Dalam episode terbaru dari Human Universe, Profesor Brian Cox menjelaskan bagaimana, tanpa adanya udara, keduanya jatuh dengan laju yang sama karena hukum gravitasi.
Profesor Brian Cox dengan Bola bowling dan bulu di tangannya
Untuk membuktikan teori ia menggunakan ruang vakum terbesar di dunia, yang biasanya dipakai untuk menguji pesawat ruang angkasa, kini dipakai untuk menjatuhkan bola bowling dan bulu dari ketinggian yang cukup tinggi dalam kondisi seperti di ruang angkasa.
Profesor Cox mengunjungi NASA Power Space Facility di dekat Cleveland, Ohio untuk menyelidiki teori gravitasi dari dua ilmuwan besar yaitu Galileo Galilei dan Isaac Newton.
Keduanya berteori bahwa, dalam ketiadaan udara (vakum), benda akan jatuh ke bumi pada laju yang sama
Hal ini telah dilakukan dan dibuktikan di permukaan bulan pada tahun 1971 oleh Komandan David Scott selama misi Apollo 15.
Di bulan David Scott menjatuhkan bulu dan palu dan melihat mereka jatuh dalam waktu yang sama, membuktikan bahwa semua benda jatuh dengan kecepatan atau laju yang sama ketika hambatan udara dan kekuatan lain tidak ikut bermain.
Teori Galileo tentang gravitasi telah dibuktikan di permukaan bulan pada tahun 1971 oleh Komandan David Scott selama misi Apollo 15 (ditampilkan). Dia menjatuhkan bulu dan palu dan melihat bahwa keduanya jatuh dalam waktu yang sama, membuktikan bahwa semua benda jatuh dengan laju yang sama ketika hambatan udara dan kekuatan lain tidak ikut bermain. Videonya dapat dilihat disini: Percobaan Sederhana di Bulan
Untuk menciptakan lingkungan tanpa udara, mirip dengan kondisi yang dihadapi dalam ruang angkasa, ruang vakum yang dikunjungi oleh Profesor Cox, mampu memompa keluar 30 ton udara sampai hanya ada dua gram udara yang tersisa.
Awalnya dibangun pada tahun 1969 untuk menguji sistem propulsi nuklir, ruangan itu sekarang digunakan untuk menguji pesawat ruang angkasa modern - tetapi Profesor Cox menggunakannya untuk eksperimen yang lebih sederhana meskipun tetap mengesankan.
Pertama Profesor Cox menjatuhkan bola bowling dan beberapa bulu dari tempat yang tinggi di dalam ruangan tersebut, sebelum udara di pompa keluar. Dalam percobaan ini bola bowling langsung jatuh ke lantai sedangkan bulu masih mengapung, karena hambatan udara dalam ruangan.
Profesor Cox lalu menyinggung percobaan sebelumnya oleh Galileo yang menguji hipotesis yang sama.
"Eksperimen Galileo adalah sederhana" jelasnya. "Dia menjatuhkan 2 benda berbentuk sama dengan bobot berlainan, yang satu berat, dan yang lain lebih ringan, pada saat yang sama untuk melihat yang mana yang jatuh lebih cepat."
Tapi, sementara percobaan Galileo membuktikan dua benda berbentuk sama akan jatuh dengan kecepatan yang sama meskipun bobot yang berbeda, ia tidak memiliki akses ke ruang vakum di abad ke-17 untuk melakukan percobaannya seperti yang dilakukan oleh Profesor Cox.
Galileo tidak mampu menunjukkan bahwa dua benda dengan berat yang berbeda dan memiliki permukaan yang sangat berbeda, dalam hal ini bulu dan bola bowling, akan jatuh pada laju yang sama.
Saat percobaan itu akan dilakukan, pintu raksasa menutup ruang dan 22.650 meter kubik udara dipompa keluar dalam proses yang membutuhkan waktu tiga jam.
Space Power Facility milik NASA. dibangun pada tahun 1960 untuk menguji sistem propulsi nuklir tetapi sekarang biasanya digunakan untuk menguji pesawat ruang angkasa. Terbuat dari aluminium untuk mengatasi radiasi tetapi membutuhkan 'cangkang' beton diluarnya untuk memastikan bahwa ruangan ini cukup kuat untuk menahan vakum di dalamnya
Setelah proses pemompaan udara selesai, dan ada kekosongan hampir sempurna di dalam ruang, salah satu insinyur menekan tombol untuk melepaskan bola bowling dan bulu dari ketinggian secara bersamaan, seperti dalam percobaan pertama.
Dan kali ini, baik bola bowling dan bulu, keduanya secara dramatis jatuh tepat pada laju yang sama.
"Mereka jatuh persis sama!" Seru salah satu anggota tim.
Penalaran Profesor Cox untuk melakukan percobaan ini tidak hanya untuk membuktikan bahwa Galileo dan Newton benar. Ini untuk membuktikan hipotesis yang lebih menarik yang dikemukakan oleh Albert Einstein pada abad ke-20.
"Isaac Newton akan mengatakan bahwa bola dan bulu jatuh, karena ada kekuatan yang menarik mereka turun, yaitu gravitasi", kata profesor Cox.
"Tapi Einstein membayangkan adegan yang sangat berbeda, yaitu bola bowling dan bulu tidak merasakan jatuh bebas. Tidak ada gaya yang bekerja pada mereka sama sekali.
"Einstein beralasan bahwa jika kita tidak bisa melihat sebuah acuan lain, tidak akan ada cara untuk mengetahui bahwa bola dan bulu sedang dipercepat menuju bumi.
"Jadi ia menyimpulkan bahwa bola dan bulu dalam keadaan tetap satu sama lain"
Merubah sedikit teori Newton sebelumnya, memungkinkan Einstein untuk lebih akurat menentukan Teori Relativitas Khusus nya sendiri. Teori ini menggambarkan hubungan antara ruang dan waktu dan salah satu kesimpulannya adalah bahwa tidak ada yang dapat melakukan perjalanan lebih cepat dari cahaya.
Einstein mengusulkan bahwa benda-benda itu tidak jatuh sama sekali. Seandainya kita mengganti objek yang jatuh dengan, katakanlah, orang dalam sebuah kotak, orang dan kotak akan sama-sama jatuh, maka tidak mungkin bagi orang di dalam kotak untuk mengetahui bahwa dia dan kotak sedang jatuh karena gravitasi atau sedang berada dalam ruang yang bebas gravitasi.
Dan ini adalah apa yang Cox maksud dengan pernyataan terakhirnya. Dari kerangka acuan dari salah satu obyek yang jatuh dalam vakum tidaklah mungkin untuk mengetahui kekuatan apa yang sedang bertindak.
Hal ini dikenal sebagai 'Prinsip Kesetaraan' dan, pada dasarnya, menunjukkan bahwa massa adalah independen dari kekuatan lain seperti gravitasi.
Singkat cerita? Percobaan Cox membuktikan teori gravitasi yang Einstein menyebutnya sebagai "Pemikiran paling bahagia dari hidup saya".
______________________________________________________________________________________________________
Sedikit Penjelasan Tentang Keadaan Tanpa Bobot
Bayangkan Anda sedang mengambang bebas di dalam lift. Sekitar Anda (di dalam lift), objek lain juga mengambang dan Anda merasa benar-benar ringan. Apakah itu berarti Anda berada jauh dari segala pengaruh gravitasi, jauh dari semua bintang, planet dan benda masif lainnya, di suatu tempat di ruang angkasa?
Belum Tentu!
Anda dan Lift bisa saja berada dalam medan gravitasi sebuah massa, misalnya bumi, saat Lift sedang jatuh bebas. Dalam hal ini Anda, dan segala sesuatu yang lain dalam lift dan lift itu sendiri, semua akan dipercepat tepat pada laju yang sama sehingga, di dalam lift, tidak ada pengaruh gravitasi dapat dideteksi. Dalam lift, semua benda tetap menjaga posisi relatif mereka (atau bergerak pada kecepatan konstan), seperti mereka seakan berada di daerah bebas gravitasi. Anda, sebagai penumpang lift ini, akan merasa ringan atau tidak meraasakan bobot anda.
Situasi seperti ini adalah adalah situasi tanpa bobot, yang juga dialami oleh astronot di Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) misalnya. Keadaan tanpa bobot yang membuat mereka ringan dan melayang di dalam stasiun itu bukan karena stasiun ruang angkasa itu telah lepas atau diluar dari medan gravitasi bumi - bahkan sebenarnya pada ketinggian dimana ISS berada, tarikan gaya gravitasi masih 90 persen dari tarikan gaya gravitasi di permukaan bumi. Keadaan tanpa bobot para astronot ini disebabkan oleh fakta bahwa, bersama dengan stasiun mereka, mereka sedang jatuh bebas!. Memang tidak dalam jenis jatuh bebas yang membawa mereka langsung ke bumi, tetapi jatuh bebas yang membawa mereka mengelilingi bumi - di orbit bumi.
Astronot yang berada di ISS ini bersama gitarnya dan semua obyek disekitarnya serta stasiun itu sendiri dalam keadaan jatuh bebas atau tanpa bobot
Dengan demikian, di dalam lift, kita tidak bisa memutuskan apakah kita berada dalam medan gravitasi atau tidak.
Einstein yakin bahwa ketidakmampuan untuk membedakan daerah dengan medan gravitasi dan daerah tanpa gravitasi, tidak hanya terbatas untuk pengamatan benda jatuh. Ia menduga bahwa itu berlaku untuk setiap pengukuran fisik: Tidak ada percobaan, tidak ada eksploitasi cerdas hukum fisika, yang dapat memberitahu kita apakah kita berada dalam ruang bebas atau dalam medan gravitasi. Pernyataan ini disebut prinsip kesetaraan (Equivalence Principle). Salah satu konsekuensi: Dalam kerangka referensi yang jatuh bebas, hukum fisika akan sama seperti jika tidak ada gravitasi sama sekali - hukum fisika itu adalah hukum relativitas khusus!
______________________________________________________________________________________________________
Baca Juga:
Source: dailymail.co.uk
