Mostrar código-fonte de Gravidade

{{Multitag|rev|mnot|data=abril de 2009}}

{{Ver desambig|o [[filme]] estrelado por [[Nicolas Cage]]|Força G (filme)}}

[[Ficheiro:Solar sys.jpg|direita|350px|thumb|A gravitação mantém os planetas em órbita ao redor do [[Sol]]. (Sem escala)]]
A '''gravidade''' é uma das quatro [[forças fundamentais]] da natureza (junto com a [[força forte]], [[eletromagnetismo]] e [[força fraca]]) em que [[objeto]]s com [[massa]] exercem atração uns sobre os outros.<ref name="Does Gravity Travel at the Speed of Light?">[http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/GR/grav_speed.html Does Gravity Travel at the Speed of Light?], ''UCR Mathematics''. 1998. Retrieved 3 July 2008</ref>  Classicamente, é descrita pela [[Lei da gravitação universal|lei de Newton da gravitação universal]]. Foi entendida primeiramente de modo matemático pelo físico inglês [[Isaac Newton]] e desenvolvida e estudada ao longo dos anos. 


Do ponto de vista prático, a atração gravitacional da [[Terra]] confere [[peso]] aos objetos e faz com que caiam ao chão quando são soltos no ar (como a atração é mútua, a Terra também se move em direção aos objetos, mas apenas por uma ínfima fração). Ademais, a gravitação é o motivo pelo qual a Terra, o [[Sol]] e outros corpos celestiais existem: sem ela, a matéria não se teria aglutinado para formar aqueles corpos e a vida como a entendemos não teria surgido. A gravidade também é responsável por manter a Terra e os outros [[planeta]]s em suas respectivas [[órbita]]s em torno do Sol e a [[Lua]] em órbita em volta da Terra, bem como pela formação das [[maré]]s e por muitos outros fenômenos naturais.

== Gravitação ==
'''Gravitação''' é a [[força]] de [[atração]] que existe entre todas as [[Lista de partículas|partículas]] com [[massa]] no [[universo]].

A gravitação é responsável por prender objectos à superfície de planetas e, de acordo com as [[leis do movimento de Newton]], é responsável por manter objectos em [[órbita]] em torno uns dos outros.

A gravidade faz muito mais do que simplesmente segurar-nos às nossas cadeiras. Foi [[Isaac Newton]] quem a reconheceu. Newton escreveu numa das suas memórias que na altura em que estava a tentar compreender o que mantinha a Lua no céu viu uma maçã cair no seu pomar, e compreendeu que a [[Lua]] não estava suspensa no céu mas sim que caía continuamente, como se fosse uma bola de canhão que fosse disparada com tanta velocidade que nunca atinge o chão por este também "cair" devido à curvatura da [[Terra]].

Segundo a terceira lei de Newton, quaisquer dois objectos exercem uma atracção gravitacional um sobre o outro de igual valor e sentido oposto.

== Lei de Newton de Gravitação Universal ==
[[Ficheiro:Fuji apple.jpg|thumb|250px|''Por que uma maçã cai da macieira para o chão, em vez de flutuar?'' A suposta situação de [[Isaac Newton]] gerou toda uma área especial para os estudos da gravidade.]]

Pouco se sabia sobre gravitação até o [[século XVII]], pois acreditava-se que leis diferentes governavam os céus e a Terra. A força que mantinha a Lua pendurada no céu nada tinha a ver com a força que nos mantém presos à Terra. [[Isaac Newton]] foi o primeiro a pensar na hipótese das duas forças possuírem as mesmas naturezas; até então, havia apenas a teoria magnetista de [[Johannes Kepler]], que dizia que era o magnetismo que fazia os planetas orbitarem o Sol<!-- referência não passa pelo antispam<ref>http://mechanical-physics.suite101.com/article.cfm/keplers_laws_of_planetary_motion</ref>-->

Newton explica, ''"Todos os objectos no [[Universo]] atraem todos os outros objectos com uma [[força]] direccionada ao longo da linha que passa pelos centros dos dois objectos, e que é [[proporção|proporcional]] ao produto das suas massas e inversamente proporcional ao [[quadrado]] da separação entre os dois objectos."''

Newton acabou por publicar a sua, ainda hoje famosa, lei da gravitação universal, no seu ''[[Philosophiae Naturalis Principia Mathematica|Principia Mathematica]]'', como:

: <math>F = \frac{G m_1 m_2}{r^2}</math>

onde:
* F = força gravitacional entre dois objectos
* m<sub>1</sub> = massa do primeiro objecto
* m<sub>2</sub> = massa do segundo objecto
* r = distância entre os [[centro de massa|centros de massa]] dos objectos
* G = [[constante gravitacional|constante universal da gravitação]]

A força de atração entre dois objetos é chamada de [[peso]].

Rigorosamente falando, esta lei aplica-se apenas a objectos semelhantes a pontos. Se os objectos possuírem extensão espacial, a verdadeira força terá de ser encontrada pela [[integral|integração]] das forças entre os vários pontos. Por outro lado, pode provar-se que para um objecto com uma distribuição de massa [[esfericamente simétrica]], a integral resulta na mesma atracção gravitacional que teria se fosse uma [[massa pontual]].

Foi este obstáculo que levou Newton a adiar por vários anos a publicação da sua teoria, já que ele não conseguia mostrar que a gravitação exercida pela Terra sobre um corpo à sua superfície era a mesma como se toda a massa da Terra estivesse concentrada em seu centro.<ref>A history of astronomy, autor Anton Pannekoek</ref>

=== Forma Vetorial ===
A forma acima descrita é uma versão simplificada. Ela é expressa mais propriamente pela forma que segue,  a qual é vetorialmente completa. (Todas as grandezas em '''negrito''' representam grandezas vetoriais)

: <math>\mathbf{F_{1\,2}} = {G m_1m_2(\mathbf{r_2}-\mathbf{r_1}) \over \left| \mathbf{r_2}-\mathbf{r_1} \right|^3}</math>

onde:
* <div style="vertical-align:-25%;display:inline;"><math>\mathbf{F_{1\,2}} </math></div> é a força exercida em <math>m_1</math> por <math>m_2</math>
* <math>m_1</math> e <math>m_2</math> são as massas
* <div style="vertical-align:-25%;display:inline;"><math>\mathbf{r_1} </math></div> e <div style="vertical-align:-25%;display:inline;"><math>\mathbf{r_2} </math></div> são os vectores posição das duas massas respectivas
* <math>G</math> é a constante gravitacional

Para a força na massa dois, simplesmente tome o oposto do vetor <div style="vertical-align:-25%;display:inline;"><math>\mathbf{F_{1\,2}}</math></div> 

A principal diferença entre as duas formulações é que a segunda forma usa a diferença na posição para construir um vetor que aponta de uma massa para a outra, e de seguida divide o vetor pelo seu módulo para evitar que mude a magnitude da força.

=== Aceleração da gravidade ===
Para saber a aceleração da gravidade de um [[astro]] ou corpo, a fórmula matemática é parecida:

: <math>A = \frac{G m}{r^2}</math>

onde:
* A = [[aceleração da gravidade]]
* m = [[massa]] do astro
* r = distância do centro do objecto
* G = [[constante gravitacional|constante universal da gravitação]]

=== Comparação com a força eletromagnética ===
A atração gravitacional dos [[próton]]s é aproximadamente um fator 10 <sup>36</sup> mais fraco que a repulsão [[electromagnetismo|electromagnética]]. Este fator é independente de distância, porque ambas as forças são inversamente proporcionais ao quadrado da distância. Isso significa que, numa [[balança atômica]], a gravidade mútua é desprezável. Porém, a força principal entre os objetos comuns e a Terra e entre corpos celestiais é a gravidade, quando pelo menos um deles é eletricamente neutro, ou quase. Contudo se em ambos os corpos houvesse um excesso ou déficit de único [[elétron]] para cada 10 <sup>18</sup> prótons isto já seria suficiente para cancelar a gravidade (ou no caso de um excesso num e um déficit no outro: duplicar a atração).
  
  
A relativa fraqueza da gravidade pode ser demonstrada com um pequeno [[ímã]], que vai atraindo para cima pedaços de [[ferro]] pousados no chão. O minúsculo ímã consegue anular a força gravitacional da Terra inteira. 

A gravidade é pequena, a menos que um dos dois corpos seja grande, mas a pequena força gravitacional exercida por corpos de tamanho ordinário pode ser demonstrada com razoável facilidade por experiências como a da [[Experiência da barra de torção|barra de torção de Cavendish]].

=== Sistema Auto-Gravitacional ===
Um sistema auto-gravitacional é um sistema de massas mantidas juntas pela sua gravidade mútua. Um exemplo de tal é uma [[estrela]].

=== História ===
Ninguém tem certeza se o conto sobre Newton e a maçã é verídico, mas o raciocínio, com certeza, tem seu valor. Ninguém antes dele ousou contrariar [[Aristóteles]] e dizer que a mesma força que atrai uma maçã para o chão mantém a Lua, a Terra, e todos os planetas em suas órbitas.

Newton não foi o único a fazer contribuições significativas para o entendimento da gravidade. Antes dele, [[Galileu Galilei]] corrigiu uma noção comum, partida do mesmo [[Aristóteles]], de que objetos de massas diferentes caem com velocidades diferentes. Para Aristóteles, simplesmente fazia sentido que objetos de massas diferentes demorassem tempos diferentes a cair da mesma altura e isso era o bastante para ele. Galileu, no entanto, tentou de fato lançar objetos de massas diferentes ao mesmo tempo e da mesma altura. Desprezando as diferenças devido ao arraste do ar, Galileu observou que todas as massas aceleravam igualmente. Podemos deduzir isso usando a Segunda Lei de Newton, <math>F = m a</math>. Se considerarmos dois corpos com massas <math>m_1</math> e <math>m_2</math> muito menores do que massa da terra <math>M_T</math>, obtemos as equações:

: <math> m_1a_1 = F_1 = -{G m_1M_T \over r^2}</math>

: <math> m_2a_2 = F_2 = -{G m_2M_T \over r^2}</math>

Dividindo a primeira equação por <math>m_1</math> e a segunda por <math>m_2</math> obtemos:

: <math> a_1 = -{G M_T \over r^2}</math>

: <math> a_2 = -{G M_T \over r^2}</math>

ou seja, <math> a_1 = a_2 </math>.

== A teoria geral da gravidade de Einstein ==
[[Ficheiro:gravitation space source.png|frame|Representação da curvatura do espaço-tempo em torno de uma massa formando um campo gravitacional]]
A formulação da gravidade por Newton é bastante precisa para a maioria dos propósitos práticos. Existem, no entanto, alguns problemas:   
# Assume que alterações na força gravitacional são transmitidas instantaneamente quando a posição dos corpos gravitantes muda. Porém, isto contradiz o fato que existe uma velocidade limite a que podem ser transmitidos os sinais ([[velocidade da luz]] no [[vácuo]]).
# O pressuposto de espaço e tempo absolutos contradiz a teoria de [[relatividade especial]] de Einstein.
# Prediz que a luz é desviada pela gravidade apenas metade do que é efectivamente observado.
# Não explica [[onda gravitacional|ondas gravitacionais]] ou [[buraco negro|buracos negros]], 
# De acordo com a gravidade newtoniana (com transmissão instantânea de força gravitacional), se o [[Universo]] é [[Euclides|euclidiano]], estático, de densidade uniforme em média positiva e infinito, a força gravitacional total num ponto é uma [[série (matemática)|série]] divergente. Por outras palavras, a gravidade newtoniana é incompatível com um [[Universo]] com estas propriedades.

Para o primeiro destes problemas, [[Albert Einstein|Einstein]]  desenvolveu uma nova teoria da gravidade chamada [[relatividade geral]], publicada em [[1915]]. Esta teoria prediz que a presença de matéria "distorce" o ambiente de espaço-tempo local, fazendo com que linhas aparentemente "rectas" no espaço e no tempo tenham características que são normalmente associadas a linha "curvas".   
 
Embora a relatividade geral seja, enquanto teoria, mais precisa que a lei de Newton, requer também um formalismo matemático significativamente mais complexo. Em vez de descrever o efeito de gravitação como uma "força", Einstein introduziu o conceito de [[espaço-tempo]] curvo, onde os corpos se movem ao longo de trajetórias curvas.

A [[teoria da relatividade]] de Einstein prediz que a velocidade da gravidade (definida como a velocidade a que mudanças na localização de uma massa são propagadas a outras massas) deve ser consistente com a [[velocidade da luz]]. Em 2002, a [[experiência de Fomalont-Kopeikin]] produziu medições da velocidade da gravidade que corresponderam a esta predição. No entanto, esta experiência ainda não sofreu um processo amplo de revisão pelos pares, e está a encontrar cepticismo por parte dos que afirmam que Fomalont-Kopeikin não fez mais do que medir a velocidade da luz de uma forma intrincada.

=== Constante cosmológica ===
{{AP|[[Constante cosmológica]]}}
Ao escrever a equação da gravitação segundo a Relatividade Geral, Einstein introduziu um termo chamado de constante cosmológica, para que a solução das equações fossem um universo estático. Ao tomar conhecimento da expansão do Universo, Einstein removeu este termo, dizendo que este foi o seu maior erro. 

Esta constante tem sido objeto de estudo, para explicar o período conhecido como [[inflação cósmica]]. O efeito da constante cosmológica seria análogo a uma "gravidade repulsiva", e, no tempo presente, causaria uma aceleração da expansão do Universo.

== Mecânica quântica ==
A força da '''gravidade''' é, das quatro forças da natureza, a única que obstinadamente se recusa a ser quantizada (as outras três - o [[Electromagnetismo|eletromagnetismo]], a [[força forte]] e a [[força fraca]] podem ser quantizadas). '''Quantização''' significa que a força pode ser medida em partes discretas que não podem ser diminuídas em tamanho, não importando o que aconteça; alternativamente, essa interação gravitacional é transmitida por partículas chamadas [[graviton]]s. Cientistas têm estudado sobre o graviton por anos, mas têm tido apenas frustrações nas suas buscas para encontrar uma consistente teoria quântica sobre isso. Muitos acreditam que a [[Teoria de cordas]] alcançará o grande objetivo de unir '''Relatividade Geral''' e '''Mecânica Quântica''', mas essa promessa ainda não se realizou.

== Aplicações Especiais de Gravidade ==
Uma diferença de altura pode possibilitar uma útil pressão num líquido, como no caso do gotejamento intravenoso (''Intravenous Drip'') e a Torre de Água.

A massa suspensa por um cabo através de uma polia possibilita uma tensão constante no cabo, incluindo no outro lado da polia.

== Comparação da força da gravidade em diferentes planetas ==
A aceleração devido à gravidade à superfície da [[Terra]] é 9,80665&nbsp;m/s² (o valor real varia ligeiramente ao longo da superfície da Terra; ver [[G (Física)|g]] para mais detalhes). Esta medida é conhecida como ''g''<sub>n</sub>, ''g''<sub>e</sub>, ''g''<sub>0</sub>, ou simplesmente ''g''. A lista que se segue apresenta a força da gravidade (em múltiplos de ''g'') na superfície dos planetas do [[Sistema Solar]]<ref group="Nota">Para efeito de comparação, em [[Plutão]], a força da gravidade é 0.066</ref>.

<center>
{| style="text-align: left;"
| [[Mercúrio (planeta)|Mercúrio]] ||   || 0.376
|-
| [[Vénus (planeta)|Vénus]]     ||   || 0.903
|-
|[[Terra]]                     ||   || 1
|-
| [[Marte (planeta)|Marte]]       ||   || 0.38
|-
| [[Júpiter (planeta)|Júpiter]]<ref group="Nota" name="gigantes">Os gigantes gasosos (Júpiter, Saturno, Urano e Netuno) não tem uma superfície sólida observável. Nesse caso foi considerado para o cálculo a distância ao centro do planeta onde a pressão atmosférica é de 1 atm, igual à pressão atmosférica ao nível do mar na Terra</ref> ||   || 2.34
|-
| [[Saturno (planeta)|Saturno]]<ref group="Nota" name="gigantes" />  ||   || 1.16
|-
| [[Urano (planeta)|Urano]]<ref group="Nota" name="gigantes" />  ||   || 1.15
|-
| [[Neptuno (planeta)|Netuno]]<ref group="Nota" name="gigantes" /> ||   || 1.19
|}
</center>

<references group="Nota" />

Nos corpos esféricos, a gravidade superficial em m/s² é 2.8 × 10<sup>−10</sup> vezes o raio em m vezes a densidade média em kg/m³.

== Outras teorias gravitacionais ==
* [[Física aristotélica|Teoria aristotélica da gravitação]]
* [[Teoria gravitacional de Le Sage]] (1784) proposta por [[Georges-Louis Le Sage]]
* [[Teoria de gravitação de Nordström]] (1912, 1913)
* [[Teoria de gravitação de Whitehead]] (1922)
* [[Teoria de Brans–Dicke]](1961)
* [[Gravidade induzida]] (1967), uma proposta de [[Andrei Sakharov]] segundo a qual a [[teoria da relatividade geral]] teria origem na  [[teoria quântica de campos]]
* Na [[dinâmica newtoniana modificada]] (MOND) (1981), [[Mordehai Milgrom]] propõe uma modificação na [[segunda lei de Newton]] para pequenas acelerações.
* Teorias gravitacionais de [[cosmologia de autocriação]], de G.A. Barber, no qual a teoria de Brans-Dicke é modificada para permitir a criação em massa.
* [[Teoria da gravitação assimétrica]] (NGT) (1994) de [[John Moffat]]
* [[Gravidade tensor-vetor-escalar]] (TeVeS) (2004), uma modificação relativística de MOND por [[Jacob Bekenstein]]

=={{Ligações Externas}}==
*{{link|pt|2=http://revistaescola.abril.com.br/ciencias/pratica-pedagogica/gravidade-fisica-termodinamica-621908.shtml|3=O que é gravidade}} - Revista Nova Escola

== {{Ver também}} ==
{{Wiktionary1|Gravidade}}
* [[Constante gravitacional universal]]
* [[Dedução da lei de gravitação universal]]
* [[Efeito de Eötvös]]
* [[Força de Coriolis]]
* [[Imponderabilidade]]
* [[Gravidade artificial]]
* [[Massa]]
* [[Onda gravitacional]]
* [[Peso (física)|Peso]]

{{referências}}

[[Categoria:Gravitação]]