Gaya gravitasi adalah salah satu dari empat jenis gaya utama yang memanifestasikan dirinya dalam semua keragamannya di antara berbagai benda baik di Bumi maupun di luar. Selain mereka, elektromagnetik, lemah dan nuklir (kuat) juga dibedakan. Mungkin, keberadaan merekalah yang disadari umat manusia sejak awal. Kekuatan tarik-menarik dari Bumi telah dikenal sejak zaman kuno. Namun, berabad-abad berlalu sebelum seseorang menebak bahwa interaksi semacam ini terjadi tidak hanya antara Bumi dan benda apa pun, tetapi juga antara objek yang berbeda. Yang pertama memahami bagaimana gaya gravitasi bekerja adalah fisikawan Inggris I. Newton. Dialah yang menyimpulkan hukum gravitasi universal yang sekarang terkenal.
Rumus gaya gravitasi
Newton memutuskan untuk menganalisis hukum pergerakan planet-planet dalam sistem. Akibatnya, dia sampai pada kesimpulan bahwa rotasi surgawibenda-benda di sekitar Matahari hanya mungkin jika gaya gravitasi bekerja antara itu dan planet-planet itu sendiri. Menyadari bahwa benda langit berbeda dari benda lain hanya dalam ukuran dan massanya, ilmuwan menyimpulkan rumus berikut:
F=f x (m1 x m2) / r2, dimana:
- m1, m2 adalah massa dua benda;
- r – jarak antara mereka dalam garis lurus;
- f adalah konstanta gravitasi, yang nilainya adalah 6,668 x 10-8 cm3/g x detik 2.
Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa setiap dua benda tertarik satu sama lain. Kerja gaya gravitasi dalam besarnya berbanding lurus dengan massa benda-benda ini dan berbanding terbalik dengan jarak antara mereka, kuadrat.
Fitur penerapan rumus
Sekilas, tampaknya menggunakan deskripsi matematis dari hukum tarik-menarik cukup sederhana. Namun, jika Anda memikirkannya, rumus ini hanya masuk akal untuk dua massa, yang dimensinya dapat diabaikan dibandingkan dengan jarak di antara mereka. Dan begitu banyak sehingga mereka dapat diambil untuk dua poin. Tetapi bagaimana jika jaraknya sebanding dengan ukuran tubuh, dan mereka sendiri memiliki bentuk yang tidak beraturan? Bagilah menjadi beberapa bagian, tentukan gaya gravitasi di antara mereka dan hitung resultannya? Jika demikian, berapa banyak poin yang harus diambil untuk perhitungan? Seperti yang Anda lihat, tidak sesederhana itu.
Dan jika kita memperhitungkan (dari sudut pandang matematika) bahwa titiktidak memiliki dimensi, maka situasi ini tampaknya benar-benar tanpa harapan. Untungnya, para ilmuwan telah menemukan cara untuk membuat perhitungan dalam kasus ini. Mereka menggunakan peralatan kalkulus integral dan diferensial. Inti dari metode ini adalah bahwa objek dibagi menjadi kubus kecil dalam jumlah tak terbatas, yang massanya terkonsentrasi di pusatnya. Kemudian rumus dibuat untuk menemukan gaya yang dihasilkan dan transisi batas diterapkan, yang dengannya volume setiap elemen penyusun dikurangi menjadi titik (nol), dan jumlah elemen tersebut cenderung tak terhingga. Berkat teknik ini, beberapa kesimpulan penting diperoleh.
- Jika benda itu adalah sebuah bola (bola), yang kerapatannya seragam, maka benda itu akan menarik benda lain ke dirinya sendiri seolah-olah semua massanya terkonsentrasi di pusatnya. Oleh karena itu, dengan beberapa kesalahan, kesimpulan ini dapat diterapkan pada planet juga.
- Ketika kerapatan suatu benda dicirikan oleh simetri bola pusat, ia berinteraksi dengan benda lain seolah-olah seluruh massanya berada pada titik simetri. Jadi, jika kita mengambil bola berongga (misalnya, bola sepak) atau beberapa bola bersarang satu sama lain (seperti boneka matryoshka), maka bola tersebut akan menarik benda lain dengan cara yang sama seperti yang dilakukan titik material, dengan massa totalnya dan terletak di tengah.
