Gravidade, queda livre e aceleração gravitacional

A gravidade é uma das forças mais importantes na física e na vida cotidiana. É a força que puxa objetos uns em direção aos outros. A gravidade da Terra é o que nos mantém estacionários no planeta. Este conceito envolve muitos aspectos interessantes, como a queda livre e a aceleração gravitacional.

O que é gravidade?

A gravidade é uma força que atrai dois corpos um em direção ao outro. Todo objeto no universo que possui massa exerce uma força ou atração gravitacional sobre todas as outras massas. O tamanho da atração depende das massas dos objetos e da distância entre eles.

Por exemplo, a força gravitacional da Terra é muito mais forte do que a de uma pequena pedra, porque a Terra tem mais massa. Essa força natural é representada pelo símbolo G. A força gravitacional entre duas massas é descrita pela equação:

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

Onde:

• F é a força entre as massas.
• G é a constante gravitacional, que é aproximadamente 6.674 × 10^-11 Nm²/kg².
• m1 e m2 são duas massas.
• r é a distância entre os centros das duas massas.

No entanto, não vemos frequentemente pequenos objetos movendo-se em direção uns aos outros, porque as forças atuando sobre eles são muito fracas em comparação com os objetos maiores.

Exemplo visual

Imagine dois objetos com massas diferentes no espaço. Vejamos como a gravidade funciona entre eles:

O que é queda livre?

Queda livre é o movimento de um objeto no qual a gravidade é a única força atuando sobre ele. Em queda livre, um objeto experimenta aceleração constante. Esta condição só pode realmente ocorrer no vácuo, onde não há resistência do ar para desacelerar o objeto em queda.

Na Terra, a resistência do ar afeta os objetos em queda livre, o que significa que eles não caem na mesma taxa. No entanto, se negligenciarmos a resistência do ar, todos os objetos em queda livre próximos à superfície da Terra irão acelerar para baixo a uma velocidade de cerca de 9,8 m/s². Isso é conhecido como a aceleração devido à gravidade. Este conceito é representado pelo símbolo g.

Exemplo de queda livre

Suponha que dois objetos, como uma pena e um martelo, estejam sendo soltos da mesma altura. Sem resistência do ar, tanto a pena quanto o martelo cairiam na mesma taxa.

Aceleração gravitacional

A aceleração gravitacional refere-se à aceleração sobre um objeto devido à força da gravidade. A atração gravitacional da Terra causa a queda de objetos em direção ao centro da Terra quando você os solta. Isso significa que, à medida que o objeto está caindo, sua velocidade aumenta em cerca de 9,8 metros por segundo a cada segundo. Aqui está a fórmula para a aceleração gravitacional:

g = G * (M / r^2)

Onde:

• g representa a aceleração devido à gravidade.
• G é a constante gravitacional.
• M é a massa da Terra (ou do corpo que exerce a força gravitacional)
• r é o raio do centro de massa ao objeto.

Na superfície da Terra, o valor de g é tipicamente estimado em 9,8 m/s².

Efeitos da aceleração gravitacional

Graças à aceleração gravitacional, atividades cotidianas são possíveis. Vamos considerar alguns exemplos:

• Quando você joga uma bola para cima, é a aceleração gravitacional que eventualmente para seu movimento para cima e a traz de volta para suas mãos.
• A Lua, que está mais próxima da Terra do que do Sol, não colide com a Terra por causa da força gravitacional e da velocidade tangencial da Lua, que gera uma órbita.

Visualização do movimento devido à aceleração gravitacional

Resumo

Em resumo, a gravidade é uma força fundamental que governa o movimento dos objetos tanto na Terra quanto no universo. A queda livre é o estado puro de movimento sob a influência apenas da gravidade, mostrando como diferentes objetos se comportam quando separados de outras forças. A aceleração gravitacional é o efeito da gravidade puxando objetos em direção a um corpo massivo, como um planeta, fazendo-os acelerar à medida que caem. Compreender esses conceitos é essencial para descobrir as leis da física que definem nosso mundo.

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