Besaran yang memengaruhi berat benda di bumi

Kelas          : X
Pelajaran    : Fisika
Kategori      : Hukum Newton (Gravitasi)
Kata Kunci  : besaran, berat benda, massa, planet, jarak, pusat bumi, percepatan gravitasi

Jawaban

Berat benda di bumi dipengaruhi oleh dua faktor yaitu massa benda dan percepatan gravitasi bumi 

Pembahasan

Posisi benda di setiap tempat di permukaan bumi memiliki percepatan gravitasi yang berbeda-beda. Hal ini disebabkan oleh jarak dari permukaan ke pusat bumi yang bervariasi tergantung dari lokasi di mana benda tersebut berada.

Kita amati beberapa contoh nilai percepatan gravitasi (g) di permukaan bumi yakni, 
g = 9,7639 m/s² di gunung Nevado Huascarán di Peru
g = 9,776 m/s² di Kuala Lumpur, Singapura, dan Mexico City
g = 9,780 m/s² di Khatulistiwa
g = 9,798 m/s² di Sydney
g = 9,800 m/s² di San Fransisco
g = 9,803 m/s² di New York 
g = 9,825 di Oslo, dan Helsinki
g = 9,832 m/s² di Kutub Utara
g = 9.8337 m/s² di permukaan Samudera Arktik.

Berat atau bobot benda di atas permukaan bumi akan meningkat seiring dengan meningkatnya massa benda. Misalnya, si A yang memiliki massa 70 kg dan si B yang memiliki massa 100 kg, tentu memiliki berat badan yang berbeda meskipun sama-sama mengukur berat badan di kota Jakarta yang percepatan gravitasinya sama.

Semakin menjauh posisi benda terhadap pusat bumi, nilai percepatan gravitasinya akan terus menurun. Berdasarkan perhitungan, pada ketinggian 50.000 km di atas permukaan bumi atau dengan kata lain berjarak 5,64 x 10⁷ m dari pusat bumi (radius bumi ikut diperhitungkan), nilai percepatan gravitasi sebesar g = 0,13 m/s².

Diketahui dari beberapa penelitian dan perhitungan bahwa percepatan gravitasi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak terhadap pusat bumi. 

Kini kita simak rumus-rumus yang menegaskan hubungan antara berat benda dengan massa benda dan percepatan gravitasi serta jarak dari permukaan ke pusat bumi

Rumus menghitung berat benda
w = (m)(g)
Keterangan
w = berat atau bobot (weight) benda, satuan newton (N)
m = massa benda (mass), satuan kilogram (kg)
g = percepatan gravitasi, satuan m.s⁻²

Rumus menghitung kuat medan gravitasi (percepatan gravitasi)
[tex]g=G. \frac{M}{r^{2}} [/tex]
Keterangan
G = tetapan gravitasi umum sebesar 6,72 x 10⁻¹¹ N.m².kg⁻²
M = massa bumi sebagai pusat gravitasi, satuan kg
r = jarak benda ke titik pusat bumi, satuan meter

Jika ingin diperluas dengan memasukkan massa bumi, maka perhatikan rumus gaya tarik gravitasi Newton antara bumi dan benda berikut ini
[tex]F=G. \frac{(Mbumi)(Mbenda)}{r^{2}}[/tex]
Apabila diolah, perhitungan gaya gravitasi F ini akan dapat menjadi nilai berat benda, karena
[tex]F=(Mbenda)[G. \frac{Mbumi}{r^{2}}] [/tex]
[tex]F=(Mbenda)(g)[/tex]
atau
w = (m)(g)

Sekali lagi, faktor-faktor yang mempengaruhi berat benda adalah
⇒ massa benda
⇒ percepatan gravitasi yang bergantung kepada posisi benda di permukaan bumi