Tatá completa a história sobre a descoberta da gravidade
ilustração: @paozinho_celestial
E como foi que Newton provou algo que não podia ser visto? A gravidade não pode ser observada, apenas sabemos que existe e que as formulações sobre ela funcionam.
Newton elaborou a sua teoria com a observação do movimento da Lua e concluiu que a força que a mantém em órbita é da mesma natureza daquela que a Terra exerce sobre um corpo em uma superfície. Mas… Como ele fez isso???
Conforme expliquei no texto passado, a maçã, ao longo do seu caminho de queda ganha aceleração, e foi nisso que Newton pensou, imagino eu. Foi aí o pulo do gato, já que os pensamentos sobre forças, tanto na Lua como na Terra, já estavam se cruzando.
A constante gravitacional na superfície terrestre que tanto conhecemos como g ≈ 9,8m/s2 não foi exatamente descoberta por Newton. O que ele fez foi formular as teorias que posteriormente foram corroboradas e que deram valores numéricos ao que até aquele momento eram ideias.
Então vamos diminuir nossos passos e entender como Newton formulou a gravidade na superfície terrestre. Ele sabia que o fenômeno da maçã ocorreu por conta de uma força, então já temos nossa primeira incógnita da equação. O valor dessa força deve ser proporcional à massa do objeto em estudo (e temos a segunda incógnita) mas ainda falta algo, que deve ser comum a todos os objetos e deve ser constante, e isso só pode ser a aceleração com que eles caem. Logo chegamos na famosa expressão da dinâmica: F = ma.
Não podemos nos esquecer das outras duas leis de Newton. A primeira nos diz que um corpo em repouso tende a continuar em repouso a menos que uma força externa aja sobre ele. A terceira, de ação e reação, que diz que para toda força externa que atua sobre um corpo, existe outra que atua no sentido e direção opostos. É por causa dessa última que não somos puxados para o centro da terra. Temos a gravidade nos puxando para baixo e uma força normal, que faz um ângulo de 90 graus com o chão, com sentido e direção opostos. Quando calculamos a força resultante sobre o corpo, a força normal e a gravitacional se anulam, como se nenhuma força existisse naquele corpo, em termos matemáticos, já que o resultado é zero.
Tá bom, entendemos tudo isso, mas como existe a relação entre a força aqui e aquela que age na Lua?
Para tal hipótese, Newton pensou que quanto mais distantes estão os objetos, menor será a força entre eles. E é simples pensar nisso: um ímã funciona dessa forma, quando estão distantes, a força que fazem para estarem juntos é pequena, mas, conforme se aproximam aproximando, a “vontade” de estarem unidos é cada vez maior.
Então temos que a força é inversamente proporcional à distância ao quadrado. Quando falamos de força, sabemos que ela age sobre um objeto — um objeto com massa —, só que, nesse caso, queremos saber da interação entre dois objetos, então serão duas massas. Pela segunda lei da dinâmica de Newton, sabemos que a massa do objeto é proporcional à força. Aqui, na gravitação universal, isso também se aplica. Então, temos as seguintes informações: F ∝ m1*m2/r2. Só que, novamente, está faltando algo, e dessa vez nós sabemos o que é: a constante gravitacional. Mas, numericamente, não é a mesma que age na superfície da Terra.
Agora, temos que F = G*m1*m2/r2. Como Newton não tinha a tecnologia necessária para medir as constantes, elas só foram descobertas depois.
Perceberam como funciona a ciência? É um trabalho conjunto: primeiro foi Galileu, falando sobre a queda dos corpos pesados, implantando a ideia de gravidade. Depois veio Newton e formulou a força gravitacional. E, alguns séculos depois (XVIII–XIX), cientistas como Henry Cavendish e Jean-Baptiste Biot fizeram experimentos para medirem g, a constante gravitacional terrestre.
