Pembahasan Energi Potensial Gravitasi dan Potensial Gravitasi

Energi Potensial Gravitasi

Setelah sebelumnya kita telah membahas mengenai gaya gravitasi dan medan gravitasi, pada kesempatan ini kita akan membahas mengenai energi potensial gravitasi dan potensial gravitasi. Apakah sebelumnya kalian masih ingat mengenai gaya gravitasi? Kalau sudah lupa coba baca lagi mengenai gaya gravitasi.

Pertama, mari kita bahas mengenai energi potensial gravitasi. Setiap benda yang berada dalam medan gravitasi akan memiliki energi potensial. Energi potensialnya didefinisikan seperti pada persamaan berikut.

Ep = - (GMm/r)

Medan gravitasi termasuk medan gaya konservatif yaitu gayanya menghasilkan usaha yang tidak mengubah energi mekanik benda, sehingga pada suatu benda yang

bergerak dalam medan gravitasi akan memenuhi kekekalan energi mekanik.

Em = Ep + Ek = tetap

Tanda negatif menyatakan bahwa untuk membaawa benda bermassa m ke tempat jauh takterhingga dibutuhkan usaha/energi sebesar GMm/r. 

(Baca juga gaya listri, medan listrik, energi potensial listrik, dan potensial listrik)

Potensial Gravitasi

Besarnya potensial gravitasi pada sebuah benda yang terletak pada jarak r dari suatu benda yang bermassa m adalah:

V = - (Gm/r)

Energi potensial gravitasi dan potensial gravitasi merupakan besaran skalar. Potensial disuatu titik yang ditimbulkan oleh lebih dari satu benda adalah jumlah skalar dari potensial terhadap tiap-tiap benda itu, secara matematis dapat dirumuskan:

V = -G(m₁/r₁ + m₂/r₂ + m₃/r₃ + …..)

Contoh Soal dan Pembahasan

1. Sebuah pesawat antariksa bermassa 1 ton akan diluncurkan dari permukaan bumi. Jari-jari bumi R = 6,38.10⁶ m dan massa bumi 5,98.10²⁴ kg. Tentukan:

a. energi potensial pesawat saat di permukaan bumi,

b. kecepatan awal pesawat agar tidak kembali lagi ke bumi!

Pembahasan:

m = 1 ton = 10³ kg

R = 6,38.10⁶ m

M = 5,98.10²⁴  kg

a.       Energi potensial pesawat sebesar:

Ep = - (GMm/r)

Ep = - (6,67 x 10^-11 x 5,98.10²⁴ x 10³)/ 6,38.10⁶

Ep = − 6,38.10¹⁰ joule

b.      Pada gerak pesawat berlaku hukum kekekalan energi mekanik. Karena tidak kembali berarti energi akhirnya nol.

Ep₁ + E k₁ = Em (~)

- GMm/r + ½ mv² = 0

v²= GM/r

v² = 8.10³ m/s

2. Dua buah benda bermassa m dan 3m dipisahkan oleh suatu jarak a. Tentukan:

a. Energi potensial gravitasi

b. Potensial gravitasi di tengah-tengah antara kedua benda

Pembahasan:

m₁ = m

m₂ = 3m

r = a

a.       Energi Potensial gravitasi

Ep = - (GMm/r)

Ep = - (6,67x10^-11 . m. 3m/a)

Ep = -  20,01x10^-11m²/a Joule

b.      Potensial gravitasi

V = -G(m₁/r₁ + m₂/r₂)

V = - 6,67x10^-11 (m/0,5a + 3m/0,5a)

V = - 6,67x10^-11 (4m/0,5a)

V = - 6,67x10^-11 . 8m/a

V = - 53,36x10^-11m/a Nm/kg

Perbedaan pipa organa terbuka dan tertutup baca disini

Pembahasan Energi Potensial Gravitasi dan Potensial Gravitasi 2016-09-12T06:28:00-07:00 Rating: 4.5 Diposkan Oleh: Mantan Tentor Fisika