Skip to content Skip to sidebar Skip to footer

Gravitasi

Kata gravitasi berasal dari bahasa latin; gravitas, yang berarti 'berat'. Dalam pengertian umum gravitasi adalah fenomena alam yang mana objek-objek yang memiliki massa atau energi bergerak ke arah satu sama lain (saling tarik menarik). Gravitasi suatu benda diakibatkan oleh massa benda tersebut, dengan kata lain setiap objek atau benda yang memiliki massa (bobot) akan memiliki gravitasi. Tidak ada massa berarti tidak ada gravitasi dan jika ada massa berarti ada gravitasi. 

Benda dengan massa yang lebih besar memiliki gravitasi yang lebih besar, dan benda yang massa-nya lebih kecil memiliki gravitasi yang lebih kecil. Gravitasi akan melemah seiring bertambahnya jarak - semakin dekat jarak antar objek maka gravitasi akan semakin bertambah besar. Sebaliknya, semakin jauh jarak antar objek maka semakin lemah gravitasinya.

Source: Evan Moon

Selama ada massa maka sejauh apapun jaraknya antara dua objek atau lebih, gravitasi hanya akan menjadi sangat lemah dan tidak akan pernah menjadi nol (hilang total). Astronot yang melayang di luar angkasa bukan diakibatkan oleh gravitasi 'nol', tapi karena gravitasi bumi pada jarak sejauh itu sudah sangat lemah sehingga dapat diabaikan. 

Besarnya gaya gravitasi diperoleh dari perkalian antara konstanta gravitasi dengan massa (bobot) antara objek-objek yang terlibat, kemudian dibagi dengan kuadrat jarak (jarak pangkat dua). Karena dibagi dengan jarak, maka selama objek yang terlibat masih memiliki massa hasilnya tidak akan pernah menjadi nol. Jika jaraknya bertambah jauh hingga jutaan kali, gaya gravitasi-nya hanya akan mendekati nol (menjadi nol koma sekian sekian sekian), tapi tidak akan pernah menjadi nol.

Karena gravitasi memberikan tarikan pada tubuh kita, maka gravitasi akan menahan kaki kita untuk selalu berpijak pada tanah. Gravitasi mengatur benda-benda langit untuk memiliki orbit-nya masing-masing, dan dalam skala yang lebih masif gravitasi menyebabkan partikel-partikel ruang angkasa saling tarik menarik secara perlahan-lahan menjadi gumpalan yang lebih besar untuk membentuk planet, bintang dan galaksi.

Berbicara soal gaya fundamental yang mengatur alam semesta, maka gravitasi menjadi gaya fundamental pertama yang diketahui oleh manusia dari keempat gaya fundamental yang lain. Namun di sisi lain, gravitasi juga menjadi gaya fundamental yang paling sedikit dan sulit dipahami.

Gravitasi adalah gaya yang paling lemah dari keempat interaksi/gaya fundamental yang lain, kira-kira 100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 (seratus trilyun trilyun trilyun) kali lebih lemah dari gaya nuklir kuat, 1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 (satu trilyun trilyun trilyun) kali lebih lemah dari gaya elektromagnetik dan 100.000.000.000.000.000.000.000.000.000 (seratus ribu trilyun trilyun) kali lebih lemah dari gaya nuklir lemah.

Karena sangat lemah bahkan jauh lebih lemah dari gaya nuklir lemah maka gravitasi tidak berpengaruh signifikan pada tingkat partikel subatomik (skala mikroskopik). Sebaliknya, gravitasi menjadi interaksi yang paling dominan pada skala makroskopik (alam semesta), dan juga menjadi klausa utama terhadap proses pembentukan, bentuk fisik, hingga lintasan orbit dari objek-objek astronomi.

Gravitasi pertama kali diperkenalkan pada tahun 1687 oleh fisikawan dan matematikawan asal Inggris bernama Sir Isaac Newton. Konon Newton mendapat ilham mengenai gravitasi akibat insiden jatuhnya buah apel yang menimpa kepalanya. Penjabaran mengenai fenomena gaya tarik menarik antara benda bermassa ini dipublikasikan Newton Sebagai Teori Gravitasi Universal yang mendefinisikan gravitasi sebagai gaya universal yang bekerja pada semua materi (benda/objek) di alam semesta, dan merupakan fungsi dari massa dan jarak. 

Newton menyatakan bahwa setiap benda memiliki kecenderungan untuk menarik benda lain dengan gaya (kekuatan) alamiah yang berbanding lurus dengan jumlah massa (bobot) mereka dan berbanding terbalik dengan pangkat dua dari jarak di antara mereka. Jadi semakin jauh jarak antar benda dan semakin kecil massa benda-benda tersebut maka semakin kecil pula gaya gravitasinya. Hukum gravitasi universal Newton ini berdiri tak tertandingi selama 3 abad sebelum Albert Einstein pada tahun 1900-an menemukan teori relativitas umumnya.

Einstein mempublikasikan teori relativitas umum sebagai teori gravitasi yang lebih umum pada tahun 1916. Teori relativitas umum menawarkan penjelasan yang sangat berbeda dari hukum gravitasi universal Newton. Einstein mengatakan bahwa gravitasi jauh lebih dari sekadar gaya; gravitasi sebenarnya merupakan kurva dalam ruang-waktu 4 dimensi.

Ilmu fisika dasar menyatakan bahwa jika tidak ada gaya luar yang bekerja pada suatu benda yang sedang bergerak lurus maka benda tersebut akan selalu bergerak dalam garis lurus. Karena itu, jika ada dua benda yang bergerak di sepanjang dua lintasan garis lurus yang bersebelahan/ berseberangan dan sejajar, maka kedua benda tersebut akan tetap berada di lintasan lurus-nya masing-masing dan tidak akan pernah bertemu. 

Namun di dalam eksperimen, kedua benda tersebut akan bertemu atau bertabrakan. Menurut Newton ini bisa terjadi karena adanya gaya gravitasi dari kedua benda tersebut yang menyebabkan keduanya saling tarik menarik satu sama lain. Newton hanya mengatakan bahwa ini disebabkan oleh gravitasi, tapi Newton tidak bisa menjelaskan bagaimana cara kerja gravitasi atau bagaimana caranya gravitasi membuat kedua benda tersebut saling bertemu.

Penjelasan lebih mendalam datang dari Einstein yang mengatakan bahwa objek-objek tadi yang bergerak sejajar bisa bertemu bukan karena gaya tarik menarik tetapi karena adanya distorsi ruang-waktu. Kedua objek tadi masih bergerak di sepanjang garis lurus, tetapi karena adanya distorsi ruang-waktu yang diakibatkan oleh massa masing-masing benda tersebut maka jalur kedua benda menjadi melengkung dan mengakibatkan kedua objek saling bertemu. 

Kedua objek tersebut masih bergerak di sepanjang lintasan garis lurus-nya masing-masing tapi melengkung ke arah satu sama lain. Ini seperti kelereng yang digelindingkan di dalam wajan, lintasan kelereng tersebut berupa garis lurus tapi karena permukaan wajan melengkung maka lintasan kelereng pun ikut melengkung walaupun lintasannya masih tetap berupa garis lurus terhadap wajan.

Dalam kasus dua objek tadi, objek pertama bergerak melengkung ke arah objek kedua akibat dari kelengkungan (distorsi) ruang-waktu yang disebabkan oleh massa benda kedua dan sebaliknya benda kedua bergerak melengkung ke arah benda pertama karena kelengkungan ruang-waktu yang disebabkan oleh benda pertama. Jadi setiap benda yang memiliki massa akan melengkungkan ruang-waktu di sekitarnya, ruang-waktu yang dilengkungkan ini mengakibatkan setiap benda yang berada dalam radius kelengkungan akan bergerak menuju (tertarik) ke arah sumber kelengkungan.

Kesimpulannya, gravitasi didefinisikan pertama kali secara ilmiah oleh Newton sebagai gaya tarik menarik antara dua atau lebih benda yang memiliki massa. Bagaimana gravitasi itu bekerja belum bisa dijelaskan oleh Newton, Newton hanya menyebut ‘adanya gaya gravitasi’ tapi darimana munculnya gaya gravitasi masih tetap menjadi misteri bagi Newton. Walaupun tidak bisa membuktikan bagaimana gravitasi bekerja, perumusan hukum gravitasi universal Newton sangat akurat untuk menjelaskan fenomena-fenomena lokal/fenomena sehari-hari.

Einstein-lah yang menyempurnakan teori gravitasi (setidaknya sampai saat ini) bahwa gravitasi itu sebenarnya kelengkungan ruang-waktu. Karena ruang waktu melengkung maka benda-benda akan bergerak saling menuju satu sama lain. Teori gravitasi Einstein (relativitas umum) ini sudah teruji secara eksperimen hingga saat ini dalam menjelaskan ruang lingkup yang lebih besar yang mencakup alam semesta. 

Walaupun kedua konsep antara Newton dan Einstein terdengar atau terlihat berbeda, nyatanya persamaan medan Einstein yang rumit itu jika direduksi ke kondisi lokal non-relativistik persamaannya akan bertransformasi menjadi persamaan gravitasi universal Newton. Dengan kata lain, saat ini gravitasi Einstein menjadi gravitasi yang umum, dan gravitasi Newton menjadi salah satu kasus khusus dari gravitasi Einstein. Kedua hukum gravitasi ini sama-sama benar selama bermain di domainnya masing-masing.

Daftar pustaka:

[1] Wospakrik, H. 1989. Berkenalan Dengan Teori Kerelatifan Umum Einstein. Bandung: Penerbit ITB

[2] https://science.howstuffworks.com/environmental/earth/geophysics/what-is-gravity.

Ricky Hamanay
Ricky Hamanay Yuditya Hamdani Hamanay; penulis sains amatir. Blogger sejak 2013