Constante gravitacional é o "G" na Lei da Gravitação Universal de Newton

May 05 2021
A Lei da Gravitação Universal de Sir Isaac Newton ajuda a colocar as leis da gravidade em fórmulas matemáticas. E a constante gravitacional é o "G" nessa fórmula.
Isaac Newton provou que a força que faz com que uma maçã caia ao solo é a mesma que faz com que a lua orbite a Terra. Esta é a Lei da Gravitação Universal de Newton, que ele definiu matematicamente, usando G como constante gravitacional. dmitro2009 / Shutterstock

Aqui, no ponto azul claro que chamamos de lar, a gravidade é algo que todos experimentamos a cada segundo de cada dia.

"A gravidade é a cola que faz com que a matéria difusa entre as estrelas desmorone lentamente e forme novas máquinas de fusão de hidrogênio (também conhecidas como estrelas), é a cola que une as galáxias e é responsável por nossa própria Terra orbitar ao redor do sol todos os anos, "diz a astrofísica da Universidade de Connecticut Cara Battersby em um e-mail.

A gravidade também foi o ator principal na famosa história da "maçã" de Sir Isaac Newton . Você sabe de qual estamos falando.

Um dia, Newton estava em Lincolnshire, Inglaterra, quando viu uma maçã cair de uma árvore. (Ou então ele afirmou.)

Nos anos seguintes, ele contaria a muitos conhecidos - como Voltaire e o biógrafo William Stukeley - que seus grandes escritos sobre a natureza da gravidade foram inspirados por esse pequeno evento mundano. O assistente de Newton, John Conduitt , escreveu:

Ele pensou que o mesmo poder de gravidade (que fez uma maçã cair da árvore no chão) não estava limitado a uma certa distância da Terra, mas deve se estender muito mais longe do que normalmente se pensava - Por que não tão alto como a lua, disse ele para si mesmo e se for assim, isso deve influenciar o movimento dela e talvez retê-la em sua órbita .

Assim, as bases foram estabelecidas para a Lei da Gravitação Universal de Newton . Central para o qual está um fenômeno chamado constante gravitacional, também conhecido como: "Big G" ou apenas "G."

A equação

Primeiras coisas primeiro. Antes de abordarmos o Big G, devemos dar um passo atrás e explicar a Lei da Gravitação Universal de Newton.

Como Katie Mack - uma astrofísica e autora de " The End of Everything (Astrophysically Speaking) " - diz via e-mail, a gravidade é "o mecanismo pelo qual as coisas que têm massa são atraídas umas pelas outras."

Newton percebeu que a força dessa atração entre um determinado conjunto de objetos depende de (a) quão massivos eles são e (b) quão distantes eles estão. É uma dinâmica que sua Lei da Gravitação Universal coloca em termos matemáticos.

Aqui está a equação relevante :

F = (G x m1 x m2) / r2

O "F" representa a "força da gravidade"; "m1" significa a massa do primeiro objeto; "m2" denota a massa do segundo objeto; e "r2" é uma abreviatura para a distância ao quadrado entre os centros de massa dentro do objeto um e do objeto dois.

E o "G"? Bem, amigos, esse é o Grande G: a constante gravitacional.

"Caramba, G!"

"Para quaisquer duas massas, sejam bolas de boliche ou planetas, a força gravitacional entre elas é determinada por suas massas, sua distância e o número G", diz Mack.

Graças aos experimentos conduzidos por Henry Cavendish na década de 1790, sabemos agora que a constante gravitacional tem o valor numérico de cerca de 6,67 x 10 -11 Newtons (m2 / kg2).

Neste contexto, o termo "Newtons" refere-se a uma unidade de medida. Um Newton é a quantidade de força necessária para acelerar algo com massa de 2,2 libras (1 quilograma) a 3,28 pés (1 metro) por segundo.

Como Anders Celsius e Charles F. Richter, Sir Isaac Newton ganhou um lugar na lista de cientistas que tiveram unidades nomeadas em sua homenagem . Bom para ele.

Cygnus X-1 é um buraco negro com cerca de 15 vezes a massa do Sol em órbita com uma estrela companheira azul massiva. A descrição da gravidade de Newton não funciona para gravidade extremamente forte ou movimento muito rápido. Em outras palavras, para coisas como buracos negros.

Newton vs. Einstein

Agora, há uma camada de nuance que devemos reconhecer aqui. Veja, a Lei da Gravitação Universal não é tão "universal" como o nome indica.

De acordo com Battersby, "nossa imagem clássica da gravidade" - que Newton articulou no século 17 - é "uma aproximação precisa da realidade da física na maioria dos lugares em todo o universo (certamente na Terra)."

"No entanto", acrescenta ela, "essa teoria foi substituída pela Teoria da Relatividade Geral de Einstein , que é um aprimoramento da 'Gravidade Newtoniana', que postula que a matéria deforma o próprio espaço-tempo (como uma bola pesada criando uma covinha em uma borracha Folha)."

Isso nos leva aos buracos negros .

Capazes de ter mais de um milhão de vezes mais massa do que o nosso sol, os buracos negros afetam a gravidade de maneiras que a lei de Newton simplesmente não consegue explicar. A Relatividade Geral demonstrou fazer previsões mais precisas sobre eles.

“Você tem que começar a fazer correções para o fato de que a descrição da gravidade de Newton não funciona precisamente para gravidade extremamente forte ou movimento muito rápido”, diz Mack. "Nesses casos, precisamos mudar para a imagem da gravidade de Einstein ... Mas, contanto que você não esteja olhando para um desses casos extremos, a equação que Isaac Newton escreveu em 1686 para o que ele chamou de 'Lei da Gravitação universal "é realmente universal."

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Agora isso é interessante

A história de Sir Isaac Newton sobre a macieira pode ter base na verdade . Independentemente disso, a alegação de que ele foi atingido na cabeça por uma fruta caindo é considerada um enfeite moderno.