Bumi, planet yang kita diami ini memiliki gaya gravitasi yang mempengaruhi setiap benda yang ada di permukaannya termasuk tubuh manusia. Gaya gravitasi ini menjaga agar kita tetap menjejak di permukaan tanah atau permukaan bumi, dan setiap benda yang bergerak akan selalu tertarik atau jatuh ke arah pusat akan selalu kembali ke posisi awal karena adanya gaya gravitasi. Gambar oleh PexelsBerbagai sistem atau metabolisme dalam tubuh kita menariknya, juga dipengaruhi oleh gravitasi bumi. gaya tarikan bumi ini mempengaruhi berbagai sistem yang bekerja dalam tubuh kita seperti sistem peredaran darah, sistem saraf maupun bagaimana sel-sel dalam tubuh kita tumbuh. Tetapi uniknya ada sistem metabolisme tubuh yang dapat melawan tarikan gaya gravitasi. Dan ada pula sel-sel tubuh kita yang tidak dapat bekerja apabila berada pada kondisi minim gaya gravitasi. Yuk kita simak gravitasi dan sistem sarafBagaimana pengaruh gaya gravitasi pada sistem saraf manusia? Tidak hanya pada manusia, gravitasi yang berlaku di permukaan bumi mempengaruhi sistem syaram dari semua makhluk hidup. Gaya gravitasi diketahui mempengaruhi mulai dari tingkat sel, jaringan maupun sistem kerja tubuh. Dari catatan sejarah, seluruh makhluk hidup di muka bumi beradaptasi terhadap gaya gravitasi yang menjadi stimulus yang konstan dan permanen. Sehingga banyak sekali sistem dalam tubuh, bagaimana tubuh kita tumbuh dan berkembang yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi, termasuk sistem saraf. Berdasarkan kajiannya Florian Kohn dan timnya menyatakan, ketiadaan gravitasi terutama pada perjalanan luar angkasa dapat mempengaruhi berbagai hal seperti persepsi sensoris, disfungsi vestibular dan proprioseptif, perubahan sinergi dan koordinasi otot, penurunan massa otot dan gaya otot dan kontrol terhadap postur tubuh, penurunan kemampuan berpindah atau mobilitas. Yang mana semua hal ini berkaitan erat dengan sistem saraf pada tubuh astronot yang baru melaksanakan misi antariksanya akan mengalami penurunan kemampuan untuk bergerak bebas ketika kembali ke Bumi. Gambar oleh tersebut dilakukan untuk mengetahui efek yang diderita oleh tubuh apabila melalui perjalanan panjang tanpa gravitasi. Meskipun resiko-resiko ini diketahui bagi tubuh berbagai penelitian lebih lanjut terus dilakukan oleh pakar untuk meningkatkan kemampuan tubuh menanggulangi dampak dari tidak adanya gravitasi, mengingat penjelajahan antariksa semakin sering dan semakin lama durasinya dilakukan oleh bukan hanya gaya, tetapi juga penanda bagi tubuhMenurut NASA, gravitasi tidak hanya gaya yang bekerja pada setiap benda di permukaan bumi, tetapi bagi tubuh gravitasi adalah penanda atau pemberi sinyal bagi tubuh untuk melakukan sesuatu. Misalnya, gaya gravitasi memberi tanda bagi otot dan tulang untuk menjadi kuat karena untuk bergerak dan bekerja tubuh tentunya akan melawan gaya gravitasi. Seperti mengangkat benda, berjalan, berlari, memanjat, naik tangga dan lain sebagainya. Ketika tubuh manusia berada di kondisi tanpa gravitasi tanda ini tidak lagi diterima oleh tubuh sehingga otot dan tulang tidak lagi terlatih melawan gravitasi sehingga terjadi penurunan massa otot karena jarang gravitasi akan melatih otot dan tulang agar lebih kuat untuk dapat bebas beraktivitas. Gambar oleh Andrea Piacquadio dari PexelsPengaruh gaya gravitasi pada sistem pernafasanGaya gravitasi sangat mempengaruhi bagaimana sistem pernapasan terutama organ paru-paru bekerja. Dengan strukturnya yang berupa jaringan halus berongga dan berkapiler, gaya gravitasi mempengaruhi bentuk paru-paru ketika proses menarik dan menghembuskan nafas. Gaya gravitasi menjaga bentuk paru-paru menjadi seimbang saat proses bernafas yang pada akhirnya mendukung kerja paru-paru dalam pertukaran udara bersih kaya O2 dengan udara kotor kaya CO2.Namun menariknya, kajian terkini menunjukan bahwa ketiadaan gravitasi tidak menurunkan efektivitas pertukaran udara pada paru-paru. Dan perubahan bentuk paru-paru pada kondisi minim gravitasi kerja paru-paru tetap menunjukan performa yang sama pada kondisi dengan gaya gravitasi. Diketahui juga berdasarkan pengamatan, para astronot sehabis melakukan perjalanan antariksa tidak mengalami gangguan sistem pernafasan dan paru-parunya tidak mengalami penurunan maupun peningkatan nafas. Gambar oleh dari Pexels
Artinyagaya-gaya dijumlahkan sebagai vektor-vektor.Jika gaya resultan F yang bekerja pada suatu benda dengan massa m adalah bukan nol, benda tersebut akan mengalami percepatan dengan arah yang sama dengan gaya (Bueche, 2006). Percepatan a sebanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda seperti pada persamaan (1).TEORI Bandul sederhana adalah salah satu bentuk gerka harmonik sederhana. Gerak harmonik sederhana adalah benda bergerak bolak-balik disekitar titik keseimbangannya. Bandul matematis atau ayunan matematis setidaknya menjelaskan bagaimana suatu titik benda digantungkan pada suatu titik tetap dengan tali. Jika ayunan menyimpang sebesar sudut terhadap garis vertical maka gaya yang mengembalikan F = - m . g . sin θ Untuk θ dalam radial yaitu θ kecil maka sin θ = θ = s/l, dimana s = busur lintasan bola dan l = panjang tali , sehingga F = −mgs/l Kalau tidak ada gaya gesekan dan gaya puntiran maka persamaan gaya adalah Ini adalah persamaan differensial getaran selaras dengan periode adalah Beban yang diikat pada ujung tali ringan yang massanya dapat diabaikan disebut bandul. Jika beban ditarik kesatu sisi, kemudian dilepaskanmaka beban akan terayun melalui titik keseimbangan menuju ke sisi yang lain. Bila amplitudo ayunan kecil, maka bandul sederhana itu akan melakukan getaran harmonik. Bandul dengan massa m digantung pada seutas tali yang panjangnya l. Ayunan mempunyai simpangan anguler θ dari kedudukan seimbang. Gaya pemulih adalah komponen gaya tegak lurus tali. F = - m g sin θ F = m a maka, m a = - m g sin θ a = - g sin θ Untuk getaran selaras θ kecil sekali sehingga sin θ = θ. Simpangan busur s = l θ atau θ=s/l , maka persamaan menjadi a= gs/l . Dengan persamaan periode getaran harmonik. Dimana l = panjang tali meter g= percepatan gravitasi ms-2 T= periode bandul sederhana s Dari rumus di atas diketahui bahwa periode bandul sederhana tidak bergantung pada massa dan simpangan bandul, melaikan hanya bergantung pada panjang dan percepatan gravitasi, yaitu Gerak osilasi yang sering dijumpai adalah gerak ayunan. Jika simpangan osilasi tidak terlalu besar, maka gerak yang terjadi dalam gerak harmonik sederhana. Ayunan sederhana adalah suatu sistem yang terdiri dari sebuah massa dan tak dapat mulur. Jika ayunan ditarik kesamping dari posisi setimbang, dan kemudian dilepasskan, maka massa m akan berayun dalam bidang vertikal kebawah pengaruh gravitasi. Gerak ini adalah gerak osilasi dan periodik. Kita ingin menentukan periode ayunan. Pada gambar di bawah ini, ditunjukkan sebuah ayunan dengan panjang 1, dengan sebuah partikel bermassa m, yang membuat sudut θ terhadap arah vertical. Gaya yang bekerja pada partikel adalah gaya berat dan gaya tarik dalam tali. Kita pilih suatu sistem koordinat dengan satu sumbu menyinggung lingkaran gerak tangensial dan sumbu lain pada arah radial. Kemudian kita uraikan gaya berat mg atas komponenkomponen pada arah radial, yaitu mg cos θ, dan arah tangensial, yaitu mg sin θ. Komponen radial dari gaya-gaya yang bekerja memberikan percepatan sentripetal yang diperlukan agar benda bergerak pada busur tangensial adalah gaya pembalik pada benda m yang cenderung mengembalikan massa keposisi setimbang. Jadi gaya pembalik adalah F = −mg sinθ Perhatikan bahwa gaya pembalik di sini tidak sebanding dengan θ akan tetapi sebanding dengan sin θ. Akibatnya gerak yang dihasilkan bukanlah gerak harmonic sederhana. Akan tetapi, jika sudut θ adalah kecil maka sin θ ≈ θ radial. Simpangan sepanjang busur lintasan adalah x=lθ , dan untuk sudut yang kecil busur lintasan dapat dianggap sebagai garis lurus. Jadi kita peroleh Jadi untuk simpangan yang kecil, gaya pembalik adalah sebanding dengan simpangan, dan mempunyai arah berlawanan. Ini bukan laian adalah persyaratan gerak harmonic sederhana. Tetapan mg/l menggantikan tetapan k pada F=-kx. Perioda ayunan jika amplitude kecil adalah Gaya pemulih muncul sebagai konsekuensi gravitasi terhadap bola bermassa M dalam bentuk gaya gravitasi Mg yang saling meniadakan dengan gaya Mdv/dt yang berkaitan dengan kelembaman. Adapun frekuensi ayunan tidak bergantung kepada massa M. LEMBAR PERCOBAAN A. Judul Percobaan “Getaran Pada Ayunan Sederhana” B. Tujuan Penrcobaan Memahami pengaruh panjang tali, massa beban dan besar sudut pada hasil pengukuran Menentukan percepatan gravitasi dengan metode ayunan fisis C. Alat dan Bahan Beban 50 gram 1 buah Beban 100 gram 2 buah Statif lengkap Penggaris Benang Stopwatch Alat tulis D. Langkah Kerja 1. Rangkailah alat seperti gambar diatas ini, kemudian katlah ujung beban dengan tali yang berukuran panjang 20 cm, sedangkan ujung tali yang lain diikatkan pada klem statif. 2. Simpangkan beban pada jarak 5 cm dari titik setimbang, kemudian siapkanlah stopwatch. Lepaskanlah beban yang disimpangkan tersebut, dan bersamaan itu nyalakan stopwatch. Kemudian catatlah waktu yang ditunjukkan oleh stopwatch saat benda sudahbergetar 10 kali. 3. Lakukan kegiatan seperti nomor 2 tetapi benda disimpangkan sejauh 10 cm dan bergetar sebanyak 10 kali. 4. Lakukanlah kegiatan 1 dan 2 tetapi dengan mengganti beban menjadi 100 gram, kemudian benda disimpangkan sejauh 5 cm dan catatlah waktu yang diperlukan untuk bergetar 10 kali getaran. 5. Lakukanlah kegiatan 1 dan 2 tetapi dengan mengganti panjang tali menjadi 40 cm, kemudian benda disimpangkan sejauh 5 cm dan catatlah waktu yang ditunjukkan oleh stopwatch saat benda sudah bergetar 10 kali. E. Hasil Percobaan No. Panjang Tali Massa Benda Simpangan t T T2 G 1 20 cm 50 g 5 cm 10 s 1 1 788,768 2 20 cm 50 g 10 cm 10 s 1 1 788,768 3 20 cm 100 g 5 cm 10 s 1 1 788,768 4 40 cm 50 g 5 cm 12 s 1,2 1,44 D. Kesimpulan Percobaan Pada panjang tali yang sama, semakin banyak ayunan, maka waktu yang diperlukan juga semakin lama dan percepatan gravitasinya tergantung pada periode dan panjang tali. Sedangkan jika panjang tali berbeda maka waktu yang diperlukan untuk melakukan sejumlah ayunan yang sama akan memerlukan waktu yang berbeda pula, dengan ketentuan semakin panjang tali maka akan semakin lama waktu yang diperlukan. Gayapemulih yang menjadikan gerak sistem ini harmonis adalah gaya gravitasi yang menuju titik kesetimbangan. Tentunya besaran lain seperti frekeunsi getar dan periode getar juga muncul
Gayaberat benda berarti gaya gravitasi yang bekerja pada benda. Gaya berat benda sering disimbolkan dengan huruf W yang berasal dari kata weight (berat untuk bahasa inggris). Karakteristik arah gaya berat ini selalu menunju pusat bumi atau disederhanakan dengan istilah arahnya selalu menunju ke bawah. Gaya Normal Gaya normal sering menunjukkan
Untukmenentukan gravitasi bumi dilakukan percobaan ayunan bandul sederhana dengan peralatan sederhana. Dengan mengmati gerak harmonis bandul yang memiliki simpangan maksimal 15°. Serta menentukan waktu yang diperlukan untuk 5, 10, atau 20 getaran dengan panjang tali yang berbeda-beda dan massa beban sebesar 0,05 Kg.
Misalnyadua gaya gravitasi F12 dan F13 yang dimiliki benda bermassa m2 dan m3 bekerja pada benda bermassa m1, maka resultan gaya gravitasi pada m1, yaitu F1 adalah: F1 = F12 + F13 Besar resultan
Dalamkehidupan sehari-hari secara tidak sadar kita mendapati kegiatan yang berhubungan dengan gaya. Pada saat kita membuka atau menutup pintu kita telah melakukan
HhNI.gaya gravitasi pada ayunan sederhana bekerja dengan arah
