Fisikonsep - Kumpulan soal dan pembahasan Fisika tentang kuat medan gravitasi. Kuat medan gravitasi atau juga dikenal sebagai percepatan gravitasi adalah gaya gravitasi persatuan massa benda yang dialami oleh benda di suatu titik tertentu. Kumpulan soal ini terdiri dari 10 soal pilihan berganda tentang kuat medan gravitasi dengan model soal yang paling sering keluar dalam soal latihan atau soal ujian.
Beberapa model soal yang dibahas dalam pembahasan soal kuat medan gravitasi antaralain menentukan percepatan gravitasi pada ketinggian tertentu, menentukan kuat medan gravitasi pada jarak tertentu, menentukan jari-jari orbit, menentukan perbandingan kuat medan gravitasi di dua planet berbeda, dan sebagainya.
A. g.R2 / (R + h)2
B. g.R2 / (R + h)
C. g.R / (R + h)2
D. g.R2 / (R + h)
E. g / (R + h)2
Penyelesaian :
Percepatan gravitasi di permukaan bumi (r = R) dapat dihitung dengan rumus berikut:
Keterangan :
g1 = percepatan gravitasi di permukaan bumi (m/s2)
G = tetapatn gravitasi (N m2/kg2)
M = massa bumi (kg)
R = jari-jari bumi (m).
Pada ketinggian h di atas permukaan bumi (r = R + h), percepatan gravitasi dapat dihitung dengan rumus yang sama hanya saja jaraknya sudah berubah menjadi sebagai berikut:
Keterangan :
g2 = percepatan gravitasi pada ketinggian tertentu (m/s2)
G = tetapatn gravitasi (N m2/kg2)
M = massa bumi (kg)
R = jari-jari bumi (m)
h = ketinggian tempat dari permukaan bumi (m).
Soal di atas dapat diselesaikan dengan menggunakan perbandingan. Karena G dan M tetap, maka perbandingan antara g1 dan g2 adalah sebagai berikut:
Karena g1 = g, maka percepatan gravitasi pada ketinggian h adalah g.R2 / (R + h)2.
Soal #2
Jika benda A berada pada ketinggian 2R di atas permukaan bumi dan benda B berada pada ketinggian 1/2R di atas permukaan bumi (dengan R = jari-jari bumi), maka perbandingan kuat medan gravitasi yang dialami oleh benda A dan benda B adalah ....
A. 4 : 1
B. 3 : 1
C. 2 : 1
D. 1 : 4
E. 1 : 3
Penyelesaian >>
A. 4,9 N/kg
B. 4,2 N/kg
C. 3,3 N/kg
D. 2,1 N/kg
E. 1,08 N/kg
Penyelesain :
Pada soal ini kita diminat untuk menentukan kuat medan gravitasi pada ketinggian 2R di atas permukaan bumi. Di sini perlu kita perhatikan bahwa dalam pembahasan tentang gravitasi, jarak antar dua benda dihitung dari pusatnya.
Dengan kata lain, saat benda berada di permukaan bumi, maka jarak antara benda dan bumi sama dengan jaru-jari bumi. Ketika benda berada di permukaan bumi, kuat medan gravitasi dapat dihitung dengan rumus berikut:
Keterangan :
g = kuat medan gravitasi (N/kg)
G = tetapatn gravitasi (N m2/kg2)
M = massa bumi (kg)
R = jari-jari bumi (m).
Cara pertama :
Jika keadaan di permukaan bumi kita andaikan sebagai kondisi 1 dan keadaan pada ketinggian 2R kita andaikan sebagai kondisi 2, maka dari soal kita ketahui beberapa besaran berikut.
Dik : r1 = R, r2 = 2R + R = 3R, g1 = 9,8 N/kg
Dit : g2 = ... ?
Kondisi pertama:
Kondisi kedua:
⇒ g2 = 1/9 g1
⇒ g2 = 1/9 (9,8)
⇒ g2 = 1,08 N/kg
Cara kedua :
Soal di atas juga dapat diselesaikan dengan menggunakan perbandingan. Karena G dan M tetap, maka perbandingan antara g1 dan g2 adalah sebagai berikut:
⇒ g2 = 1/9 g1
⇒ g2 = 1/9 (9,8)
⇒ g2 = 1,08 N/kg
Jadi, kuat medan gravitasi pada ketinggian 2R di atas permukaan bumi adalah 1,08 N/kg.
Soal #4
Jika percepatan gravitasi di permukaan bumi adalah 9,8 m/s, maka percepatan gravitasi di suatu tempat yang berjarak 3R dari pusat bumi adalah ....
A. 1,08N/kg
B. 2,2 N/kg
C. 3,4 N/kg
D. 4,2 N/kg
E. 4,9 N/kg
Penyelesaian >>
A. 4R
B. 2R
C. R
D. 1/2R
E. 1/4R
Penyelesaian :
Dik : r1 = R, g1 = g, g2 = 1/4 g
Karena G dan M tetap, maka berlaku perbandingan sebagai berikut:
⇒ g2/g1 = r12/r22
⇒ (¼g)/g = R2/r22
⇒ ¼ = R2/r22
⇒ ¼ r22 = R2
⇒ r22 = 4 R2
⇒ r2 = 2R
Jadi, agar kuat medan gravitasinya menjadi 1/4 g, maka jari-jari orbit harus sama dengan 2R.
Soal #6
Perbandingan kuat medan gravitasi di permukaan bumi dengan kuat medan gravitasi di suatu tempat pada ketinggian 1/2 R dari permukaan bumi adalah ....
A. 9 : 4
B. 4 : 9
C. 16 : 9
D. 3 : 2
E. 2 : 3
Penyelesaian >>
A. 5 : 3
B. 4 : 1
C. 3 : 2
D. 2 : 1
E. 1 : 2
Penyelesaian :
Dik : rA = R, rB = R + R = 2R
Dit : gA : gB = ... ?
Karena hanya r yang berubah, maka berlaku perbandingan sebagai berikut:
⇒ gA/gB = rB2/rA2
⇒ gA/gB = (2R)2/R2
⇒ gA/gB = 4R2/R2
⇒ gA/gB = 4/1
⇒ gA : gB = 4 : 1
Soal #8
Planet A berjari-jari R dan bermassa M. Planet B berjari-jari 2R dan bermassa 1/2M. Perbandingan kuat medan gravitasi di permukaan planet A dengan kuat medan gravitasi di permukaan planet B adalah ....
A. 1 : 1
B. 2 : 6
C. 1 : 4
D. 2 : 1
E. 8 : 1
Penyelesaian >>
A. 4R
B. 3R
C. 2R
D. R
E. 1/2R
Penyelesaian :
Dik : r1 = R, g1 = g, g2 = 1/9 g
Dit : r2 = ... ?
Karena G dan M tetap, maka berlaku perbandingan sebagai berikut:
⇒ g2/g1 = r12/r22
⇒ (1/9 g)/g = R2/r22
⇒ 1/9 = R2/r22
⇒ 1/9 r22 = R2
⇒ r22 = 9 R2
⇒ r2 = 3 R
Karena r dihitung dari pusat planet, maka ketinggian benda dari permukaan planet adalah:
⇒ h = r2 - R
⇒ h = 3R - R
⇒ h = 2R
Jadi, agar kuat medan gravitasinya menjadi 1/9 g, benda harus diletakkan pada ketinggian 2R di atas permukaan planet.
Soal #10
Dua buah benda A dan B bermassa sama dan berdiameter sama berada pada satu garis seperti terlihat pada gambar di bawah ini.
Pada sebuah titik di sekitar benda A dan benda B terdapat daerah dimana kuat medan gravitasinya sama dengan nol. Jarak titik tersebut ke benda A adalah ....
A. 3,0 m
B. 2,5 m
C. 2,0 m
D. 1,5 m
E. 1,0 m
Penyelesaian >>
Beberapa model soal yang dibahas dalam pembahasan soal kuat medan gravitasi antaralain menentukan percepatan gravitasi pada ketinggian tertentu, menentukan kuat medan gravitasi pada jarak tertentu, menentukan jari-jari orbit, menentukan perbandingan kuat medan gravitasi di dua planet berbeda, dan sebagainya.
#1 Percepatan Gravitasi Pada Ketinggian Tertentu
Jika jari-jari bumi adalah R dan percepatan gravitasi di permukaan bumi adalah g, maka percepatan gravitasi pada ketinggian h di atas permukaan bumi adalah ....A. g.R2 / (R + h)2
B. g.R2 / (R + h)
C. g.R / (R + h)2
D. g.R2 / (R + h)
E. g / (R + h)2
Penyelesaian :
Percepatan gravitasi di permukaan bumi (r = R) dapat dihitung dengan rumus berikut:
| g1 = G | M |
| R2 |
Keterangan :
g1 = percepatan gravitasi di permukaan bumi (m/s2)
G = tetapatn gravitasi (N m2/kg2)
M = massa bumi (kg)
R = jari-jari bumi (m).
Pada ketinggian h di atas permukaan bumi (r = R + h), percepatan gravitasi dapat dihitung dengan rumus yang sama hanya saja jaraknya sudah berubah menjadi sebagai berikut:
| g2 = G | M |
| (R + h)2 |
Keterangan :
g2 = percepatan gravitasi pada ketinggian tertentu (m/s2)
G = tetapatn gravitasi (N m2/kg2)
M = massa bumi (kg)
R = jari-jari bumi (m)
h = ketinggian tempat dari permukaan bumi (m).
Soal di atas dapat diselesaikan dengan menggunakan perbandingan. Karena G dan M tetap, maka perbandingan antara g1 dan g2 adalah sebagai berikut:
| ⇒ | g2 | = | r12 |
| g1 | r22 |
| ⇒ | g2 | = | R2 |
| g1 | (R + h)2 |
| ⇒ | g2 = | R2 | g1 |
| (R + h)2 |
Karena g1 = g, maka percepatan gravitasi pada ketinggian h adalah g.R2 / (R + h)2.
Jawaban : A
Jika benda A berada pada ketinggian 2R di atas permukaan bumi dan benda B berada pada ketinggian 1/2R di atas permukaan bumi (dengan R = jari-jari bumi), maka perbandingan kuat medan gravitasi yang dialami oleh benda A dan benda B adalah ....
A. 4 : 1
B. 3 : 1
C. 2 : 1
D. 1 : 4
E. 1 : 3
Penyelesaian >>
#3 Kuat Medan Gravitasi Pada Ketinggian Tertentu
Kuat medan gravitasi yang dialami oleh sebuah benda yang berada di suatu tempat di permukaan bumi adalah 9,8 N/kg. Jika R merupakan jari-jari bumi, maka kuat medan gravitasi pada tempat di ketinggian 2R dari permukaan bumi adalah ....A. 4,9 N/kg
B. 4,2 N/kg
C. 3,3 N/kg
D. 2,1 N/kg
E. 1,08 N/kg
Penyelesain :
Pada soal ini kita diminat untuk menentukan kuat medan gravitasi pada ketinggian 2R di atas permukaan bumi. Di sini perlu kita perhatikan bahwa dalam pembahasan tentang gravitasi, jarak antar dua benda dihitung dari pusatnya.
Dengan kata lain, saat benda berada di permukaan bumi, maka jarak antara benda dan bumi sama dengan jaru-jari bumi. Ketika benda berada di permukaan bumi, kuat medan gravitasi dapat dihitung dengan rumus berikut:
| g = G | M |
| R2 |
Keterangan :
g = kuat medan gravitasi (N/kg)
G = tetapatn gravitasi (N m2/kg2)
M = massa bumi (kg)
R = jari-jari bumi (m).
Cara pertama :
Jika keadaan di permukaan bumi kita andaikan sebagai kondisi 1 dan keadaan pada ketinggian 2R kita andaikan sebagai kondisi 2, maka dari soal kita ketahui beberapa besaran berikut.
Dik : r1 = R, r2 = 2R + R = 3R, g1 = 9,8 N/kg
Dit : g2 = ... ?
Kondisi pertama:
| ⇒ g1 = G | M |
| R2 |
| ⇒ 9,8 = G | M |
| R2 |
Kondisi kedua:
| ⇒ g2 = G | M |
| (3R)2 |
| ⇒ g2 = G | M |
| 9R2 |
| ⇒ g2 = 1/9 . G | M |
| R2 |
⇒ g2 = 1/9 (9,8)
⇒ g2 = 1,08 N/kg
Cara kedua :
Soal di atas juga dapat diselesaikan dengan menggunakan perbandingan. Karena G dan M tetap, maka perbandingan antara g1 dan g2 adalah sebagai berikut:
| ⇒ | g2 | = | r12 |
| g1 | r22 |
| ⇒ | g2 | = | R2 |
| g1 | (3R)2 |
| ⇒ | g2 | = | R2 |
| g1 | 9R2 |
⇒ g2 = 1/9 (9,8)
⇒ g2 = 1,08 N/kg
Jadi, kuat medan gravitasi pada ketinggian 2R di atas permukaan bumi adalah 1,08 N/kg.
Jawaban : E
Jika percepatan gravitasi di permukaan bumi adalah 9,8 m/s, maka percepatan gravitasi di suatu tempat yang berjarak 3R dari pusat bumi adalah ....
A. 1,08N/kg
B. 2,2 N/kg
C. 3,4 N/kg
D. 4,2 N/kg
E. 4,9 N/kg
Penyelesaian >>
#5 Hubungan Jari-jari Orbit dengan Medan Gravitasi
Seorang astronot berada pada orbit lingkaran yang berjari-jari R mengitari bumi dengan kuat medan gravitasi g. Agar kuat medan gravitasi menjadi 1/4 g, maka jari-jari orbit harus sama dengan ....A. 4R
B. 2R
C. R
D. 1/2R
E. 1/4R
Penyelesaian :
Dik : r1 = R, g1 = g, g2 = 1/4 g
Karena G dan M tetap, maka berlaku perbandingan sebagai berikut:
⇒ g2/g1 = r12/r22
⇒ (¼g)/g = R2/r22
⇒ ¼ = R2/r22
⇒ ¼ r22 = R2
⇒ r22 = 4 R2
⇒ r2 = 2R
Jadi, agar kuat medan gravitasinya menjadi 1/4 g, maka jari-jari orbit harus sama dengan 2R.
Jawaban : B
Soal #6
Perbandingan kuat medan gravitasi di permukaan bumi dengan kuat medan gravitasi di suatu tempat pada ketinggian 1/2 R dari permukaan bumi adalah ....
A. 9 : 4
B. 4 : 9
C. 16 : 9
D. 3 : 2
E. 2 : 3
Penyelesaian >>
#7 Perbandingan Kuat Medan Gravitasi di Dua Tempat
Dua buah benda A dan B berada pada ketinggian yang berbeda. Benda A berada di permukaan bumi sedangkan benda B berada pada ketinggian R di atas permukaan bumi. Jika R adalah jari-jari bumi, maka perbandingan kuat medan gravitasi yang dialami benda A dan B adalah ...A. 5 : 3
B. 4 : 1
C. 3 : 2
D. 2 : 1
E. 1 : 2
Penyelesaian :
Dik : rA = R, rB = R + R = 2R
Dit : gA : gB = ... ?
Karena hanya r yang berubah, maka berlaku perbandingan sebagai berikut:
⇒ gA/gB = rB2/rA2
⇒ gA/gB = (2R)2/R2
⇒ gA/gB = 4R2/R2
⇒ gA/gB = 4/1
⇒ gA : gB = 4 : 1
Jawaban : B
Planet A berjari-jari R dan bermassa M. Planet B berjari-jari 2R dan bermassa 1/2M. Perbandingan kuat medan gravitasi di permukaan planet A dengan kuat medan gravitasi di permukaan planet B adalah ....
A. 1 : 1
B. 2 : 6
C. 1 : 4
D. 2 : 1
E. 8 : 1
Penyelesaian >>
#9 Perubahan Percepatan Gravitasi jika Ketinggian Diubah
Jika percepatan gravitasi di permukaan sebuah planet yang berjari-jari R adalah g, maka agar percepatan gravitasi yang dialami oleh suatu benda sama dengan 1/9 g, maka benda itu harus diletakkan pada ketinggian .... di atas permukaan planet.A. 4R
B. 3R
C. 2R
D. R
E. 1/2R
Penyelesaian :
Dik : r1 = R, g1 = g, g2 = 1/9 g
Dit : r2 = ... ?
Karena G dan M tetap, maka berlaku perbandingan sebagai berikut:
⇒ g2/g1 = r12/r22
⇒ (1/9 g)/g = R2/r22
⇒ 1/9 = R2/r22
⇒ 1/9 r22 = R2
⇒ r22 = 9 R2
⇒ r2 = 3 R
Karena r dihitung dari pusat planet, maka ketinggian benda dari permukaan planet adalah:
⇒ h = r2 - R
⇒ h = 3R - R
⇒ h = 2R
Jadi, agar kuat medan gravitasinya menjadi 1/9 g, benda harus diletakkan pada ketinggian 2R di atas permukaan planet.
Jawaban : C
Dua buah benda A dan B bermassa sama dan berdiameter sama berada pada satu garis seperti terlihat pada gambar di bawah ini.
Pada sebuah titik di sekitar benda A dan benda B terdapat daerah dimana kuat medan gravitasinya sama dengan nol. Jarak titik tersebut ke benda A adalah ....
A. 3,0 m
B. 2,5 m
C. 2,0 m
D. 1,5 m
E. 1,0 m
Penyelesaian >>
The Casino in New York - Dr.MCD
ReplyDeleteCasino in New 제주 출장마사지 York. Dr.MCD has a long history 정읍 출장샵 of 경상북도 출장마사지 accepting and rewarding players. The casino has always 영주 출장마사지 been a friendly and friendly 대구광역 출장안마 place to play.