Gravitação Universal - Vestibular1

Gravitação Universal

Revisão de Física: Gravitação Universal

 

Física: Gravitação Universal

Resumão – Revisão da Matéria de Física – Revisando seus conhecimentos
Física: Gravitação Universal

 

Revisão de Física: Gravitação Universal

 

Gravitação Universal parte UM

Gravitação Universal e a força de atração que age entre todos os objetos por causa da sua massa – isto é, a quantidade de matéria de que são constituídos. A gravitação mantém o universo unido. Por exemplo, ela mantém juntos os gases quentes no sol e faz os planetas permanecerem em suas órbitas. A gravidade da lua causa as mares oceânicas na terra. Por causa da gravitação, os objetos sobre a terra são atraídos em sua direção. A atração física que um planeta exerce sobre os objetos próximos é denominada força da gravidade.

Ainda que os efeitos da gravidade sejam fáceis de notar, a busca de uma explicação para a força gravitacional tem embaraçado o homem durante séculos. O antigo filósofo grego Aristóteles empreendeu uma das primeiras tentativas de explicar como e por que os objetos caem em direção a Terra. Entre suas conclusões,estava a ideia de que os objetos pesados caem mais rápidos que os leves. Embora alguns tenham-se oposto a essa ideia, ela foi somente aceita até o fim do século XVII.
Nesta época, os ensinamentos do cientista italiano Galileu, que divergiam das antigas concepções, ganharam aceitação. De acordo com eles, todos os objetos caiam com a mesma aceleração (variação de velocidade), a menos que a resistência do ar ou alguma outra força os freasse.

Os antigos astrônomos gregos estudaram os movimentos dos planetas e da Lua. Entretanto, esse movimentos só foram corretamente explicados no final do século XVII, quando o cientista inglês Isca Newton baseou sua explicação em cuidadosa observações dos movimentos planetários, levados a cabo por dois astrônomos do final do sec. XVI e do inicio do sec. XVII – Tycho Brahe, dinamarquês, e Johannes Kepler, alemão. Quando Newton tinha 23 anos, ele viu uma maçã cair de uma árvore.
Compreendeu que a mesma força que fazia cair também mantinha a Lua em sua órbita em torno da Terra. A partir de leis descobertas por Kepler, Newton mostrou que tipos de forcas devem ser necessárias para manter os planetas em suas órbitas. Ele calculou como a força deveria ser na superfície da Terra. Essa força provou ser a mesma que da a maçã sua aceleração.

 

Teoria Newtoniana da Gravitação

Essa teoria diz que a força gravitacional entre dois objetos é proporcional (relacionada diretamente) a grandeza de suas massas. Isto é, quanto maior e a massa, maior é a força entre dois objetos. A teoria refere-se mais propriamente a massa do que ao peso, porque o peso de um objeto sobre a Terra é na realidade a força da gravidade da Terra sobre este objeto. Em planetas diferentes, o mesmo objeto teria pesos diferentes, mas a massa seria sempre a mesma.

Além disso, a força gravitacional é inversamente (opostamente) proporcional à distancia entre os centros de gravidade dos dois objetos elevado ao quadrado (multiplicada por ela mesma). Se a distância entre os dois objetos dobra, a força entre eles se torna 1\4 da força original.

A teoria Newtoniana também explica porque um objeto perderia peso se fosse posto dentro da Terra. Ele pesaria menos porque só a parte da Terra embaixo dele o puxaria para baixo. No centro da Terra, o objeto não pesaria nada.
Newton publicou sua teoria da gravitação em 1687. Durante os 200 anos seguintes, os cientistas observaram um único fato que não estava de acordo com a teoria. Era o movimento do planeta Mercúrio, e o desacordo era muito pequeno.

 

Teoria Einsteniana da Gravitação

Em 1915, o físico alemão Albert Einstein, naturalizado norte-americano, anunciou sua teoria da relatividade geral. Ainda que a teoria de Einstein envolvesse uma completa mudança nas ideias sobre gravitação, ela explicava mais do que contradizia a teoria de Newton. Ela dava resultados que diferiam apenas levemente daqueles calculados com a teoria de Newton.

Quando a teoria de Einstein foi usada para calcular o movimento de Mercúrio,os cálculos estavam exatamente de acordo com os movimentos observados do planeta. Esta foi a primeira confirmação da teoria. A teoria da relatividade geral e baseada em duas hipóteses

A primeira e a de que qualquer movimento e quaisquer medições do espaço e do tempo são relativos. O movimento e as medições dependem do lugar no universo em que são feitos. A massa é distribuída de maneira desigual pelo espaço, de modo que as forças gravitacionais são desiguais em lugares diferentes. Consequentemente, a própria medida do espaço varia. As equações matemáticas que mostram como as medidas variam descrevem uma superfície no espaço. Onde quer que ocorram grandes forcas gravitacionais, existem um grande campo gravitacional e a superfície é pronunciadamente curva. Onde as forcas são pequenas, a superfície é achatada.

A segunda hipótese da teoria de Einstein ée a de que os raios de luz e todos os objetos sobre os quais age apenas a gravitação movem-se ao longo de linhas geodésicas imaginarias no espaço. É uma reta em uma superfície plana, e uma circunferência em uma superfície esférica.
Sabendo-se como varia uma superfície, e possível predizer o movimento de um objeto ou de um raio de luz, viajando por uma região muito curva do espaço, mover-se-á por um caminho curvo. Isto foi confirmado em 1919 por medições do desvio de raios de luz provenientes de estrelas distantes.

 

Ondas Gravitacionais

Muitos cientistas creem que uma variação no campo gravitacional pode emitir ondas gravitacionais. Contudo, essas ondas – se existe – seriam difíceis de detectar.

Em 1969, o físico norte-americano Joseph Weber relatou os resultados de uma experiência para detectar ondas gravitacionais. Nela, Weber usou dois detectores de radiação gravitacional por ele desenvolvidos.

Eles foram colocados a mais de 970 km de distância um do outro, de modo que as vibrações ou outras variações locais no campo gravitacional da Terra não seriam indicados por ambos detectores no mesmo instante. Desse modo, quando os dois detectores foram ativados ao mesmo tempo, Weber concluiu que diferentes ondas gravitacionais, vindas de fora da Terra, tinham passado pelos detectores. Muitos cientistas, entretanto, Tem duvidas quanto a validade deste experimento.

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