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Gravitação
Apresentação
Ainda que os efeitos da gravidade sejam fáceis de notar, a busca de uma explicação para a força gravitacional tem embaraçado o homem durante séculos.
O filósofo grego Aristóteles empreendeu uma das primeiras tentativas de explicar como e por que os objetos caem em direção à Terra. Entre suas conclusões, estava a idéia de que os objetos pesados caem mais rápido que os leves. Embora alguns tenham se oposto a essa concepção, ela foi comumente aceita até o fim do século XVII, quando as descobertas do cientista italiano Galileu Galilei ganharam aceitação. De acordo com Galileu, todos os objetos caíam com a mesma aceleração, a menos que a resistência do ar ou alguma outra força os freasse.
Nicolau Copérnico em sua obra Sobre a Revolução dos Corpos Celestes, publicada prudentemente no ano de sua morte, rompe com o passado propondo ser o Sol o centro do Universo. Os seis planetas então conhecidos, Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter e Saturno, nessa ordem, descreveriam órbitas circulares em torno do Sol.
Galileu Galilei foi um ardente defensor das idéias copernicanas. A utilização de instrumentos ópticos de forma sistemática nas observações astronômicas lhe permitiu obter fortes evidências a favor do sistema planetário heliocêntrico de Copérnico.
Entretanto, coube a um jovem astrônomo alemão, contemporâneo de Galileu, Johames Kepler estabelecer de forma definitiva como os planetas se movem em volta do Sol. Discípulo e assistente do astrônomo dinamarquês Tycho Brahe ele herdou os registros das pacientes e precisas observações de seu mestre, que lhe permitiram após muito estudo e trabalho, enunciar as três leis que explicam o movimento planetário.
Sir Isaac Newton um dos principais precursores do Iluminismo, Tornou-se professor de matemática em Cambridge (1669) e entrou para a Royal Society (1672). Sua principal obra foi a publicação Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Princípios matemáticos da filosofia natural - 1687), em três volumes, na qual enunciou a lei da gravitação universal (Vol. 3), generalizando e ampliando as constatações de Kepler, e resumindo suas descobertas, principalmente o cálculo. Reconhecendo que grandes trabalhos já haviam sido publicados disse a sua frase célebre: "consegui enxergar por estar sobre ombros de gigantes."
Teoria Gravitacional
A gravitação universal é uma força fundamental de atração que age entre todos os objetos por causa de suas massas.
A força gravitacional é a mais fraca das interações básicas que ocorrem entre as partículas elementares. Também é difícil observar a força gravitacional entre os corpos da vida diária, embora possam ter massas de milhares de quilogramas. A gravidade, porém, tem importância fundamental ao se considerar as interações que envolvem corpos muito grandes, como os planetas, ou a lua ou as estrelas.
É a gravidade que nos mantém na terra, e que mantém a terra e os outros planetas, no sistema solar. A força gravitacional tem papel importante na evolução das estrelas e no comportamento das galáxias. Num certo sentido, é a gravidade que mantém a unidade do universo.
A teoria do universo geocêntrico ou geocentrismo é o modelo cosmológico mais antigo. Na Antiguidade era raro quem discordasse dessa visão. Entre os filósofos que defendiam esta teoria, o mais conhecido era Aristóteles. Foi o matemático e astrônomo grego Claudius Ptolomeu (78-161 d.C.) quem, na sua obra "Almagesto" deu a forma final a esta teoria, que se baseia na hipótese de que a Terra estaria parada no centro do Universo com os corpos celestes, inclusive o Sol, girando ao seu redor. Essa visão predominou no pensamento humano até o resgate, feito pelo astrônomo e matemático polonês Nicolau Copérnico (1473-1543), da teoria heliocêntrica, criada pelo astrônomo grego Aristarco de Samos (310-230 a.C.). Em astronomia, heliocentrismo é a teoria que o Sol está estacionário no centro do universo. A palavra vem do grego (ήλιος Helios = sol e κέντρον kentron = centro). Historicamente, o heliocentrismo era oposto ao geocentrismo, que colocava a Terra no centro. Apesar das discussões da possibilidade do heliocentrismo datarem da antiguidade clássica, somente 1.800 anos mais tarde, no século XVI, que o matemático e astrônomo polonês Nicolaus Copernicus apresentou um modelo matemático preditivo completo de um sistema heliocêntrico, que mais tarde foi elaborado e expandido por Johannes Kepler.
As 3 leis de Kepler:
- "O planeta em órbita em torno do Sol descreve uma elipse em que o Sol ocupa um dos focos.Esta lei definiu que as órbitas não eram circunferências, como se supunha até então, mas sim elipses.A distância de um dos focos(F1) ate o objeto, mais a distância do objeto até o outro foco(F2), é sempre igual não importando a localização do objeto ao longo da elipse."
- "A linha que liga o planeta ao Sol varre áreas iguais em tempos iguais.Esta lei determina que os planetas se movem com velocidades diferentes, dependendo da distância a que estão do Sol.Periélio é o ponto mais próximo do Sol, onde o planeta orbita mais rapidamente.Afélio é o ponto mais afastado do Sol, onde o planeta move-se mais lentamente."
- "Os quadrados dos períodos de revolução dos planetas são proporcionais aos cubos dos eixos maiores de suas órbitas.Ou seja, sendo T o período de revolução (ano do planeta) e D o eixo maior da órbita de um planeta.Esta lei indica que existe uma relação entre a distância do planeta e o tempo que ele demora para completar uma revolução em torno do Sol.Portanto, quanto mais distante estiver do Sol mais tempo levará para completar sua volta em torno desta estrela."
As 3 leis de Newton:
- "Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que seja forçado a mudar aquele estado por forças imprimidas sobre ele."
- "A mudança de movimento é proporcional à força motora imprimida, e é produzida na direção da linha reta na qual aquela força é imprimida"
- "A toda ação há sempre oposta uma reação igual, ou, as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas a partes opostas"
Grandes nomes da teoria
Sir Isaac Newton (Woolsthorpe, 4 de janeiro de 1643 — Londres, 31 de março de 1727) foi um cientista inglês, mais reconhecido como físico e matemático, embora tenha sido também astrônomo, alquimista, filósofo natural e teólogo.
Sua obra, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, é considerada uma das mais influentes em História da ciência. Publicada em 1687, esta obra descreve a lei da gravitação universal e as três leis de Newton, que fundamentaram a mecânica clássica.Ao demonstrar a consistência que havia entre o sistema por si idealizado e as leis de Kepler do movimento dos planetas, foi o primeiro a demonstrar que o movimento de objetos, tanto na Terra como em outros corpos celestes, são governados pelo mesmo conjunto de leis naturais. O poder unificador e profético de suas leis era centrado na revolução científica, no avanço do heliocentrismo e na difundida noção de que a investigação racional pode revelar o funcionamento mais intrínseco da natureza.
Em uma pesquisa promovida pela instituição Royal Society, Newton foi considerado o cientista que causou maior impacto na história da ciência. De personalidade sóbria, fechada e solitária, para ele, a função da ciência era descobrir leis universais e enunciá-las de forma precisa e racional.
Entre 1670 e 1672, Newton trabalhou intensamente em problemas relacionados com a óptica e a natureza da luz. Ele demonstrou, de forma clara e precisa, que a luz branca é formada por uma banda de cores (vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta) que podiam separar-se por meio de um prisma. Como resultado de muito estudo, concluiu que qualquer telescópio "refrator" sofreria de uma aberração hoje denominada "aberração cromática", que consiste na dispersão da luz em diferentes cores ao atravessar uma lente. Para evitar esse problema, Newton construiu um "telescópio refletor" (conhecido como telescópio newtoniano). Isaac Newton acreditava que existiam outros tipos de forças entre partículas, conforme diz na obra Principia. Essas partículas, capazes de agir à distância, agiam de maneira análoga à força gravitacional entre os corpos celestes. Em 1704, Isaac Newton escreveu a sua obra mais importante sobre a óptica, chamada Opticks, na qual expõe suas teorias anteriores e a natureza corpuscular da luz, assim como um estudo detalhado sobre fenômenos como refração, reflexão e dispersão da luz.
