{"id":148427,"date":"2020-06-02T10:55:34","date_gmt":"2020-06-02T12:55:34","guid":{"rendered":"https:\/\/lab.fabricadelandings.com.br\/portalsaofrancisconovo\/?p=148427"},"modified":"2020-06-02T10:55:34","modified_gmt":"2020-06-02T12:55:34","slug":"constante-gravitacional","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lab.fabricadelandings.com.br\/portalsaofrancisconovo\/ciencias-da-natureza\/fisica\/constante-gravitacional","title":{"rendered":"Constante gravitacional"},"content":{"rendered":"

Defini\u00e7\u00e3o<\/strong><\/p>\n

A\u00a0constante gravitacional\u00a0<\/strong>\u00e9 a constante que relaciona a for\u00e7a da atra\u00e7\u00e3o gravitacional entre dois corpos ao produto de suas massas e o quadrado inverso da dist\u00e2ncia entre eles na lei da gravita\u00e7\u00e3o de Newton.<\/p>\n

\u00c9 igual a 6.67 \u00d7 10-11<\/sup>\u00a0m3<\/sup>kg-1<\/sup>s-2<\/sup>.<\/p>\n

S\u00edmbolo:<\/strong>\u00a0G<\/p>\n

O que \u00e9 a constante gravitacional?<\/strong><\/p>\n

A\u00a0constante gravitacional\u00a0refere-se a um comportamento f\u00edsico observado ou qualidade que explica o n\u00edvel de atra\u00e7\u00e3o gravitacional entre os objetos.<\/p>\n

Essencialmente, quaisquer dois objetos com massa afirmar\u00e3o alguma for\u00e7a gravitacional um sobre o outro; \u00e9 a for\u00e7a que mant\u00e9m a Terra girando em torno do sol, em vez de cair no nada. A constante gravitacional, conhecida como G, explica a quantidade de atra\u00e7\u00e3o ou atra\u00e7\u00e3o que um objeto tem em outro, quando multiplicado pela massa dos dois objetos e dividido pelo quadrado da dist\u00e2ncia entre os dois objetos.<\/p>\n

A busca pela\u00a0constante gravitacional\u00a0preocupou muitas das mentes mais brilhantes da ci\u00eancia durante grande parte dos s\u00e9culos XVII e XVIII.<\/p>\n

Segundo a lenda, o caminho para descobrir a constante gravitacional come\u00e7ou com uma aposta entre tr\u00eas cientistas eminentes da \u00e9poca – Sir Christopher Wren, Edmund Halley e Robert Hooke – pelos caminhos orbitais dos planetas. Halley, inspirado, decide visitar o venerado professor Isaac Newton para obter assist\u00eancia, que revelou n\u00e3o apenas a resposta correta, mas que ele havia resolvido o problema h\u00e1 algum tempo, mas de alguma forma perdeu as anota\u00e7\u00f5es. Halley pressionou Newton a examinar o assunto novamente, ganhando um cr\u00e9dito consider\u00e1vel por inspirar a publica\u00e7\u00e3o da Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, de Newton, um dos trabalhos cient\u00edficos mais duradouros da hist\u00f3ria humana.<\/p>\n

Embora os Principia de Newton teorizassem a presen\u00e7a da\u00a0constante gravitacional, ela n\u00e3o respondeu \u00e0 quest\u00e3o do valor matem\u00e1tico de\u00a0G.<\/p>\n

Mais de 70 anos ap\u00f3s a morte de Newton, um cientista brilhante e fascinantemente exc\u00eantrico chamado Sir Henry Cavendish herdou uma m\u00e1quina destinada a medir a densidade da Terra.<\/p>\n

A m\u00e1quina foi projetada por outro cientista, o reverendo John Michell, que morreu antes que ele pudesse concluir seus experimentos. A m\u00e1quina fabulosamente complexa, que era supostamente t\u00e3o sens\u00edvel que precisava ser observada em opera\u00e7\u00e3o de outra sala para evitar a contamina\u00e7\u00e3o dos resultados, ajudou a produzir n\u00e3o apenas os resultados de densidade desejados, mas tamb\u00e9m levou a futuros c\u00e1lculos da constante gravitacional.<\/p>\n

Os c\u00e1lculos de Cavendish n\u00e3o estavam exatamente corretos, mas mesmo com a tecnologia do s\u00e9culo XXI, a constante gravitacional continua sendo uma das constantes f\u00edsicas mais dif\u00edceis de medir.<\/p>\n

Os cientistas revisaram os c\u00e1lculos v\u00e1rias vezes ao longo dos s\u00e9culos intermedi\u00e1rios, chegando em 2006 a uma express\u00e3o matem\u00e1tica amplamente aceita de\u00a0G<\/strong>= 6.673 84 X 10-11<\/sup>\u00a0m3<\/sup>\u00a0kg-1<\/sup>\u00a0s-2<\/sup>, onde\u00a0M<\/strong>\u00a0= comprimento em metros, kg = massa em quilogramas es = tempo em segundos.<\/p>\n

Com s\u00e9culos de rec\u00e1lculo por tr\u00e1s deles e o potencial para s\u00e9culos futuros preenchido com mais refinamentos, a maioria das explica\u00e7\u00f5es cient\u00edficas acrescenta que essa equa\u00e7\u00e3o ainda deve incluir alguma margem para erro.<\/p>\n

Constante gravitacional (G)<\/strong><\/p>\n

A\u00a0constante gravitacional (G)\u00a0\u00e9 um valor calculado experimentalmente que est\u00e1 envolvido na determina\u00e7\u00e3o da for\u00e7a gravitacional entre dois objetos.<\/p>\n

Seu uso principal \u00e9 descrito na seguinte equa\u00e7\u00e3o:<\/strong><\/p>\n

\"Constante<\/p>\n

Fg<\/sub><\/strong> \u00e9 a for\u00e7a gravitacional, medida em newtons<\/p>\n

G<\/strong>\u00a0\u00e9 a constante gravitacional<\/p>\n

m1<\/sub><\/strong>\u00a0e m2<\/sub><\/strong>\u00a0\u00a0s\u00e3o as massas de ambos os objetos, medidas em quilogramas<\/p>\n

r \u00e9 a dist\u00e2ncia entre os objetos, medida em metros<\/p>\n

A constante gravitacional \u00e9, portanto, uma constante de proporcionalidade entre a for\u00e7a gravitacional e o resultado do produto das massas de dois objetos divididos pelo quadrado da dist\u00e2ncia entre eles.<\/p>\n

Este \u00e9 um exemplo de uma lei do quadrado inverso.<\/p>\n

Historicamente, essa constante foi medida pela primeira vez usando um balan\u00e7o de tor\u00e7\u00e3o, como visto na figura abaixo:<\/strong><\/p>\n

\"Constante
\nUm balan\u00e7o de tor\u00e7\u00e3o usado para medir a constante gravitacional<\/strong><\/p>\n

A controv\u00e9rsia sobre a constante gravitacional de Newton<\/strong><\/p>\n

Em 1686, Isaac Newton percebeu que o movimento dos planetas e da lua, bem como o de uma ma\u00e7\u00e3 que ca\u00eda, poderia ser explicado por sua\u00a0Lei da Gravita\u00e7\u00e3o Universal<\/strong>, que afirma que quaisquer dois objetos se atraem com uma for\u00e7a igual ao produto de seus corpos. massas divididas pelo quadrado de seus tempos de separa\u00e7\u00e3o uma constante de proporcionalidade.<\/p>\n

Newton estimou essa constante de proporcionalidade, chamada\u00a0G<\/strong>, talvez a partir da acelera\u00e7\u00e3o gravitacional da ma\u00e7\u00e3 em queda e um palpite inspirado para a densidade m\u00e9dia da Terra.<\/p>\n

No entanto, mais de 100 anos se passaram antes que\u00a0G<\/strong>\u00a0fosse medido pela primeira vez em laborat\u00f3rio; em 1798, Cavendish e colegas de trabalho obtiveram um valor exato de cerca de 1%.<\/p>\n

Quando perguntado por que ele estava medindo\u00a0G<\/strong>, Cavendish respondeu que estava “pesando a Terra”; uma vez que\u00a0G<\/strong>\u00a0\u00e9 conhecido, a massa da Terra pode ser obtida a partir da acelera\u00e7\u00e3o gravitacional de 9.8m\/s2<\/sup>\u00a0na superf\u00edcie da Terra e a massa do Sol pode ser obtida a partir do tamanho e per\u00edodo da \u00f3rbita da Terra ao redor do sol.<\/p>\n

No in\u00edcio deste s\u00e9culo, Albert Einstein desenvolveu sua teoria da gravidade chamada Relatividade Geral, na qual a atra\u00e7\u00e3o gravitacional \u00e9 explicada como resultado da curvatura do espa\u00e7o-tempo.<\/p>\n

Essa curvatura \u00e9 proporcional a\u00a0G.<\/strong><\/p>\n

Naturalmente, o valor da constante fundamental\u00a0G<\/strong>\u00a0interessa aos f\u00edsicos h\u00e1 mais de 300 anos e, exceto pela velocidade da luz, possui o maior hist\u00f3rico de medi\u00e7\u00f5es. Quase todas as medidas de\u00a0G<\/strong>\u00a0usaram varia\u00e7\u00f5es da t\u00e9cnica de balan\u00e7o de tor\u00e7\u00e3o, pioneira em Cavendish. O equil\u00edbrio de tor\u00e7\u00e3o usual consiste em um haltere (duas massas conectadas por uma haste horizontal) suspenso por uma fibra muito fina.<\/p>\n

Quando dois corpos atraentes pesados s\u00e3o colocados em lados opostos do haltere, o haltere torce em uma quantidade muito pequena.<\/p>\n

Os corpos atraentes s\u00e3o ent\u00e3o movidos para o outro lado do haltere e o haltere torce na dire\u00e7\u00e3o oposta. A magnitude dessas tor\u00e7\u00f5es \u00e9 usada para encontrar\u00a0G<\/strong>. Em uma varia\u00e7\u00e3o da t\u00e9cnica, o haltere \u00e9 ajustado em um movimento oscilat\u00f3rio e a frequ\u00eancia da oscila\u00e7\u00e3o \u00e9 medida. A intera\u00e7\u00e3o gravitacional entre o haltere e os corpos atraentes faz com que a frequ\u00eancia de oscila\u00e7\u00e3o mude levemente quando os atratores s\u00e3o movidos para uma posi\u00e7\u00e3o diferente e essa mudan\u00e7a de frequ\u00eancia determina\u00a0G<\/strong>.<\/p>\n

Esse m\u00e9todo de mudan\u00e7a de frequ\u00eancia foi usado na medi\u00e7\u00e3o mais precisa de\u00a0G<\/strong>\u00a0at\u00e9 o momento (relatado em 1982) por Gabe Luther e William Towler do Departamento Nacional de Padr\u00f5es e da Universidade da Virg\u00ednia. Foi publicado em 1982. Com base em suas medi\u00e7\u00f5es, o Comit\u00ea de Dados para Ci\u00eancia e Tecnologia, que re\u00fane e analisa criticamente dados sobre as constantes fundamentais, atribuiu uma incerteza de 0,0128% a\u00a0G<\/strong>. Embora isso pare\u00e7a bastante preciso, a incerteza fracion\u00e1ria em\u00a0G<\/strong>\u00a0\u00e9 milhares de vezes maior que o de outras constantes fundamentais importantes, como a constante de Planck ou a carga no el\u00e9tron.<\/p>\n

Como resultado, a massa da Terra \u00e9 conhecida com muito menos precis\u00e3o do que, por exemplo, seu di\u00e2metro.<\/p>\n

De fato, se o di\u00e2metro da Terra fosse t\u00e3o ruim quanto sua massa, seria incerto em uma milha. Isso deve ser comparado \u00e0 incerteza de 3 cm na dist\u00e2ncia entre a Terra e a Lua, que \u00e9 determinada usando o alcance do laser e a conhecida velocidade da luz!<\/p>\n

Recentemente, o valor de\u00a0G<\/strong>\u00a0foi questionado por novas medi\u00e7\u00f5es de respeitadas equipes de pesquisa na Alemanha, Nova Zel\u00e2ndia e R\u00fassia. Os novos valores discordam amplamente. Por exemplo, uma equipe do Instituto Alem\u00e3o de Padr\u00f5es liderada por W. Michaelis obteve um valor para\u00a0G<\/strong>\u00a00,6% maior que o valor aceito; um grupo da Universidade de Wuppertal, na Alemanha, liderado por Hinrich Meyer, encontrou um valor 0,06% menor, e Mark Fitzgerald e colaboradores do Measurement Standards Laboratory da Nova Zel\u00e2ndia mediram um valor 0,1% menor.<\/p>\n

O grupo russo encontrou uma varia\u00e7\u00e3o curiosa no espa\u00e7o e no tempo de\u00a0G\u00a0<\/strong>de at\u00e9 0,7%. A coleta desses novos resultados sugere que a incerteza em\u00a0G<\/strong>\u00a0pode ser muito maior do que se pensava inicialmente.<\/p>\n

Essa controv\u00e9rsia estimulou v\u00e1rios esfor\u00e7os para fazer uma medi\u00e7\u00e3o mais confi\u00e1vel de\u00a0G<\/strong>.<\/p>\n

Uma das maiores dificuldades em qualquer medi\u00e7\u00e3o\u00a0G<\/strong>\u00a0\u00e9 determinar com precis\u00e3o suficiente as dimens\u00f5es e a distribui\u00e7\u00e3o de densidade do corpo do p\u00eandulo de tor\u00e7\u00e3o (o haltere).<\/p>\n

Uma segunda limita\u00e7\u00e3o \u00e9 conhecer as propriedades da fibra de suspens\u00e3o com precis\u00e3o suficiente. O f\u00edsico japon\u00eas Kazuaki Kuroda apontou recentemente que o atrito interno na fibra de tor\u00e7\u00e3o, que antes havia sido negligenciado, pode ter causado alguns dos problemas nas medi\u00e7\u00f5es existentes.<\/p>\n

Jens Gundlach, Eric Adelberger e Blayne Heckel, do grupo de pesquisa E\u00f6t-Wash da Universidade de Washington, foram pioneiros em um m\u00e9todo que contorna elegantemente essas incertezas. Eles observaram que, se o haltere usual for substitu\u00eddo por uma placa fina e plana pendurada por sua borda, nem as dimens\u00f5es do p\u00eandulo nem sua distribui\u00e7\u00e3o de densidade dever\u00e3o ser conhecidas com precis\u00e3o muito alta. Em princ\u00edpio, pode-se obter\u00a0G<\/strong>\u00a0medindo a acelera\u00e7\u00e3o angular de um p\u00eandulo plano sem sequer conhecer sua massa ou dimens\u00f5es. Esse simples fato n\u00e3o havia sido reconhecido em 200 anos de experimentos gravitacionais!<\/p>\n

Os pesquisadores de Seattle eliminam os problemas com a fibra de tor\u00e7\u00e3o, colocando o equil\u00edbrio de tor\u00e7\u00e3o em uma plataforma girat\u00f3ria que gira continuamente entre um conjunto de corpos atraentes.<\/p>\n

A plataforma girat\u00f3ria \u00e9 controlada por um loop de feedback que a acelera ou diminui a velocidade para que a fibra da suspens\u00e3o nunca precise torcer;\u00a0G<\/strong>\u00a0pode ent\u00e3o ser deduzido com precis\u00e3o a partir da taxa de rota\u00e7\u00e3o do prato girat\u00f3rio. Este novo m\u00e9todo usa oito, e n\u00e3o dois, corpos de atra\u00e7\u00e3o e estes s\u00e3o estrategicamente colocados em uma segunda plataforma girat\u00f3ria que gira no sentido oposto \u00e0 primeira plataforma girat\u00f3ria. Essa nova t\u00e9cnica \u00e9 discutida na edi\u00e7\u00e3o de 15 de julho da Physical Review D (Revis\u00e3o F\u00edsica D).<\/p>\n

Na Universidade da Calif\u00f3rnia em Irvine, Riley Newman e o estudante de gradua\u00e7\u00e3o Michael Bantel est\u00e3o refinando o m\u00e9todo de mudan\u00e7a de frequ\u00eancia. Eles planejam operar sua balan\u00e7a a uma temperatura apenas 4 graus acima do zero absoluto para reduzir o atrito interno na fibra da suspens\u00e3o e tornar suas propriedades mais constantes. Seu aparelho tamb\u00e9m usar\u00e1 um p\u00eandulo plano.<\/p>\n

O fato de que essa famosa constante fundamental ainda \u00e9 t\u00e3o incerta atesta a dificuldade das medidas gravitacionais. A recente enxurrada de novas id\u00e9ias para medir\u00a0G<\/strong>\u00a0certamente agradaria Isaac Newton (um experimentador bastante inteligente) que iniciou toda essa empresa h\u00e1 mais de 300 anos.<\/p>\n

O que \u00e9 gravidade?<\/strong><\/p>\n

Essencialmente, a\u00a0gravidade<\/strong>\u00a0\u00e9 uma for\u00e7a atraente entre os objetos. Muitas pessoas est\u00e3o familiarizadas com a gravidade como a raz\u00e3o por tr\u00e1s das coisas que ficam na superf\u00edcie da Terra, ou “o que sobe, deve descer”, mas a gravidade realmente tem um significado muito mais vasto.<\/p>\n

A\u00a0gravidade<\/strong>\u00a0\u00e9 respons\u00e1vel pela forma\u00e7\u00e3o de nossa Terra e de todos os outros planetas e pelo movimento de todos os corpos celestes.<\/p>\n

\u00c9 a\u00a0gravidade<\/strong>\u00a0que faz nosso planeta girar em torno do Sol, e a Lua gira em torno da Terra.<\/p>\n

Embora os seres humanos sempre tenham tido consci\u00eancia da\u00a0gravidade<\/strong>, houve muitas tentativas de explic\u00e1-la com precis\u00e3o ao longo dos anos, e as teorias precisam ser aprimoradas regularmente para dar conta de aspectos anteriormente n\u00e3o considerados da gravidade. Arist\u00f3teles foi um dos primeiros pensadores a postular a raz\u00e3o da gravidade, e suas e outras teorias primitivas baseavam-se em um modelo geoc\u00eantrico do universo, com a Terra no centro.<\/p>\n

Galileu, o f\u00edsico italiano que fez as primeiras observa\u00e7\u00f5es telesc\u00f3picas apoiando um modelo helioc\u00eantrico do sistema solar, com o Sol no centro, tamb\u00e9m fez progressos na teoria da gravidade na virada do s\u00e9culo XVII.<\/p>\n

Ele descobriu que objetos de pesos variados caem em dire\u00e7\u00e3o \u00e0 Terra na mesma velocidade.<\/p>\n

Em 1687, o cientista ingl\u00eas Sir Isaac Newton publicou sua lei da gravita\u00e7\u00e3o universal, que ainda \u00e9 usada para descrever as for\u00e7as da gravidade na maioria dos contextos cotidianos.<\/p>\n

A primeira lei de Newton afirma que a for\u00e7a da gravidade entre duas massas \u00e9 diretamente proporcional ao produto das duas massas e inversamente proporcional ao quadrado da dist\u00e2ncia entre elas, ou matematicamente:<\/strong>\u00a0F=G(m<\/strong>1<\/strong><\/sub>m<\/strong>2<\/strong><\/sub>\/d<\/strong>2<\/strong><\/sup>)<\/strong>, onde\u00a0G<\/strong>\u00a0\u00e9 um constante.<\/p>\n

A segunda lei de Newton afirma que a for\u00e7a gravitacional \u00e9 igual ao produto da massa de um corpo e sua acelera\u00e7\u00e3o, ou\u00a0F = ma<\/strong>.<\/p>\n

Isso significa que duas massas que s\u00e3o atra\u00eddas gravitacionalmente uma para a outra experimentam a mesma for\u00e7a, mas que isso se traduz em uma acelera\u00e7\u00e3o muito maior para um objeto menor. Portanto, quando uma ma\u00e7\u00e3 cai em dire\u00e7\u00e3o \u00e0 Terra, a Terra e a ma\u00e7\u00e3 experimentam for\u00e7a igual, mas a Terra acelera em dire\u00e7\u00e3o \u00e0 ma\u00e7\u00e3 a uma velocidade desprez\u00edvel, pois \u00e9 muito mais massiva que a ma\u00e7\u00e3.<\/p>\n

Por volta do final do s\u00e9culo 19, os astr\u00f4nomos come\u00e7aram a perceber que a lei de Newton n\u00e3o explicava perfeitamente os fen\u00f4menos gravitacionais observados em nosso sistema solar, principalmente no caso da \u00f3rbita de Merc\u00fario.<\/p>\n

A teoria da relatividade geral de Albert Einstein, publicada em 1915, resolveu a quest\u00e3o da \u00f3rbita de Merc\u00fario, mas desde ent\u00e3o tamb\u00e9m foi considerada incompleta, pois n\u00e3o pode explicar os fen\u00f4menos descritos na mec\u00e2nica qu\u00e2ntica. A teoria das cordas \u00e9 uma das principais teorias modernas para explicar a gravidade qu\u00e2ntica.<\/p>\n

Embora a lei de Newton n\u00e3o seja perfeita, ela ainda \u00e9 amplamente usada e ensinada devido \u00e0 sua simplicidade e proximidade da realidade.<\/p>\n

Como a for\u00e7a gravitacional \u00e9 proporcional \u00e0s massas dos dois objetos que a experimentam, diferentes corpos celestes exercem for\u00e7a gravitacional mais forte ou mais fraca. Por esse motivo, um objeto ter\u00e1 pesos diferentes em diferentes planetas, sendo mais pesado em planetas mais massivos e mais leve em planetas menos massivos.<\/p>\n

\u00c9 por isso que os seres humanos s\u00e3o muito mais leves na Lua do que na Terra.<\/p>\n

\"Constante
\nObjetos celestes grandes, como luas, planetas e estrelas, t\u00eam massa suficiente
\npara gerar quantidades significativas de for\u00e7a gravitacional<\/strong><\/p>\n

Fonte:<\/strong>\u00a0astronomy.swin.edu.au\/www.universetoday.com\/www.yourdictionary.com\/www.lexico.com\/www.wisegeek.org\/energyeducation.ca\/www.npl.washington.edu<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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