Gravidade, o que é? Definição, características e Teoria da Gravitação

A gravidade, também chamada de gravitação, é classificada como a força de atração exercida sobre corpos ou objetos em repouso, sendo uma das quatro forças fundamentais da natureza.

Isaac Newton foi o primeiro a expor estudos acerca da gravitação, criando a Lei da Gravitação Universal. Mais tarde, foi a fez de Einstein incrementar os estudos, propondo a Teoria da Relatividade Geral.

Basicamente, Newton chegou à conclusão que, assim como a Terra atrai os corpos com massa, da mesma forma, corpos com massa inferior também atraem a Terra, porém, em menor intensidade.

Terra, por exemplo, é atraída pelo Sol, pois a massa do Sol é infinitamente maior. Sendo assim, a atração mútua entre os corpos depende inteiramente da massa que possuem.

O que é gravidade?

A gravidade faz parte do conjunto das forças fundamentais que existem na natureza. As demais forças são: força eletromagnética, força fraca e força forte.

Em síntese, a gravidade determina o peso existente em um corpo, ou seja, a massa. Sendo assim, o que faz os objetos terem peso é a força da gravidade que, na Terra, é expressa por 9,8 m/s².

O primeiro a elaborar ideias sobre a gravitação foi o físico Isaac Newton, em 1666. O físico iniciou os estudos após perceber que uma maça caía da árvore sem que fosse exercida qualquer velocidade inicial.

Assim, Newton conclui que a Terra possuía uma força de atração que atraía os objetos para o centro. A mesma ideia de atração se aplicou à observação no Sistema Solar – onde a Terra atrai a Lua que se mantém em orbita ao redor do Planeta.

Da mesma forma, o Sol atrai a Terra, pois a massa que possui é infinitamente maior. Com isso, o físico percebeu que, para que houvesse interação mútua entre os corpos, a massa era a principal determinante da gravitação.

Portanto, quanto maior é a massa que um objeto possui, consequentemente, maior será a gravidade exercida sobre ele.

Leis de Newton

Os estudos sobre gravidade impulsionaram Newton a desenvolver três grandes teorias, chamadas de Leis de Newton.

A primeira delas determina que, caso não haja força sobre um corpo em repouso, o movimento é nulo, ou seja, o corpo em repouso permanece em repouso sem a ação de movimento.

Já a Segunda Lei de Newton, também conhecida como Princípio Fundamental da Dinâmica, diz que a força que atua sobre determinado objeto é igual o resultado da massa vezes a aceleração.

Por fim, também chamada de Lei da Ação e Reação, a Terceira Lei de Newton determina que a força que um objeto exerce sobre outro objeto será a mesma quando em sentido contrário.

Ou seja, o objeto 1 exerce força sobre o objeto 2 que, consequentemente, vai exercer a mesma força contrária no objeto 1. Sendo assim, não há o equilíbrio das forças, já que a ação ocorre em corpos diferentes.

Lei da Gravitação Universal

O principal fundamento da Lei desenvolvida por Newton é que as partículas da matéria possuem força suficiente para atrair umas às outras.

No caso do exemplo da maçã, da mesma forma que a Terra atrai o fruto, a maçã também possui força de atração em relação a Terra.

Dessa forma, o físico chegou à conclusão que a força gravitacional só é possível graças a massa que corpo possui. Por exemplo, a Lua orbita a Terra porque a massa do planeta é maior.

Já a Terra orbita o Sol porque a massa do astro é maior e, assim, o Planeta é atraído pela estrela, que exerce maior força de atração.

Aceleração e gravitação

Durante os estudos de Isaac Newton, o físico demonstrou que aceleração e gravitação não era a mesma coisa.

Inclusive, a aceleração da gravidade está relacionada com a força gravitacional. Ou seja, a força que é exercida sobre os corpos. Na Terra, o valor da aceleração é expresso por 9,80 m/s².

Apesar de serem conceitos distintos, aceleração e gravidade dependem de um fator em comum: a massa.

O responsável pela conclusão foi Albert Einstein, demonstrando que ambos os conceitos fazem parte da mesma força e que dependem de uma variável em comum.

Nesse sentido, foi estabelecido dois conceitos em relação à massa: massa inercial e massa gravitacional. Neste caso, a massa inercial representa a tendência do corpo em preservar o movimento retilíneo e uniforme.

Já a massa gravitacional é responsável por medir a intensidade da ação de um objeto, sobre a atração gravitacional, em outro objeto. Ou seja, representa a característica de atração entre dois objetos.

Sendo assim, gravitação e aceleração possuem relação de proporção, onde a quantidade de massa determina a energia que o corpo precisa para se mover ou não.

Gravidade na Lua

Assim como ocorre com a gravidade dos planetas, onde maior a massa, maior será a gravidade exercida, na Lua também a gravidade é expressa pela massa.

No caso da Lua, a força de gravidade exercida é bem menor se comparada ao Planeta Terra. Isso porque, a Lua é menor que o Planeta, sendo assim, os corpos são atraídos para a superfície lunar com menos força gravitacional.

Um fato interessante é que a força gravitacional do Sol e da Lua, aliada à fenômenos como o movimento de rotação, produz mudanças nos mares e oceanos, alterando a quantidade de marés.

No caso das marés, a alteração causada pela ação gravitacional do Sol e da Lua é chamada de maré astronômica. Ou seja, as marés são fenômenos que ocorrem de forma diferente nas diferentes partes do Planeta.

O movimento das marés

No Brasil, por exemplo, a maré sobe sempre duas vezes no dia e esvazia duas vezes, por conta da gravidade. Porém, a quantidade de vezes em que a maré sobe ou desce varia de lugar para lugar.

Ou seja, em locais onde a latitude supera os 50 graus Norte e Sul, a maré desde e sobe apenas uma vez no dia. Em outros lugares a maré depende, ainda, da época do mês e das estações do ano, por exemplo.

Assim, pontos em que a maré atinge picos mais altos são chamados de preamar. Já os pontos mais baixos são denominados de baixamar. Sendo assim, o termo que diferencia os dois conceitos é conhecido como amplitude da maré.

Gravidade para a Mecânica

A definição de gravidade para a Mecânica representa a força de atração que existe entre dois corpos, levando em consideração o espaço e presença dos corpos na superfície.

Dessa forma, de acordo com a Lei da Gravitação Universal, a gravidade na Mecânica é representada pela seguinte fórmula:

Onde:

• F_g = Força de interação gravitacional (N);
• G = Constante de gravitação universal (G = 6,67 x 10 ^{– 11} N.m²/kg²);
• M = Massa do maior corpo (kg) / m = Massa do menor corpo (kg);
• d = Distância entre os corpos (m).

Ou seja, Newton concluiu que a força de atração é determinada pelo peso que cada corpo possui.

No caso, a força de atração é mútua, onde tanto a Terra atrai os corpos quanto os corpos atraem a Terra.

Porém, a interação entre corpo e Terra não é perceptível por conta do Planeta possuir massa superior aos corpos que estão sobre a superfície terrestre.

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Fontes: Brasil Escola, Só Científica, Toda Matéria e Beduka 

Imagens: Inverse, Olhar Digital, Física, O Baricentro da Mente, Instituto de Engenharia, Revista Galileu e Terra