Asal Konstanta Gravitasi Universal G, Hubungan Gaya Gravitasi Umum dengan Gaya Berat (F=mg) ǀ Percobaan Cavendish

Bagaimana nilai konstanta gravitasi universal atau konstanta umum gravitasi G (universal gravitational constant) bernilai 6,673 x 10^-11 Nm^2/kg^2? Dan hubungan gaya gravitasi Fg pada hukum gravitasi umum Newton dengan gaya gravitasi Fg atau gaya berat biasa W? Nilai G didapat dari percobaan Cavendish dan gaya berat itu tidak ada bedanya dengan Fg.

PENENTUAN NILAI G (KONSTANTA GRAVITASI UNIVERSAL)

Nilai G yang bersifat umum untuk seluruh benda bermassa yang saling tarik menarik ditetapkan melalui sebuah percobaan Cavendish. Percobaan Cavendish dilakukan oleh Henry Cavendish 1798. Nilai G yang begitu kecil ini dapat ia ukur dengan teliti dengan beberapa perangkat seperti pada gambar 1.1.

Gambar 1.1. Peralatan Cavendish untuk Menentukan Besar Konstanta Gravitasi Universal

- klik gambar untuk melihat lebih baik -

Dua buah bola bermassa m dihubungkan oleh sebuah batang ringan. Lalu, ia digantung pada sebuah serat yang ditempeli sebuah cermin datar. Serat ini dapat bergerak bebas atau berputar. Mula-mula, kita biarkan mereka tergantung setimbang secara horisontal. (Singkirkan dulu perangkat bola M)

Selanjutnya, sinar laser ditembakkan kea rah cermin dan diterima oleh skala ukur. Setelah tercatat, sebuah massa M diletakkan dekat dengan m dengan jarak tertentu. Perlahan, masa m berputar dan bergerak mendekati massa M. Cermin yang menempel pada serat akan ikut berputar secara horisontal. Sinar pantul laser akan berubah karena pergeseran cermin ini. Dan besaran yang baru diukur oleh skala.

Data ini digunakan untuk menghitung besar gaya gravitasi antar benda. Ternyata, gaya gravitasi benda sebanding dengan massa m dan M, dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak r. Kontanta gravitasi universalpun didapatkan.

Perhitungan yang lebih teliti tentang nilai G ini juga dilakukan oleh C. V. Boys pada tahun 1895 dengan peralatan yang sama sehingga ditemukan nilai besaran G adalah 6,673 x 10^-11 Nm^2/kg^2

HUBUNGAN GAYA GRAVITASI MILIK HUKUM GRAVITASI UMUM NEWTON DENGAN GAYA GRAVITASI NEWTON BIASA ATAU GAYA BERAT

Pada kondisi ini, kita batasi bahasan kita yaitu hanya antara bumi dan benda yang ada di atasnya atau jarak yang sangat dekat dengan permukaan bumi, seperti jeruk di atas tanah dengan pusat bumi.

Baca sebelumnya : Hukum Gravitasi Umum Newton ǀ Bunyi, Asal Mula, Persamaan, & Analisis Percepatan Bulan-Bumi

Perhatikan gambar 1.2., kita mendapati persamaan Fg awal berasal dari penurunan persamaan pada pembahasan sebelumnya, dimana m adalah massa jeruk, ME adalah massa bumi, dan RE adalah jari-jari bumi. Kita menggunakan jarak RE karena jeruk berada di atas tanah. Jarak antara jeruk dan pusat bumi sama dengan jari-jari bumi itu sendiri.

Gambar 1.2. Hubungan Gaya Gravitasi Umum dengan Gaya Gravitasi Biasa atau Gaya Berat

- klik gambar untuk melihat lebih baik -

Baca juga : Gaya Gravitasi & Kuat Medan Gravitasi (Percepatan Gravitasi) pada Ketinggian atau Kedalaman Tertentu ǀ Pengertian, Contoh, & Persamaan

Sebenarnya, besar g yang biasanya adalah 9,8 m/s^2 adalah penyederhanaan dari besaran yang dilingkari garis kuning putus-putus sehingga menjadi persamaan gaya gravitasi yang kita kenal pada bab hukum Newton 2. Pada konteks, ini kita biasa sebut dengan gaya berat.

Kesimpulannya, nilai konstanta gravitasi universal didapat dari percobaan sedangkan gaya gravitasi pada hukum gravitasi umum itu bersifat umum (semua benda). Kita dapat menerapkannya pada lingkup bumi dan benda di atasnya dan kita temukan hubungannya dengan gaya gravitasi biasa atau yang biasa disebut gaya berat.