Hukum Gravitasi Newton

gammafisblog.blogspot.com - Kali ini kita akam belajar tentang "Hukum Gravitasi Newton". Dimana kta bakal mempelajarai besaran-besaran terkait dengan hukum gravitasi newton, seperti Gaya Gravitasi (gaya tarik menarik antara partikel bermassa yang terpisah sejauh R), medan gravitasi serta perbandingan percepatan gravitasi planet serta kita bakal mempelajari 3 Hukum Kepler.

Koleksi Soal serta Pembahasan Soal Ujian Nasional (UN) Fisika SMA

Apa itu Gravitasi?

kenapa benda selalu jatuh kebawah, mengapa bumi bisa mengelilingi matahari. Ingatkah kita tentang hukum I Newton yang mengungkapkan bahawa saat enggak ada gaya yang berkerja maka kecepatan benda konstan atau percepatan benda sama dengan nol. Sebelumnya kita telah mempelajari tentang gerak melingkar akibat gaya setripetal. Maka kita dapat simpulkan bahawa ada gaya yang menyebabkan bumi mengelilingi matahari, pasti ada gaya tarik menarik antara bumi serta matahari yang sekarang diketahui dengan gaya gravitasi. Jadi secara sederhana, gaya gravitasi ialah gaya tarik menarik antara dua partikel.

Ditemukan tentang hukum gravitasi adalah sebuah revolusi besar dalam pandangan ilmu fisika pada waktu itu. Ilmuk Fisika Mekanika mengunakan 3 hukum newton buat mengamati pergerakan benda akibat ada serta tidaknya gaya.

Hukum Gravitasi Newton

Setiap partikel dialam semesta ini saling berinteraksi satu sama lain, setiap partikel bermassa menarik partikel lain dimana besarnya gaya tarik tersebut sebanding dengan perkalian kedua massa parikel serta berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara partikel. gaya tarik partikel diketahui dengan gaya gravitasi.

"Besarnya gaya tarik menarik antara dua partikel sebanding dengan perkalian kedua massa partikel serta berbanding terbalik dengan kuadrat jarak"

Keterangan :

F ialah gaya tarik menarik anatar dua parikel (N)

G ialah Konstanta Gravitasi (6.67 .10^-11) [Nm^2/Kg^2]

m1, m2 ialah massa masing masing parikel (kg)

R ialah jarak antara dua partikel (m)

Medan Gravitasi

Medan gravitasi ialah daerah yang masih terpengaruh oleh gaya gravitasi. dimana besarnya medan gravitasi adalah hasil bagi antara besarnya gaya gravitasi yang dirasakan oleh benda tersebut dengan massa benda. misalkan suatu dibenda pengaruh kuat medan gravitasi bumi, maka besarnya kuat medan yang dirasakan benda ialah besarnya gaya tarik bumi terhadap benda dibagi dengan massa benda. Setiap titik pada dimensi ruang memiliki nilai vektor medan gravitasi yang seragam pada jarak R yang sama. Jadi saat kita meletakkan benda uji bermassa m pada posisi tertentu maka medan gravitasi pada posisi tersebut ialah :

Percepatan Gravitasi

Hukum II Newton mengungkapkan kalau gaya mengakibatkan perubahan kecepatan atau terjadinya percepatan partikel. Jadi percepatan gravitasi timbul sebab adanya gaya gravitasi. Gaya gravitasi bumi enggak lain adalah gaya berat dimana besarnya gaya berat ialah besarnya massa benda di kali percepatan gravitasi. kalau suatu benda bermassa m dibawah pengaruh gaya gravitasi bumi dimana massa Bumi ialah M serta jari-jari R maka besarnya gaya gravitasi ialah :

kalau suatu benda berada diatas permukaan bumi pada ketinggian h atau berjarak r = R + h dari pusat bumi, maka besar perbandingan percepatan gravitasi (g') pada ketinggian h terhadap percepatan gravitasi pada pusat bumi (g) ialah :

Percepatan Gravitasi pada Ketingian h

Penerapan Hukum Gravitasi Newton

1. Menentukan Massa Bumi

Untuk menentukan massa bumi kita dapat mengunakan persamaan percepatan gravitasi pada permukaan bumi dimana kita tahu kalau percepatan gravitasi pada permukaan bumi (g = 9.8 m/s2) serta jari-jari bumi ialah 6.38 .10^6 m serta konstan gravitasi G = 6.67 .10^-11 Nm^2/Kg^2. Maka diperoleh :

Menentukan Massa Bumi

2. Menentukan Kelajuan Benda dalam mengorbit planet.

Bentuk bumi hampir mendekati lingkaran, disini diangga bumi berbentuk lingkaran sehingga kita dapat mengunakan Hukum II Newton buat mencari kelajuan orbit benda. benda bergerak melingkar sebab adalanya gaya sentripetal serta percepatan sentripetal benda ialah :

3. Menentukan Perbandinagn Gravitasi Bumi serta Planet lain

Sebelumnya kita telah membahas mengenai besar percepatan gravitasi pada permukkan bumi, dengan mengunakan konsep yang sama maka kita dapat menetukan besar percepatan gravitasi planet lain.

Contoh Soal :

1. Perhatikan gambar berikut.

Dua bola timah identik dengan jari-jari r, bersentuhan serta saling tarik menarik dengan garitasi F (Lihat gambar(a)). Tentukan gaya gravitasi antara dua bola timah sejenis dengan jari-jari 3r (Lihat gambar(b)) ialah ....?

A. (1/9)F

B. (1/3)F

C. 3 F

D. 27 F

E. 81 F

Jawabannya: A

Solusi:

Diketahui :

Ra = r

Rb = 3r

Ditanya: Tentukan Gaya Gravitasi Rb =...?

Jawab:

2. Massa planet A sekitar 4 kali massa planet B serta jarak antarpusat planet A ke B ialah R. Suatu benda uji bermassa M yang berada pada jarak r dari planet A serta pada garis lurus yang menghubungkan kedua planet memiliki gaya gravitasi nol. Jarak r tersebut ialah ...R

A. 0.25

B. 0.5

C. 2/3

D. 0.75

E. 0.8

Jawabannya : C

Solusi:

Diketahui:

Ma = 4 Mb

Ra = r

Ditanya: Jarak r adalah=...?

Jawab:

3. Dua pelanet bebentuk bola memiliki rapat massa rata-rata sama, sedangkan jari-jarinya R1 serta R2. perbandingan medan gravitasi pada permukaan planet pertama terhadap medan gravitasi pada permukaan planet kedua adalah:...?

A. R1 : R2

B. R2 : R1

C. (R1)^2 : (R2)^2

D. (R2)^2 : (R1)^2

E. (akar R1) : (akar R2)

Jawabannya: A

Solusi:

Diketahui:

rapat massa rata-rata sama (Massa jenis sama)

Jari-jari kedua planet R1 serta R2

Ditanya: Perbandingan Medan gravitasi (g1 : g2) =...?

Jawab:

4. Sebuah bintang yang baru terbentuk memiliki kerapatan rho, jari-jari R serta percepatan gravitasi pada permukkan g. Dalam perkembangannya, bintang tersebut mengembang hingga memiliki kerapatan rho.1 = 0.75 rho serta jari-jari R1 = 1.25 R. Tentukan percepatan gravitasi di permukaanya pada keadaan tersebut ialah :...?

A. (9/25) g

B. (18/25) g

C. (9/16) g

D. (15/16) g

E. g

Jawabannya : D

Solusi:

Diketahui:

rho.1 = 0.75 rho

R1 = 1.25 R

Ditanya: Percepatan Gravitasi (g1) =...?

Jawab:

5. Percepatan gravitasi pada permukaan bumi ialah g. Pada permukaan pelanet yang massanya sama denga bumi namun massa jenisnya dua kali Bumi, percepatan gravitasi bakal menjadi...?

A. 2^(-2/3) g

B. 2^(-1/3) g

C. g

D. 1^(1/3) g

E. 2^(2/3) g

Jawabannya: E

Solusi:

Diketahui:

Mp = M.bumi = M

rho.p = 2 rho.bumi

Ditanya: Percepatan Gravitasi Planet =...?

Jawab:

6. kalau percepatan gravitasi pada permukkan Bumu ialah 10 m/s2, berapakah percepatan gravitasi pada ketingian 3/2 R (R = jari-jari Bumi) diatas permukaan bumi ?

A. 1.2 m/s2

B. 1.3 m/s2

C. 1.4 m/s2

D. 1.5 m/s2

E. 1.6 m/s2

Jawabannya: E

Solusi:

Diketahui:

g = 10 m/s2

h = 3/2 R

Ditanya: percepatan gravitasi pada ketingian 3/2 R =...?

Jawab:

7. Sebuah satelit Bumi mengorbit setinggi 3600 Km di atas permukaan Bumi. kalau jari-jari Bumi ialah 6400 Km serta gerak satelit dianggap melingkar beraturan, kelajuannya dalam Km/s ialah ...?

A. 6.4

B. 64

C. 640

D. 6400

E. 64000

Jawabannya: A

Solusi:

Diketahui:

h = 3600 Km

R = 6400 Km

Ditanya: Kelajuan satelit =...?

Jawab:

Gunakan Persamaan Kelajuan Orbit benda:

8. Sebuah peluru diluncurkan dari permukaan suatu planet (Massa = M serta jari-jari = R). Kelajuan peluncuran yang dibutuhkan (abaikan efek atmosfer) jika peluru naik ke ketinggian 2R di atas permukaan planet ialah :...?

A. (4GM/2R)^1/2

B. (8GM/5R)^1/2

C. (3GM/2R)^1/2

D. (5GM/3R)^1/2

E. (GM/3R )^1/2

Jawabannya: E

Solusi:

Diketahui:

h = 2R

r = R + h = R + 2R = 3R

Ditanya: Kelajuan peluru =...?

Jawab:

9. Pertimbangan Suatu tembakan mengitari Bumi. Sebuah benda dilempar secara Horizontal pada radius r mengitari Bumi yang diangga berbentuk bola. Periode benda tersebut ialah :...?

A.1/2π √((GM)/r^3)

B.1/2π √(r^3/(GM))

C.2π √(GM/r^3)

D.2π √(r^3/GM)

E. 24 Jam

Jawabannya: D

Solusi:

Diketahui:

Radius = r

Ditanya: Periobe benda =...?

Jawab:

10. Hitung besar serta arah resultan gaya gravitasi yang berkerja pada benda bermassa m (Lihat pada gambar). Nyatakan jawaban Ente dalam G,m , serta a.

Jawabannya:

Solusi:

Diketahui:

jarak benda sama, yaitu : r = a

Jawab:

Gunakan Prinsip Penjumlahan Vektor.

11. Tiga parikel diletakkan di titik-titik sudut sebuah segitiga siku-siku seperti gambar berikut.

Hitung besar serta tangen arah resultan gaya gravitasi yang berkerja pada partikel bermassa m. Nyatakan jawaban Ente dalam G,m , serta a.

Jawabannya:

Solusi:

Diketahui:

m1 = 2m

m2 = m3 = m

Jawab: 

Itulah sedikit pembahasan mengenai "Hukum Gravitasi Newton serta Penerapannya" Semoga artikel ini dapat Bermanfaat bagi kita semua. Artikel ini bertujuan cuma buat berbagi ilmu. Karena berbagi itu indah. kalau ada kesalahan Mohon dikritik serta berikan masukkanya. Terimakasih atas kunjungannya serta jangan lupa di share serta like artikel ini.

Terimasih.

Bagikan Artikel ini