O que é gravidade?

Afinal, o que é gravidade? A gravidade é uma distorção da curvatura do espaço-tempo em razão da massa e energia dos corpos celestes, de acordo com a teoria da relatividade geral, de Albert Einstein. Anteriormente, a gravidade era considerada como uma força atrativa entre corpos com massa não nula, de acordo com a lei da gravitação universal, de sir Isaac Newton.

Leia também: O que é a aceleração da gravidade?

Resumo sobre gravidade

• A gravidade é resultado da deformação do tecido espaço-tempo.
• Ela é definida de maneira diferente na Física clássica e na Física moderna.
• Lei da gravitacão universal explica matematicamente a atração entre corpos dotados de massa.
• Teoria da relatividade geral explica a gravidade como uma curvatura do tecido espaço-tempo.
• A força da gravidade é a que mantém os corpos unidos em função de suas massas.
• A aceleração da gravidade da Terra depende da latitude, longitude, altitude, topografia, geologia e intensidade da força da gravidade.
• Dentre os corpos celestes no Sistema Solar, Plutão é o que tem a menor aceleração da gravidade, e Júpiter é o que tem a maior aceleração da gravidade.
• A aceleração da gravidade média da Lua é de 1,62 m/s².
• A aceleração da gravidade média do Sol é de 274 m/s².
• Não existe aceleração da gravidade zero. O que existe é uma microgravidade.

O que diz a lei da gravidade?

A gravidade é definida de maneira diferente na Física clássica e na Física moderna.

→ Definição mecânica da gravidade

A gravidade é definida na lei da gravitação universal, de Newton, como uma força de atração entre corpos dotados de massa. Isso significa que a força gravitacional da Terra atrai a Lua devido a sua massa, mas a força gravitacional da Lua também atrai a Terra, devido a sua massa.

→ Definição moderna da gravidade

A gravidade é definida na teoria da relatividade geral, de Einstein, como uma deformação na curvatura do tecido espaço-tempo devido à presença de massa e energia. Isso significa que a elevada aceleração da gravidade no Sol é devido à grande deformação no tecido espaço-tempo que a sua massa e energia fazem, o que faz com que os corpos celestes de massas menores sejam atraídos para a sua órbita e o orbitem.

Fórmula da gravidade

→ Fórmula da lei da gravitação universal de Newton

\(F = \frac{G \ \cdot \ (m_1 \ \cdot \ m_2)}{r^2}\)

• F  → força gravitacional, medida em Newton [N].
• G  → constante de gravitação universal, vale 6,67 \(\cdot \) 10-11 N.m²/kg²;
• m₁ e m₂  → massas das partículas ou dos corpos celestes, medidas em quilogramas [kg].
• r  → distância entre as partículas ou os corpos celestes, medida em metros [m].

→ Aceleração da gravidade na superfície do planeta ou de um corpo celeste

\(g = \frac{G \ \cdot \ m}{r^2}\)

• g  → aceleração da gravidade, medida em [m/s²].
• G  → constante de gravitação universal, vale 6,67 \(\cdot \) 10^-11 N.m²/kg².
• m  → massa do planeta, medida em quilogramas [kg].
• r  → raio médio do corpo celeste, medido em metros [m].

→ Aceleração da gravidade para corpos externos ao planeta ou a um corpo celeste

\(g = \frac{G \ \cdot \ m}{(r \ + \ h)^2}\)

• g  → aceleração da gravidade, medida em [m/s²].
• G  → constante de gravitação universal, vale 6,67 \(\cdot \) 10^-11 N.m²/ kg².
• m  → massa do planeta, medida em quilogramas [kg].
• r  → raio médio do corpo celeste, medido em metros [m].
• h  → altura entre o objeto e a superfície do planeta, medida em metros [m].

Força da gravidade

A força da gravidade é a força de atração responsável pelos buracos negros e por manter os corpos na superfície terrestre, a Lua orbitando a Terra, os planetas do Sistema Solar orbitando o Sol, enfim, mantendo todo o Universo unido durante a sua expansão.

De acordo com a lei da gravitação universal, a força da gravidade é diretamente proporcional ao produto das massas dos corpos e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre esses corpos.

Gravidade da Terra

A aceleração da gravidade média na superfície terrestre é de 9,8 m/s², variando com a latitude, longitude, altitude, topografia, geologia e intensidade da força da gravidade. Aceleração da gravidade é inversamente proporcional à altitude, então, quanto mais distantes nós estivermos do nível do mar, menor será a aceleração da gravidade, conforme descrito na tabela abaixo.

Contudo, a aceleração da gravidade é diretamente proporcional à latitude, dessa forma, quanto mais distantes nós estivermos da Linha do Equador, maior será a aceleração da gravidade. Por exemplo, a aceleração da gravidade na Linha do Equador, em média, é 9,789 m/s² e nos polos da Terra, em média, é 9,823 m/s².

Isso é possível devido à massa da Terra não ser uniforme por toda a sua superfície, a Terra estar girando constantemente e a Terra não ser uma esfera perfeita, tendo um formato de geoide.

Acesse também: O que são as ondas gravitacionais?

Gravidade dos planetas do Sistema Solar

A aceleração da gravidade tem um valor diferente para cada planeta do Sistema Solar, de modo que: quanto maior for à aceleração da gravidade do planeta, mais ele conseguirá atrair outro corpo para o seu centro. A tabela abaixo informa as acelerações da gravidade média dos planetas do Sistema Solar.

Plutão é o planeta anão com menor aceleração da gravidade, dessa forma, ele dificilmente atrai outros corpos para o seu centro, enquanto Júpiter é o planeta com maior aceleração da gravidade, com isso, ele facilmente atrai os corpos para o seu centro.

Gravidade na Lua e no Sol

A aceleração da gravidade também tem um valor diferente para outros corpos celestes do Sistema Solar, de modo que: quanto maior for a aceleração da gravidade do corpo celeste, mais ele conseguirá atrair outro corpo para o seu centro.

• Gravidade na Lua: a aceleração da gravidade média da Lua é de 1,62 m/s², então ela dificilmente atrai outros corpos para o seu centro.
• Gravidade no Sol: a aceleração da gravidade média do Sol é de 274 m/s², por isso ele facilmente atrai os corpos para o seu centro.

Gravidade zero

Não existe a aceleração da gravidade zero, mas podemos ter situações em que há uma microgravidade, quando os corpos estão em queda livre e a aceleração da gravidade é tão reduzida que parece não existir. A microgravidade é empregada em diversos veículos orbitais, como ônibus espaciais, e na Estação Espacial Internacional, para a condução de diversos experimentos científicos.

História da gravidade

• Século XVI: o polímata Galileu Galilei (1564-1642) realizou um experimento demonstrando que, desconsiderando a resistência do ar, os corpos, mesmo de massas diferentes, caem com a mesma aceleração.
• Século XVII: o matemático e físico Isaac Newton (1642-1727) formulou a sua lei da gravitacão universal, explicando matematicamente a atração entre corpos dotados de massa.
• Século XX: o físico teórico Albert Einstein (1879-1955) formulou a teoria da relatividade geral, explicando a gravidade como uma curvatura do tecido espaço-tempo.

Fontes

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Mecânica. 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Mecânica (vol. 1). 5 ed. São Paulo: Editora Blucher, 2015.