Gravidade

Explicamos o que é a gravidade, sua descoberta e como pode ser medida. Além disso, quais são suas características, fórmula e muito mais.

A gravidade é uma das quatro interações fundamentais conhecidas da matéria.

O que é gravidade?

A força da gravidade (ou simplesmente gravidade) é a força pela qual os corpos dotados de massa se atraem reciprocamente. 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 ao seu redor para o seu centro , a mesma força que faz as coisas caírem. É também responsável pelos planetas que orbitam o Sol , atraídos por sua massa, apesar das vastas distâncias que os separam dele.

A intensidade dessa força está relacionada à velocidade com que os planetas orbitam : os mais próximos do Sol são mais rápidos e os mais distantes 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?

As primeiras teorias sobre a gravidade foram do filósofo grego Aristóteles.

Desde os primeiros dias, os seres humanos compreenderam que as coisas caem quando nenhuma força é aplicada para sustentá-las.

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 delineou as primeiras teorias.

Em sua concepção universal, a Terra era o centro do universo e, portanto, a protagonista de uma força invisível que tudo atraía para ela. Essa força era chamada na época romana de ” gravitas , ligada à ideia de peso, pois naquela época não se distinguia entre o peso de um objeto e sua massa.

Essas teorias foram posteriormente revolucionadas por Copérnico e Galileu Galilei . No entanto, foi Isaac Newton quem criou o termo “gravitação”. As primeiras tentativas formais de medir a gravidade e desenvolver uma teoria também foram feitas então, a qual foi chamada de Lei da Gravitação Universal.

Como a gravidade é medida?

A força da gravidade é medida em relação aos seus efeitos , ou seja, à aceleração que imprime nos objetos por ela movidos, por exemplo, aqueles que estão em queda livre.

Na superfície da Terra, essa aceleração foi calculada em cerca de 9,80665 m / s 2.  Esse número pode variar minimamente dependendo da localização geográfica e da altura em que estamos.

Unidades de medição de gravidade

A aceleração nos corpos atraídos por outro de maior massa é medida.

A gravidade é medida com duas magnitudes diferentes, dependendo do que você deseja estudar:

  • Força . Quando é medido como força,são usadosNewtons ( N ), uma 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 . Nestes casos, mede-se a aceleração que um corpo obtém ao ser atraído por outro. Por se tratar de uma aceleração, utiliza-se a unidade m / s 2 .

É importante notar que dados dois corpos, a força gravitacional que cada um sente é a mesma devido ao princípio de ação e reação . O que difere é a aceleração porque as massas são diferentes. Por exemplo, a força que a Terra produz em nosso corpo é igual à força que nosso corpo produz na Terra. Mas como a massa da Terra é muito maior do que a do nosso corpo, o planeta não acelera de forma alguma, ele não se move.

Fórmula de gravidade

A força gravitacional pode ser calculada através de diferentes fórmulas , que variam de acordo com a abordagem física específica com que é abordada: mecânica clássica, mecânica relativística ou mecânica quântica. Cada um leva diferentes elementos em consideração e aborda uma perspectiva específica.

Por exemplo, de acordo com as leis de Newton , a gravidade que atua entre dois corpos é diretamente proporcional ao produto de suas massas (m) e é inversamente proporcional ao quadrado da distância (d) que os separa:

F g = m1.m2 / d 2

Gravidade na mecânica clássica

A gravidade é calculada usando a Lei da Gravitação Universal de Newton.

A 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. Essa gravidade é válida em sistemas de observação inercial considerados universais para os fins do estudo.

De acordo com a mecânica clássica, a força gravitacional é determinada como:

  • Uma força sempre atrativa.
  • Isso apresenta escopo infinito.
  • Isso apresenta uma força associada de tipo central.
  • O que é mais intenso quanto mais próximos estão os corpos e mais fracos quanto menos próximos.
  • É calculado usando a Lei da Gravitação Universal de Newton.

Essa lei da natureza tem implicações muito importantes para o estudo de muitos fenômenos naturais , tanto no mundo quanto no universo. A teoria da gravitação de Newton foi e é considerada hoje como o físico inglês a enunciou. No entanto, a teoria da gravidade mais completa foi introduzida por Albert Einstein em sua famosa teoria da relatividade geral.

A teoria de Newton é uma aproximação da de Einstein, o que é essencial para estudar regiões do espaço onde a gravidade é muito maior do que a que experimentamos na Terra.

Gravidade na mecânica relativística

De acordo com a mecânica relativística, a gravidade é o resultado da deformação do espaço-tempo.

A mecânica relativística de Einstein rompeu com a teoria de Newton em certas áreas , especialmente aquelas aplicáveis ​​à consideração espacial. As leis clássicas perdem eficácia em distâncias como as entre as estrelas e sem um ponto de referência universal e estável, pois todo o universo está em movimento.

Segundo a mecânica relativística, a força da gravidade não existe como uma interação que aparece simplesmente quando dois objetos massivos estão próximos um do outro, mas é o resultado da deformação geométrica do espaço-tempo causada pelas grandes massas das estrelas. Isso significa que a gravidade afeta até o tempo .

Gravidade de acordo com a mecânica quântica

Atualmente não há teoria quântica da gravidade . Isso ocorre porque a física das partículas subatômicas com a qual a física quântica lida é muito diferente daquela de estrelas muito massivas e de uma teoria da gravidade que liga os dois mundos (o quântico e o relativístico).

Teorias que tentam isso foram propostas, como a gravidade quântica em loop, a teoria das supercordas ou a teoria dos twistores. No entanto, nenhum foi validado.

Descoberta de ondas gravitacionais

As ondas gravitacionais podem ser a causa das fusões dos buracos negros.

Em fevereiro de 2016 , foi anunciada a detecção (pela primeira vez na história) de ondas gravitacionais, o que parece confirmar as teorias de Einstein.

Estima-se que essas ondas foram produzidas por eventos massivos que ocorreram no espaço a bilhões de anos-luz de nosso planeta, como fusões de buracos negros ou supernovas massivas. Esta descoberta foi feita nos laboratórios LIGO em Hanford, Washington, e Livingston, Louisiana, EUA.

Ausência de peso

A ausência de peso é a ausência de atração gravitacional.

A ausência de peso é o estado de um corpo que experimenta a ausência (real ou aparente) de atração gravitacional sobre si mesmo. 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 . A força gravitacional que a Terra exerce sobre ela atua sobre um objeto em queda livre e, como consequência, o corpo tem uma aceleração (da gravidade) e, portanto, sua velocidade aumenta à medida que desce.
  • Um objeto lançado em linha reta . Nesse caso, a ação da gravidade (que empurra o objeto para baixo) faz com que seu caminho, originalmente na direção horizontal, se curve e se torne oblíquo, fazendo com que o objeto eventualmente caia no chão .
  • A órbita dos planetas . Os planetas orbitam em torno de estrelas maiores, como os planetas do Sistema Solar em torno do Sol. O mesmo acontece com as luas e satélites artificiais em torno dos planetas.

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