Desde a
antiguidade, o estudo do movimento dos corpos é um dos campos de grande
interesse dos filósofos e cientistas. Especificamente, o movimento da
queda dos corpos foi um problema que intrigou muitos estudiosos,
levando-os a formularem diferentes explicações do fenômeno. Para o
filosofo grego Aristóteles, 386 a.C., um corpo em queda livre tendiam
chegar em seu estado natural de movimento, ou seja, a sua condição
natural de repouso. Ele também achava que os corpos maiores em peso e
tamanho, caiam mais rápido. Galileu Galilei, no século XVI, intrigado
com o movimento sobre ponto de vista aristotélico, realizou diversos
experimentos com intuito de testar as suas afirmações. Em um deles, o
plano inclinado, concluiu que o movimento de descida dos corpos, não
ocorria de maneira simples, com velocidade constante, e sim cada vez
mais rápido, ou seja, acelerando a uma taxa constante. Segundo um mito,
ele também testou abandonando várias esferas de pesos diferentes, de uma
mesma altura na Torre de Pisa, na Itália, e concluiu que independente de
seus pesos elas chegavam ao mesmo tempo ao chão.
O Mito de Galileu
Na prática
cotidiana, se dois ou mais objetos, de formas
e pesos diferentes, caírem de uma mesma altura, de fato eles chegarão ao solo com velocidades e instantes diferentes, pois existe a
resistência do ar agindo em oposição ao movimento dos mesmos. Assim, as
conclusões de Galileu Galilei são válidas para corpos em Queda Livre, ou
seja, em quedas desconsiderando a resistência do ar. Pouco mais tarde,
no século XVII, segundo reza a lenda, Sir Isaac Newton, sentado ao pé de
uma macieira, foi atingido pela queda de uma maçã sobre sua cabeça, o
que o levou a analisar o problema, baseando-se nas experimentações de
Galileu Galilei, e à concluir que a causa da queda dos corpos seria a
mesma da que prende a Lua à Terra. Essa causa foi chamada por Newton de
Força de Atração Gravitacional, que matematicamente é diretamente
proporcional ao produto das massas dos corpos envolvidos e inversamente
ao quadrado da distância que os separa:
G é a constante de proporcionalidade, chamada de constante gravitacional universal, cujo valor é, aproximadamente, 6,67.10−11m3/(kg.s2) . Utilizando a Lei da Gravitação Universal, podemos determinar a
aceleração de queda dos corpos, próximos à superfície da Terra, chamada
de aceleração da gravidade, ou simplesmente, gravidade g. Como a única
força que age sobre um corpo em queda é força gravitacional, de acordo a
segunda lei de Newton:
Trocando a por g, obteremos:
A
aceleração da gravidade g na superfície da Terra depende diretamente da
massa M e inversamente do quadrado do raio R da Terra e independe do
corpo em queda, ou seja, para movimentos em pequenas altitudes, ela
praticamente se mantem constante. Já para grandes altitudes, acima de
1000 metros, a gravidade diminui de modo bastante expressivo e a
altitude h deve ser inserida na equação, trocando-se R por R+h:
Realize os cálculos com a simulação!
Fonte: VAZCÁK, Vladimír. Física na Escola: A Intensidade do Campo Gravitacional.
OBS: Na simulação a gravidade g é representada por K!
A força
gravitacional, sofrida por um corpo na superfície da Terra, é chamada de
Peso do corpo e obtida pelo produto entre a sua massa m e a gravidade
local g:
De modo geral, a massa de um corpo é constante, e seu peso é que varia de acordo com a gravidade local. Agora que você aprendeu um pouco mais sobre a Força Gravitacional, resolva o Questionário!!!
REFERÊNCIAS:
- BRENNAN, Richard. Gigantes da Física: Uma história da Física Moderna através de oito biografias. Rio de Janeiro: Zahar, 2000. Tradução de Maria Luiza X. de A. Borges.
- CARRON, Wilson. Gravitação Universal. As Faces da Física. 3. ed. São Paulo: Moderna, 2006. Cap. 16. p. 198-212.
- VAZCÁK, Vladimír. Física na Escola: A Intensidade do Campo Gravitacional. Disponível em: <https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/templateimg.php?s=gp_intenzita&l=pt>. Acesso em: 20 set. 2017.
- Physics and Chemistry by Clear Learning (PCCL). Relationship between mass & weight - Earth, Moon, Mars. Disponível em: <http://www.physics-chemistry-interactive-flash-animation.com/mechanics_forces_gravitation_energy_interactive/ mass_weight_dynamometer_earth_moon_mars.htm>. Acesso em: 20 set. 2017.
