Graviti

Graviti atau daya berat ialah daya tarikan yang bertindak di antara zarah-zarah yang mempunyai jisim. Graviti menentukan berat sesuatu objek daripada jisimnya.

Setakat ini, hukum graviti yang paling "berjaya" (tepat) ialah teori relativiti am (general relativity) oleh Albert Einstein. Walau bagaimanapun, Hukum Graviti Newton adalah lebih mudah dan cukup tepat untuk kebanyakan perkara, jadi ia lebih popular. (Dimanakah pusat Graviti di Bumi .. Pusat graviti berada di lapisan bumi paling bawah.)

Semua objek di sekeliling kita ditarik ke arah pusat bumi oleh satu daya yang dikenali sebagai daya tarikan graviti bumi. Daya ini menyebabkan objek jatuh ke arah bumi apabila dilepaskan. Suatu objek yang jatuh di bawah daya tarikan graviti, tanpa pengaruh daya-daya luar seperti rintangan udara dikatakan sebagai jatuh secara bebas atau jatuh bebas.

Secara praktiknya, jatuh bebas hanya berlaku dalam keadaan vakum iaitu dalam ruang yang tidak mengandungi udara vakum.

Objek yang jatuh bebas akan memecut. Pecutan yang berlaku ini dikenali sebagai pecutan graviti. Nilai pecutan graviti tidak bergantung bentuk dan jisim objek yang jatuh jika tiada faktor luar seperti geseran udara yang mempengaruhi kejatuhannya.

Hukum Graviti Newton

Pada tahun 1687, Isaac Newton menerbitkan Hukum Graviti Newton (Law of Gravitation). Menurut beliau:

Semua jisim di alam semesta ini menarik antara sama satu lain dan daya yang bertindak adalah berkadar terus dengan hasil darab jisim-jisim itu dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antara jisim-jisim itu.

Maka formula untuk daya graviti, ${\displaystyle F\,}$ ialah:

${\displaystyle F={\frac {Gm_{1}m_{2}}{r^{2}}}\,}$

di mana

${\displaystyle m\,}$ ialah jisim objek

${\displaystyle r\,}$ ialah jarak antara jisim-jisim

${\displaystyle G\,}$ ialah pemalar graviti bersamaan dengan ${\displaystyle 6.673\times 10^{-11}\,}$

Menentukan pemalar graviti

Untuk menentukan pemalar graviti, ${\displaystyle G\,}$, daya graviti diantara dua objek. Pada tahun 1798, Sir Henry Cavendish menggunakan neraca kilas untuk menentukan nilai pemalar graviti. Maka, dari eksperimen beliau, nilai pemalar graviti ialah:

${\displaystyle G=6.673\times 10^{-11}N.m^{2}/kg^{2}\,}$

Berat

Berat, ${\displaystyle w\,}$ ialah jumlah daya graviti yang bertindak ke atas sesuatu objek oleh objek-objek lain. Maka, berat sesuatu objek di permukaan bumi ialah

${\displaystyle w=F_{g}={\frac {Gm_{E}m}{R_{E}^{2}}}\,}$

di mana

${\displaystyle m_{E}\,}$ ialah jisim bumi

${\displaystyle R_{E}\,}$ ialah jejari bumi

${\displaystyle m\,}$ ialah jisim objek

Mengikut Hukum Newton Kedua,

${\displaystyle w=mg={\frac {Gm_{E}m}{R_{E}^{2}}}\,}$

maka

${\displaystyle g={\frac {Gm_{E}}{R_{E}^{2}}}\,}$

${\displaystyle =6.67\times 10^{-11}\times {\frac {5.98\times 10^{24}}{{(6.37\times 10^{6})}^{2}}}\,}$

${\displaystyle =9.83m/s^{2}\,}$

adalah pecutan disebabkan oleh graviti

Tenaga Keupayaan Graviti

Kerja yang dilakukan graviti ialah

${\displaystyle W_{grav}=\int _{r_{1}}^{r_{2}}F_{r}dr\,}$

di mana

${\displaystyle F_{r}={\frac {-Gm_{E}m}{r^{2}}}\,}$

maka

${\displaystyle W_{grav}=-Gm_{E}m\int _{r_{1}}^{r_{2}}{\frac {dr}{r^{2}}}={\frac {Gm_{E}m}{r_{2}}}-{\frac {Gm_{E}m}{r_{1}}}=U_{1}-U_{2}\,}$

maka tenaga keupayaan graviti ialah

${\displaystyle U={\frac {-Gm_{E}m}{r}}\,}$

Kerja yang dilakukan oleh graviti juga boleh ditulis

${\displaystyle W_{grav}=Gm_{E}m{\frac {r_{1}-r_{2}}{r_{1}r_{2}}}\,}$

maka jika sesuatu objek menghampiri permukaan bumi dan dari persamaan pecutan graviti di atas

${\displaystyle W_{grav}=mg(r_{1}-r_{2})\,}$

${\displaystyle U=-W_{grav}=mg(r_{2}-r_{1})=mgh\,}$

Graviti dalam Al-Qur'an

"Bukankah Kami telah menjadikan bumi (sebagai tempat) penampung dan penghimpun (penduduknya)? yang hidup dan mati"

أَلَمْ نَجْعَلِ الْأَرْضَ كِفَاتًا^[1]

Perkataan kifatan dalam ayat diatas diambil dari perkataan ka-fa-ta, yak-fi-tu yang bermaksud untuk memegang, melekat dan mengikat.

Salah satu keupayaan bumi adalah mengikat dan memegang segala objek yang ada dipermukaannya atau lebih ringkas diterjemahkan sebagai daya tarikan graviti.

Semua makhluk yang ada di permukaan bumi sama ada hidup ataupun tidak semuanya akan dipengaruhi daya tarikan graviti. Malah berat sesuatu objek turut ditentukan oleh daya tarikan bumi yang dikenakan ke atasnya.

Secara ringkas, kehidupan tanpa pegangan atau ikatan dari permukaan bumi seakan-akan mustahil. Ketika bumi berputar pada paksinya dengan kelajuan 1,670km/jam,  tidak mungkin akan ada kehidupan atas muka bumi tanpa ada satu tarikan yang akan menyelamatkannya dari terpelanting jauh ke angkasa lepas.

Allah menjadikan bumi ini berputar namun dalam masa yang sama masih selamat untuk dihuni oleh sekalian makhlukNya.^[2]

Lihat juga

• Berat
• Keseimbangan daya

Rujukan