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Quinta-feira, Julho 7, 2022

A maior demonstração de física de todos os tempos aconteceu na Lua

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Coisas cai tudo A Hora. Talvez você tenha deixado cair uma bola. Talvez aquela xícara de café tenha escorregado de suas mãos. A situação mais provável é que um gato tenha decidido derrubar um objeto de uma mesa – porque é isso que os gatos fazem.

E enquanto as coisas vêm caindo, as pessoas têm dúvidas sobre o que está acontecendo (e sobre a motivação do gato). Um objeto em queda se move com velocidade constante ou acelera? Se você deixar cair um objeto pesado e um leve ao mesmo tempo, qual cairá mais rápido?

O melhor dessas duas perguntas é que você pode perguntar a praticamente qualquer pessoa e elas terão uma resposta – mesmo que estejam realmente erradas. A coisa ainda maior é que é bastante simples determinar as respostas experimentalmente. Tudo que você tem a fazer é deixar cair algumas coisas.

Algumas das primeiras explicações sobre o que acontece quando você deixa cair coisas remontam a Aristóteles (por volta de 350 aC), que estava interessado em explicar como o mundo funciona. As respostas de Aristóteles eram bem simples: se você largar alguma coisa, ela cairá no chão. Ele cairá com velocidade constante. Se você soltar dois objetos ao mesmo tempo, o mais pesado se moverá para baixo com uma velocidade maior do que o mais leve. É isso. E realmente, isso parece que pode ser verdade. Quer dizer, se eu deixar cair uma pedra e uma pena, parece claro que a pedra atingirá o chão primeiro.

Mas há um problema. Não há um experimento para verificar se isso está correto. Aristóteles era um filósofo, não um cientista, e como a maioria dos outros filósofos gregos de seu tempo, ele gostava de experimentos mentais, não experimentos científicos. (Os gregos sabiam que não poderia haver um experimento perfeito, porque algum erro sempre seria introduzido nos dados. Eles achavam que buscar evidências imperfeitas do mundo real apenas os empurraria para fora do caminho de determinar as verdades últimas do universo por meio de lógica e raciocínio.)

O raciocínio de Aristóteles para esse tipo de movimento realmente faz sentido. Todos podemos concordar que se você empurrar algo, ele se moverá. Quanto maior a força de empurrão, mais ele se moverá – isso significa que ele irá mais rápido. Isso faz sentido, certo? E se você segurar uma pedra e uma pena, a força gravitacional sobre a pedra é claramente maior. Você pode sentir essa força quando levanta os dois objetos para compará-los. Não há mistério aí. Portanto, se a pedra tiver uma força de tração para baixo maior, ela terá uma velocidade de queda maior. Se você deixar cair uma pedra e uma pena, a pedra atingirá o chão primeiro. Ver? Física não é tão difícil.

Bem, mesmo que essa explicação faça sentido, ela está de fato errada. Realmente, a única coisa correta é que normalmente uma pedra atinge o solo antes de uma pena.

Para entender o porquê, vamos começar com a ideia mais básica – a relação entre força e movimento. A maioria das pessoas chama isso de segunda lei de Newton, mas se você usar o “modelo força-movimento”, isso também seria legal. Para movimento em uma dimensão (como com um objeto em queda), podemos escrever isso como:



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