A Gravidade

Nós vivemos em um planeta. Claro!

Mas esse não é o estado natural do Universo. Ou, ao menos, não como as coisas normalmente são.

Grande parte do universo é praticamente vazio (por isso nós o chamamos de "espaço") e se eu te transportasse magicamente para algum lugar aleatório... no cosmos, as chances são de você estar a milhões de anos-luz do objeto mais relevante.

Evoluir em um planeta afetou nossa percepção da física.

Se eu arremesso um objeto para cima, ele volta para mim. E isso é bizarro!

Ele deveria continuar se movendo para longe em uma velocidade constante.

Ao invés disso ele sobe, desacelera, para e cai de volta em minha direção.

A diferença entre viver em um planeta e estar no espaço sideral, é a gravidade.

A gravidade de um objeto se propaga para sempre, mas se torna fraca rapidamente com a distância.

Um zilhão de anos-luz de distância, a gravidade da Terra é incrivelmente fraca, mas aqui na Terra é literalmente uma força a ser respeitada.

E em alguns lugares, ela pode ser bem mais forte do que a experimentada aqui.

Por quase toda a história, a gravidade era apenas um fato da vida, não sendo entendida ou examinada muito de perto.

Em meados do século 16, cientistas como Robert Hooke e Isaac Newton começaram a investigá-la usando a matemática.

E graças a eles temos uma compreensão muito melhor de como a gravidade funciona.

Só uma coisa antes de chegarmos na gravidade. Um conceito citado frequentemente é massa.

É um pouco complicado de definir, mas pense em massa como a quantidade de matéria que forma um objeto.

Eu sei, não soa como algo muito científico, mas não é uma maneira ruim de pensar a respeito disso.

Algo com mais massa tem mais matéria em si.

Tamanho não importa muito nesse caso. Dois objetos podem ter a mesma massa, porém um deles pode ser muito maior que o outro.

Nesse caso, a massa do objeto maior é mais espalhada e dizemos que ele tem menor densidade, sendo densidade a quantidade de massa dentro de um certo volume.

Em termos científicos, massa nos diz quanto um objeto resiste ter seu movimento alterado.

Um objeto com mais massa é mais difícil de ser movido do que um objeto com menos massa, o que é óbvio se você já empurrou um carrinho de brinquedo e um caminhão de verdade.

Mas massa também é definida usando gravidade.

A gravidade é uma força

Tudo que tem massa também tem gravidade e pode exercer essa força em outro objeto.
créditos: eschooltoday
A força que você sente da gravidade de um objeto como um planeta, depende de três coisas:

  1. Quanta massa ele tem, 
  2. Quanta massa você tem, e 
  3. Quão longe você está dele.

Realmente, a distância é o mais importante. A força da gravidade diminui com o quadrado da distância.

Duplique a distância de um objeto e a força da gravidade cai por 2 x 2 = 4 vezes.

Vá 10 vezes mais longe e a força cai em 10 x 10 = 100 vezes.

Gravidade é uma força atrativa. Ela só atrai coisas, não as repele.

Mas como ela atrai coisas é onde está a diversão.

Se eu segurar uma pedra e a soltar, ela cai no chão.

O que pode ser difícil de perceber é que quanto mais ela cai, mais ela acelera.

Forças aceleram objetos, então quanto mais a força agir, mais a velocidade do objeto muda, nesse caso pra mais rápido.

Se eu derrubar uma pedra de um lugar mais alto, ela estará mais veloz ao cair no chão.

Outras forças agem em objetos em movimento também, como fricção e resistência do ar, neutralizando a gravidade e tornando essa aceleração difícil de perceber.

Mas no espaço, a força da gravidade se torna bastante evidente.

Dois objetos com massa irão se atrair.

Se não houver nenhuma outra força agindo neles, eles vão acelerar um de encontro ao outro até se encontrarem.

Lembre-se, contudo, que a força da gravidade depende dessas massas.

Se um for realmente massivo e o outro não muito, então em termos práticos o massivo vai puxar o menos massivo.

O mais massivo se movimenta, mas menos do que o outro.

Diferentes tipos de órbitas

Quando objetos estão livres para se mover sob efeito da gravidade, dizemos que estão em órbita.

O tipo mais simples de órbita pode não ser o que você pensa: é, na verdade, só uma linha!

Quando você derruba uma pedra, ela rapidamente está em órbita.

Ignorando coisas como a rotação da Terra (que adiciona um pouco de movimento lateral) é razoavel dizer que ela cai em linha reta, e é parada porque a Terra entra no seu caminho.

Não é uma órbita muito interessante! E se, ao invés de derrubar a pedra, nós a arremessarmos?

Isso lhe confere um pouco de movimento lateral, então ao invés de acertar o chão aos meus pés, ela cai um pouco mais longe.

Se eu a jogar mais forte, ela se move horizontalmente ainda mais tempo antes de cair.

E se eu a jogasse REALMENTE forte?

É aqui que a sagacidade de Newton aparece.

Ele percebeu que se você jogar uma bola forte o bastante lateralmente, ela vai cair exatamente no mesmo ritmo em que a Terra se curva abaixo dela.

Como disse Douglas Adams no "Guia do Mochileiro das Galáxias", voar é só cair e errar o chão.

Na realidade, orbitar é exatamente isso.
Uma pedra arremessada forte o bastante vai cair em direção à Terra, mas vai sempre errá-la, entrando em um caminho circular ao redor dela, guiada apenas pela gravidade.

Ela vai orbitar a Terra em um círculo, levando uns 90 minutos para dar uma volta no planeta.

Círculos são órbitas simples.

A velocidade que satélites viajam em uma órbita depende da massa do objeto a ser orbitado e sua distância dele.

Quanto mais longe estiver, mais fraca será a gravidade, então não precisará viajar tão rápido para manter a órbita.

Uns 400 anos atrás, o astrônomo Johannes Kepler percebeu que podem haver outros formatos de órbitas.

Ele descobriu que os planetas orbitam o Sol em elipses, quando anteriormente se acreditava que eles orbitavam em círculos perfeitos.

Uma órbita elíptica acontece quando você arremessa uma pedra mais forte do que o necessário para uma órbita circular. Ela vai ainda mais alto em um lado da órbita do que do outro.

Na verdade, quanto mais forte você lançar a pedra, mais alongada a órbita se torna.

Uma órbita como essa ainda é fechada. Isso é, a órbita se repete e a pedra ainda está presa à gravidade da Terra.

Contudo, em algum ponto, se você lançar a pedra forte o bastante, algo incrível acontece: ela pode escapar.

Lembre-se, gravidade se torna mais fraca com a distância.

Se você jogar uma pedra forte o bastante, enquanto a gravidade desacelera a pedra, ela enfraquece conforme a pedra se afasta.

Se a pedra tiver velocidade o bastante, a gravidade enfraquece muito rápido para pará-la.

A pedra escapa, voando para sempre, então chamamos isso de velocidade de escape.

A velocidade de escape de um objeto como um planeta ou estrela depende da sua massa e quão grande ele é:

  • Para a Terra, ela acaba sendo 11 quilômetros por segundo 
  • Para Júpiter, é algo como 58 quilômetros por segundo
  • Para o Sol, são incríveis 600 quilômetros por segundo
Qualquer que seja a velocidade de escape para sua localização cósmica, se você lançar uma pedra mais rápido que ela, espero que tenha se despedido primeiro, porque ela não vai voltar.

Uma forma de pensar a respeito é que a pedra está sempre desacelerando, quase parando, mas nunca chega a parar por completo.

Se ela pudesse viajar infinitamente ela pararia, mas essa é uma viagem meio longa.

Isso vale pelo contrário também.

Se você for para bem longe da Terra e derrubar uma pedra, ela vai acelerar.

Quando ela acertar o planeta, estará se movendo na velocidade de escape, os mesmos 11 quilômetros por segundo.

E se eu der um impulsinho lateral nela, errarei a Terra mas ela ainda passará à velocidade de escape.

Uma órbita de escape é aberta (ela não volta) e tem a forma de uma parábola.

E se você arremessar a pedra ainda mais forte? A pedra não volta mais, e se distancia ainda mais rápido.

A órbita agora é uma hipérbole, que é parecida com uma parábola, mas ainda mais aberta.

A pedra nunca para, infinitamente. Ela continua se movendo.

Massa sem Peso?

Como todas as forças, gravidade enfraquece com a distância.

Mas sua força nunca se torna zero. Ela fica cada vez menor conforme você vai cada vez mais longe.

Então por que astronautas na estação espacial ficam "sem peso"?
A gravidade ainda está puxando os astronautas!

Na verdade, na altitude da estação, a gravidade da Terra só diminuiu um pouquinho; ainda tem uns 90% da força que ela tem na superfície da Terra.

Se eles estivessem em um prédio de 320 km de altura, eles pesariam 90% do peso deles na superfície da Terra.

Mas a grande diferença é que os astronautas estão em órbita, caindo ao redor da Terra.

Peso não é só a força da gravidade em uma massa, mas quão forte a superfície empurra essa massa de volta.

Por exemplo, quando você fica de pé o chão te empurra de volta.

Caso contrário você cairia por ele!

A força que o chão aplica em você é o que lhe confere peso.

Em queda livre não há nada empurrando de volta. Você cai livremente, então você não tem peso.

A NASA prefere chamar essa condição de "microgravidade", já que há forças sutis agindo em você.

Isso na verdade mostra a diferença entre massa e peso. No espaço você tem a mesma massa que você tem na Terra, mas não tem peso.

Se outro astronauta te empurrar ele teria que exercer uma força, mas se você subir numa balança no espaço ela não marcaria nada.

O espaço é estranho. Bem, comparado com a Terra.

Mais uma coisa, e isso é bem estranho: Fótons, partículas de luz, não tem massa, e mesmo assim elas também são afetadas pela gravidade, curvando sua direção quando passam por um objeto gigante.

Acontece que a gravidade consegue curvar o espaço!

A luz viaja pela estrutura do espaço como um caminhão em uma estrada, e se a estrada se curva, o caminhão também.

Eu sei que esse é um conceito estranho, e vamos lidar com ele em mais detalhes ao forçarmos a velocidade de escape ao seu limite com buracos negros.

Resumindo

Hoje você aprendeu que a gravidade é uma força e tudo que tem massa tem gravidade.

Gravidade acelera objetos, mudando suas velocidades e/ou direções.

Um objeto se movendo por um caminho controlado pela gravidade é considerado em órbita, e há vários tipos delas: linhas retas, círculos, elipses, parábolas e hipérboles.

Você não pode escapar da gravidade, mas se você viajar mais rápido que a velocidade de escape de um objeto você vai se livrar dele sem cair de volta.

E se você estiver em órbita, em queda livre, você não terá peso, mas ainda terá massa.

Continuação:

Marés

Comentários

Sobre...


Gelson Luz é apaixonado por astronomia. Pesquise por "Gelson Luz" no seu buscador preferido para saber mais.
Nome

Blog,68,Júpiter,11,Marte,14,Mercúrio,9,Netuno,1,Planetas,2,Terminologia,16,Vênus,14,
ltr
item
Astronomia: A Gravidade
A Gravidade
https://1.bp.blogspot.com/-ulOp3b2Zd28/W13QTrALooI/AAAAAAAAE8Y/wtjQ_PUMR9cLvN1Av_MpigHOMhkkfniBgCLcBGAs/s320/A%2Bgravidade.jpg
https://1.bp.blogspot.com/-ulOp3b2Zd28/W13QTrALooI/AAAAAAAAE8Y/wtjQ_PUMR9cLvN1Av_MpigHOMhkkfniBgCLcBGAs/s72-c/A%2Bgravidade.jpg
Astronomia
https://www.astronomia.gelsonluz.com/2018/07/a-gravidade.html
https://www.astronomia.gelsonluz.com/
https://www.astronomia.gelsonluz.com/
https://www.astronomia.gelsonluz.com/2018/07/a-gravidade.html
true
811587097880757219
UTF-8
Todos os artigos já foram carregados Não encontrei nenhum artigo :( Ver todos Leia mais Responder Cancelar resposta Apagar Por Início Páginas Artigos Ver todos Recomendado para você: TAGS Arquivo Procurar Todos os artigos Nenhum artigo corresponde a sua solicitação Back Home Domingo Segunda Terça Quarta Quinta Sexta Sábado Dom Seg Ter Qua Qui Sex Sab Janeiro Fevereiro Março April Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro Jan Fev Mar Abr Maio Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Agora mesmo 1 minuto atrás $$1$$ minutes ago 1 hora atrás $$1$$ hours ago Ontem $$1$$ days ago $$1$$ weeks ago mais de 5 semanas atrás Seguidores Seguir Conteúdo exclusivo Por favor compartilhe para acessar Copiar todo código Selecionar todo código Todos os códigos from copiados Can not copy the codes / texts, please press [CTRL]+[C] (or CMD+C with Mac) to copy