Gravitasi - apa itu gravitasi?

Gravitasi bukanlah sesuatu yang asing kan? kamu pasti pernah mendengar apa itu gravitasi, berapa percepatannya di bumi, dan bagaimana gravitasi bekerja. tapi apa yang kamu ketahui tentang gravitasi itu, belum semuanya. baru sebagian saja. 

Apa itu gravitasi?

kamu pasti tau kalau gravitasilah yang membuat kita menginjak tanah, jatuh saat tersandung, tenggelam saat masuk ke air, dan benda-benda lainnya jatuh ke tanah. tapi sebenarnya gravitasi itu seperti apa? apakah gravitasi itu sebuah gaya? bagaimana cara kerjanya?

Gravitasi yang kita bahas mungkin akan sedikit aneh, tapi inilah gravitasi yang sesungguhnya.

coba perhatikan lagi baik-baik gambar diatas. gambar yang ada gridnya adalah space-time. sesuai dengan teori Relativitas Einstein, benda yang memiliki massa dapat membuat cekungan pada ruang dan waktu (space-time) yang mengakibatkan benda yang bermassa lebih kecil rute pergerakannya dapat berbelok. jika massa benda yang membuat cekungan pada ruang dan waktu itu massanya jauh lebih besar, benda dengan massa lebih kecil akan gagal untuk melanjutkan rutenya dan mulai mengikuti rute baru yaitu cekungan ruang dan waktu. lihat gambar dibawah ini untuk lebih jelasnya

seharusnya,bumi pada gambar diatas berakhir pada titik B. tapi bumi berakhir pada titik A. hal ini diakibatkan oleh cekungan ruang dan waktu yang disebabkan oleh massa matahari. dari gambar-gambar diatas, terlihat jelas bahwa gravitasi bukanlah gaya, melainkan cekungan pada ruang dan waktu. itulah gravitasi. 

Orbit planet berbentuk elips

setiap benda yang membuat rute baru pada gravitasi akan sulit sekali membuat suatu rute berbentuk lingkaran sempurna. bentuk pada umumnya adalah elips. maaf aku tidak akan menjelaskan tentang teorinya secara detail, tapi pahami saja konsepnya. 

benda apapun itu, baik hidup ataupun mati selalu bergerak. bergerak relatif terhadap suatu acuan. ketika bumi terbentuk, bumi sudah bergerak relatif terhadap ruang dan waktu. artinya ada initial condition alias kondisi awal bahwa bumi memiliki kecepatan relatif. dengan gravitasi matahari, bumi mulai mengorbit matahari dengan bentuk lintasan elips. coba kita lakukan thought experiment, ketika bumi bergerak mendekati matahari dengan kecepatan relatifnya, maka rute bumi akan membelok sesuai cekungan gravitasi matahari. ketika kecepatan bumi tidak mampu melewati cekungan gravitasi matahari, maka kecepatan bumi akan berkurang dan perlahan akan berbalik arah karena tarikan gravitasi matahari dan bumi akan mendapatkan kecepatannya lagi. bentuknya rutenya kemungkinan besar akan berakhir elips. bisa kan mengimajinasikannya?good. jika kesulitan bisa lihat gambar dibawah ini dan ulangi thought experimentnya. oya hampir lupa, di batas terluar cekungan gravitasi bentuknya adalah flat, seperti itulah ruang dan waktu saat "kosong"

bagaimana gravitasi mempercepat benda?

sebenarnya gravitasi tidak secara langsung menyebabkan percepatan benda. tapi benda mengikuti alur dari ruang dan waktu yang dibelokkan oleh gravitasi. semua benda yang mengikuti suatu rute dari cekungan gravitasi akan dianggap tak bermassa, meskipun hal yang mempengaruhi gravitasi terutama adalah massa. bayangkan kamu berdiri di atas bumi. karena kamu sangat dekat dengan bumi dan kamu mengikuti rute gravitasi bumi. kamu dianggap tak bermassa bagi bumi karena massa bumi mendominasi massa kamu, yang mengakibatkan cekungan gravitasi yang diakibatkan oleh kamu tidak berdampak pada bumi. demikian juga untuk massa bumi dibandingkan dengan matahari, dianggap tak bermassa. 

sebagai contoh,perhatikan gambar di samping. ketika kamu melemparkan bola ke udara, bola itu akan kembali ke bumi dalam bentuk lintasan parabola. hal ini terlihat seperti gravitasi mengurangi dan mempercepat laju bola meninggalkan dan menuju tanah. oleh karena alasan inilah gravitasi dianggap sebagai gaya oleh newton. seperti yang dibahas di awal artikel ini, gravitasi bukanlah suatu gaya. jika gravitasi bukan gaya, bagaimana menjelaskan bola yang memperlambat dan mempercepat serta berbentuk parabolik seperti ini? hal ini diakibatkan oleh sifat dasar gravitasi itu sendiri, yaitu benda mengikuti cekungan gravitasinya. belum paham? okay kita lihat dengan contoh lain

kamu melemparkan sebuah bola dan menembakkan peluru ke arah yang sama.jika semua benda yang berada di sekitar geodesik (cekungan gravitasi) dianggap tak bermassa, seharusnya titik jatuhnya sama karena mengikuti geodesik yang sama. tapi mengapa titik jatuhnya berbeda? apakah setiap benda memiliki rute geodesiknya sendiri? cek gambar dibawah ini

sekilas melihat gambar diatas tidak ada yang aneh.bola pasti lebih dulu jatuhnya daripada peluru. tapi ini terlihat tidak aneh karena kita melihat gravitasi sebagai gaya yang menarik benda ke tanah. bukan sebagai suatu cekungan. teori relativitas einstein berawal dari permasalahan ini. jika kamu dan aku berjalan menuju barat sejauh 50 meter, aku berjalan kamu berlari, pada akhirnya kita akan bertemu di tempat yang sama.yaitu 50 meter ke arah barat dari titik awal kita mulai. namun hal itu tidak terjadi pada bola dan peluru. ternyata hal ini disebabkan karena gambar diatas adalah persepsi ruang dan waktu berdiri sendiri-sendiri menurut newton namun tidak bagi einstein. sekarang cek gambar dibawah ini.

gambar diatas menunjukkan bahwa ruang dan waktu berada di satu peristiwa. semakin ke kanan berarti semakin banyak ruang yang dipakai, semakin ke atas berarti semakin banyak waktu yang dipakai. pada contoh diatas, kita mengasumsikan waktu yang diperlukan untuk bola dan peluru sampai ke tanah adalah sama. okay, kita mulai analisanya. dari data diatas,terlihat bahwa peluru memerlukan ruang lebih daripada bola untuk mencapai tanah dengan waktu yang sama. tapi itu baru menjawab sebagian pertanyaan mengapa bola dan peluru bisa jatuh di tempat yang berbeda. jika dilihat dari gambar diatas, bola dan peluru memiliki arah yang berbeda. satu ke utara satu ke timur laut. kalau kamu perhatikan dengan saksama, gambar pertama menunjukkan arah yang sama, namun gambar kedua ternyata tidak. jadi tidak mengherankan ketika kamu berlari ke barat aku berjalan ke utara kita tidak bertemu. gambar kedua didapatkan dari gambar pertama yang dilengkungkan untuk membuat ruang dan waktu berada di peristiwa yang sama.

setelah memahami konsep dasar gravitasi, kamu akan melihat sesuatu yang unik, space-time adalah dimensi ke empat. dimensi ketiga hanyalah x,y,z. mungkin akan aku jelaskan sedikit tentang dimensi ini sebelum menyudahi artikel ini

Kita tidak bisa membayangkan suatu dimensi tanpa dimensi lainnya.

secara singkat dimensi nol itu adalah suatu noktah x tanpa panjang lebar dan ketebalan(tinggi)

dimensi pertama adalah kumpulan noktah noktah yang tak terhitung jumlahnya sehingga menyerupai suatu bentuk garis yang menghubungkan dua titik

dimensi kedua adalah gabungan dari beberapa dimensi pertama

dimensi ketiga adalah gabungan dari beberapa dimensi kedua

dimensi ke empat adalah space-time, gabungan dari beberapa dimensi ketiga.bisa juga disebut durasi. dari sekarang hingga 5 detik kedepan adalah dimensi ke empat

dengan adanya konsep space-time, berikutnya akan ada banyak artikel berkaitan dengan space-time. berikutnya kita akan membahas tentang ruang dan waktu itu sendiri secara terpisah untuk memahami lebih lanjut mengenai dimensi ke empat ini.