A Lei da Gravitação Universal

A Força gravitacional é uma força de campo, que atua à distância ao longo da reta, que une o centro dos corpos. Por exemplo, ela mantém juntos os gases quentes no sol e faz com que os planetas permaneçam em suas órbitas. A gravidade da Lua causa as marés oceânicas na terra. Por causa da gravitação, os objetos sobre a terra são atraídos em seu sentido. A lei da gravitação universal foi formulada pelo físico inglês Isaac Newton, inspirada a partir das 3 leis de Kepler que descrevem o movimento planetário:

1º lei de Kepler (ou lei das órbitas)

Os planetas descrevem órbitas elípticas em torno do sol, e não órbitas circulares como se acreditava na época.

2º lei de Kepler (ou lei das áreas)

O segmento imaginário que une o centro do sol e o centro de um planeta varre áreas (A) iguais em intervalos de tempo (∆t) iguais.

De acordo com a segunda lei de Kepler:

A = k. ∆t, ou k = A / ∆t

3º lei de Kepler (ou lei dos períodos)

O quadrado do período de translação de qualquer planeta em torno do Sol é proporcional ao cubo do raio médio da respectiva órbita.

                  

Com T sendo o período de translação do planeta, isto é, o intervalo de tempo para ele dar uma volta completa em torno do sol, e r a medida do raio médio, a terceira lei de Kepler pode ser escrita algebricamente:

T² = Kr³

Baseando-se nessas leis, Newton percebeu que as velocidades dos planetas variam ao longo da órbita em módulo e direção devido as forças, assim ele concluiu que os planetas interagiam com o sol à distância por meio de forças gravitacionais.

Dessa forma, ele formulou a lei de gravitação universal:

“Dois pontos materiais atraem-se com forças cujas intensidades são diretamente proporcionais as suas massas e inversamente proporcionais ao quadrado da distância que os separa”.

A intensidade da força gravitacional e dada por:

F = G. M.m/r²

Com M e m sendo massas de dois pontos materiais, r e a distância que os separa e G uma constante chamada constante de gravitação universal, com seu valor sem alteração no ar, vácuo ou qualquer outro meio interposto entre os corpos.

Se ao invés de pontos materiais tivermos esferas homogêneas, a distância r a ser considerada é entre seus centros.

Além da força gravitacional terrestre, outras forças agem nos corpos devido a presença do sol, da lua, dos planetas e da rotação da Terra. Tem-se então um novo campo particular para a Terra: o campo de gravidade da Terra.

A força resultante que atua neste corpo nessas condições é igual ao seu peso.

Conclusão: Podemos concluir que a gravitação universal é uma força de atração entre os corpos, onde massa atrai massa e por ser um movimento de campo, existe uma distância a ser calculada.

^Fontes:

Capitulo 17 do livro de física ensino médio parte 3, editora Moderna Plus.