Apakah benda yang massanya lebih besar akan jatuh lebih cepat daripada benda yang ringan ke permukaan Bumi? Mungkin untuk kita sudah jelas jawaban dari pertanyaan ini adalah “tidak”. Mengapa? Karena di sekolah kita diajari bahwa percepatan gravitasi itu sama untuk semua benda sehingga percepatan jatuh benda yang jatuh bebas tidak bergantung pada massanya. Jadi, kalau 1 kg beras dan 10 kg beras dijatuhkan dari ketinggian yang sama, seharusnya sampai ke tanah dalam waktu yang sama. Pernyataan yang notabene telah dibuktikan benar oleh percobaan Galileo.
Ngomong-ngomong, seperti apa sih sebenarnya percobaan Galileo itu? Apakah dia naik ke Menara Pisa, kemudian menjatuhkan barang-barang yang berbeda beratnya? Ternyata tidak demikian! Selain gravitasi, gesekan udara dan banyak faktor juga memengaruhi gerak jatuh benda. Misalnya, bisa saja besi jatuh lebih cepat dari kapas.
Lalu, seperti apa percobaan Galileo yang berhasil membantah pemikiran lama bahwa benda berat (bermassa lebih besar) akan jatuh lebih cepat daripada benda ringan? Perlu diketahui, sebenarnya Galileo tidak melakukan eksperimen secara langsung. Beliau melakukan apa yang dalam bahasa Inggris disebut sebagai “thought experiment”, yang bisa diterjemahkan ke dalam bahasa Indonesia sebagai “percobaan pikiran”. Beliau melakukan eksperimen hanya di dalam kepala dan dengan percobaan pikiran itu beliau bisa membantah pemikiran lama.
Pertama-tama, Galileo memikirkan bahwa jika ada dua benda dengan massa yang berbeda, menurut asumsi lama, benda yang lebih berat akan jatuh lebih cepat dari yang ringan. Bila kita gabung kedua benda tersebut menjadi suatu kesatuan dengan tali yang diabaikan massanya, benda yang lebih berat dapat menarik benda yang lebih ringan sehingga benda yang ringan akan jatuh lebih cepat daripada kalau dia sendiri.
Sementara itu, benda yang lebih berat bisa juga terhambat oleh benda yang ringan sehingga akan bergerak lebih lambat daripada kalau dia jatuh sendiri. Dengan demikian, gabungan kedua benda itu akan jatuh lebih lambat daripada kalau benda berat jatuh sendiri dan lebih cepat daripada kalau benda ringan jatuh sendiri. Padahal, benda hasil gabungan kedua benda tersebut jelas lebih berat dari masing-masing benda. Seharusnya, menurut asumsi lama, gabungan benda akan jatuh lebih cepat dari kedua benda itu.
Sebentar! Bagaimana mungkin dengan asumsi lama yang (dulu) “dianggap benar” didapatkan dua hasil yang berbeda? Oleh karena itu, Galileo menyimpulkan bahwa asumsi lama yang mengatakan benda berat akan jatuh lebih cepat daripada benda ringan itu merupakan asumsi yang salah. Hasil yang benar hanya diperoleh jika diasumsikan benda yang berat (massanya lebih besar) akan jatuh bersamaan dengan benda ringan. Artinya, baik itu benda berat, benda ringan, ataupun gabungan kedua benda akan jatuh dalam waktu yang sama ketika dijatuhkan dari ketinggian yang sama.
Bahan bacaan:
- http://galileo.rice.edu/sci/theories/on_motion.html
- http://www.mpiwg-berlin.mpg.de/Galileo_Prototype/INDEX.HTM
Penulis:
Adam Badra Cahaya, mahasiswa doktor di Departemen Fisika, Tohoku University, Jepang.
Kontak: adambadra(at)gmail.com.
