Pendidikan Sains Aplikatif, Matematika Menarik dan Karya Ilmiah

Apa Itu Pusat Gravitasi

Apa yang menyebabkan sesuatu itu bisa naik turun turun, itulah salah satu cara untuk memahami gravitasi. Kita menganggap gravitasi sebagai kekuatan yang menarik benda ke bawah (menuju pusat Bumi), tapi sebenarnya tidak selalu demikian. Kadang juga gravitasi bisa membuat benda menjadi bengkok dan roboh, terutama jika tingginya tidak seimbang. Kadang seseorang bisa berjalan di atas tali yang direntangkan lebih baik dari orang lain. Para pemain akrobat sering berjingkat-jingkat di atas kawat atau tali yang tinggi, mereka sering gemetaran dan bergoyang-goyang dari satu sisi ke sisi lain untuk menghibur kita, namun mereka hampir tidak pernah terjatuh. Secara naluriah memahami kekutana fisika membantu mereka tetap berada tegar di kawat. Jadi prinsip yang seperti mereka gunakan adalah prinsip sederhana yang disebut pusat gravitasi, kita juga akan menemukan  pusat gravitasi di permainan anak-anak.

http://www.thoharianwarphd.com/2017/04/apa-itu-pusat-gravitasi.html

Apa itu "pusat gravitasi"?
Ketika kita melemparkan bola ke udara, maka gravitasi menariknya kembali ke bawah. Namun tidak semua benda dapat bergerak seperti bola saat gravitasi bekerja di atasnya. Sebagian besar benda itu tidak bagus, bentuknya tidak rapi seperti bola. Itu berarti gravitasi yang bekerja pada benda tersebut lebih kompleks lagi. Meski begitu, semua benda berperilaku seolah massa mereka (dari benda apa barang itu dibuat) terkonsentrasi pada titik yang disebut pusat gravitasi mereka. Benda sederhana seperti bola memiliki pusat gravitasi di tempat yang sangat jelas yaitu tepat di tengahnya. Tetapi pada benda yang lebih kompleks, seperti tubuh kita, pusat gravitasi sedikit lebih tinggi dari pinggang, oleh karena itu lebih banyak berat badan di bagian atas tubuh daripada di bagian bawah tubuh kita.

http://www.thoharianwarphd.com/2017/04/apa-itu-pusat-gravitasi.html
(Foto oleh Derek Lawrence)
Mengapa pusat gravitasi penting? jika kita ingin menerbangkan sebuah pesawat dengan aman, memiliki beban seimbang itu penting. Pada foto diatas Pesawat C-5 raksasa ini memiliki pusat gravitasi yang dihitung dalam berat khusus dan keseimbangan hanggar di Pangkalan Angkatan Udara Edwards di California. 

http://www.thoharianwarphd.com/2017/04/apa-itu-pusat-gravitasi.html

Pada gambar diatas adalah sebuah helikopter yang membawa beban disampingnya, helikopter ini memiliki pusat gravitasi yang bergeser ke kiri, seperti yang kita lihat pada gambar diatas. Pilot harus menyesuaikan suara atau kecepatan rotor sehingga mereka membuat lebih banyak keseimbangan dengan di sebelah kiri untuk memberi kestabilan pada helikopter tersebut.

Mengapa benda-benda tinggi roboh?Menemukan pusat gravitasi benda dengan menggunakan plumbline.

Berpikir tentang pusat gravitasi membantu kita menjawab pertanyaan seperti ini. Ketikan kita berdiri tegak, lalu kita coba condong ke satu sisi. Dengan sangat cepat kita akan mencapai titik di mana seluruh tubuh kita terasa seperti akan roboh. Kita tidak benar-benar bergerak tapi kita akan memutar pergelangan kaki kita. Kepalanya bergerak lebih cepat dari pada lutut. Sebenarnya, seluruh tubuh Anda berbalik ke pergelangan kaki kita seperti setir. Kita mungkin berpikir gravitasi adalah sesuatu yang menarik semua benda ke bawah, tapi inilah yang membuat kita berputar dalam lingkaran! Semakin tinggi kita, semakin banyak kita akan berbalik karena seluruh tubuh kita seakan bertindak seperti tuas, membantu gaya gravitasi untuk mengubah kita.

Untuk melihat cara kerjanya, cobalah membuka pintu dengan menekan gagang dengan satu jari. Mudah, bukan? Saat sebuah gaya mendorong sesuatu yang bisa diputar dengan bebas (seperti pintu pada engselnya), benda itu akan berubah sehingga bergerak. Sekarang coba buka pintu yang sama dengan mendorong dengan satu jari di dekat engsel. Kali ini jauh lebih sulit. Semakin pendek jarak antara gaya dan titik pusatnya, semakin sulit kekuatan untuk membuat sesuatu berubah. Pintu yang lebih lebar lebih mudah dibuka daripada yang sempit karena seluruh pintu berfungsi seperti tuas, yang mengalikan gaya yang kita gunakan saat menekan pegangan. Dengan cara yang persis sama, jauh lebih mudah menjatuhkan sesuatu tinggi daripada menggulingkan sesuatu yang rendah atau pendek

http://www.thoharianwarphd.com/2017/04/apa-itu-pusat-gravitasi.html
Gambar diatas adalah salah catra bagimana menentukan titik pusat gravitasi, langkahnya adalah sebagai berikut, 1) Gantung benda dari titik di tepinya dan biarkan berputar sampai pusat gravitasinya lurus di bawah titik itu. Gantung tali tegak lurus (berat pada senar) dari titik yang sama. Gambarkan garis sejajar dengan tali (kuning). 2) Sekarang pilih titik yang berbeda di pinggir dan ulangi prosesnya. Gambar garis lain sejajar dengan senar tali (hijau). 3) Pusat gravitasi objek adalah titik di mana kedua garis bertemu.

Mengapa gravitasi membuat ujung tubuh kita jatuh?
Bayangkan tubuh kita bukan satu massa padat tapi sekantong besar kentang berdiri tegak. Gravitasi menarik seluruh karung, tapi juga bekerja pada masing-masing kentang secara terpisah, menarik masing-masing ke bawah. Bila kita bersandar ke satu sisi, "kentang" di bagian atas tubuh kita akan bekerja seperti tuas, sehingga membuat setengah atas bagiant atas kita jatuh, dan akhirnnya kita menjatuhkan pergelangan kaki. Semakin kita bersandar, semakin besar efek tuas di bagian atas tubuh kita dan semakin besar kemungkinan kita untuk jatuh.

Ada cara lain untuk berpikir tentang berat kita. Kita misalkan tubuh sedikit seperti sekarung kentang. Tapi itu juga agak seperti kentang raksasa, menimbang sebanyak yang bisa kita lakukan dan berkonsentrasi dalam titik kecil yang tak terhingga, di suatu tempat di tengah kira-kira di mana perut kita berada. Ini adalah pusat gravitasi pribadi kita sendiri. Selama pusat gravitasi kita lebih atau kurang di atas kaki, tubuh kita akan selalu seimbang dan kita tidak akan jatuh. Tapi mulai condong ke samping, dan semuanya berubah. Kepala adalah salah satu bagian tubuh kita yang terberat seperti kentang raksasa yang bertengger di atas. Jika bersandar ke kiri, pusat gravitasi  tidak lagi tepat di atas titik tengah kaki. Semakin kita bersandar, semakin banyak torsi (kekuatan balik) yang tercipta dan semakin besar kemungkinan kita untuk jatuh. Gravitasi membuat seluruh tubuh kita berputar mengelilingi pergelangan kaki  seperti jari yang mendorong pegangan pintu. Atau bisa dilihat pada gambar di bawah ini
http://www.thoharianwarphd.com/2017/04/apa-itu-pusat-gravitasi.html

Selama pusat gravitasi (bintang kuning) tetap berada di atas titik tengah antara kaki, kita tetap tegak bahkan selama gerakan kompleks seperti berjalan dan menari. Tapi jika kita menggerakkan bagian atas tubuh terlalu banyak dalam satu arah, kita akan menciptakan gaya balik (hijau) yang akan cenderung membuat kita memutar. Untuk tetap tegak, kita harus memindahkan bagian lain dari tubuh kita dan menciptakan kekuatan menyeimbangkan (panah kuning) untuk menghilangkan gaya balik asal.

Apa cara terbaik untuk menyeimbangkan?
Semakin rendah pusat gravitasi, semakin mudah untuk menjaga keseimbangan. Jika kita duduk di kursi, kita bisa bersandar lebih daripada ketika kita berdiri. Dengan pusat gravitasi kita rendah, kita dapat bersandar lebih lama ke satu sisi atau sisi yang lain tanpa menciptakan kekuatan balik yang cukup untuk membuat kita jatuh. Itulah sebabnya mobil balap (dan kendaraan militer seperti Humvees) dirancang dengan pusat gravitasi yang sangat rendah: semakin rendah ke bawah, semakin sedikit risiko, untuk mereka jatuh, tidak peduli seberapa cepat mereka 

http://www.thoharianwarphd.com/2017/04/apa-itu-pusat-gravitasi.html

Humvee Angkatan Darat Amerika Serikat (High Mobility Multipurpose Wheeled Vehicle atau HMMWV) memiliki pusat gravitasi rendah, sehingga dapat berpacu dengan kecepatan tinggi, di medan yang sulit, dengan risiko yang jauh lebih kecil untuk jatuh.

http://www.thoharianwarphd.com/2017/04/apa-itu-pusat-gravitasi.html

Meski begitu, tentara dilatih untuk melarikan diri dari jatuhnya Hummer dengan menggunakan simulator bertenaga hidrolik yang disebut HEAT (HMMWV Egress Assistance Trainer). Ini dapat memutar maket atau model dari ruangan penumpang Hummer sehingga tentara dapat berlatih keluar dalam berbagai kondisi yang menantang, termasuk di bawah air. 

http://www.thoharianwarphd.com/2017/04/apa-itu-pusat-gravitasi.html

Pada pemain akrobat yang meniti di tali, mereka menggunakan trik yang sedikit berbeda untuk menguasai pusat gravitasi. Jika kita pernah melihat akrobat meniti tali, kita akan menyadari bahwa mereka tidak pernah dengan mudah berjalan melintasi tali seperti berjalan biasa. Beberapa pemain meregangkan lengan mereka atau membawa tongkat panjang atau payung. Orang lain berjongkok atau menekuk lutut mereka. Ada juga yang naik sepeda dengan beban yang menggantung di bawahnya. Alat bantu keseimbangan ini membantu memberi jarak yang lebih dekat pada pusat gravitasi mereka. Jika mereka dapat mempertahankan pusat gravitasi mereka tepat di atas tali setiap saat, mereka tidak akan pernah jatuh. Jika mereka mulai bergerak ke satu sisi, kekuatan balik akan mulai menggulingkannya ke arah itu. Jadi mereka harus segera memindahkan bagian tubuh mereka ke sisi lain untuk membuat kekuatan balik ke arah yang berlawanan dan mengembalikan keseimbangan mereka.

Inersia (kecenderungan benda untuk tetap diam atau dorongan untuk terus bergerak) membantu juga. Seoarnag pemain akrobat tali mempunyai berat yang cukup berat. Itu berarti mereka memiliki sejumlah inersia tertentu dan dibutuhkan sedikit waktu bagi tubuh mereka untuk berpindah ke satu sisi atau sisi yang lain. Jika mereka merasa akan jatuh, mereka memiliki cukup waktu untuk memindahkan bagian tubuh mereka kearah yang lain (atau tongkat atau payung yang mereka bawa) ke sisi lain. Itu menghasilkan kekuatan jatuh ke arah yang berlawanan yang membuat mereka seimbang. Melihat alat pengangkut tali yang kadang-kadang diam, kita mungkin berpikir tidak ada kekuatan yang beraksi, tapi kita salah, gravitasi yang bekerja pada lengan kiri pemain akan mencoba membuatnya mengarah ke kiri, sementara berat lengan kanannya akan menguncinya ke kanan. pemain tetap tegak lurus, bergerak sempurna saat semua kekuatan balik berbeda benar-benar saling menyeimbangkan

No comments:

Post a Comment