Astronomia

Isaac Newton e a lei da gravitação universal

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Gravitação é a força de atração mútua que os corpos experimentam devido a uma certa massa.

A existência dessa força foi estabelecida pelo matemático e físico inglês Isaac Newton no século XVII. Além disso, esse brilhante cientista desenvolveu para sua formulação o chamado cálculo de fluxão (o que é agora conhecido como cálculo integral).

Isaac Newton nasceu em 25 de dezembro de 1642, em Woolsthorpe, Lincolnshire. Quando ele tinha três anos de idade, sua mãe viúva se casou novamente e o deixou sob os cuidados de sua avó. Quando era viúvo pela segunda vez, ele decidiu mandá-lo para uma escola primária em Grantham. No verão de 1661, ele ingressou no Trinity College, na Universidade de Cambridge, onde recebeu seu diploma de professor.

Durante esse tempo, ele se dedicou ao estudo e pesquisa dos últimos avanços em matemática e filosofia natural. Quase imediatamente ele fez descobertas fundamentais que foram muito úteis em sua carreira científica. Também resolveu questões relacionadas à luz e óptica, formulou as leis do movimento e deduziu delas o que conhecemos como Lei da Gravitação Universal.

A lei de Newton, chamada de lei da gravitação universal, afirma que a força de atração experimentada por dois corpos dotados de massa é diretamente proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que os separa ( lei do inverso do quadrado da distância). A lei inclui uma constante de proporcionalidade (G) que é chamada constante de gravitação universal e cujo valor, determinado por experimentos precisos, é:
G = 6,67384*10-11 N * m² / kg².

Para determinar a intensidade do campo gravitacional associado a um corpo com um determinado raio e massa, é estabelecida a aceleração com a qual um corpo de teste (de raio e massa unitária) cai dentro do referido campo. Aplicando a segunda lei de Newton, tomando os valores da força da gravidade e de uma massa conhecida, a aceleração da gravidade pode ser obtida.

Essa aceleração tem valores diferentes, dependendo do corpo em que é medida; Assim, para a Terra é considerado um valor de 9,8 m / s² (equivalente a 9,8 N / kg), enquanto o valor obtido para a superfície da Lua é de apenas 1,6 m / s², isto é, cerca de seis vezes menor que o correspondente ao nosso planeta, e em um dos planetas gigantes do sistema solar, Júpiter, esse valor seria de cerca de 24,9 m / s².

Em um sistema isolado formado por dois corpos, um dos quais gira em torno do outro, o primeiro tendo uma massa muito menor que o segundo e descrevendo uma órbita estável e circular ao redor do corpo que ocupa o centro, a força centrífuga tem um valor igual ao centrípeto devido à existência de gravitação universal.

Por considerações como essa, é possível deduzir uma das leis de Kepler (a terceira), que relaciona o raio da órbita que descreve um corpo em torno de outra central, com o tempo necessário para varrer a área que a órbita contém, e isso afirma que o tempo é proporcional a 3/2 do raio.

Esse resultado é universalmente aplicável e também é válido para órbitas elípticas, das quais a órbita circular é um caso particular em que os semi-eixos maiores e menores são iguais.

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