19. Miniaula Astronomia GRAVITAÇÃO

os flamingos estamos para mais uma aula de astronomia e hoje nós iremos falar sobre o que segura todo o universo né que é a interação da gravidade a gravitação então se não houvesse a gravitação não teremos nenhum planeta estrela galáxia toda essa estrutura é mantida pelo preço é feito que nós ainda ainda é uma grande grande mistério mas que está sendo desvendado por figuras como as tem enilton pó inicialmente devemos lembrar que o universo é mantido pela gravitação existem sistemas que estão interligados desde uma galáxia o que segura uma galáxia no centro é a matéria

e essa propriedade é a gravitação os planetas do sistema solar até a própria terra está junto de você que segura seu corpo é isso é a gravidade e essa gravidade ela tem uma interpretação né e do raciocínio humano nós lembramos que na natureza hoje são conhecidos quatro interações um essas quatro interações são a gravidade né é que está mais próximo de nós nos sentimos o peso das coisas o eletromagnetismo que envolve seu nome dos elétricos e magnéticos a interação forte que une os átomos um próton ao de outro e etc e interação fraca responsável pela

também no núcleo né mas que responsável pela radioatividade e outros fenômenos e dela dessas todas elas estão ligadas dentro da matéria sob forma de energia o e as intensidade das radiações vale muito essas quatro interações que compõem o nosso universo conhecido hoje em dia a mais fraca de todas é a gravitacional então presentes e colocar uma força de gravidade como uma unidade a força nuclear fraca vai ser 10 elevado a 25 vezes mais forte a eletromagnética 10 a 36 e nuclear 10 a 38 quer dizer o que segura todo universo a gravidade por incrível que

pareça é a interação mais fracas que existe por quê porque ela ela participa de grandes estruturas uma força do criar ela é muito forte mas dentro de um ato muito pequeno enquanto que a gravidade é importante para uma galáxia estamos dimensões são muito grandes e o tempo em que ela atua muito grande enquanto que as outras interações atua no tempo muito mais curto a nossa ideia de gravidade o do com o tempo né na antiguidade se você imagina e é porque é que um corpo cai né porque que essa pedra cai essa bola cai na

atividade eles diriam seguinte ele diria que os corpos caem porque é de sua natureza cair né essa ideia parece que ele tá dizendo nada né mas na realidade isso press aba uma qualidade da matéria então para é para a antiguidade a matéria tinha dentro dela uma propriedade de queda qualquer lugar que você botar chave já cairia e o que pelo que eles observavam o que acontecia hoje nós sabemos se colocavam no espaço lá não cair né séculos depois isaac newton e uma outra interpretação ele disse que os corpos caem devido a uma força então corpo

cai porque existe uma força que imprime uma aceleração a ele uma variação de velocidade essa ideia de força vigorou por 300 anos e aí nós usamos ainda mas ela evoluiu não as ideias de einstein são diferentes para as tem a matéria cu me passa o tempo quer dizer a gravidade é devida a curvatura do próprio espaço que nós vamos ver mais à frente como é que isso funciona mas parece uma coisa de ficção né a nunca viu espaço oco mas como é que a gente pode entender é mais palpável você imaginar uma força né por

isso que ela é foi utilizado por muitos anos muitos séculos e só a evolução com a física moderna que aconteceu isso então nessas estruturas existem basicamente uma duas ideias básicas da física clássica e da física moderna então nós estamos no meio desse embate né é claro que já contei isso aconteceu há 100 anos né mas nós ainda estamos desvendando o que ocorre com a gravidade para nilton que representa a física clássica na casa da mecânica a gravidade produz forças que interagem no espaço tridimensional espaço plano para a está em gravidade altera as quatro dimensões em

redor bom então o um aparelho a ideia clássica da edinilton informa que nós estamos trabalhando o espaço tridimensional e a interação entre eles é através de forças isso é um modelo como todo modelo físico lá é um modelo que pode ter críticas modelo não é uma representação da realidade não é a própria realidade a isto é apresentam um outro modelo em que mostra que a gravidade é devido à estrutura do espaço então que é mais importante é o que acontece entre o corpo e outro ou no seu espaço ao redor essas duas teorias se bateram

há 100 anos atrás e hoje nós aceitamos a a teoria da gravidade de artista como a mais completa embora adenilton descreva muito bem uma série de fatos a gravitação clássica né que de newton ela começou na observação de algumas leis experimentais o meu pé para aí e a organizando dados e informações a ciência sempre começa assim né ela examina os dados as informações para fazer um modelo então observando os planetas verificou as três leis características dos planetas a primeira lei que diz que os planetas giram sobre elipses né a segunda lei que diz que os

planetas warren áreas iguais em tempos iguais né e observou isso através de anos né e junto com dados anteriores a ele também e a terceira lei que diz que quando os planetas giram na em órbitas ao redor do sol o período ao quadrado dividido pelo a distância média deles ao cubo é constante para todos os planetas então quê que ele viu nessas leis essas três leis uma ordem bom então a gente junta uma lei faz uma teoria as teorias são formadas por leis as leis são específicas e quanto que o a teoria é mais geral

ela serve para todos os fenômenos dentro daquela sua abrangência é claro né a gravitação clássica foi sintetizada com a as leis de newton os conceitos de newton é que nos diz que dois corpos a uma distância de um com massa m1 e outro com massa m2 não tiver os dois corpos com massas diferentes a uma determinada distância existe uma força que atrai eles que é o produto da de uma constante produto das massas inverso do quadrado da distância essa constante g vale 6,67 x10 - 11 milton por quilograma quadrado então essa a pensar essa ideia

de newton de que o atração da gravidade é que puxa os corpos pelo uma por uma força né essa força pode ser analisada verificada e vamos podemos ter suas propriedades né na gravitação clássica é um problema típico e todo mundo perguntava por que que a lua não cai na terra e aí você olha no tá sempre girando ali nós vamos vamos imaginar somente a lua ea terra à lua girando em torno da terra esquece o salvou isso ocorre porque na realidade a lua está caindo newton mostrou que a lua está caindo só que quando ela

cai né inclusive esse mediu isso mas você é possível você fazer o cal e um segundo a lua cada direção da terra e um milímetro então a medida que habita a terra que tá loira a lua cai e ela é em curte ali uma uma queda mesmo se a lua ea terra tiver separado a lua e a cair na terra mesmo só que os dois estão em movimento se ela cair na terra até ela tá girando em torno do sol não tá parada né além de girar em torno de seu diretor do solo tá andando

e a lua também então os dois estão caindo sobre a lua cai sobre a própria órbita essa ideia de newton e é com isso com essa ideia ele pode fazer alguns cálculos por exemplo a imaginar uma esfera girando em torno do centro com tubo e o peso baixo uma pedra gerando assim é como se fosse um planeta só que essa força que você segura ela é um essa força peso para baixo é a força da gravidade então e nunca imaginou se a lua está girando em torno da terra existe uma força centrípeta voltada para o

centro e essa força já é conhecida você pode fazer um experimento e medir essa força aqui na terra que tanto fez uma semelhança entre o que acontece na terra e o que acontece com a lua ele mostrou que a for essa força que segura para o centro no sistema terra-lua é a força da gravidade essa força da gravidade pode ser igual a de uma força da gravidade é igual a força centrípeta essa ideia de mim que é massa vezes aceleração né a ideia dele que toda a força produz uma aceleração com a quantidade de massa

depende da massa e depende da aceleração então é ele imaginou bom já que nós podemos relacionar aceleração força e massa vamos pegar nossas ferramentas aqui na terra e aplicado nós sabemos que a velocidade angular porque é o diretor é o ângulo sobre o tempo né dois pisos onde tempo aceleração centrípeta que o corpo sobre movimento circular é o mega 2 vezes é o homem e do espírito obter então ele relacionou uma coisa com a outra usando essa forma aqui ó força da gravidade a massa vezes aceleração a massa vezes aceleração é essa a força da

gravidade a força da gravidade e gm que é migrante do corpo e do corpo maior menor sobre r2 substituindo na equação né que newton relacionou a coisa na terra que o outro nós podemos substituir essas duas equações nessas duas e o que é que nós obtemos nós obtemos que há uma relação entre a distância ao corpo e o período essa essa relação r3 sobre t2 olá como estás depende da massa do corpo grande da aceleração e do pi tudo constante se r3 obter dois é controle constante de 2 sobre três também é constante isso é

o que isso aqui é a segunda lei de kepler então essa segunda lei de quer para que nós vimos antes tinha sido verificado experimentalmente então newton provou que aquilo ali era válido então lembre-se que para ser ciência tem que ter não só verificação experimental mais uma teoria lógica e um acabou os matemático para suportá-la né e foi isso filho tão fez e ele ampliou mais a grande conquista dele é que essa força universal ela atua na terra é um corpo caindo na terra à lua girando em torno da terra um lançamento de um corpo que

vai sair da terra até previa o lançamento de foguetes que poderiam sair da terra e no próprio sistema solar na a gente poderia verificar o movimento de todos os planetas poderíamos calcular isso foi feio bom e até hoje isso funciona então a essa física é uma física extraordinária porque ela tem ela se fecha ela só não parou nisso porque é havia uma coisa que poderia melhorar lá as teorias que vem antes da das antigas são para melhorar melhorar e causar e tirar alguns digamos preconceitos né no conceito que nós temos porque a gente nem sempre

se baseia em coisas vividas mas às vezes tem coisas fenômenos que acontecem no universo que a física clássica não pode explicar na terra nós temos uma gravidade aceleração da gravidade de 9,8 metros por segundo ao quadrado em média porque em média porque na terra varia né aqui é o mapa da terra da gravidade sendo distribuído então no mar é um valor na terra outro lugar mais alto mais baixo latitude e longitude diferentes isso ocorre ser a analisar se a aceleração da gravidade aqui nós temos um gráfico né que mostra aqui aceleração da gravidade 9,8 aqui

em cima mas se você for para o centro da terra chegar lá e zero se na terra do centro da terra tiver um espaço vazio né uma sala lá você entra na sala no centro da terra o que que vai acontecer você vai ficar flutuando parado na porque a gravidade vende todos os lados feita pela matéria e você vai ficar flutuando no centro da terra não tem gravidade a então podemos imaginar o seguinte olha aqui do lado a terra aqui e se você caísse no elevador fizesse um buraco de um lado até outro na terra

e nesse elevador você quer ir para o japão que elevador aí você desce de elevador o que acontece se você tiver em queda livre né solta elevador cai você leva 42 minutos para chegar até o outro lado 20 minutos para chegar até o centro você vai acelerando em queda livre vai mudando aceleração da gravidade mas vai acelerando se você chega até velocidade de 28 mil km por hora rodando está enorme quando passado o centro você começa a diminuir até chegar o outro lado então você leva 42 minutos atravessa a terra sem gastar energia sem gastar

energia como é possível você gasta energia chamada energia gravitacional né a energia da gravidade só tem um problema né a terra não é tão perfeito assim né o núcleo dela a temperatura de 4 mil cinco mil graus e as pressões no lucas ao enorme ainda não dá para fazer esse túnel com a nossa tecnologia de hoje mas você pode não entrar na terra mas você pode sair né então na terra nilton é mais nada se você mudar a sua velocidade se você quiser um lançamento né você pode ir a uma distância cada vez maior até

que você atinge uma velocidade e que você cai só que até você tá uma distância tão longa e uma velocidade tão grande que ao invés de cair diretamente você cai sobre a própria bom então você entra em órbita digamos assim então o que newton estava prevendo em outro estava pegando que era possível entrar em órbita quando você entra em ordem a alcançar essa energia para sair a sua energia cinética equivale a sua energia da gravidade a terra tem uma energia que puxa aquela que empurrou o elevador até o japão até o outro lado da terra

é possível é mas a gente pode aproveitar essa energia para colocar um corpo fora da terra só que eu tenho que dar uma energia cinética que vença essa energia da gravidade que puxa né é então se eu mostrar que a energia cinética é igual a energia potencial a sabemos que energia potencial é força vezes a distância no caso a distância é o limite do próprio raio da terra né você está ali na superfície da terra quer sair né como aquele aquele seu nome você bota um canhão por ganhar um caio avalia chegou naquela casa mais

que velocidade teria então se você igual a essas duas energias né a energia cinética é um meio-dia o quadrado a energia potencial é força mesmo distância a força é a força da gravidade gm grande é pequeno sobre r2 se eu pegar essas duas equações e colocar na equação de cima né substituir colocar na equação de cima né substituir eu tenho essa relação multiplica a força pela distância igual a a energia então se eu fizer esse cálculo eu posso calcular velocidade a velocidade vai dar esse valor aqui em função de g m e r a velocidade

vai ser raiz quadrada de dois gms br essa velocidade a velocidade mínima para sair da terra né que aqui no nosso caso na no caso da terra está em torno de 40 mil km por hora então se você atingir 40 mil km por hora você consegue sair da terra se a velocidade a velocidade de escape no chão a velocidade de escape cada corpo tem um diferente né a terra também tem algumas forças estranhas na por exemplo tem lugares que você vai na praia bom dia tá tudo seco pra você vai de tarde tá tudo cheio

de água é só as marés essa maré é ela é ação ações da luz do sol sobre a terra por quê porque se você olhar bem a terra você vai verificar aqui na terra é um corpo muito extenso a força da gravidade da luz do sol sobre um corpo extenso é diferente aqui aqui lá então existem lugares diferentes porque está distância diferente e a composição da terra também não é homogênea né e isso faz com que apareça uma força diferencial dessa forma que dá o valor dessa força diferencial que a força de maré ea força

de maré é capaz de puxar mais a água do que o solo né a água pode subir 2,3 metros tem o rádio chega até 10m de altura não é conforme o leito oceânico o solo na tv que a gente acha que não existe maré de solo tem que parar solo em são paulo tem um grupo de pesquisa que faz determina a zona das marés de solo né eles medem e o solo ele sobe mais ou menos um metro na quase um metro no máximo 50 cm tem lugar que é 30cm então mas como é que

a gente 17 o solo subindo a gente não sente o solo subindo porque toda a terra não é sobe 30cm 50cm para terra inteira nada né então a gente não sente muito por causa disso existem as marés é que podem ser formadas a força do sol quando a lua eo sol estão na vida só as marés são mais altas quando eles estão em quadratura né forró 90 graus a lua ou seja no quarto crescente no quarto minguante são menores das marés e o e existe uma outra gravidade que foi a gravidade relativística né que foi

criada por albert einstein o einstein lançou a ideia de que a gravidade podia não ser exatamente daquela forma como newton imaginava o as tem não imaginou uma ideia de força ele me ajudou aqui ao redor de uma determinada massa existe o espaço mas como é que se comporta esses passos bom se esse espaço tiver só uma dimensão e é uma reta tiver duas dimensões x y é um plano um corpo com três dimensões é esse que nós enxergamos que nós conseguimos ver detectar tem três dimensões x y z ele disse ainda informou a bola veja

bem porque só três dimensões então ele pegou uma outra grandeza chamada tempo incorporou ele mostrou que tem quatro dimensões nós só enxergamos e três mas existe uma quarta dimensão então para o einstein essa dimensão na gravidade nilton viana é o movimento de um planeta sobre um plano com a força atuando esse é um modelo né funciona funciona mas em alguns casos não dá certo então começou analisar caso que não dava certo então teve que criar a teoria da relatividade geral né em que as distâncias são sobre o espaço curvo essas distâncias observe aqui ou se

ele tivesse que calcular a distância entre dois pontos na terra a gente precisar de x é só que não acrescentou mais uma grandeza o tempo então essa distância né ele chamou de espaço o tempo o espaço tempo é um sistema de coordenada de quatro de quatro entidades né x y z e t sendo que esse ter está no formato imaginário ou seja a gente se vê a influência dele mas não pode medir diretamente como é que ele funciona só indiretamente o as tem base ou se do princípio da equivalência como toda teoria né como newton

mostrou por exemplo que um corpo girante uma força centrípeta é igual da gravidade ele lançou isso a ideia e deu certo o ajuda também na sua mão ter ideia e mostrou que no princípio da equivalência que quer dizer o seguinte referenciais sobre ação de gravidade equivale na referenciais acelerados quer dizer um corpo está na gravidade aqui por exemplo é que tá a terra aqui o elevador por que que ele quer puxado pela terra por quê que eu coloco caio eu cai que ele é acelerado então o anjo me mostrou que o referencial sobre assando de

gravidade é equivalente a um referencial acelerado se é acelerado mexe com aceleração mexe com velocidade mexe com as grandezas de posição as grandezas exposição são x y z e t então mexe com o tempo é todo mundo achou que isso aí era uma coisa maluca que vai dizer criado mas existiram várias comprovações depois né na relatividade geral o ar sem mostrou deu a ideia de que o espaço curvo precisa de uma outra geometria e a nossa geometria geometria plana é aquela em que a menor distância de dois pontos é uma reta então se você pegar

na nossa nossa geometria euclidiana uma reta é menor distância entre dois pontos mais se o espaço for curvo a menor distância não é uma reta é uma geodésia essa curva geodésica né ela está submetida a superfície então por exemplo na terra a menor distância entre dois pontos não é uma reta é uma curva sobre o planeta terra né então isso isso eu levou o arsenal a seguinte ideia olha só pegar o círculo existe uma coisa na geometria euclidiana que é válida um círculo com raio r o ciclo é dois filhos o raio ou seja é

é é o pi vezes o diâmetro não é que se deus quiser calcular o bia só dividir a circunferência pelo dobro do raio aqui o valor de pi mas se o espaço for curvo uma circunferência não vai ser uma circunferência vai ser uma circunferência dobrada então essa mesma relação vai ser diferente o pino vai ser o mesmo então ele chegou à conclusão de que o número fiz não será constante se dá uma ideia tem que ser o pib varia isso nos leva a uma outra coisa leva o que leva a uma geometria não-euclidiana ou seja

a gente tem que criar para o universo uma geometria que seja proporcional ao que acontece com o espaço se o espaço está sendo curvo então a gente tem que mudar também é as ferramentas que o as tem utilizou principalmente foi o cálculo tensorial que é um palco extremamente complexo né onde ele ele coloca uma coordenadas é uma ferramenta matematicamente matemático que generaliza escalares a matriz você representa ele através de ele dimensões enquanto que na geometria clássica ou na física clássica se quiser mostrar a velocidade é vxv aí foi fazer falta mas o que tem uma

quarta componente então você pode votar quantas quiser esses tensores é ele substitui generalizam os vetores e os escalares e as matrizes também e eu acho tem criou dois tensores para representar isso essa ideia dele qual é o tensor de einstein né que descreve a curvatura do espaço-tempo como é que está está curvo e o espaço não tiver muito curvo valem as leis da física clássica e o tensor de energia momento né a gente sabe que quando fala energia tá falando matéria né igual mc o quadrado então esse tempo só aqui ver como é que tá

a distribuição de matéria e de momento de de movimento então aqui a matéria e aqui é a curvatura do seu espaço ao redor com essas ferramentas o ar tem fez a sua equação fundamental e a equação fundamental da relatividade geral essa daqui nós estamos apenas dando a ideia claro que envolve uma matemática extremamente complexa né que é que está fora do nível de ensino médio mas a gente pode ter uma ideia o que o que que ele criou na na equação dele o primeiro tensor eu tensor de einstein né mostra como é curvatura como é

a distância entre dois pontos por exemplo ao tempo que gasta do ponto de vista de quatro dimensões e do lado de cá e se te né com duas tema ele né e representa a distribuição de matéria e no meio com a constante gc4 é uma constante ou seja um é proporcional ao outro quanto mais concentração de matéria mais curvatura do espaço-tempo então por exemplo a terra terra terra é lá quando ao seu redor é uma curvatura do espaço-tempo então para você andar uma determinada distância perto da terra e é diferente de andar no espaço que

não tem matéria espaço livre de matéria qualquer corpo que vai andar ele percorre uma distância diferente mas é a mas nunca foi medido isso nunca nunca foi vendido porque a terra tem uma massa pequena então essa curvatura do espaço é pequena né não dá para perceber mas se você fizer com uma galáxia né ou com buraco negro com estrelas de nêutrons ar na astronomia e só já se torna importante né você vê ao redor uma estrela emitindo uma luz com red shift ou seja com desvio da sua luz para o vermelho então esses desvios batem

com a predição de astro né existem muitas comprovações disso né uma das comprovações eu achei a ideia que mais te fez é que quando uma estrela emite uma luz quando chega próximo ao sol por pelo espaço está curvo ela faz uma curva então você vê ela em outra posição e essa diferença esse ângulo de diferentes deflexão é causada pela pela variação ao redor do sol do próprio espaço isso foi observado em 29 de maio de 1919 durante o eclipse não ele foi observado da ilha do príncipe e também sobral aqui no ceará eles observarão na

hora que a lua entrou na frente do sol cobriu e apareceu nas estrelas tiraram foto das estrelas ao redor e verificaram que ela estava deslocada do lugar previsto esse deslocamento é uma comprovação da teoria da relatividade e outras comprovações hoje em dia existem mais de 200 comprovações da teoria da relatividade geral uma outra clássica nós vamos mostrar somente as mais clássicas é o sobre o periélio de mercúrio mercúrio gira em torno do sol uma órbita bastante excêntrica não é bem achatada em relação aos planetas é claro a terra praticamente o círculo lá mais mercúrio não

bastante achatado quando ela é achatada e o periélio dela que é o ponto que ele mais se aproxima do sol né tem um avanço que não era previsto a previsão da mecânica tava o valor 532 segundos de arco de depreciação na hora de medir pela astrometria né com o telescópio dava 575 obra uma diferença de 43 segundos né desse avanço do peri uai se fez os cálculos previu isso aí quando for medir comprovado né as lentes gravitacionais também são comprovação da teoria da relatividade geral uma grande massa entre uma galáxia ea terra quando você vai

observar o o espaço sendo curvo por essa massa massa distorce o espaço isso causa que uma galáxia que seria pequena com aqui ó nessa imagem ela fica grande como aquele livro então você amplia nossa um excelente gravitacional é uma distorção do espaço-tempo e as ondas gravitacionais também eu sou uma comprovação da teoria da relatividade de einstein segundo arte com dois buracos negros se chocam eles geram uma onda essa onda vibratória é uma onda de gravidade que nunca tinha sido medida até o 2016 com instrumentos a laser eles conseguiram medir que um choque de buracos e

causou uma vibração isso hoje em dia já foram feitas várias né mais de 10 medições de que isso realmente está acontecendo né é uma onda gravitacional que nós não sabemos ainda aplicação mas no futuro nós temos grandes aplicações dessas ondas gravitacionais tá bom então demos uma passada geral aqui sobre a gravidade e para a gente ter uma ideia da importância dessa gravidade da sagrada dessa lei que rege o funcionamento do nosso universo ok obrigado viu