Resumo sobre o que é a gravidade

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Gravidade é na mecânica, a força universal de atração agindo entre toda a 
matéria. É de longe a força mais fraca conhecida na natureza e, portanto, não 
desempenha nenhum papel na determinação das propriedades internas da 
matéria cotidiana. Por outro lado, através do seu longo alcance e ação 
universal, controla as trajetórias dos corpos no sistema solar e em outras 
partes do universo e as estruturas e evolução das estrelas, das galáxias e de 
todo o cosmos. 
Na Terra, todos os corpos têm um peso, ou força de gravidade descendente, 
proporcional à sua massa, que a massa da Terra exerce sobre eles. A 
gravidade é medida pela aceleração que ela dá aos objetos em queda livre. 
Na superfície da Terra, a aceleração da gravidade é de cerca de 9,8 metros 
(32 pés) por segundo por segundo. Assim, para cada segundo que um objeto 
está em queda livre, sua velocidade aumenta cerca de 9,8 metros por 
segundo. Na superfície da Lua, a aceleração de um corpo em queda livre é de 
cerca de 1,6 metros por segundo por segundo. 
 
Compreenda o conceito de força gravitacional usando a teoria da gravitação 
de Newton 
As obras de Isaac Newton e Albert Einstein dominam o desenvolvimento da 
teoria gravitacional. A teoria clássica da força gravitacional de Newton 
dominou desde seu Principia, publicado em 1687, até o trabalho de Einstein 
no início do século XX. A teoria de Newton é suficiente até hoje para todas as 
aplicações, exceto as mais precisas. 
A teoria da relatividade geral de Einstein prevê apenas diferenças 
quantitativas mínimas em relação à teoria newtoniana, exceto em alguns 
casos especiais. O principal significado da teoria de Einstein é o seu 
afastamento conceptual radical da teoria clássica e as suas implicações para 
um maior crescimento do pensamento físico. 
 
O lançamento de veículos espaciais e o desenvolvimento de pesquisas com 
eles levaram a grandes melhorias nas medições da gravidade ao redor da 
Terra, de outros planetas e da Lua e em experimentos sobre a natureza da 
gravitação. 
 
Desenvolvimento da teoria gravitacional 
Conceitos iniciais 
Newton argumentou que os movimentos dos corpos celestes e a queda livre 
dos objetos na Terra são determinados pela mesma força. Os filósofos gregos 
clássicos, por outro lado, não consideravam os corpos celestes afetados pela 
gravidade, porque se observou que os corpos seguiam trajetórias não 
descendentes que se repetiam perpetuamente no céu. Por isso,Aristóteles 
considerava que cada corpo celeste seguia um movimento “natural” 
particular, não afetado por causas ou agentes externos. Aristóteles também 
acreditava que objetos terrestres massivos possuem uma tendência natural 
de se moverem em direçãoCentro da Terra. Esses conceitos aristotélicos 
prevaleceram durante séculos junto com outros dois: que um corpo que se 
move a velocidade constante requer uma força contínua agindo sobre ele e 
que a força deve ser aplicada por contato e não por interação à distância. 
Estas ideias foram geralmente mantidas até ao século XVI e início do século 
XVII, impedindo assim a compreensão dos verdadeiros princípios do 
movimento e impedindo o desenvolvimento de ideias sobre a gravitação 
universal. Este impasse começou a mudar com várias contribuições científicas 
para o problema do movimento terrestre e celeste, que por sua vez 
prepararam o terreno para a teoria gravitacional posterior de Newton. 
 
O astrônomo alemão do século XVIIJohannes Kepler aceitou o argumento de 
Nicolau Copérnico (que remonta a Aristarco de Samos ) de que os 
planetasorbitar oSol , não a Terra. Usando as medições melhoradas dos 
movimentos planetários feitas pelo astrónomo dinamarquês Tycho Brahe 
durante o século XVI, Kepler descreveu as órbitas planetárias com relações 
geométricas e aritméticas simples.As três leis quantitativas do movimento 
planetário de Kepler são: 
 
Os planetas descrevem órbitas elípticas, das quais o Sol ocupa um foco (um 
foco é um dos dois pontos dentro de uma elipse ; qualquer raio proveniente 
de um deles reflete em um lado da elipse e passa pelo outro foco). 
A linha que une um planeta ao Sol percorre áreas iguais em tempos iguais. 
O quadrado do período de revolução de um planeta é proporcional ao cubo 
da sua distância média ao Sol. 
Durante este mesmo período, o astrônomo e filósofo natural italianoGalileu 
Galilei fez progressos na compreensão do “natural”movimento e movimento 
acelerado simples para objetos terrestres. Ele percebeu que os corpos que 
não são influenciados por forças continuam a se mover indefinidamente e que 
a força é necessária para mudar o movimento, não para manter o movimento 
constante. Ao estudar como os objetos caem em direção à Terra, Galileu 
descobriu que o movimento é de constanteaceleração . Ele demonstrou que 
a distância que um corpo em queda percorre a partir do repouso varia com o 
quadrado do tempo. Conforme observado acima, a aceleração da gravidade 
na superfície da Terra é de cerca de 9,8 metros por segundo por segundo. 
Galileu foi também o primeiro a mostrar experimentalmente que os corpos 
caem com a mesma aceleração qualquer que seja a sua composição (o 
princípio fraco da equivalência). 
 
Lei da gravidade de Newton 
Newton descobriu a relação entre o movimento doLua e o movimento de um 
corpo em queda livre na Terra . Através das suas teorias dinâmicas e 
gravitacionais, ele explicou as leis de Kepler e estabeleceu a moderna ciência 
quantitativa da gravitação. Newton assumiu a existência de uma força 
atrativa entre todos os corpos massivos, uma força que não requer contato 
corporal e que atua à distância. Ao invocar sua lei de inércia (corpos não 
influenciados por uma força movem-se a velocidade constante em linha reta), 
Newton concluiu que uma força exercida pela Terra na Lua é necessária para 
mantê-la em um movimento circular em torno da Terra, em vez de se mover 
em linha reta. Ele percebeu que esta força poderia ser, a longo alcance, a 
mesma que a força com que a Terra puxa para baixo os objetos em sua 
superfície. Quando Newton descobriu que a aceleração da Lua é 1/3.600 
menor que a aceleração na superfície da Terra, ele relacionou o número 3.600 
ao quadrado do raio da Terra. Ele calculou que o movimento orbital circular 
de raio R e período T requer uma aceleração constante para dentro A igual ao 
produto de 4π 2 e a razão entre o raio e o quadrado do tempo: 
Equação. 
 
A força gravitacional da Terra enfraquece com o aumento da distância. 
A órbita da Lua tem um raio de cerca de 384.000 km (239.000 milhas; 
aproximadamente 60 raios terrestres) e seu período é de 27,3 dias (seu 
período sinódico , ou período medido em termos de fases lunares, é de cerca 
de 29,5 dias). Newton descobriu que a aceleração interna da Lua em sua 
órbita era de 0,0027 metros por segundo por segundo, o mesmo que (1/60) 
2 da aceleração de um objeto em queda na superfície da Terra. 
 
Na teoria de Newton, cada partícula mínima de matéria atrai 
gravitacionalmente todas as outras partículas, e com base nisso ele mostrou 
que a atração de um corpo finito com simetria esférica é a mesma que a de 
toda a massa no centro do corpo. De forma mais geral, a atração de qualquer 
corpo a uma distância suficientemente grande é igual à de toda a massa no 
centro de massa. Ele poderia assim relacionar as duas acelerações, a da Lua 
e a de um corpo em queda livre na Terra, a uma interação comum, uma força 
gravitacional entre corpos que diminui com o inverso do quadrado da 
distância entre eles. Assim, se a distância entre os corpos for duplicada, a 
força sobre eles será reduzida a um quarto da original. 
 
 
Newton viu que a força gravitacional entre os corpos deve depender damassas 
dos corpos. Como um corpo de massa M submetido a uma força F acelera a 
uma taxa F / M , uma força gravitacional proporcional a M seria consistente 
com a observação de Galileu de que todos os corpos aceleram soba gravidade 
em direção à Terra na mesma taxa, um fato que Newton também testou. 
experimentalmente. Na equação de Newton 
 
 
F 12 é a magnitude da força gravitacional que atua entre as massas M 1 e M 
2 separadas pela distância r 12 . A força é igual ao produto dessas massas e 
de G , uma constante universal , dividida pelo quadrado da distância. 
 
A constante G é uma quantidade com as dimensões físicas (comprimento) 3 
/(massa)(tempo) 2 ; seu valor numérico depende das unidades físicas de 
comprimento, massa e tempo utilizadas. ( G é discutido mais detalhadamente 
nas seções subsequentes .) 
 
A força atua na direção da linha que une os dois corpos e, portanto, é 
representada naturalmente como um vetor , F. Se r é o vetor de separação 
dos corpos, então 
 
Nesta expressão o fator r/ r 3 atua na direção de r e é numericamente igual 
a 1/ r 2 . 
A força atrativa de vários corpos de massa M 1 sobre um corpo de massa M 
é 
 
 
onde Σ 1 significa que as forças devido a todos os corpos atrativos devem ser 
somadas vetorialmente. Esta é a lei gravitacional de Newton essencialmente 
na sua forma original. Uma expressão mais simples, a equação (5), fornece 
a aceleração da superfície da Terra. Estabelecendo uma massa igual à massa 
da Terra M E e a distância igual ao raio da Terra r E , a aceleração descendente 
de um corpo na superfície g é igual ao produto da constante gravitacional 
universal e a massa da Terra dividida pelo quadrado do raio: