Nova Anggraini
Tim Planetarium OIF UMSU
Sumber Gambar :https://pelajarankelas5sd.wordpress.com/category/ipa/h-bab-8-gaya-gerak-dan-energi/gaya-gravitasi-bumi
Gravitasi merupakan suatu hal yang sangat dekat dengan kehidupan manusia. Sejak jaman dulu kala jauh pemikiran tentang gravitasi ini sudah muncul.Penelitian modern dalam teori gravitasi dimulai dengan kerja Galileo Galilei di akhir abad ke-16 dan awal abad ke-17. Dengan hasil percobaannya menjatuhkan bola dari Menara Pisa, dan nantinya juga pengukuran bola yang meluncur melalui kemiringan, Galileo menunjukkan bahwa besarnya percepatan gravitasi adalah sama untuk semua objek. Hal ini menjadi kemajuan besar dari kepercayaan Aristoteles sebelumnya yang menyatakan bahwa objek yang lebih berat memiliki percepatan gravitasi yang lebih besar. Galileo membuat postulat hambatan udara sebagai alasan objek dengan massa kecil memungkinkan untuk jatuh lebih pelan di atmosfer. Hasil kerja Galileo menjadi dasar bagi formulasi teori gravitasi Newton.
Teori Gravitasi Newton
Hukum Kepler terkadang disebut sebagai “Hukum Empiris Kepler”. Kepler secara matematis mampu menunjukkan bahwa posisi planet-planet di langit cocok dengan model yang memerlukan orbit yang elips, kecepatan orbit planet-planet bervariasi dan adanya hubungan matematis antara periode dan sumbu semimayor orbit. Meskipun ini adalah prestasi yang luar biasa, Kepler tidak mampu memberi penjelasan mengapa hukumnya benar – yaitu – mengapa orbit planet elips dan tidak lingkaran? Mengapa periode planet menentukan panjang sumbu semimajor nya?
Isaac Newton diberikan penghargaan untuk penjelasannya dalam menjelaskan kasus kepler, secara teoritis, jawaban atas pertanyaan ini adalah dalam karyanya yang paling terkenal yaitu “Principia” yang terbit pada tahun 1687.
Teori Gravitasi Einstein
Teori gravitasi Newton bertahan selama berabad-abad hingga kemudian di awal abad 20 seorang ilmuwan bernama Einstein menemukan kejanggalan dalam teori tersebut. Kejanggalannya terletak pada ketidakcocokan teori gravitasi Newton dengan teori relativitas khusus yang diajukan Einstein pada tahun 1905.
Dalam teori relativitas khususnya, Einstein berusaha agar teori relativitas khususnya konsisten dengan teori electromagnetik Maxwell. Akibatnya Einstein tiba pada klaim bahwa cahaya memiliki kecepatan sebesar 299.792 km/ detik. Bukan hanya itu Einstein mengatakan bahwa kecepatan ini adalah kecepatan absolut. Artinya benda atau energi lain bisa bergerak mendekati kecepatan ini tetapi tidak akan pernah melebihi kecepatan cahaya. Einstein juga melihat ada prinsip fisika lain yang tidak bersesuaian dengan teori gravitasi Newton. Prinsip ini dikenal dengan prinsip ekuivalen.Secara sederhana prinsip ini menggambarkan bahwa semua hukum fisika akan berperilaku sama dalam kerangka acuan mana saja, baik dalam kerangka diam, dalam kerangka yang berjalan dengan kecepatan konstan maupun dengan laju kecepatan yang positif.
Newton sendiri tidak mengindikasikan bagaimana gaya gravitasi bekerja. Ia hanya mengatakan bahwa gravitasi adalah satu gaya yang dibawa oleh benda bermassa. Menurut Newton, sebuah benda bermassa akan mengerjakan gaya tarik kepada benda bermassa lain yang berada dalam jangkauan gaya gravitasi benda yang bermassa lebih besar. Gaya tarik gravitasi itu bekerja dan menjelajah ruang hampa diantara dua benda tadi dalam waktu sesaat.
Hal ini bertentangan dengan klaim Einstein bahwa tidak ada energi maupun massa yang bisa memiliki kecepatan melebihi kecepatan cahaya. Mengingat jangkauan gaya gravitasi yang mencapai ribuan bahkan jutaan kilometer, maka gaya gravitasi tidaklah mungkin menjelajah angkasa luar dalam waktu yang singkat. Jika gaya gravitasi bergerak dengan cara yang sama seperti cahaya bergerak, maka Einstein berkesimpulan kecepatan gaya gravitasi bekerja juga tidak boleh melebihi kecepatan cahaya. Dengan jarak jangkauan yang jauh maka jelas gravitasi memerlukan waktu yang panjang untuk menjelajah ribuan bahkan jutaan kilometer.
Namun demikian dengan teori gravitasi Newton bentuk dan orbit planet-planet dalam tata surya bisa diprediksikan dengan tepat meskipun perhitungan dilakukan dengan anggapan bahwa gaya gravitasi bekerja dengan sesaat. Jika gravitasi bekerja tidak dalam waktu sesaat, sesuai dengan relativitas khusus Einstein, maka orbit planet ini harus mengalami koreksi. Tetapi jika koreksi Einstein dimasukkan, maka koreksi ini justru memberikan hasil prediksi orbit planet yang tidak sesuai dengan data astronomi. Pertimbangan ini membuat Einstein menyimpulkan adanya mekanisme dalam teori gravitasi yang belum dijelaskan oleh Newton.
Kedua kejanggalan ini merupakan kunci bagi Einstein untuk tiba pada konsep gravitasi baru yang revolusioner. Setelah sepuluh tahun bergulat dengan kedua masalah ini, pada tahun 1916 Einstein muncul dengan teori gravitasi baru yang didasarkan pada cara pandang terhadap ruang dan waktu yang sama sekali berbeda dengan cara pandang Newton. Jikalau Newton memandang ruang angkasa sebagai ruang yang kosong, Einstein menganggap ruang angkasa tersebut terbuat dari anyaman medan ruang dan waktu. Teori gravitasi baru ini lebih dikenal dengan nama teori relativitas umum.
Daftar Pustaka
Russel Betrand. 2009. Teori Relativitas Einstein. Yogyakarta: Pustaka Pelajar
Suwitra Nyoman. 2001. Astronomi Dasar. Bali: Jurusan Fisika IKIP Singaraja
Tim Olimpiade Astronomi Indonesia. 2015. Buku Sakti Olimpiade Astronomi. Bandung: Yrama Widya
http://www.fisikanet.lipi.go.id/utama.cgi
https://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_gravitasi_universal_Newton
