Besar potensial gravitasi sebuah titik yang berada disekitar benda adalah

Medan itu hadir walaupun tidak ada benda lain di dalam ruang. Medan yang menyebar dari benda bermassa dan memenuhi ruang inilah yang disebut sebagai medan gravitasi. Jika anda tempatkan benda bermassa m dalam ruang tersebut maka benda m akan ditarik menuju benda M. Dengan demikian, medan gravitasi dapat didefinisikan sebagai ruang di sekitar suatu benda bermassa dimana benda bermassa lainnya dalam ruang itu akan mengalami gaya gravitasi.

Kita dapat mengatakan bahwa medan gravitasi adalah sifat dari ruang. Kita tidak perlu lagi memfokuskan bagaimana gaya gravitasi bergantung pada massa dan jarak, melainkan kita dapat memfokuskan pada ruang itu sendiri dan bagaimana sifat ruang (atau medan) dipengaruhi oleh adanya benda-benda di dekat ruang atau jauh dari ruang. Dengan demikian, massa dianggap sebagai sumber medan gravitasi.a

a. Bagaimana Cara Kita Memvisualisasi Medan Gravitasi?

Medan gravitasi termasuk medan vektor, yaitu medan yang di setiap titiknya memiliki besar dan arah. Kita dapat menampilkan medan gravitasi secara visual dengan bantuan garis-garis berarah (anak panah). Anak panah- anak panah akan menampilkan arah dan besar medan gravitasi pada berbagai titik dalam ruang. Tiap anak panah menampilkan medan gravitasi tepat di ekornya. Panjang anak panah sebanding dengan besar medan di setiap titik.

Cara lain untuk memvisualisasi medan gravitasi sebagai medan vektor adalah dengan menggunakan diagram garis-garis medan (disebut juga garis-garis gaya). Garis-garis medan gravitasi adalah garis-garis bersambungan (kontinu) yang selalu berarah menuju ke massa sumber medan gravitasi.

b. Kuat Medan Gravitasi

Besaran yang mewakili medan gravitasi disebut kuat medan gravitasi. Kuat medan gravitasi pada titik apa saja dalam ruang didefinisikan sebagai gaya gravitasi per satuan massa pada suatu massa uji m. Dengan demikian, pada suatu titik dalam ruang dimana suatu massa uji m mengalami gaya gravitasi F, kuat medan gravitasi g adalah:

Misalkan kita mengukur gaya gravitasi yang dikerjakan oleh suatu benda diam bermassa M pada benda bermassa uji m yang seolah-olah bergerak ke berbagai titik dalam medan gravitasi, maka gaya gravitasi itu dinyatakan oleh:

Masukan F ini ke dalam persamaan 5, kita peroleh rumus untuk menghitung kuat medan gravitasi oleh massa sumber M pada berbagai titik dalam medan, yaitu:

Garis kerja kuat medan gravitasi terletak pada garis hubung yang menghubungkan titik kerja dan pusat massa benda, dan arah percepatan gravitasi selalu menuju ke pusat benda (lihat gambar).

Misalnya jari-jari bumi r = 6400 km = 6,4 x 106 dan bermassa M = 6,0 x 1024 kg, jika kita menggunakan persamaan 6 akan kita peroleh percepatan gravitasi di permukaan bumi 9,8 N/kg.

c. Mengapa Berat Benda Sedikit Berbeda di Berbagai Tempat di Permukaan Bumi?

Jika kita ukur ternyata berat suatu benda sedikit berbeda di berbagai tempat di permukaan Bumi. Sebagai contoh, di kutub utara sebuah benda bermassa 1 kg memiliki berat 9,83 N, tetapi di khatulistiwa hanya 9,78 N. Dengan demikian, berat benda berubah 0,5 persen ketika berpindah dari kutub ke khatulistiwa. Telah anda ketahui bahwa berat benda adalah gaya gravitasi Bumi yang bekerja pada suatu benda, yang dinyatakan oleh w = mg. Massa m adalah besaran yang tetap dimana saja. Karena berat benda berbeda sedikit, maka pasti faktor g yang berubah sedikit di berbagai tempat di permukaan bumi.

Pengukuran-pengukuran yang teliti menunjukkan bahwa Bumi tidak tepat benar berbentuk bola, tetapi agak pepat pada kedua kutubnya dan agak mengembang di sekitar khatulistiwa. Itulah sebabnya garis tengah khatulistiwa lebih besar daripada garis tengah kutub. Garis tengah khatulistiwa 12.757 km, sedang garis tengah kutub 12.714 km.

Oleh karena Bumi tidak tepat berbentuk bola, atau dengan kata lain jari jari permukaan Bumi (r) sedikit berbeda dari suatu tempat ke tempat lain, maka besar percepatan gravitasi yang tergantung pada jari-jari r juga akan berbeda sedikit. Inilah yang menyebabkan perbedaan percepatan gravitasi di berbagai tempat pada permukaan Bumi.

Jari-jari permukaan Bumi di kutub (r) adalah yang terkecil, dan karena percepatan gravitasi g sebanding dengan 1/r2, maka kutub akan memiliki percepatan gravitasi terbesar. Sebaliknya, karena jari-jari permukaan Bumi di khatulistiwa adalah yang terbesar, maka khatulistiwa akan memiliki percepatan.

d. Bagaimana dengan Percepatan Gravitasi pada Ketinggian Tertentu di atas Permukaan Bumi?

Misalkan titik A adalah tempat pada permukaan bumi dan titik B adalah tempat pada ketinggian h di atas permukaan bumi. Nilai perbandingan percepatan gravitasi di B dan A adalah:

Dengan

Sebagai aplikasi persamaan 7, percepatan gravitasi pada ketinggian h = 1 km di atas permukaan Bumi adalah

Dengan cara yang sama, percepatan gravitasi pada ketinggian h = 10 km adalah  

e. Perbandingan Percepatan Gravitasi Dua Buah Planet

Misalkan kita akan membandingkan percepatan gravitasi antara sebuah planet (gp) dengan percepatan gravitasi bumi (gb). Tentu saja kita akan menggunakan persamaan (2-6). Dengan demikian,