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Gravitação Universal. Ednilson Oliveira. O Sistema Solar. Os planetas no mundo antigo. Sol. Mercúrio Vênus Marte Júpiter Saturno. Planetas visíveis a olho nu. A descoberta de Urano em 1781 (William Herschel). Urano. A descoberta de Netuno em 1846 (Adams e Urbain Le Verrier). Netuno.
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Gravitação Universal Ednilson Oliveira
Mercúrio Vênus Marte Júpiter Saturno Planetas visíveis a olho nu
Com o conhecimento herdado dos povos mais antigos, surgiram os primeiros conceitos de Esfera Celeste, uma esfera de material cristalino, incrustada de estrelas, tendo a Terra no centro. Sem conceitos sobre a rotação da Terra, os gregos imaginaram que a esfera celeste girava em torno de um eixo passando pela Terra. Observaram que todas as estrelas giram em torno de um ponto fixo no céu e consideraram esse ponto como uma das extremidades do eixo de rotação da esfera celeste. Na Grécia
Tales de Mileto (~624-546 a.C.) introduziu na Grécia os fundamentos da geometria e da astronomia, trazidos do Egito. Já convencido da curvatura da Terra, sabia que a Lua era iluminada pelo Sol e previu o eclipse solar do ano 584 a.C. Os Astrônomos da Grécia Antiga
Pitágoras de Samos (~572-497 a.C.) acreditava na esfericidade da Terra, da Lua e de outros corpos celestes. Achava que os planetas, o Sol, e a Lua eram transportados por esferas separadas da que carregava as estrelas. Foi o primeiro a chamar o céu de cosmos. Os Astrônomos da Grécia Antiga
Aristóteles de Estagira (384-322 a.C.), observou que as fases da Lua dependem de quanto da parte da face da Lua iluminada pelo Sol está voltada para a Terra. Dessa forma, pôde explicar os eclipses; argumentou a favor da esfericidade da Terra, já que a sombra da Terra na Lua durante um eclipse lunar é sempre arredondada. Afirmava que o Universo é esférico e finito, tendo a Terra como centro. Os Astrônomos da Grécia Antiga
Heraclides de Pontus (388-315 a.C.) propôs que a Terra girava diariamente sobre seu próprio eixo, que Vênus e Mercúrio orbitavam o Sol, e a existência de epiciclos. Os Astrônomos da Grécia Antiga
Aristarcos de Samos (310-230 a.C.) foi o primeiro a propor a Terra se movia em volta do Sol, antecipando Copérnico em quase 2.000 anos. Entre outras coisas, desenvolveu um método para determinar as distâncias relativas do Sol e da Lua à Terra e mediu os tamanhos relativos da Terra, do Sol e da Lua. Os Astrônomos da Grécia Antiga
Eratóstenes de Cirene (276-194 a.C.), bibliotecário e diretor da Biblioteca Alexandrina de 240 a.C. a 194 a.C., foi o primeiro a medir o diâmetro da Terra. Os Astrônomos da Grécia Antiga
Os Astrônomos da Grécia Antiga Alexandria = 7º 7º ~ 1/50 de 360º Distância de Alexandria e Siena ~ 800 km 50 x 800 ~ 40.000 km
Ptolomeu (87-150 d.C.) Claudius Ptolemaeus foi o último astrônomo importante da antiguidade. Ele compilou uma série de treze volumes sobre astronomia, conhecida como o Almagesto, que é a maior fonte de conhecimento sobre a astronomia na Grécia. A contribuição mais importante de Ptolomeu foi uma representação geométrica do sistema solar, geocêntrica, com círculos e epiciclos, que permitia predizer o movimento dos planetas com considerável precisão e que foi usado até o Renascimento, no século XVI. Os Astrônomos da Grécia Antiga
Nicolau Copérnico (1473 - 1543) apresenta o sistema heliocêntrico. A base deste novo pensamento veio, em parte, das escolas bizantinas. Manteve durante toda a vida a idéia da perfeição do movimento circular, sem supor a existência de outra forma de movimento. Na Idade Média
Johannes Kepler (1571 - 1630) descobriu as três leis que regem o movimento planetário, descritas daqui a pouco. Na Idade Média
Galileo Galilei (1564 - 1642) Galileu desenvolveu o método científico e resolveu apontar um telescópio (luneta de galileana) para o céu. Por suas afirmações, Galileo foi julgado e condenado por heresia em 1633. Somente em 1980, o Papa João Paulo II ordenou um reexame do processo contra Galileo, o que eliminou os últimos vestígios de resistência, por parte da igreja Católica, à revolução Copernicana. Na Idade Média
Sir Isaac Newton (1643 - 1727) Das suas teorias com sua lei de gravitação, surge a confirmação das leis de Kepler. No domínio da óptica, Newton inventou o telescópio refletor, desenvolvendo as idéias básicas dos principais ramos da física teórica, nos dois primeiros volumes do Principia e no terceiro volume, Newton aplicou suas leis ao movimento dos corpos celestes. O Principia é reconhecido como o livro científico mais importante escrito. A Nova Astronomia
1ª. Lei - Lei das órbitas 2ª. Lei – Lei das áreas 3ª. Lei - Lei dos períodos As Leis de Kepler
Os planetas descrevem órbitas elípticas em torno do Sol, que ocupa um dos focos da elipse descrita Lei das órbitas - 1ª. Lei de Kepler
O segmento imaginário que une o centro do Sol e o centro do planeta varre áreas iguais em iguais intervalo de tempo. Lei das áreas - 2ª. Lei de Kepler
O quadrado do período de revolução de cada planeta é proporcional ao cubo de seu raio médio. Lei dos períodos - 3ª. Lei de Kepler
Sendo T o período do planeta, isto é, o intervalo de tempo para ele dar uma volta completa em torno do Sol, e r a medida do semi-eixo maior de sua órbita (denominado raio médio), a Terceira Lei de Kepler permite escrever: T2 = K r3 A constante deproporcionalidade K só depende da massa do Sol. Lei dos períodos
01. O período de Mercúrio em torno do Sol é da ordem de ¼ do ano terrestre. O raio médio da órbita do planeta Plutão em torno do Sol é 100 vezes maior que o raio médio da órbita de Mercúrio. Calcule o valor aproximado do período de Plutão em torno do Sol, medidos em anos terrestres. exercícios
Solução: 01 De acordo com a 3ª. Lei de Kepler, podemos escrever para Plutão e Mercúrio: T2p = Kr3p T2M = Kr3M Dividindo membro a membro, resulta T2p/ T2M = r3p/r3M Sendo TM = ¼ do ano terrestre e rp = 100 rM vem: T2p / (1/4)2 = (100 rM)3/ r3M T2p = (1/4)2 . 106 Tp = 250 anos terrestres exercícios
Gravitação Universal
Dois pontos materiais atraem-se com forças cujas intensidades são diretamente proporcionais às suas massas e inversamente proporcionais ao quadrado da distância que os separa. Lei dA Gravitação Universal
F = G(Mm) / r2 Constante de gravitação universal G = 6,67 . 10-11 N.m2/kg2 Lei dA Gravitação Universal
Esta lei estabelece duas relações importantes: Quanto maior a distância entre dois corpos, menor a força de atração, e vice versa. Quanto maior as massas dos corpos, maior a força de atração, e vice-versa. Lei dA Gravitação Universal
02. O Planeta Marte está a uma distância média igual a 2,3 . 108 km do Sol. Sendo 6,4 . 1023 kg a massa de Marte e 2,0 . 1030 kg a massa do Sol, determine a intensidade da força com que o Sol atrai Marte. É dada a constante de gravitação universal G = 6,67 . 10-11 N.m2/kg2 exercícios
Solução: 02 Passando a distância envolvida para metros e aplicando a lei da gravitação universal temos: F = G m1m2/r2 F = 6,67 . 10-11 . (2,0 . 1030 . 6,4 . 1023)/(2,3 . 1011)2 = F = 6,67 . 10-11 . (12,8 . 1053)/(5,29 . 1022) ~ 1,6 . 1021 N F ~ 1,6 . 1021 N exercícios
03. exercícios