Gravitasi vs Massa Panduan

Ikhtisar

Gravitasi adalah gaya yang dialami benda akibat tarikan Bumi. Ini adalah gaya yang paling kita kenal dalam hidup kita: apel matang jatuh ke tanah dan air mengalir ke bawah adalah semua efek gravitasi. Eksperimen ini bertujuan untuk menyelidiki secara kuantitatif apakah ada hubungan proporsional tetap antara gravitasi benda dan massanya dengan menggantungkan jumlah beban kait yang berbeda pada dinamometer pegas.

Latar Belakang

• 1687: Isaac Newton mengusulkan Hukum Gravitasi Universal dalam 'Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica', menjelaskan mengapa apel jatuh dan planet mengorbit matahari.
• Newton menunjukkan: Ada gaya gravitasi antara dua benda. Gravitasi di permukaan Bumi sebenarnya adalah (salah satu komponen) gaya gravitasi Bumi pada benda.
• Dia juga membedakan dengan jelas antara konsep 'Massa' (ukuran inersia) dan 'Berat' (ukuran gaya gravitasi).

Konsep Utama

Formula & Penurunan

Langkah Eksperimen

1. 1

   Kalibrasi Nol

   Ketika tidak ada beban kait yang terpasang, amati apakah jarum dinamometer pegas menunjuk ke garis skala nol (dikalibrasi secara otomatis sebelum eksperimen dimulai).
2. 2

   Pemuatan Berurutan

   Klik 'Tambah Beban 50g' atau 'Tambah Beban 100g'. Setiap kali Anda menggantungnya, baca nilai Newton (N) yang ditampilkan pada dinamometer.
3. 3

   Pencatatan dan Perhitungan

   Amati tabel di sebelah kanan. Bagi gravitasi terukur $G$ dengan massa $m$ (perhatikan konversi satuan, 100g = 0.1kg) untuk menghitung rasio $G/m$.
4. 4

   Plot Grafik

   Amati perubahan pada grafik $G-m$. Jika titik-titik eksperimen ini terdistribusi pada garis lurus yang melewati titik asal, ini menunjukkan hubungan proporsional langsung di antara mereka.
5. 5

   Kontras Multi-Lingkungan

   Beralih ke lingkungan 'Bulan'. Ulangi langkah-langkah di atas untuk melihat bagaimana gravitasi yang bekerja pada benda dengan massa yang sama berubah di Bulan.

Hasil Pembelajaran

• Mengonfirmasi hubungan proporsional langsung antara gravitasi dan massa, dan menguasai rumus $G = mg$.
• Memahami arti konstanta gravitasi $g$ dan satuannya $\text{N/kg}$.
• Belajar memproses data eksperimen menggunakan metode grafik dan menganalisis secara intuitif hukum antara besaran fisik.
• Menyadari bahwa besarnya gravitasi dipengaruhi oleh lingkungan (planet yang berbeda), sedangkan massa tetap konstan.

Aplikasi Nyata

• Timbangan: Timbangan elektronik di pasaran sebenarnya mengukur tekanan (gravitasi), dan kemudian mengubahnya kembali menjadi massa melalui $1/g$ untuk ditampilkan kepada pengguna.
• Teknik Konstruksi: Berat sendiri bahan harus dihitung dengan tepat dalam desain jembatan dan gedung tinggi untuk memastikan keamanan struktural.
• Eksplorasi Luar Angkasa: Astronaut berada dalam keadaan tanpa bobot di luar angkasa, bukan karena gravitasi menghilang, tetapi karena gravitasi bertindak sepenuhnya sebagai gaya sentripetal karena orbit berkecepatan tinggi.

Kesalahpahaman Umum

Bacaan Lebih Lanjut

• Gravity - Wikipedia
• Khan Academy - Mass and Weight