Gravidade & Queda Livre

Solte algo e ele cai — não é coincidência, isso é gravidade: duas massas quaisquer se atraem. A $F = ma$ de Força e Leis de Newton descreve exatamente esse empurrão e puxão, e a Terra, enorme e bem debaixo de você, domina a vida cotidiana.

Quão forte a Terra puxa?

Na superfície, cada quilograma de matéria é puxado em direção ao centro com cerca de 9,8 newtons. Esse número é chamado de $g$ :

1 kg → cerca de 9,8 N;
50 kg → cerca de 490 N.

Suba em uma balança e a leitura é precisamente essa força.

Queda livre: mais rápido a cada segundo

Sem resistência do ar, um objeto em queda ganha cerca de 9,8 m/s de velocidade a cada segundo:

$v = gt$

Após 1 segundo: 9,8 m/s. Após 2: 19,6 m/s. Após 3: 29,4 m/s. Esse movimento de "mesmo ganho a cada segundo" é aceleração uniforme — a aceleração de Velocidade e Movimento é $g$ aqui. A distância percorrida:

$d = \frac{1}{2}gt^2$

Qual a distância em dois segundos

$d = \frac{1}{2} \times 9,8 \times 2^2 = 19,6$ metros. Não $9,8 \times 4 = 39,2$ — esse $\frac{1}{2}$ importa, porque a velocidade começa em zero e aumenta gradualmente.

Massa e peso

Massa é a quantidade de matéria que um objeto contém (em kg) — nunca muda. Peso é a atração que um planeta exerce sobre ele (em N) — muda com o planeta:

$W = mg$

A atração da Lua é cerca de um sexto da da Terra, $g \approx 1,6$ m/s².

Seu peso sobrevive à viagem à Lua?

Um astronauta de 50 kg: na Terra $W = 50 \times 9,8 = 490$ N; na Lua $W = 50 \times 1,6 = 80$ N. O peso diminui drasticamente, mas a massa continua sendo 50 kg — a pessoa não ficou menor, a Lua apenas puxa mais suavemente.

Com ar no caminho

Na Terra, uma pena flutua enquanto uma pedra despenca — a resistência do ar arrasta a pena. Em 1971, um astronauta na Lua (que não tem ar) soltou um martelo e uma pena juntos, e ambos atingiram o chão no mesmo instante. No vácuo, tudo cai igual. Onde a resistência do ar é forte — pense em um paraquedista antes de abrir o paraquedas — a resistência cresce até equilibrar a gravidade, e a velocidade para de aumentar. Essa velocidade é a velocidade terminal, cerca de 200 km/h para um paraquedista.

Uma história, dois registros

Cair é altura sendo trocada por velocidade: a energia potencial se transforma em energia cinética na contabilidade de Trabalho e Energia. Conte a história uma vez com forças, uma vez com energia — os dois registros devem se equilibrar.

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Questionário rápido

0 / 3 corretas0 / 3 corretas

1. Em queda livre, qual a distância que um objeto cai em 2 segundos?
2. Quanto pesa um astronauta de 50 kg na Lua?
3. No vácuo, a pena e o martelo caem juntos porque…