Newton e a Lei da Gravitação

Consta-se, que em 1666, quando tinha 23 anos de idade, Newton viu uma maça cair de uma macieira. Evidentemente, como inúmeras pessoas, ela já tinha visto isto acontecer. Mas desta vez o fato deixou o cientista inglês tão intrigado que ali mesmo, ele formulou a seguinte questão: por que os corpos caem?

Racionando sobre esse problema, Newton chegou a conclusão que os corpo caem por que são atraídos por uma força, que ele denominou de Força da Gravidade. Ou seja, a Terra atrai os corpos que se encontram próximos a ela.

A partir de observações e cálculos, Newton chegou a seguinte lei:

Dois corpos quaisquer no Universo se atraem com uma força diretamente proporcional a suas massas e inversamente proporcional ao quadrado ao quadrado da distância que os separa.

O Campo Gravitacional

Ao soltar-se do avião, ainda com o pára quedas fechado, o corpo do Pára-quedista sofre uma aceleração constante. Quando o pára quedas abre, a resistência do ar, dirigida para cima, torna-se menor que a forçada gravidade e o pára-quedista desce em queda suave.

O mesmo fenômeno ocorre com a asa-delta. A asa-delta aumenta a resistência do ar, possibilitando ao praticante desse esporte fazer circunvoluções no ar e descer lentamente no solo.

A região que a Terra exerce força gravitacional é chamada de campo gravitacional da Terra.

Como vimos, a intensidade da força da gravidade está relacionada inversamente com o quadrado da distância dos corpos ao centro da Terra. Assim, quanto maior a distância entre a terra e um corpo menor é força da gravidade que atua sobre ele. Por isso, um corpo vai perdendo peso a medida que se afasta de nosso planeta. Quando se encontra muito distante, seu peso chega, praticamente a zero.

Aceleração da Gravidade

Os corpos atraídos pela terra caem segundo uma direção vertical. Esse fato pode ser comprovado com um fio de prumo, instrumento usado pelos pedreiros para levantar as paredes das casas. Sem esse simples instrumento, dificilmente as paredes subiriam verticalmente.

A velocidade com que os corpos caem não é constante. Oberve, na ilustração a seguir, que o objeto está em repouso quando inicia sua queda. Suponhamos que não haja resistência do ar, ou seja, o corpo está em queda livre. À medida que ele cai, sua velocidade vai aumentando. Veja que, após um segundo, a velocidade do objeto é de 9,8 m/s. Em 2 segundos, sua velocidade é de 19,6 m/s; em 3 s, de 29,4 m/s, e, em 4 s, de 39,2 m/s.

A velocidade do objeto aumentou de 9,8 m/s em cada segundo. Essa aceleração de 9,8 m/s em cada segundo é chamada de Aceleração da Gravidade.

A aceleração da gravidade é representada por: g = 9,8 m/s/s. Ou g = 9,8 metros por segundo ao quadrado.

Este valor varia ligeiramente com a altitude e com a latitude. Em geral, para cálculos, ele é arredondado para 10 metros por segundo ao quadrado.

Resistência do ar versus queda

“E se o pára-quedas não se abrir?”.

Você sabe que seria um desastre. Mas por que um pára-quedas aberto atenua a velocidade de queda?

Vamos dar um exemplo clássico para que você possa entender bem esse assunto.

Se simultaneamente, deixarmos cair, da mesma altura uma folha de papel e uma pedra, veremos que a pedra chega primeiro ao chão.

Mas se, em condições idênticas, deixarmos cair uma bola de papel e uma pedra, veremos que os dois corpos chegam quase no mesmo instante ao solo. Por quê?

A bola de papel chega antes da folha por que tem menor superfície de contato com o ar. Desse modo, ela sofre menos a ação da resistência do ar.

Podemos concluir, então, que a resistência do ar é uma força que retarda o movimento dos corpos.

Se não houvesse ar, a folha de papel (ou outro objeto qualquer) cairia ao mesmo tempo em que a pedra (ou outro objeto), independentemente da massa desses objetos.

Corpos em Órbita

Seja “R” o raio da Terra e “M” a sua massa localizada no centro. Considere m, a massa de um corpo, (p. ex: um satélite) em órbita circular em torno da terra, a uma altura h.

A força de interação gravitacional entre os corpos é responsável pela aceleração centrípeta que mantém o satélite em órbita.

Sendo a força de interação gravitacional dirigida para o centro da Terra, ela representa a própria força centrípeta que atua no corpo, portanto:

Velocidade de Escape

Chamamos de velocidade de escape à velocidade necessária para lançar um corpo para o alto, sem que haja retorno.

Desprezando-se a influência do ar e dos demais astros, podemos aplicar o teorema da conservação da energia mecânica.

Júpiter: O Maior dos Planetas

Júpiter é o quinto planeta do sistema solar, o maior também. É composto por gás em 90 % xenônio e 10 % de hidrogênio, não possui atmosfera para nenhuma forma de vida. Júpiter tem 5 vezes mais gravidade e por isso possui maior massa.

Sobre constantes tempestades provocadas por inúmeros furacões, júpiter, quando observado por um potente telescópio são vistas enormes manchas vermelhas em forma de redemoinhos.

Júpiter, por ser o maior dos planetas, e possuir mais massa, tem também a maior força de atração. Júpiter ajuda a Terra devido a sua grande gravidade, ele atrai a maioria dos cometas que vão por essa órbita em direção ao sol, evitando um possível choque de um desses cometas com a Terra.

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