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Física GRAVITAÇÃO UNIVERSAL Ilan Rodrigues.
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1 Física GRAVITAÇÃO UNIVERSAL Ilan Rodrigues
2 SUMÁRIO O QUE É A ASTRONOMIA? A EVOLUÇÃO DA GRAVITAÇÃO
AS LEIS DE KEPLER FORÇA GRAVITAÇIONAL ACELERAÇÃO GRAVITACIONAL VELOCIDADE DE ESCAPE ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL
3 1. O QUE É ASTRONOMIA ? Há algumas perguntas que sempre são feitas:
a) O que é de fato a astronomia ? b) E para que ela serve e como ela afeta o nosso dia-a-dia? Essas são boas questões, e vale a pena respondê-las
4 a) O que é de fato a astronomia ?
A Astronomia é o estudo de todos os objetos celestes. Ela estuda virtualmente todas as propriedades do Universo, desde as estrelas, planetas e cometas até as maiores estruturas e fenômenos cosmológicos; ao longo de todo o espectro eletromagnético...e mais. Ela é o estudo de tudo aquilo que foi, que é agora e que será no Cosmos – desde os menores átomos até a aparencia do Universo nas suas maiores escalas.
5 b) E para que ela serve e como ela afeta o nosso dia-a-dia?
A astronomia também é útil para: Agricultura: - determinar o período de plantio e colheita. Navegação Náutica: - O conhecimento das marés é essencial para o tráfego náutico. - A posição dos astros. - Hoje usamos técnicas GPS (que por sinal também derivaram da pesquisa astronômica).
6 b) E para que ela serve e como ela afeta o nosso dia-a-dia?
Arquitetura: projeto de edifícios, para se obter condições térmicas e de iluminação adequadas. A pesquisa e a descoberta de novos asteróide. Mudanças climáticas: - variabilidade da emissão total de radiação solar e radiação ultra violeta - Partículas de alta energia afetam a camada de ozônio.
7 b) E para que ela serve e como ela afeta o nosso dia-a-dia?
Astronomia de posição (astrometria): - lançamentos de satélites. Previsão de tempo: - Hoje é altamente precisa, e em muitos casos é essencial para o salvamento de preciosas vidas humanas.
8 2. A EVOLUÇÃO DA GRAVITAÇÃO
Desde a Grécia antiga, pelo menos, dois problemas foram objeto de persistente investigação: (1) a tendência dos corpos, tais como as pedras, de cair em direção à Terra quando abandonados (2) os movimentos dos planetas, inclusive o Sol e a Lua, que eram considerados planetas naquela época.
9 A EVOLUÇÃO DA GRAVITAÇÃO
Ptolomeu (século 11 d.c.) desenvolveu um modelo geocêntrico (centrado na Terra). Nicolau Copérnico no século XVI ( ) propôs um modelo heliocêntrico (centrado no Sol). Galileu Galilei (século ). Tycho Brahe ( ). Johannes Kepler ( ).
10 3. AS LEIS DE KEPLER a) 1ª Lei (Lei das órbitas)
b) 2ª Lei (Lei das Áreas) c) 3ª Lei (Lei dos Períodos)
11 a) 1ª Lei (Lei das órbitas)
As órbitas dos planetas são elipses, onde o Sol ocupa um dos focos. Planetas SOL F2 F1
12 b) 2ª Lei de Kepler (Lei das áreas)
Os planetas percorrem áreas iguais da sua órbita em intervalos de tempos iguais.
13 b) 2ª Lei de Kepler (Lei das áreas)
14 b) 2ª Lei de Kepler (Lei das áreas)
15 b) 2ª Lei de Kepler (Lei das áreas)
∆T1 A1
16 b) 2ª Lei de Kepler (Lei das áreas)
17 b) 2ª Lei de Kepler (Lei das áreas)
18 b) 2ª Lei de Kepler (Lei das áreas)
19 b) 2ª Lei de Kepler (Lei das áreas)
20 b) 2ª Lei de Kepler (Lei das áreas)
21 Velocidade Areolar = A t
b) 2ª Lei de Kepler (Lei das áreas) A2 A1 ∆T2 Velocidade Areolar = A t
22 A2 A1 Cada planeta mantém sua velocidade areolar constante ao longo de sua órbita elíptica. Logo: A1 = A t t2
23 Sol planeta
24 Afélio  ponto de maior afastamento entre o planeta e o Sol
VMÍN Afélio
29 ACELERADO
33 Periélio  ponto de maior proximidade entre o planeta e o Sol
VMÁX Periélio
34 Com isso, tem-se que a velocidade no periélio é maior que no afélio.
Periélio = 30,2 km/s Afélio = 29,3 km/s A2 A1 Com isso, tem-se que a velocidade no periélio é maior que no afélio.
35 c) 3ª Lei de Kepler (Lei dos períodos)
"O quadrado do período da revolução de um planeta em torno do Sol é diretamente proporcional ao cubo do raio médio de sua elipse orbital." Raio Médio  média aritmética entre as distâncias máxima e mínima do planeta ao Sol. T2 = K R3
36 Mercúrio 88 5,8 x 107 4,0 x 10-20 Vênus 224,7 1,08 x 108 Terra 365,3
Planeta T (dias terrestres) R (km) T2/R3 Mercúrio 88 5,8 x 107 4,0 x 10-20 Vênus 224,7 1,08 x 108 Terra 365,3 1,5 x 108 Marte 687 2,3 x 108 Júpiter 4343,5 7,8 x 108 Saturno 10767,5 1,44 x 109 Urano 30660 2,9 x 109 Netuno 60152 4,5 x 109 Plutão 90666 6,0 x 109
37 As Leis de Kepler dão uma visão cinemática do sistema planetário.
Do ponto de vista dinâmico, que tipo de força o Sol exerce sobre os planetas, obrigando-os a se moverem de acordo com as leis que Kepler descobrira? A resposta foi dada por Isaac Newton ( ): FORÇA GRAVITACIONAL!!!!
38 c) 3ª Lei de Kepler (Lei dos períodos)
"Dois pontos materiais se atraem mutuamente com forças que têm a direção da reta que os une e cujas intensidades são diretamente proporcionais ao produto de suas massas e inversamente proporcionais ao quadrado da distância que os separa." F = G . M . m d2
39 constante de gravitação universal
G = = 6,67 x (SI) F - M m F = G . M . m d2 d d F ~ M.m Onde: G = = 6,67 x 10-11Nm2/Kg2 F ~ 1 / d2
40 Ainda de acordo com as Leis da Gravitação Universal:
Devido a sua enorme massa, o Sol tende a atrair os planetas em sua direção Quanto mais próximo do Sol, maior a velocidade do planeta para que possa escapar do campo de atração gravitacional do Sol A densidade de um planeta influencia na sua velocidade de rotação (quanto mais denso, mais lento)
41 Gráfico Fxd F d
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GRAVITAÇÃO IVAN SANTOS. Os primeiros a descreverem sistemas planetários explicando os movimentos de corpos celestes foram os gregos. O mais famoso sistema.
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