Ao estudar um curso escolar de física, um tópico importante na seção de mecânica é a lei da gravitação universal. Neste artigo, veremos mais de perto o que é, e com que fórmula matemática é descrito, e também daremos exemplos da força da gravidade na vida humana cotidiana e em escala cósmica.
Quem Descobriu a Lei da Gravidade
Antes de dar exemplos da força da gravidade, vamos descrever brevemente quem é creditado por descobri-la.
Desde os tempos antigos, as pessoas observam as estrelas e os planetas e sabem que eles se movem ao longo de certas trajetórias. Além disso, qualquer pessoa que não tivesse conhecimento especial entendia que, por mais longe e alto que jogasse uma pedra ou outro objeto, sempre caía no chão. Mas nenhuma das pessoas sequer adivinhou que os processos na Terra e nos corpos celestes são controlados pela mesma lei natural.
Em 1687, Sir Isaac Newton publicou um trabalho científico no qual ele delineou pela primeira vez a matemáticaformulação da lei da gravitação universal. É claro que Newton não chegou independentemente a essa formulação, que ele reconheceu pessoalmente. Ele usou algumas das ideias de seus contemporâneos (por exemplo, a existência de uma proporcionalidade inversa ao quadrado da distância da força de atração entre os corpos), bem como a experiência experimental acumulada sobre as trajetórias dos planetas (os três leis). A genialidade de Newton se mostrou no fato de que, após analisar toda a experiência disponível, o cientista conseguiu formulá-la na forma de uma teoria coerente e praticamente aplicável.
Fórmula da gravidade
A lei da gravitação universal pode ser formulada resumidamente da seguinte forma: entre todos os corpos do Universo existe uma força atrativa, que é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre seus centros de massa e diretamente proporcional ao produto das massas dos próprios corpos. Para dois corpos com massas m1 e m2, que estão a uma distância r um do outro, a lei em estudo será escrita como:
F=Gm1m2/r2.
Aqui G é a constante da gravidade.
A força de atração pode ser calculada usando esta fórmula em todos os casos, se as distâncias entre os corpos forem grandes o suficiente em comparação com seus tamanhos. Caso contrário, e também em condições de forte gravitação perto de objetos espaciais massivos (estrelas de nêutrons, buracos negros), deve-se usar a teoria da relatividade desenvolvida por Einstein. Este último considera a gravidade como resultado de uma distorção do espaço-tempo. Na lei clássica de Newtona gravidade é o resultado da interação dos corpos com algum campo de energia, como campos elétricos ou magnéticos.
A Manifestação da Gravidade: Exemplos da Vida Cotidiana
Primeiramente, como exemplos, podemos nomear qualquer corpo em queda de uma certa altura. Por exemplo, uma folha ou a famosa maçã de uma árvore, uma pedra caindo, gotas de chuva, deslizamentos de montanhas e deslizamentos de terra. Em todos esses casos, os corpos tendem para o centro do nosso planeta.
Segundo, quando um professor pede aos alunos para "dar exemplos de gravidade", eles também devem lembrar que todos os corpos têm peso. Quando o telefone está sobre a mesa ou quando uma pessoa é pesada na balança, nestes casos o corpo pressiona o suporte. O peso corporal é um exemplo vívido da manifestação da força da gravidade, que, juntamente com a reação do suporte, forma um par de forças que se equilibram.
Se a fórmula do parágrafo anterior for usada para condições terrestres (substituir a massa do planeta e seu raio nela), então a seguinte expressão pode ser obtida:
F=mg
É ele que é usado na resolução de problemas com gravidade. Aqui g é a aceleração dada a todos os corpos, independentemente de sua massa, em queda livre. Se não houvesse resistência do ar, uma pedra pesada e uma pena leve cairiam ao mesmo tempo da mesma altura.
Gravidade no Universo
Todo mundo sabe que a Terra, juntamente com outros planetas, gira em torno do Sol. Por sua vez, o Sol, estando emum dos braços da galáxia espiral, a Via Láctea, gira junto com centenas de milhões de estrelas ao redor de seu centro. As próprias galáxias também se aproximam nos chamados aglomerados locais. Se voltarmos em uma escala, devemos lembrar os satélites que giram em torno de seus planetas, os asteróides que caem nesses planetas ou passam voando. Todos esses casos podem ser lembrados se o professor perguntar aos alunos: "Dê exemplos da força da gravidade."
Observe que nas últimas décadas a questão da força principal em escala cósmica tem sido questionada. No espaço local, é sem dúvida a força da gravidade. No entanto, considerando a questão ao nível da galáxia, outra força, ainda desconhecida, associada à matéria escura, entra em jogo. Este último se manifesta como antigravidade.
