Graduação
  1. Mecânica clássica  1.1. dinâmica  1.1.1. Movimento em uma dimensão  1.1.2. Movimento em duas dimensões  1.1.3. movimento de projétil  1.1.4. Velocidade relativa  1.1.5. Movimento circular uniforme  1.1.6. Movimento circular não uniforme  1.1.7. Sistemas de referência e transformações  1.2. Leis de Newton do Movimento  1.2.1. Primeira lei do movimento  1.2.2. Segunda lei do movimento  1.2.3. Terceira Lei do Movimento  1.2.4. Aplicações das Leis de Newton  1.2.5. Atrito e seus tipos  1.2.6. Diagrama de Corpo Livre  1.2.7. Restrições e pseudo-forças  1.3. Trabalho e Energia  1.3.1. trabalho realizado pela força  1.3.2. Teorema trabalho–energia  1.3.3. Energia Cinética  1.3.4. Energia potencial na mecânica clássica  1.3.5. Forças conservativas e não conservativas  1.3.6. Conservação de Energia  1.3.7. Potência e eficiência  1.4. Velocidade e colisões  1.4.1. Momento linear  1.4.2. Conservação do Momento  1.4.3. Impulso e força de impacto  1.4.4. Colisão elástica e inelástica  1.4.5. Centro de massa e velocidade  1.4.6. Propulsão de Foguetes  1.5. Movimento rotacional  1.5.1. Torque e Momento Angular  1.5.2. Momento de inércia  1.5.3. Cinemática Rotacional  1.5.4. Energia Rotacional  1.5.5. Movimento de Rolamento  1.5.6. Precessão e movimento giroscópico  1.6. Força gravitacional  1.6.1. Lei da gravitação universal de Newton  1.6.2. Energia potencial gravitacional  1.6.3. Mecânica orbital  1.6.4. Leis do movimento planetário de Kepler  1.6.5. Campo gravitacional e potencial  1.7. Fluid mechanics  1.7.1. Pressão e Princípio de Pascal  1.7.2. Flutuabilidade e o Princípio de Arquimedes  1.7.3. Dinâmica dos Fluidos e Princípio de Bernoulli  1.7.4. Viscosidade e Lei de Poiseuille  1.7.5. Tensão superficial e capilaridade  1.8. Oscilações e ondas  1.8.1. Movimento Harmônico Simples  1.8.2. Oscilações amortecidas e forçadas  1.8.3. Oscilações acopladas e modos comuns  1.8.4. Propriedades e tipos de ondas  1.8.5. Ondas Sonoras e o Efeito Doppler  1.8.6. Interferência de ondas e superposição
  2. Eletromagnetismo  2.1. Eletrostática  2.1.1. Carga elétrica e propriedades  2.1.2. Lei de Coulomb  2.1.3. Campo elétrico e potencial elétrico  2.1.4. Lei de Gauss  2.1.5. Capacitância e Dielétrico  2.1.6. Dipolo elétrico e energia potencial  2.2. Circuitos Elétricos  2.2.1. Corrente e Resistência  2.2.2. Lei de Ohm  2.2.3. Leis de Kirchhoff  2.2.4. Circuito RC  2.2.5. Circuits de CA e Reatância  2.2.6. Energia e potência elétrica  2.3. Magnetismo  2.3.1. Campos e Forças Magnéticas  2.3.2. Lei de Ampère  2.3.3. Momento de dipolo magnético  2.3.4. Lei de Biot-Savart  2.3.5. Materiais Magnéticos e Histerese  2.4. Indução eletromagnética  2.4.1. Lei de Faraday  2.4.2. Lei de Lenz  2.4.3. Autoindução e indução mútua  2.4.4. Transformadores e circuitos indutivos  2.5. Equações de Maxwell  2.5.1. Lei de Gauss para eletricidade  2.5.2. Lei de Gauss para o magnetismo  2.5.3. Lei da indução de Faraday  2.5.4. Lei de Ampere-Maxwell  2.5.5. Ondas eletromagnéticas
  3. Termodinâmica  3.1. Leis da Termodinâmica  3.1.1. Lei Zero da Termodinâmica  3.1.2. Primeira lei da termodinâmica  3.1.3. Segunda Lei  3.1.4. Terceira Lei  3.2. Calor e trabalho  3.2.1. Transferência de calor (condução, convecção, radiação)  3.2.2. Expansão térmica  3.2.3. Motores térmicos e refrigeradores  3.2.4. Ciclo de Carnot e eficiência  3.3. Mecânica estatística  3.3.1. Distribuição de Maxwell–Boltzmann  3.3.2. Entropia e Probabilidade  3.3.3. Função de partição  3.3.4. Estatísticas de Fermi–Dirac e Bose–Einstein
  4. Óptica  4.1. Óptica Geométrica  4.1.1. Reflexão e Refração  4.1.2. Espelhos e lentes  4.1.3. Instrumentos Ópticos  4.1.4. Princípio de Fermat  4.2. Óptica de ondas  4.2.1. Interferência em óptica de ondas  4.2.2. Difração  4.2.3. Polarização  4.2.4. Coerência e holografia
  5. Mecânica quântica  5.1. Dualidade onda-partícula  5.1.1. Radiação de corpo negro na dualidade onda-partícula em mecânica quântica  5.1.2. Efeito Fotoelétrico  5.1.3. Espalhamento Compton  5.1.4. Comprimento de onda de De Broglie  5.2. Equação de Schrödinger  5.2.1. Equação de Schrödinger independente do tempo  5.2.2. Partícula em uma caixa  5.2.3. Túnel Quântico  5.2.4. Poços e barreiras de potencial  5.3. Estados Quânticos  5.3.1. Função de onda  5.3.2. Operadores quânticos  5.3.3. Princípio da incerteza de Heisenberg  5.3.4. Momento angular e spin
  6. Relatividade  6.1. Relatividade especial  6.1.1. Transformações de Lorentz  6.1.2. Expansão do tempo e contração do comprimento  6.1.3. Energia relativística e momento  6.2. Relatividade Geral  6.2.1. Princípio da Equivalência  6.2.2. Métrica de Schwarzschild  6.2.3. Ondas gravitacionais  6.2.4. Buracos negros e horizontes de eventos
  7. Física do estado sólido  7.1. Estrutura cristalina  7.1.1. Redes de Bravais  7.1.2. Difração de raios X  7.1.3. Teoria das bandas  7.1.4. Fónons e vibrações da rede  7.2. Propriedades Elétricas e Magnéticas  7.2.1. Condutores, Semicondutores e Isolantes  7.2.2. Supercondutividade  7.2.3. Efeito Hall
  8. Física nuclear e de partículas  8.1. Estrutura Atômica  8.1.1. Modelo Atômico  8.1.2. Energia de ligação nuclear  8.2. Radioatividade  8.2.1. Decaimento alfa, beta, gama  8.2.2. Meia-vida  8.2.3. Fissão e Fusão Nuclear  8.3. Física de partículas  8.3.1. Modelo Padrão  8.3.2. Quarks e Léptons  8.3.3. antimatéria  8.3.4. Interações fundamentais
  9. Astrofísica e cosmologia  9.1. Evolução estelar  9.1.1. Formação estelar  9.1.2. Buracos negros e estrelas de nêutrons  9.1.3. Anãs brancas e supernovas  9.2. Cosmologia  9.2.1. The Big Bang Theory  9.2.2. Matéria escura e energia escura  9.2.3. Fundo cósmico de micro-ondas

Graduação → Mecânica clássica → Força gravitacional ↓


Lei da gravitação universal de Newton


A lei da gravitação universal de Newton é um dos pilares da mecânica clássica. Ela descreve a atração gravitacional entre dois corpos com massa. Antes de mergulhar neste conceito, vamos aprender o contexto histórico e os fundamentos da gravidade.

Contexto histórico

A história da teoria da gravidade começa com Sir Isaac Newton, um matemático e físico inglês. No final do século XVII, Newton propôs a lei da gravitação universal em sua obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. Esta lei foi revolucionária porque lançou as bases para a física e astronomia modernas.

Interpretação da lei

A lei da gravitação universal de Newton afirma:

Todo ponto de massa atrai todo outro ponto de massa no universo com uma força proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre seus centros.

Vamos analisar esta declaração:

  • Ponto de massa: Em física, um "ponto de massa" é um objeto idealizado de massa concentrada em um ponto no espaço.
  • Proporcional ao produto das massas: A força gravitacional aumenta com a massa dos objetos. Quanto mais pesados os objetos, maior a força gravitacional.
  • Inversamente proporcional ao quadrado da distância: A força gravitacional enfraquece com o quadrado da distância separando as massas. Isso significa que se a distância entre dois corpos for duplicada, a força gravitacional se torna quatro vezes mais fraca.

A equação da lei da gravitação universal de Newton é dada por:

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

Onde:

  • F é a força gravitacional entre as duas massas.
  • G é a constante gravitacional, aproximadamente 6.674 × 10^(-11) N(m/kg)^2.
  • m1 e m2 são as massas dos dois objetos.
  • r é a distância entre os centros das duas massas.

Uma representação visual

Para entender a lei da gravitação universal de Newton, considere a ilustração a seguir, que mostra as forças entre duas massas m1 e m2:

M1 M2 R F

Nesta ilustração:

  • O círculo azul representa a primeira massa m1.
  • O círculo vermelho representa a segunda massa m2.
  • A linha tracejada representa a distância r entre os centros das duas massas.
  • A linha verde sólida mostra a força gravitacional F agindo sobre as duas massas, apontando uma para a outra.

Exemplos da vida real

Exemplo 1: Terra e Lua

Considere a Terra e a Lua. Ambos têm massa e estão a uma distância fixa um do outro. A força gravitacional entre eles é o que mantém a Lua em órbita ao redor da Terra. Usando a lei da gravitação universal de Newton:

F = G * (m_terra * m_lua) / r^2

Se soubermos a massa da Terra, a massa da Lua e a distância entre elas, podemos calcular a força da gravidade.

Exemplo 2: Maçã caindo

Uma maçã caindo de uma árvore é um exemplo clássico que inspirou Newton. Quando a maçã cai em direção à Terra, ela está na verdade sendo puxada pela gravidade da Terra. Da mesma forma, a maçã exerce uma força igualmente pequena sobre a Terra, que é insignificante devido à enorme massa da Terra.

Implicações da lei

A lei da gravitação universal de Newton tem muitas implicações importantes. Vamos discutir algumas delas:

1. Órbitas

Uma consequência importante das leis de Newton é a explicação do movimento orbital. Os planetas orbitam o Sol devido à força gravitacional exercida pelo Sol. Da mesma forma, os satélites orbitam a Terra devido à força gravitacional.

2. Marés

A força gravitacional da lua e do sol afeta os oceanos da Terra, causando marés altas e baixas. O efeito gravitacional da lua é mais forte porque ela está mais próxima da Terra.

3. Peso

O peso de um objeto é a força da gravidade agindo sobre ele. É por isso que você pesa menos na Lua do que na Terra; a força gravitacional da Lua é mais fraca.

Limitações

Embora a lei da gravitação universal de Newton seja incrivelmente poderosa e útil para muitos cálculos, ela tem suas limitações:

1. Massas e distâncias grandes

Ao lidar com massas ou distâncias muito grandes, os resultados previstos pelas leis de Newton podem ser menos precisos. A teoria geral da relatividade de Einstein fornece uma explicação mais completa nesses casos.

2. Precisão

Para cálculos extremamente precisos, especialmente aqueles envolvendo partículas atômicas, a mecânica quântica oferece uma estrutura mais adequada.

Conclusão

A lei da gravitação universal de Newton mudou fundamentalmente nossa compreensão do universo. Ela nos permite calcular as forças gravitacionais entre qualquer duas massas. Apesar de suas limitações, a lei continua a ser uma parte importante da educação em física e das aplicações do mundo real, formando a base de muitos campos, incluindo física, engenharia e astronomia.

Compreender esta lei nos dá uma visão sobre as forças que governam o movimento dos planetas e eventos cotidianos, e enfatiza a beleza e simplicidade de como o universo funciona.


Graduação → 1.6.1


U
username
0%
concluído em Graduação

← Anterior (1.6)
Força gravitacional
Próximo (1.6.2) →
Energia potencial gravitacional

Comentários 



Lei da gravitação universal de Newton

https://www.physicsflow.com/ug/1.6.1?pfal=pt