Explicamos o que é a gravidade, sua descoberta e como ela pode ser medida. Além disso, quais são suas características, fórmula e muito mais.
O que é gravidade?
A força da gravidade (ou simplesmente gravidade) é a força pela qual os corpos dotados de massa se atraem de forma recíproca. Sua maior ou menor intensidade depende da massa dos corpos. É uma das quatro interações fundamentais conhecidas da matéria e também pode ser chamada de “gravitação” ou “interação gravitacional”.
A gravidade é a força que sentimos quando o planeta Terra atrai os objetos que o cercam para o seu centro, a mesma que faz as coisas caírem. Também é responsável pelo fato de os planetas orbitarem ao redor do Sol, atraídos por sua massa, apesar das grandes distâncias que os separam dele.
A intensidade desta força está relacionado com a velocidade com que os planetas orbitam: os mais próximos do Sol são mais rápidos e os mais distantes são mais lentos. Isso indica que a gravidade é uma força que, embora afete objetos muito massivos mesmo a grandes distâncias, sua intensidade diminui à medida que os objetos se afastam uns dos outros.
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Como a gravidade foi descoberta?
Desde os primórdios, o ser humano compreendeu que as coisas caem quando nenhuma força é aplicada a elas que os seguram
No entanto, o estudo formal dessa força que os empurra “para baixo” não foi realizado até o século IV aC. C, quando o filósofo grego Aristóteles esboçou as primeiras teorias.
Em sua concepção universal, a Terra era o centro do universo e, portanto, protagonista de uma força invisível que atraía tudo para si. Esta força foi chamada durante a época romana “gravidade”ligada à ideia de peso, já que naquela época não havia distinção entre o peso de um objeto e sua massa.
Essas teorias foram posteriormente revolucionado por Copérnico e Galileu Galilei. No entanto, foi Isaac Newton quem propôs o termo “gravitação”. As primeiras tentativas formais de medir a gravidade e desenvolver uma teoria, que foi chamada de Lei da Gravitação Universal, também foram feitas.
Como a gravidade é medida?
a força da gravidade é medido em relação aos seus efeitosou seja, à aceleração que ela imprime nos objetos por ela mobilizados, por exemplo, aqueles que estão em queda livre.
Na superfície da Terra, esta aceleração foi calculada em cerca de 9,80665 m/s2 Este valor pode variar ligeiramente em função da localização geográfica e da altura a que nos encontramos.
Unidades de medida de gravidade
A gravidade é medida com duas magnitudes diferentes, dependendo do que você deseja estudar:
- Força. Quando medido como força, Newtons (N), unidade do Sistema Internacional (SI) que homenageia Isaac Newton. A força gravitacional é a força que um corpo sente quando é atraído por outro.
- Aceleração. Nesses casos, mede-se a aceleração obtida por um corpo ao ser atraído por outro. Como é uma aceleração, a unidade m/s é usada2.
É importante notar que dados dois corpos, a força gravitacional que todos sentem é a mesma pelo princípio da ação e reação. O que difere é a aceleração porque as massas são diferentes. Por exemplo, a força que a Terra exerce sobre nosso corpo é igual à força que nosso corpo exerce sobre a Terra. Mas como a massa da Terra é muito maior que a do nosso corpo, o planeta não acelera nada, não se move.
fórmula da gravidade
força gravitacional pode ser calculado por diferentes fórmulas, que variam de acordo com a abordagem física específica com a qual é abordada: mecânica clássica, mecânica relativística ou mecânica quântica. Cada um leva em consideração diferentes elementos e lida com uma perspectiva específica.
Por exemplo, de acordo com as leis de Newton, a gravidade atuando entre dois corpos é diretamente proporcional ao produto de suas massas (m) é inversamente proporcional ao quadrado da distância (d) que os separa:
Fg = m1.m2/d2
Gravidade na mecânica clássica
Gravidade na mecânica clássica ou newtoniana obedece às formulações empíricas de Newton, que lidam com forças e elementos físicos dentro de um quadro de referência fixo necessário. Esta gravidade é válida em sistemas de observação inercial considerados universais para fins de estudo.
De acordo com a mecânica clássica, a força gravitacional é determinada como:
- Uma força sempre atrativa.
- Tem alcance infinito.
- Apresenta uma força associada de tipo central.
- O que é mais intenso quanto mais próximos os corpos estão e mais fraco quanto mais próximos eles estão.
- É calculado usando a Lei da Gravitação Universal de Newton.
Esta lei da natureza tem implicações muito importantes para o estudo de muitos fenômenos naturais, tanto no mundo como no universo. A teoria da gravitação de Newton foi e é considerada hoje como enunciada pelo físico inglês. No entanto, a teoria mais completa da gravidade foi introduzida por Albert Einstein em sua famosa teoria da relatividade geral.
A teoria de Newton é uma aproximação da de Einstein, que é essencial quando se estuda regiões do espaço onde a gravidade é muito maior do que a que experimentamos na Terra.
Gravidade na mecânica relativística
A mecânica relativística de Einstein rompeu com a teoria de Newton em certas áreas, especialmente aqueles aplicáveis à consideração espacial. As leis clássicas perdem eficácia em distâncias como entre as estrelas e sem um ponto de referência universal e estável, pois todo o universo está em movimento.
De acordo com a mecânica relativística, a força da gravidade não existe como uma interação que só aparece quando dois objetos massivos estão próximos um do outro, mas sim é o resultado da deformação geométrica do espaço-tempo causados pelas grandes massas das estrelas. Isso significa que a gravidade afeta até o tempo.
Gravidade de acordo com a mecânica quântica
Atualmente não existe uma teoria quântica da gravidade.. Isso porque a física das partículas subatômicas de que trata a física quântica é muito diferente da das estrelas muito massivas e ainda não foi possível encontrar uma teoria da gravidade que una os dois mundos (o quântico e o relativístico).
Foram propostas teorias que tentam isso, como gravidade quântica em loop, teoria das supercordas ou a teoria twistor. No entanto, nenhum foi validado.
Descoberta das ondas gravitacionais
Em fevereiro de 2016 foi anunciada a detecção (pela primeira vez na história) de ondas gravitacionais, que parecem confirmar as teorias de Einstein.
Estima-se que essas ondas foram produzidas por eventos massivos no espaço bilhões de anos-luz de distância do nosso planeta, como fusões de buracos negros ou supernovas massivas. Esta descoberta foi feita nos laboratórios LIGO em Hanford, Washington, e Livingston, Louisiana, EUA.
falta de peso
A ausência de peso é o estado de um corpo experimentando ausência (real ou aparente) de atração gravitacional sobre sim. Isso acontece, por exemplo, com astronautas no espaço sideral.
Exemplos da força da gravidade
Alguns exemplos da ação da força da gravidade são:
- A aceleração de um objeto em queda livre. Um objeto em queda livre age sobre a força gravitacional que a Terra exerce sobre ele e, como consequência, o corpo tem uma aceleração (a da gravidade) e, portanto, sua velocidade aumenta à medida que desce.
- Um objeto lançado em linha reta. Nesse caso, a ação da gravidade (empurrando o objeto para baixo) faz com que sua trajetória, originalmente no sentido horizontal, se curve e se torne oblíqua, fazendo com que o objeto finalmente caia no chão.
- A órbita dos planetas. Os planetas orbitam em torno de corpos maiores, como acontece com os planetas do Sistema Solar em torno do Sol. O mesmo acontece com as luas e satélites artificiais em torno dos planetas.
