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Gravidade: o Essencial Michael Fowler 1/15/07 Universidade de Virgínia, Departamento de Física Lei da Gravitação de Newton – deve ser capaz de:  explicar de que modo o voo de uma bala de canhão se relaciona com o movimento orbital da Lua;  saber que a intensidade da força gravitacional entre dois corpos de massa m1 e m2 a uma distância r pode ser calculada com a expressão: , sendo G = = 6.67 x 10-11 N.m2/kg2  como se relaciona a expressão anterior com a aceleração da gravidade (g).

Leis de Kepler – deve conhecer as três leis: I – os planetas têm órbitas elíticas, com o Sol num dos focos; II – os planetas varrem áreas iguais em intervalos de tempo iguais; III – a expressão T2/A3 é válida para todos os planetas do Sistema Solar.

Deve ainda ser capaz de:  derivar a Terceira Lei para órbitas circulares (mas conhecer o resultado para órbitas elíticas);  explicar como a Segunda Lei se relaciona com o momento angular.

Campo Gravitacional – deve ser capaz de:  esboçar as linhas de campo para duas massas diferentes, em particular próximo do ponto onde o campo desaparece;  determinar o campo gravitacional de um anel de matéria em diferentes pontos ao longo de um eixo;  demonstrar que o campo no interior de uma concha uniforme de matéria é nulo e, a partir daí, determinar como varia a aceleração da gravidade g à medida que se desce por uma gruta até ao interior da Terra.

Energia Potencial Gravítica – deve ser capaz de:  determinar a energia potencial gravítica de uma massa m exterior a uma massa esférica M (com M muito maior que m), ao calcular o trabalho necessário para alterar r;  saber como varia a energia potencial gravítica à medida que se desce por uma gruta até ao centro da Terra;  conhecer a relação entre a energia cinética e a energia potencial numa orbita circular, e explicar como essa energia cinética se relaciona com a energia necessária para o corpo escapar da órbita.

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Órbitas Elíticas – deve ser capaz de:  conhecer o significado dos termos a, b e e na representação de uma elipse;  conhecer as duas expressões básicas: e (Note que as expressões são exactamente as mesmas para órbitas circulares, apenas se substitui r por a e, no que toca a órbitas circulares, estas são fáceis de derivar. Questões sobre qual a trajectória mais eficiente para uma nave espacial que viaja entre dois planetas são resolvidas ao tomar uma órbita elíptica que toca os dois círculos nas extremidades, estudando-se a energia e a conservação do momento angular à medida que a nave viaja de um extremo ao outro. )  explicar qualitativamente o funcionamento da gravidade assistida, quando utilizada nas proximidades Júpiter.

Estrelas Binárias e Marés – deve ser capaz de:  escrever a equação de movimento para um sistema binário de estrelas com órbitas circulares e determinar o período do movimento a partir das massas das estrelas e da distância entre elas;  explicar, resumidamente, a ocorrência de dois movimentos de maré diários, e não apenas um.

Relatividade Geral – deve ser capaz de:  enunciar o Princípio de Equivalência e utilizá-lo para estimar a deflexão da luz ao passar pelo Sol.

© Michael Fowler, Universidade de Virgínia

Casa das Ciências 2013 Tradução/Adaptação de Nuno Machado e Manuel Silva Pinto

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Gravidade o essencial