Lei da Gravitação Universal: o que é, constante e resumo da lei

A Lei da Gravitação Universal é uma lei física que descreve como corpos massivos na natureza atraem uns aos outros.

Ela foi proposta por Sir Isaac Newton no século XVII e afirma que a força gravitacional entre dois corpos é diretamente proporcional à massa dos corpos e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles.

Em outras palavras, quanto mais massa um corpo tem e quanto mais próximo ele estiver de outro corpo, mais forte será a atração gravitacional entre eles.

A Lei da Gravitação Universal é uma das leis mais importantes da física e tem amplas implicações em muitos campos, incluindo astronomia, engenharia e tecnologia.

Ela é a base da compreensão da dinâmica celestial, incluindo o movimento dos planetas ao redor do sol, e tem sido verificada com precisão em muitos experimentos.

Além disso, a Lei da Gravitação Universal é amplamente utilizada em aplicações práticas, como a navegação por GPS e a previsão do tempo.

A gravitação não ocorre exclusivamente com a Terra e objetos (objetos caem em direção ao centro da Terra), ou com a lua orbitando a Terra. Qualquer objeto que possua massa sofre a ação da gravitação universal, até mesmo duas pessoas. 

Não percebemos esse efeito entre objetos do nosso dia a dia, pois a força gravitacional é proporcional às massas dos objetos que se atraem. Como as massas desses objetos são muito pequenas, a força de atração também será muito pequena.

A massa da Terra é muito grande em relação a dos objetos, e por isso sempre vemos o efeito do objeto cair, e não o da Terra ser atraída por ele. O mesmo vale para a lua: pela massa da lua ser muito menor que da Terra, vemos a lua orbitando a Terra, e não o contrário.

A Lei da Gravitação Universal pode ser calculada usando a seguinte fórmula:

F = G * (m1 * m2) / r^2

onde:

• F é a força gravitacional entre os dois corpos
• G é a constante gravitacional universal
  cujo valor é de aproximadamente 6,67 x 10^-11 N (m^2) / kg^2
• m1 e m2 são as massas dos corpos
• r é a distância entre os centros de massa dos corpos

A força gravitacional é sempre atrativa e direcionada do centro de massa de um corpo para o centro de massa do outro.

Além disso, a força gravitacional é diretamente proporcional à massa dos corpos, o que significa que corpos mais massivos exercem uma força gravitacional mais forte uns sobre os outros.

Por outro lado, a força gravitacional é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre os corpos, o que significa que corpos mais próximos exercem uma força gravitacional mais forte uns sobre os outros.

Usando essa fórmula, é possível calcular a força gravitacional entre dois corpos em qualquer lugar do universo, desde que se conheçam as suas massas e a distância entre eles.

Essa lei é muito útil para entender a dinâmica celestial, como o movimento dos planetas ao redor do sol, e tem muitas aplicações práticas, incluindo a navegação por GPS e a previsão do tempo.

Direção e sentido

A direção sempre vai ser a do eixo que passa no centro dos dois objetos. E, para o sentido, sabemos que a força sempre será atrativa, ou seja, do corpo que está sendo atraído para o que atrai.

O peso de um objeto é diferente de sua massa. Massa é uma grandeza intrínseca do objeto, enquanto o peso varia com a gravidade.

A força peso é dada pela seguinte fórmula:

F = m.g

Onde:

• F é a força de atração gravitacional que o planeta faz com o objeto;
• m é a massa do objeto;
• g é a aceleração gravitacional, que próximo a superfície terrestre tem o valor de \(9,82 m/s^{2}\).

Maré é uma mudança cíclica que ocorre com o nível do mar. É causada pela força gravitacional que a lua e o sol exercem na Terra. Mesmo o sol tendo uma massa maior, sua influência é bem menor que a da lua, devido às distâncias em que se localizam.

Na imagem acima podemos ver 3 casos:

• Caso A: a Terra sem influência da lua ou do sol;
• Caso B: a Terra sob influência da força gravitacional da lua;
• Caso C: a Terra sob influência da força gravitacional da lua e do sol.

Existe uma velocidade mínima que um objeto precisa atingir em órbita para escapar da gravidade da Terra.

Essa regra não é válida para foguetes, por exemplo, já que a medida em que a altitude aumenta, a velocidade mínima necessária para escapar diminui.

A velocidade de escape é dado pela seguinte fórmula:

v = \(\sqrt{\frac{2GM}{r}}\)

• v é a velocidade de escape;
• G é a constante gravitacional universal, que tem o valor de \(6,67.10^{-11}N.m^{2}/kg^{2}\);
• M é a massa do planeta;
• r é o raio do planeta.

F = \(G\frac{M.m}{r^{2}}\)

F = m.g

v = \(\sqrt{\frac{2GM}{r}}\)

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