tinggi). Hal tersebut lantaran daerah pantai memiliki ketinggian tempat yang lebih rendah dari daerah pegunungan.

Penelitian modern terkait teori gravitasi dimulai pada akhir abad ke-16 oleh Galileo Galilei dengan percobaan menjatuhkan bola dari Menara Pisa. Galilei menunjukan bahwa besarnya percepatan gravitasi adalah sama untuk semua objek.

Penemuan Gaya Gravitasi

Ilmuwan pertama yang merumuskan konsep teori gravitasi adalah Sir Issac Newton. Menurut cerita, gagasan tersebut muncul lewat pengamatan Newton pada peristiwa jatuhnya buah apel dari pohonnya.

Fisikawan asal Inggris itu menemukan hukum gravitasi sebagai jawaban atas pertanyaan tentang apa penyebab suatu benda selalu jatuh ke bawah.

Mengutip "Modul Pembelajaran SMA Fisika Kelas X", hukum gravitas Newton menyatakan bahwa gaya gravitasi antara dua benda merupakan gaya tarik-menarik yang besarnya berbanding lurus dengan perkalian massa masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya.

Hukum Gravitasi Newton

Gravitasi bumi menjadi salah satu ciri bumi, yaitu benda-benda ditarik ke arah pusat bumi. Gaya tarik bumi terhadap benda-benda ini dinamakan gaya gravitasi bumi.

Besar gaya tarik-menarik ini berbanding lurus dengan massa masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya.

F = G m1m2/r2

Di mana:

F = Gaya tarik gravitasi (N)

m1,m2 = masing-masing benda (kg)

r = Jarak antara kedua benda (m)

G = Konstanta gravitasi umum (6,673 x 10-11 Nm2/kg2)

Mengutip buku "Fisika" oleh Tim Penyusun HKMJ, terdapat tiga hukum Newton, yaitu:

1. Hukum I Newton

Hukum I Newton berbunyi suatu benda akan tetap diam atau tetap bergerak lurus beraturan jika jumlah seluruh gaya pada benda sama dengan nol.

∑F = 0

Dengan ∑F = resultan gaya pada benda (newton) 1 newton = 1 kg ms-2

Gaya normal (N): Gaya normal adalah gaya kontak yang kedudukannya tegak lurus bidang kontak dan arahnya menjauhi bidang kontak.
Gaya gesekan (f): Gaya gesekan adalah gaya kontak yang kedudukannya berimpit dengan bidang kontak dan arahnya berlawanan dengan kecenderungan arah gerak benda.

2. Hukum II Newton

Hukum II Newton menyatakan bahwa percepatan sebuah benda akan berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbending terbalik dengan massanya. Arah percepatan akan sama dengan arah gaya total yang bekerja padanya.

F = m.a

F = gaya (N)

m = massa benda (kg)

a = percepatan (m/s2)

3. Hukum III Newton

Dalam hukum III Newton, setiap aksi akan menimbulkan reaksi, jika suatu benda memberikan gaya pada benda lain, maka benda yang terkena gaya akan memberikan gaya yang besarnya sama dengan gaya yang diterima dari benda pertama, namun arahnya berlawanan.

Ada tiga rumus hukum III Newton, yakni:

Rumus gaya gesek:

Fg = u x N

Di mana:

Fg = gaya gesek (N)

u = koefisien gesekan

N = gaya normal (N)

Rumus gaya berat:

w = m x g

Di mana:

w = gaya berat (N)

m = massa benda (kg)

g = gravitasi bumi (m/s2)

Rumus berat sejenis:

s = p x g

Di mana:

s = berat jenis (N/m3)

p = massa jenis (kg/m3)

g = berat benda (N)

1. Berapa besar gaya gravitasi antara bumi dengan sebuah benda yang berada di atas permukaan tanah ? massa bumi = 5,97 x 1024 kg, massa benda = 1000 kg, jari-jari bumi = 6,38 x 106 meter. Berapa berat atau gaya gravitasi bumi yang bekerja pada benda tersebut jika dihitung menggunakan rumus hukum II Newton di mana percepatan gravitasi (g) = 9,8 m/s2 ?PembahasanDiketahui :

Massa bumi (mB) = 5,97 x 1024 kg

Massa benda (mb) = 103 kg

Jari-jari bumi (r) = 6,38 x 106 meter

Konstanta gravitasi universal (G) = 6,67 x 10-11 N m2 / kg2

Percepatan gravitasi (g) = 9,8 m/s2Ditanya : besar gaya gravitasi ?

Jawab :

Besar gaya gravitasi antara bumi dengan benda (menggunakan rumus hukum gravitasi Newton) :
Keterangan w = F = gaya gravitasi, G = konstanta gravitasi universal, mB = massa bumi, mb = massa benda, r = jarak antara pusat bumi dengan pusat benda. Benda terletak di permukaan tanah sehingga r = jari-jari bumi.
Berat benda (menggunakan rumus hukum II Newton) :w = m g = (1000)(9,8) = 9800 Newton

Bandingkan hasil perhitungan ini dengan hasil perhitungan sebelumnya. Nilainya hampir sama karena adanya pembulatan. Bisa disimpulkan bahwa gaya berat benda di permukaan bumi merupakan gaya gravitasi bumi yang bekerja pada suatu benda yang berada di permukaan bumi.

2. Berapa gaya gravitasi antara bumi dengan sebuah benda yang berada pada ketinggian 10.000 meter di atas permukaan tanah ? massa bumi = 5,97 x 1024 kg, massa benda = 1000 kg, jari-jari bumi = 6,38 x 106 meter.
Pembahasan :

Bandingkan dengan jawaban nomor 1. Semakin jauh dari bumi, berat benda semakin kecil.

3. Roket yang beratnya w diluncurkan vertikal ke atas dari muka bumi . Jika D adalah diameter bumi, tentukan berat roket ketika roket berada pada ketinggian 2D dari permukaan bumi.PembahasanDiketahui :D = diameter bumi, R = jari-jari bumi, 1 D = 2 R, 2 D = 4 RDitanya : berat roket ketika berada pada ketinggian 2D ?Jawab :

Gaya berat atau gaya gravitasi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak. Secara matematis :

Soal gaya gravitasi, gaya berat

1. Berapa besar gaya gravitasi antara bumi dengan sebuah benda yang berada di atas permukaan tanah ? massa bumi = 5,97 x 1024 kg, massa benda = 2000 kg, jari-jari bumi = 6,38 x 106 meter. Berapa berat atau gaya gravitasi bumi yang bekerja pada benda tersebut jika dihitung menggunakan rumus hukum II Newton di mana percepatan gravitasi (g) = 9,8 m/s2 ?2. Berapa gaya gravitasi antara bumi dengan sebuah benda yang berada pada ketinggian 100.000 meter di atas permukaan tanah ? massa bumi = 5,97 x 1024 kg, massa benda = 2000 kg, jari-jari bumi = 6,38 x 106 meter.

3. Roket yang beratnya w diluncurkan vertikal ke atas dari muka bumi . Jika D adalah diameter bumi, tentukan berat roket saat roket berada pada ketinggian 3D dari permukaan bumi.

Tagged Pembahasan Soal Fisika SMA - Hukum Newton tentang Gravitasi

Cari soal sekolah lainnya

KOMPAS.com - Gaya gravitasi adalah salah satu gaya yang sangat penti di alam semesta. Gaya gravitasi mengikat planet-planet dalam tata surya tetap mengelilingi Matahari dan mencegahnya dari tabrakan.

Namun tahukah kamu apa itu gaya gravitasi? Dilansir dari NASA, gaya gravitasi adalah gaya suatu benda bermassa yang menarik benda lain menuju pusatnya. Gaya gravitasi selalu kita alami seumur hidup kita walau tidak terlihat seperti gaya lainnya.

Untuk mempelajari gaya gravitasi, yuk kita lakukan sebuah percobaan sederhana sebuah koin. Lemparkanlah koin ke atas dan perhatikan bahwa koin akan melesat ke atas lalu jatuh ke bawah. Menurutmu apakah yang membuat koin jatuh ke bawah? Itu adalah gaya gravitasi Bumi.

Gaya gravitasi Bumi menarik semua benda di permukaan Bumi ke pusatnya. Sehingga semua benda akan jatuh ke bawah atau sebenarnya ke pusat Bumi.

Inilah mengapa kita selalu jatuh ke bawah. Jika kita melempar bola, pensil, penghapus, maupun kapas, semua benda tersebut tetap akan jatuh ke bawah dengan kecepatannya masing-masing.

Baca juga: Hukum Gravitasi Newton

Semakin berat benda yang jatuh, maka akan semakin cepat gaya gravitasi menariknya jatuh. Sedangkan semakin ringan suatu benda, maka akan semakin lambat gaya gravitasi menariknya jatuh.

Inilah mengapa kapas terlihat seperti melayang saat di lempar dan baru jatuh pada waktu yang lama.

Berikut adalah contoh-contoh peristiwa yang dipengaruhi gaya gravitasi dalam kehidupan sehari-hari:

Benda-benda tetap berada pada tempatnya (di luar angkasa, benda akan melayang-layang tanpa gaya gravitasi)
Benda yang dilempar selalu berakhir jatuh ke bawah.
Manusia bisa berdiri dengan tegak di permukaan Bumi.
Manusia bisa tidur di atas kasur dengan tenang (astronot di luar angkasa harus tidur dengan diikat, karena tanpa gravitasi ia akan melayang-layang dan menabrak berbagai benda saat tertidur).

Manusia bisa meloncat dan kembali ke tanah (di Mars saat meloncat, kamu mungkin akan melesat ke luar angkasa, melayang-layang, dan sulit kembali menyentuh tanah).
Air dan zat cair lain tetap berada dalam wadahnya (di Bulan zat cair akan melayang-layang, membuatmu susah untuk minum, mandi, bahkan buang air kecil).

Makanan tetap berada di piring (tanpa gaya gravitasi saus, sayuran, daging, dan es krim akan melayang-layang sehingga kita harus menangkapnya untuk dapat memakannya).
Rambutmu yang tergerai tetap jatuh ke bawah (si Bulan rambutmu akan terangkat ke atas seperti tersambar petir).
Gas penyusun atmosfer Bumi tetap berada di Bumi dan tidak hilang ke luar angkasa.
Pesawat terbang bisa mendarat di permukaan Bumi.
Pasang surut air laut akibat gravitasi Matahari.
Bermain sepak bola, basket, voli, maupun lempar takraw (tanpa adanya gravitasi, bola yang ditendang akan melesat ke luar angkasa dan hilang sehingga permainanpun harus berhenti).

Dapatkan update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari Kompas.com. Mari bergabung di Grup Telegram "Kompas.com News Update", caranya klik link //t.me/kompascomupdate, kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.

Cari soal sekolah lainnya