Graviti

 GRAVITI: KENAPA PENTING?

Sebenarnya ramai anak-anak ayahku minta ayahku tuliskan pasal gravity ni..tapi selalu tertangguh jer atas pelbagai sebab..hu hu.

Soalan: Kenapa gravity ni penting ayahku?

Emm..tersangat la penting my dear! Ayahku bagi contoh la…

Pada suatu pagi sabtu yg aman damai, kita pun bangun dari tidur..terus pergi timbang berat..fuuh terkejut tengok..rasanya amalan exercise bawa basikal keliling kampung sejauh 2 km petang semalam bersama Bg Din Kerpok memang berkesan..rasa ringan sungguh badan pagi ini.

Dengan rasa teruja kita pun buka tingkap, niat nak jerit kabar kat Bg Din yg program semalam berkesan. Ehh takde pulok Bg Din dan isterinya Kak Kiah..selalunya jiran kita tu ada jer tgh siang ikan pepagi ni. Tetiba..poosshhh..ada objek berkilat pulok tepi rumah kita ni..mana mari nih..bila ditenung betoi-betoi, rupanya objek tadi tu adalah salah satu satelit LEO (Low Earth Orbit). Ha ha..

Untuk maklumat, satelit LEO ni diberikan gelaran kpd satelit yg berada sekitar 160 hingga 2,000 km dari Bumi.

Aikk kenapa pulok satelit ni jadi jiran kita pulok? Emmm..itulah yg berlaku jika pada tengah malamnya Sang Pencipta telah mengubah fikiran utk mengurangkan sedikit gravity kita kat Bumi ini.

Mengikut perkiraan ayahku, jika ditakdirkan gravity dikurangkan hanya 10%, maka kita dan rumah kita akan terapung di angkasa lepas bersama satelit LEO setinggi 351 km dari permukaan Bumi..ha ha..hanya sekitar 50 km di bawah ISS (International Space Station) sahaja yg berada pada ketinggian 408 km dari Bumi. Nanti dihujung penulisan, ayahku akan tunjukkan formula pengiraannya. Menarik dan boleh dicuba!

Jika berat kita 80kg biasa-biasa tu, jika gravity dikurangkan sebanyak 10%, maka berat kita seolah-olah tinggal 72 kg jer lah..tu yg rasa seronok sangat tuh tadi..he he.

Dan sebaliknya jika sekiranya Sang Pencipta menambah 10% kepada kekuatan gravity sedia ada pada malamnya sewaktu kita tengah tidur, maka paginya kita akan terasa berat badan kita akan bertambah sebanyak 10% juga lah menjadi 88kg dari asalnya 80kg. Itupun jika kita tidak mati dihempap oleh rumah kita sendiri la..hu hu.

Mengikut perkiraan kasar dalam pembinaan rumah, berat bahan dianggarkan 90 kg bagi setiap kaki persegi rumah setingkat; 125 kg/kaki persegi rumah 2 tingkat dan 160 kg/kaki persegi rumah 3 tingkat.

Misalnya jika rumah kita setingkat dan bersaiz 60 kaki x 60 kaki = 3,600 kaki persegi, maka anggaran beratnya adalah 324,000 kg atau 324 tan metrik. Berat 324 tan ni lebih kurang bersamaan dgn berat 6 lori container penuh muatan maksima la gitu.

Jika gravity bertambah 10%, maka berat juga akan bertambah 10%. Maka rumah kita asal seberat 324 tan akan menjadi 356.4 tan..bertambah 32.4 tan la my dear. Tak tau la rumah kita boleh bertahan pertambahan beban sebanyak itu..Wallahu a’lam.

Jadi itulah kesan gravity my dear..walaupun berlaku perubahan 10% sahaja, tetapi mungkin kita manusia akan pupus dalam masa tak sampai 50 tahun.  Itu tak termasuk lagi kerosakan kepada system badan kita saperti tulang dan semua organ kita..MasyaAllah.

Soalan: Apakah gravity itu sebenarnya ayahku..adakah dia merupakan daya atau bukan?

Amat sukar utk dijawab my dear!

Mengikut Hukum Graviti Newton, gravity adalah daya yg paling lemah iaitu pada kedudukan keempat la selepas Daya Kuat, Daya Elektromagnet dan Daya Lemah. 

Tetapi, mengikut General Theory of Relativity Einstein pulok, dia mengatakan bahawa gravity bukan daya tetapi merupakan sifat atau character fabrik spacetime (ruang-masa) sahaja.

Einstein kemukakan Teori tetapi Newton hanya kemukakan Hukum sahaja. Apa beza Hukum dan Teori ni ayahku?

Yaa..Hukum hanya mengemukakan hukum atau formula sahaja tetapi tidak menerangkan kenapa terjadi demikian.

Teori mengemukakan hukum bersama penerangannya kenapa terjadi demikian. Misalnya dalam General Theory of Relativity Einstein itu, dia menerangkan bahawa gravity wujud akibat dari lekukan fabrik spacetime tersebut…dan dia boleh menerangkan kenapa Planet Mercury dan Venus mengorbit Matahari saperti itu…tetapi Newton tidak.

Bagi ayahku, ayahku tabik spring kepada kedua-dua saintis hebat ini memandangkan pada masa tersebut tiada calculator dan juga computer..bagaimana mereka mengira tak tau la..pakai jari dan buku log atau slide rule agaknya masa tuhh…aduyai..memang gigih depa nih! Newton hidup di antara Jan 4, 1643 hingga March 31, 1727 dan Einstein pula dari March 14, 1879 hingga April 18, 1955.

Komputer analog pertama Z2 hanya dicipta oleh Konrad Zuse, jurutera German pada tahun 1939. Manakala calculator solid-state dihasilkan pada tahun 1960an. Calculator bersaiz kecil (pocket size) hanya mula dijual pada tahun 1970an dulu..ayahku masih ingat lagi hal-hal calculator ni..lawak sangat. Masa tu ayahku berada di Tingkatan 4..he he!

Soalan: Apa guna pengukuran gravity ni Ayahku?

Penyelidikan pengukuran gravity ni samalah kisahnya dengan Alchemy jugak my dear. Alchemy sibuk membuat penyelidikan (formal & tak formal) untuk hasilkan Emas (Aurum) dari Plumbum atau logam-logam lain sejak dari tahun 2000 sebelum Masehi sehingga tahun 1700an. 

Walau pun mereka tidak berjaya menghasilkan emas, tetapi manusia menemui pelbagai proses baru, teknik, kimia analisis, kimia tak organic/cat/dakwat/dye, metalurgi dan pelbagai peralatan saintifik – yang akhirnya membawa kemajuan dan ketamadunan kepada kehidupan di dunia skrg ini.

Pada asalnya pelbagai alat dan teknik dihasilkan untuk mengukur gravity di Bumi bertuah kita ini..tetapi akhirnya apa yg kita dapat adalah sesuatu yg lebih menakjubkan. Fuuhh…

Disebabkan gravity ini sangat sensitive kepada jisim (mass), maka ianya juga sangat sensitive kepada  kandungan bahan di Bumi (dari Kerak Bumi hinggalah ke lapisan sempadan Mantel Atas). 

Graviti ini berbeza-beza nilainya, walaupun kecil dalam beberapa milliGal sahaja, antara banjaran gunung dan gaung/jurang di laut dalam. Nilai graviti juga berbeza berdasarkan ketumpatan bahan di Bumi. [ 1 milli Gal = 1.0E-5 m/s^2; Jadi gravity acceleration 9.81 m/s^2 = 9.81E+5 milliGal].

Misalnya, nilai gravity di banjaran gunung lebih tinggi dari di jurang laut dalam. Nilai gravity bagi kawasan batuan yg mempunyai ketumpatan lebih tinggi dari tanah biasa yg mempunyai ketumpatan lebih rendah.

Nilai gravity bagi kawasan yg mempunyai lapisan ais tebal lebih tinggi dari kawasan yg mempunyai lapisan ais lebih nipis. Aduyai!

Jadi dari nilai-nilai gravity ini, saintis boleh menggunakan data untuk memetakan permukaan/geoid Bumi saperti jurang di dalam laut, banjaran gunung, perubahan lapisan ais kutub (hasil pemanasan global), mengesan sumber air bawah tanah, mengesan struktur dalaman Bumi saperti perubahan plat tektonik akibat gempa bumi besar & tsunami (spt pd tahun 2004 Sumatera, tahun 2010 Maule Chile & tahun 2011 Tohoku Japan), aras air lautan, sehinggakan boleh mengesan arah aliran arus lautan. MasyaAllah.

Jika ada yg berminat maka boleh baca tentang GRACE dan GOCE. Ringkasannya saperti berikut:

GRACE = Gravity Recovery and Climate Experiment; Berada 460 km dari Bumi; Menggunakan 2 satelit - jarak antara keduanya adalah 220 km; Menggunakan GPS dan microwave ranging system – ukur kelajuan dan perbezaan jarak antara keduanya; Menggunakan panjang gelombang (wavelength) panjang-ke-medium 40,000 – 800 km; Kepunyaan National Aeronautics and Space Administration (NASA); Beroperasi mulai dari March 2002 hingga Dec 2017.

GOCE = Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer; Berada 255 hingga 235 km dari Bumi; Membawa Gravity Gradiometer; Menggunakan panjang gelombang (wavelength) medium-ke-pendek 1,500 - 160 km; Kepunyaan European Space Agency (ESA); Dilancarkan pada March 17, 2009 dan tamat pada Oct 21, 2013.

Soalan: Apa sebenarnya gravity ni pada pandangan ayahku?

Pada pandangan peribadi ayahku la, gravity ni Sang Pencipta jadikan hanyalah utk imbangkan daya emparan (centrifugal force) hasil pusingan Bumi 464 m/s yg laju tu la. Jika tiada gravity yg mencukupi utk menarik kita ke Bumi tu (mewakili centripetal force), tentu kita semua sudah terpelanting ke udara dah..dah arwah semua. MasyaAllah.

Jadi gravity ini boleh bersifat sebagai daya di Bumi kita atau di mana-mana planet di dalam system solar kita atau di mana-mana di alam semesta ini. Ianya wujud sebagai interaksi antara jasad yg berkadar terus kepada jisim pada tempat di mana gravity itu diukur.

Bagi interaksi antara 2 objek besar di luar sana saperti Bulan dan Bumi, Bumi dan Matahari, maka lengkungan fabrik spacetime memainkan peranannya.

Ringkasnya, gravity ini wujud akibat dari:

1. Pusingan Bumi pada paksi, 464 m/s.

2. Interaksi antara dua jasad berjisim yg mewujudkan daya (Hukum Newton)

3. Akibat lengkungan fabrik spacetime, General Theory of Relativity (Einstein)

4. Interaksi dengan Dark Matter? (Perlu bukti kukuh!)

Ayahku rasa cukup dulu nih.

Terima kasih. Harap ada manfaatnya.

Formula dalam pengiraan Kelajuan, Cepatan dan Orbital Period bagi Objek di angkasa lepas.

Formula utk Orbital Speed:

v = [G * M central/R]^(1/2)

Formula utk acceleration (cepatan):

a = [G * M central/R^2] = v^2/R

Formula utk orbital period:

T^2/R^3 = [4 (pi)^2 / (G * M central)]

Nota:

R adalah radius orbit dikira dari pusat Bumi; R (orbit)= R (radius bumi) + R (tinggi dari permukaan bumi)

Di mana R (bumi) = 6.37E+6 m.

Gravitational constant G = 6.673E-11 N m^2/kg^2

Jisim bumi  M central = M bumi = 5.98E24 kg

Pi = 3.1415