Pada postingan kali ini berisi soal dan pembahasan bentuk soal yang sering keluar ketika ulangan harian, ujian sekolah dan ujian nasional (UN) pada materi Hukum Gravitasi Newton. Dengan mempelajari bentuk soal yang akan keluar, dijamin membuat paham tentang materi ini
- Dua buah planet X dan Y terpisah sejauh R meter. Massa planet X sama dengan massa planet Y sebesar M kg. Jika nilai tetapan gravitasi universal G, maka tentukanlah besar gaya gravitasi planet X terhadap Y?
Pembahasan
Diketahui :
M1 = M2 = M kg
jarak antar planet = R m
Gaya gravitasi planet X sama besar dengan gaya gravitasi planet Y, dengan arah yang saling berlawanan.
2. jika Bumi menyusut menjadi setengah semula, tapi massanya tetap, maka apa yang terjadi dengan massa benda-benda yang ada di permukaan bumi?
Pembahasan:
dalam teori mekanika klasik (NEWTON) massa bumi selalu tetap tidak dipengaruhi tempat
3.Berapa besar gaya gravitasi yang bekerja pada sebuah pesawat ruang angkasa yang bermassa 2500 kg dan mengorbit bumi denganjari-jari orbit 13 x 106 m? diketahui massa bumi 5,98 x 1024kg.
Jawaban dan penyelesaian:
dengan menggunakan rumus pada persamaan diatas, kita bisa menemukan gaya gravitasinya. Dengan cara sebagai berikut:
F=G (m1.m2)/r2
F=6,72 x 10-11.(2500 x 5,98 x1024)/(13×106 )2
F = 5900 N
Jadi gaya gravitasi yang bekerja pada pesawat tersebut adalah 5.900 N.
4.Jika dua buah planet memiliki massa 2 x 1020 kg dan 4 x 1020 kg. Jarak antar dua planet adalah 2.105 km. Tentukanlah gaya gravitasi antar 2 planet!Pembahasan
Diketahui:
M1 = 2 x 1020 kg
M2 = 4 x 1020 kg
R = 2.105 km
Ditanya F = ?
Jawab =
5.Hitunglah besar gaya gravitasi yang terjadi antara bumi dan bulan. Berapakah percepatan bulan mengeliingi bumi? Diketahui massa bumi ma = 6,0 x 108kg, massa bulan mb = 7,4 x 1022kg, dan jarak bumi ke bulan r ab = 3,8 x108m.
Pembahasan :
Langkah pertama yaitu menentukan dulu gaya gravitasi yang terjadi antar bumi dan bulan.
F=G (m1.m2)/r2
F=6,67 x10-11.((6,0 x1024).(7,4 x 1022 ))/((3,8 x108 )2)
F = 2,1 x 10 20 N
Besarnya Gaya F = 2,1 x 1020 N ini merupakan gaya sentripetal yang menjaga bulan tetap mengorbit mengelilingi bumi. Jika ditinjau dari angkanya gaya ini sangat besar. Tetapi jika dikaitkan dengan massa bulan yang juga besar, gaya ini relative kecil. Kemudian menentukan percepatan bulan mengorbitbumi. Dapat dihitung dengan persamaan berikut.
F = m.a
a = F/m
a = (2,1 x1020)/(7,4 x 1022 )
a = 0,0028 m/s2
6. Sebuah benda berada pada permukaan bumi, massa benda itu adalah 320 kg. Bila benda tersebut dibawa pada ketinggian 3 R dari permukaan bumi. Tentukanlah:
a. Massa benda pada ketinggian tersebut
b. Besar percepatan gravitasi pada ketinggian tersebut
b. berat benda pada ketinggian tersebut
Pembahasan:
Diketahui:
m1 = 320 kg, w1 = 3200 N
r1 = R bumi
r2 = R bumi + h
r2 = R bumi + 3 R bumi
r2 = 4R bumi
Ditanya:
- m2
- g2
- w2
Jawab:
Massa benda selalu tetap, walaupun berada di ketinggian tertentu atau di planet manapun. Adapun yang mengalami perubahan adalah percepatan gravitasi yang dialami benda.
7.Joni yang massanya 53 kg berdiri di dalam sebuah lift yang sedang bergerak ke atas dengan percepatan 2 m/s2. Jika percepatan gravitasi bumi (g) = 10 m/s², berapakah gaya tekan kaki rizki amalia pada lantai lift?
8.Dua buah benda berada pada bidang yang sejajar. Masing-masing benda memiliki massa yang berbeda. Massa benda pertama adalah 2500 kg dan 900 kg. Ke dua benda ini terpisah sejauh 10 m. Tentukanlah letak benda ke 3 yang bermassa 4500 kg harus diletakkan agar gaya gravitasi yang dialaminya nol!
Pembahasan
9.Tentukan massa Bumi jika jari-jari bumi 6,38 x 106 m, konstanta gravitasi 6,67 x 10-11 Nm2 /kg2, dan percepatan gravitasi 9,8 m/s2
Penyelesaian:
10. Jika dua planet masing-masing bermassa 2 x 1020 kg dan 4 x 1020 kg, mempunyai jarak antara kedua pusat planet sebesar 2 x 105 km. Tentukan besar gaya tarik menarik antara kedua planet tersebut?
Jawaban dan pembahasan:
m2 = 4 x 1020 kg
r = 2 x 105 km = 2 x 108 m
F = Gm1.m2r2
F = 6,672.10-112.1020 x 4.1020(2.108)2
F = 1,33.1014 N