A gravidade está em toda parte - literalmente e nas ações conscientes diárias das pessoas ao redor do planeta. É difícil ou impossível imaginar viver em um mundo livre de seus efeitos, ou mesmo em um onde os efeitos foram ajustados em uma "pequena" quantidade - digamos, "apenas" cerca de 25%. Bem, imagine-se indo de não ser capaz de pular alto o suficiente para tocar uma borda de basquete de 3 metros de altura para ser capaz de afundar com facilidade; isso é mais ou menos o que um ganho de 25% na capacidade de salto graças à redução da gravidade proporcionaria a um grande número de pessoas!
Uma das quatro forças físicas fundamentais, a gravidade influencia todos os empreendimentos de engenharia que os humanos já empreenderam, especialmente no campo da economia. Ser capaz de calcular a força da gravidade e resolver problemas relacionados é uma habilidade básica e essencial nos cursos introdutórios de ciências físicas.
A força da gravidade
Ninguém pode dizer exatamente o que a gravidade "é", mas é possível descrevê-la matematicamente e em termos de outras quantidades e propriedades físicas. A gravidade é uma das quatro forças fundamentais da natureza, sendo as outras as forças nucleares forte e fraca (que operam no nível intra-atômico) e a força eletromagnética. A gravidade é o mais fraco dos quatro, mas tem enorme influência sobre como o próprio universo se estruturou.
Matematicamente, a força da gravidade em Newtons (ou equivalentemente, kg m / s2) entre quaisquer dois objetos de massaM1 eM2 separado porrmetros é expresso como:
F_ {grav} = \ frac {GM_1M_2} {r ^ 2}
onde ouniversal constante de gravitaçãoG = 6.67 × 10-11 N m2/kg2.
Gravidade Explicada
A magnitudegdo campo gravitacional de qualquer objeto "massivo" (ou seja, uma galáxia, estrela, planeta, lua, etc.) é expresso matematicamente pela relação:
g = \ frac {GM} {d ^ 2}
OndeGé a constante que acabou de ser definida,Mé a massa do objeto edé a distância entre o objeto e o ponto em que o campo é medido. Você pode ver olhando para a expressão paraFgrav naquelagtem unidades de força divididas pela massa, uma vez que a equação paragé essencialmente a força da equação da gravidade (a equação paraFgrav) sem levar em conta a massa do objeto menor.
A variávelgportanto, tem unidades de aceleração. Perto da superfície da Terra, a aceleração devida à força gravitacional da Terra é de 9,8 metros por segundo por segundo, ou 9,8 m / s2. Se você decidir ir longe nas ciências físicas, verá essa figura mais vezes do que será capaz de contar.
Fórmula da força devido à gravidade
Combinar as fórmulas nas duas seções acima produz o relacionamento
F = mg
Ondeg= 9,8 m / s2 na terra. Este é um caso especial da segunda lei do movimento de Newton, que é
F = ma
A fórmula de aceleração da gravidade pode ser usada da maneira usual com as chamadas equações newtonianas de movimento que relacionam a massa (m), velocidade (v), posição linear (x), posição vertical (y), aceleração (uma) e tempo (t). Ou seja, assim comod = (1/2)no2, a distância que um objeto irá viajar no tempotem uma linha sob a força de uma determinada aceleração, a distânciayum objeto cairá sob a força da gravidade com o tempoté produzido pela expressãod = (1/2)gt2, ou 4,9t2 para objetos que caem sob a influência da gravidade da Terra.
Pontas
Na introdução à física, quando você é solicitado a resolver problemas de gravidade, incluindo queda livre, é solicitado a ignorar os efeitos da resistência do ar. Na prática, esses efeitos são consideráveis, como você aprenderá se estudar engenharia ou um campo semelhante.
