Newton bukanlah orang pertama yang
mempelajari gravitasi. Dalam peradaban
Islam jaman keemasan, studi tentang gravitasi telah dilakukan oleh
ilmuwan-ilmuwan Muslim salah satunya adalah Abdurahman Al-Khazini (abad 12 M) atau biasa disebut Al-Khazini. Beliau
menulis sebuah kitab yang
berjudul Mizan al-Hikmah atau
Balance of Wisdom
yang ditulis tahun 1121 M. Di dalam buku tersebut salah
satunya berisi studi mengenai pusat
gravitasi
(gravitasi terhadap pusat benda). Menurut Al-Khazini definisi ”berat” adalah sebagai
berikut;
“Berat merupakan gaya yang inheren dalam tubuh
benda-benda padat yang menyebabkan mereka bergerak dengan sendirinya, dalam
suatu garis lurus terhadap pusat bumi dan terhadap pusat benda itu sendiri. Gaya ini pada gilirannya akan tergantung dari kerapatan benda
yang bersangkutan.” [1][2]
Bila
kita kaji definisi berat menurut Al-Khazini ternyata hampir sama dengan hukum
gravitasi Newton. Perhatikan bahwa gaya
ini bergantung pada kerapatan benda, ini bersesuaian dengan massa benda. Bergerak sendiri dalam suatu garis lurus terhadap
pusat bumi maksudnya adalah percepatan gravitasi yang arahnya menuju ke pusat
massa bumi. Definsi berat menurut
Al-Khazini ini jelas mengacu pada bentuk bumi yang bulat. Silakan lihat artikel sebelumnya “gravitasi membuktikan bumi bulat”.
Hanya
ada satu faktor yang tidak disebutkan yaitu pengaruh jarak benda tersebut
dengan pusat bumi. Hal ini sangatlah
wajar karena gaya gravitasi yang dialami benda di permukaan bumi tidak memiliki
perbedaan yang besar dengan berubahnya ketinggian benda yang bisa diamati pada
jaman tersebut.
Sedangkan gaya gravitasi menurut Sir Isaac Newton (1643-1727M) bisa ditemukan
di
dalam bukunya "Principa and Optika". Newton mengemukakan :
"Setiap objek di
alam semesta menarik setiap benda lainnya dengan sebuah gaya melalui garis
lurus yang berasal dari masing-masing pusat massa benda yang sebanding dengan
massa keduanya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua pusat massa
benda".
Sederhananya dua benda akan saling
tarik menarik akibat massa yang dimiliki oleh keduanya. Itulah pemahaman sederhana dari
gravitasi. Sedangkan besarnya gaya
tarik-menarik atau gaya gravitasi yang terjadi pada kedua benda tersebut
dijelaskan dalam rumus hukum gravitasi Newton.
Tarik menarik antara dua benda bermassa
ini telah dibuktikan dengan percobaan di laboratorium. Percobaan yang paling
terkenal adalah percobaan yang dilakukan oleh Henry Cavendish tahun 1798 M. Cavendish berhasil mendapatkan nilai
konstanta gravitasi dengan tingkat kesalahan 1%. Cavendish melakukan percobaannya dengan
sebuah neraca yang saat ini terkenal dengan nama neraca Cavendish.
Neraca Cavendish tersusun dari sebuah batang ringan dengan panjang L=1.8 meter yang ujung-ujungnya diberi bola timbal kecil bermassa masing-masing sebesar m=0.73
kg dengan diameter kira-kira 2 inci. Tepat di tengah batang diikat dengan seutas serat kuarsa (kawat halus) dan batang digantung. Dua bola
timbal besar identik bermassa M=158 kg dengan diameter kira-kira 12 inci, diletakkan di dekat masing-masing kedua bola kecil dengan jarak yang sama
sebesar R=9 inci diukur dari pusat bola.
[3]
Perhatikan dua gambar ilutrasi
berikut,
Berdasarkan
hukum gravitasi Newton akan timbul gaya gravitasi (tarik-menarik) antara bola besar M dan bola kecil m. Akibatnya batang akan berputar dan serat kuarsa akan terpuntir. Besarnya sudut puntiran diukur dari pergeseran berkas cahaya yang dipantulkan cermin yang digantungkan di serat kuarsa tersebut.
Dengan mengetahui panjang lengan L, massa m, jarak R, massa M bisa kita turunkan rumus untuk mendapatkan konstanta gravitasi G.
Persamaan hukum gravitasi umum Newton adalah,
F = GMm/R2
Ket.
F = gaya tarik-menarik antara bola (N)
G = Konstanta gravitasi (N-m2/kg2
atau m3/kg-s2)
M = Massa bola besar (kg)
M = Massa bola besar (kg)
m = massa bola kecil (kg)
R = Jarak antara pusat massa bola besar dan bola kecil (m)
Gaya F yang bekerja pada suatu lengan disebut torsi (τ). Besarnya torsi adalah gaya dikali panjang lengan. Jadi persamaan untuk torsi pada masing-masing massa di setengah lengan adalah,
τ = ½ F.L
Untuk dua massa dengan lengan yang seimbang dengan arah gaya sama menjadi,
τ = F.L
F = τ / L
Ket.
F = gaya (kg.m/dt2 atau
N)
L = Panjang lengan (m)
τ = Torsi (N.m)
τ = Torsi (N.m)
Seutas kawat yang mengalami puntiran akibat torsi dirumuskan dengan persamaan,
τ = κθ
ket.
θ = sudut puntiran dalam radian
κ = koefisien torsi (Nm/radian)
κ = koefisien torsi (Nm/radian)
Dengan mensubtitusi τ pada F = τ / L didapatkan,
F = κθ / L
Saat sistem
mulai dilepas (dibiarkan bebas), bola kecil bergerak mendekati bola besar dan berosilasi. Osilasi terjadi karena gerak bola kecil mendekati bola besar melampaui
sudut kesetimbangan puntiran serat kuarsa. Dengan kata lain terjadi adu kuat
antara gaya gravitasi (tarik menarik bola kecil dengan bola besar) dengan gaya
yang dihasilkan dari kawat yang terpuntir.
Osilasi pada akhirnya akan menuju ke titik kesetimbangan. Titik kesetimbangan adalah titik di mana
besarnya gaya gravitasi antara dua massa bola sama dengan gaya yang dihasilkan
oleh kawat yang terpuntir.
Periode osilasi resonansi alami yang terjadi dirumuskan dengan,
T = 2π √ (I / κ)
Ket.
T = Periode osilasi (detik)
π = 3.14
I = Momen inersia bola kecil (kg.m2)
T = Periode osilasi (detik)
π = 3.14
I = Momen inersia bola kecil (kg.m2)
Momen inersia
dari bola kecil adalah:
I = m.L2 / 2
Sehingga didapat periode osilasi adalah
T = 2π √ (mL2/2κ)
T2 = 4π2(mL2/2κ)
2κT2 = 4π2mL2
κ = 2π2mL2/T2
Dengan memasukan κ ke dalam persamaan F = κθ / L diperoleh,
F = 2π2mL2θ/LT2
Dari persamaan hukum gravitasi G = FR2/Mm didapatkan,
G = 2π2mL2θR2/LT2Mm
Disederhanakan dan inilah rumus terakhir untuk mendapatkan konstanta Gravitasi G,
G = 2π2LθR2/T2M
Nilai konstanta gravitasi yang diperoleh Cavendish dalam percobaannya adalah
G = 6.7(±0.48) x 10-11 Nm2/kg2
Beberapa metode dan alat ukur telah
dikembangkan oleh para ilmuwan untuk mendapatkan nilai konstanta gravitasi yang
lebih akurat. Nilai konstanta gravitasi yang didapat oleh para ilmuwan
modern saat ini adalah
G = 6.673 x 10-11 Nm2/kg2.
Dengan demikian nilai yang
didapatkan Cavendish berbeda sekitar 1% dengan nilai konstanta gravitasi yang
diterima saat ini.
Sebenarnya konstanta
gravitasi adalah konstanta dalam Fisika yang pertama kali bisa
diukur. Namun konstanta gravitasi merupakan konstanta yang paling
rendah tingkat ketelitiannya. Hal ini disebabkan karena tarikan gravitasi yang terjadi pada dua benda sangat lemah sehingga dibutuhkan alat ukur yang sangat peka agar dapat
mengukur nilai konstanta dengan lebih teliti.
Percobaan
Cavendish dan diteruskan oleh sangat banyak orang sesudahnya hingga saat ini,
membuktikan secara empiris bahwa gravitasi atau tarik-menarik dua benda karena
massanya adalah fakta ilmiah. Secara
fisis bisa dilihat pergerakannya dan secara matematis bisa dihitung nilai
besarannya dan sesuai dengan hukum gravitasi Newton. Jadi tidak ada alasan untuk meragukannya
apalagi sampai mengatakan gravitasi hanyalah “mitos”. Jika tetap keukeuh silakan saja lakukan
percobaan dengan metode yang lebih baik dan tentunya harus bisa membuktikan
bahwa tidak ada gaya tarik-menarik dua massa benda.
Beruntung
setelah saya berselanjar mencari referensi saya menemukan skripsi yang berisi
percobaan untuk menentukan konstanta gravitasi.
Silakan cari di google dengan kata kunci “013214003_Full”. File ini
berbentuk pdf dan silakan diunduh. Ini
sangat membantu sahabat yang mungkin masih meragukan gravitasi. Bahwa percobaan untuk menentukan konstanta
gravitasi sekaligus membuktikan gaya tarik menarik dua massa benda itu bukanlah
suatu konspirasi.
Teori bumi
datar yang selalu mengaitkan bentuk bumi dan sains dengan elit global adalah
karena ketidakmampuan teori tersebut dibuktikan secara ilmiah. Teori bumi datar hanyalah dongeng yang
berlindung di balik teori konspirasi.
Bisa jadi seorang yang kecerdasannya sudah tersandera oleh teori
konspirasi walaupun jebolan pasca sarjana masih tetap bisa menerima;
- Malam bisa terjadi walaupun matahari selalu di atas bumi.
- Cahaya matahari seperti lampu senter meskipun dilihat dari sudut manapun berbentuk lingkaran.
- Matahari yang selalu di atas bumi bisa terbenam atau terbit di laut
- Bulan memiliki cahaya sendiri dan cahayanya lebih dingin dari pada tidak ada cahaya.
- Suhu sinar bulan bisa diukur.
- Bulan berbentuk cakram pipih walaupun saat purnama dilihat sepanjang malam tetap berbentuk lingkaran.
- Gerhana terjadi karena ada siluman yang menutupi bulan.
- Jarak matahari hanya 5000 km
- Dan lainnya.
Bangun, bangun sahabatku… Syukuri nikmat Allah SWT berupa kecerdasan,
gunakanlah sebaik-baiknya. Hargai Guru
dan Dosen yang telah bersusah payah menyampaikan ilmunya kepada kita.
Di dalam
laboratorium modern yang biasanya ada di Universitas atau lembaga lainnya, alat
untuk melakukan percobaan gravitasi dibuat dengan lebih modern, seperti ini
penampakkannya.
Saya mempunyai
artikel yang menjelaskan cara dan perhitungan untuk menentukan konstanta
gravitasi di laboratorium modern.
Silakan dicari di google dengan kata kunci “Pasco Cavendish Experiment”. Artikel ini dalam bentuk pdf berbahasa
inggris, silakan diunduh. Artikel ini
menjadi salah satu referensi saya.
Sangat
disayangkan jaman saya kuliah dulu tidak ada percobaan ini di laboratorium
Fisika Dasar UI. Walaupun ada 4 kelompok praktikum fisika dasar yaitu Mekanika
(M), Kalor (K), Listrik (L) dan Optik (O). Padahal saat kuliah dulu saya dan
sahabat-sahabat Fisika ’93 berjibaku hampir 5 jam dalam setiap sesi praktikum fisika
dasar. Sehingga saat pulang ke kost
sudah loyo dengan membawa beban data praktikum yang harus diolah untuk dibuat
laporan pada pertemuan sesi berikutnya.
Saya tidak
tahu apakah di kampus lain ada sesi praktikum gravitasi seperti itu. Saya berharap praktikum gravitasi bisa
diadakan di Universitas yang ada di Indonesia.
Saya mengetuk beberapa sahabat yang saat ini menjadi dosen di Fisika UI,
mohon diusulkan agar praktikum gravitasi diadakan dan dimasukkan ke sesi praktikum
kelompok Mekanika (M).
Harapan saya
tumbuh karena sebuah keprihatinan. Yaitu mudahnya orang-orang yang bergelar
sarjana bahkan pasca sarjana yang notebene masuk kelompok IPA (bukan IPS)
terpengaruh oleh video bumi datar sehingga tidak mempercayai gravitasi. Hanya dengan ditunjukkan gabus terapung dan
balon helium terbang langsung percaya bahwa gravitasi hanyalah mitos. Semoga dengan adanya praktikum gravitasi di
kampus-kampus di Indonesia membuat pemahaman
yang lebih baik dan tidak ragu bahwa gaya tarik-menarik dua benda karena
massanya adalah fakta.
Pada tulisan sebelumnya saya pernah membahas
“meluruskan kekeliruan pemahaman gravitasi”.
Kali ini saya kembali akan meluruskan pemahaman gravitasi yang
disalahfahami oleh penulis web di komunitas bumi datar. Menurut saya salah faham ini sangat-sangat
parah. Intinya penulis web menyatakan
harusnya gaya gravitasi yang dialami
benda di permukaan bumi termasuk manusia lebih besar dari pada gaya gravitasi
yang dialami bulan.
Saya mengutip web tersebut pada bagian yang penting
saja. Mohon maaf kepada penulis web, ini hanya sebagai pembelajaran semata.
====Awal Kutipan====
Sekarang
kita coba liat berapa massa bulan. Massa Bulan = 7.34767309 x 10^22 kilogram.
Wow!!! Besar sekali!! Pasti membutuhkan gaya yang sangat besar sekali untuk
menarik benda seberat itu. Dan gaya ini adalah gaya yang sama dengan gaya yang
kita terima. Gaya ini yang menyebabkan apel jatuh dari pohon, orang jatuh dari
tangga, serta membuat kita tetap berpijak di tanah dan tidak melayang-layang di
angkasa.
Bahkan
menurut sains modern juga bahwa gaya gravitasi bumi semakin mendekat ke inti
bumi adalah semakin besar, itu artinya seharusnya benda-benda dan makhluk yang
ada di bumi menerima gaya tarik yang lebih besar dari gaya yang di terima
Bulan. Coba deh pikir apa mungkin kita bisa bertahan dari tekanan gaya yang
ukurannya lebih besar dari gaya yang menarik massa sebesar 7.34767309 x 10^22
kilogram?? Kalo benar gravitasi itu ada, harusnya badan kita sudah terbenam ke
tanah dan tidak bisa gerak bebas sama sekali.
Dan
yang lebih mengejutkan lagi adalah ada makhluk yang bisa melawan gaya tarik
sebesar itu untuk terbang melayang di angkasa. Bagaimana bisa burung-burung
terbang di angkasa sementara mereka ditarik oleh kekuatan yang setara massa
bulan? Kalo kita analogikan gerakan piston di mesin motor yang menghasilkan
gaya untuk mendorong motor, apakah mungkin gerakan kepakan sayap burung akan
menghasilkan gaya yang mampu mendorong massa sebesar 7.34767309 x 10^22
kilogram??
Dengan
begitu, CASE CLOSED!! GRAVITY DOES NOT EXIST!! DAN ADA YANG SALAH DENGAN
TEORI-TEORI TENTANG BUMI, BULAN, MATAHARI, DAN GALAXYALAM SEMESTA.
====Akhir kutipan====
Sahabat, lihatlah betapa parahnya kekeliruan pemahaman
gravitasi tersebut. Guru fisika mana
yang mengajarkan seperti itu, saya yakin bukan guru fisika yang
mengajarinya. Konsep gravitasi yang
benar bukan seperti yang difahami oleh penulis web. Itu mungkin akibat tidak mau belajar dengan
pemahaman yang benar atau tidak mau bertanya pada orang yang lebih mengerti. Mungkin
karena merasa sudah mengerti.
Kekeliruan penulis web karena menggunakan analoginya
sendiri (ditulis panjang lebar sebelumnya, tidak saya kutip di sini). Padahal dengan menggunakan rumus hukum
gravitasi Newton akan didapatkan gaya gravitasi yang berbeda-beda pada setiap
massa benda. Gaya gravitasi karena bumi yang
dialami bulan harus dihitung menggunakan massa bumi-bulan, demikian jug gaya
gravitasi yang dialami manusia, burung dan benda-benda di bumi tentu juga harus
dihitung dengan massa masing-masing.
Jadi jelas bukan?
Ini berarti penulis web sedang membantai “manusia
jerami” yang difahami sendiri di dalam pikirannya. Dan manusia jerami itu
bukanlah gravitasi yang difahami secara umum tapi gravitasi yang lahir dari
pikiran penulis web sendiri yang saya anggap karena kekurangfahaman semata
bukan karena kesengajaan. Tidak ada buku
ajar fisika, dosen dan guru fisika yang memahami gravitasi seperti itu.
Monggo sahabat penulis web silakan belajar lagi.
Banyak buku ajar fisika, banyak guru, dosen dan orang cerdas yang bisa sahabat
mintai tolong menjelaskan gravitasi. Gravitasi bukan seperti yang sahabat penulis
web fahami. Gravitasi yang seperti itu memang salah, jadi kalau sahabat tidak
percaya gravitasi yang seperti itu, justru malah sangat bagus. Karena gravitasi
yang benar dirumuskan dalam hukum gravitasi Newton.
Gaya gravitasi adalah gaya tarik menarik dua benda
yang besarnya sebanding dengan perkalian
dua massa benda dan berbanding
terbalik dengan kuadrat jaraknya.
Perhatikan kata-kata “perkalian dua massa benda”. Sahabat penulis web semoga faham dan tidak
lagi menggunakan ketidakfahamannya untuk membantah. Mending belajar Om daripada
berteori dengan minim ilmu yang akhirnya malah menyesatkan orang lain.
Ada
seorang sahabat yang memberikan komentar di blog
saya dengan mengatakan gaya gravitasi dan gaya gravitasi bumi adalah dua
hal
yang berbeda dengan alasan biodata keduanya berbeda. Ini membuat saya
sedikit tersenyum. Seumur-umur baru dengar pernyataan seperti
itu. Guru Fisika atau Dosen mana yang
mengajarkan seperti itu. Saya menduga
maksudnya adalah tarik-menarik dua massa benda berbeda dengan bumi
menarik
semua benda di permukaannya. Bisa jadi ini akibat ajaran pembuat video
datar
yang mengatakan benda jatuh karena perbedaan massa jenis.
Mengapa sahabat tidak menggunakan sedikit saja
kecerdasan yang dianugerahkan Tuhan.
Sederhana sekali koq memahaminya, kalau dua benda bisa saling
tarik-menarik karena massa yang dimilikinya kenapa tidak dengan bumi? Bumi memiliki massa, benda-benda memiliki
massa lalu apa yang membuat sahabat tidak berfikir jika bumi dan benda tersebut
bisa saling tarik? Bumi dan benda
sabenarnya saling tarik menarik, hanya saja percepatan yang dialami bumi amat
sangat kecil sementara percepatan yang dialami benda sama dengan 9.8 m/s2. Jadi bendalah yang lebih dominan bergerak mendekat
sementara pergerakan bumi amat sangat kecil.
Jadi silakan sahabat belajar lagi.
Semoga bermanfaat dan menambah wawasan.
Referensi
makasih kak untuk penjelasannya
BalasHapusmy axis