Gravidade Aparente - Tópicos da Física

Isso é deduzido da Teoria da Relatividade.

A aceleração afeta como você sente a gravidade


Na literatura  chamamos isso de Princípio da Equivalência.

A teoria da Relatividade deduz que:  "por meio de um experimento realizado localmente, não é possível afirmar se a aceleração sofrida por um corpo é decorrente da gravidade ou da aplicação de uma força externa de outra natureza, que não a gravitacional, já que seus efeitos serão similares".


O que temos que interpretar disso é o seguinte:  o princípio da equivalência permite, ainda atendo-se à ideia de referencial inercial a "conversão" de um referencial não inercial em um referencial inercial, bastando para tal a introdução de um campo de gravidade adequado.


Já estudou referenciais inerciais e não inerciais? A grosso modo, um referencial não inercial é um referencial em que não é válida as leis de Newton; Saiba que um referencial não inercial é um referencial acelerado. Então, quando trabalhamos com um elevador acelerado, não podemos aplicar as leis, então, para que possamos equacionar a dinâmica, temos que tornar esse referencial inercial. O modo de fazer isso é usar a equivalência de Einstein.


Por que isso funciona?

Eu estava sentado em uma cadeira no escritório de patentes, em Berna, quando de repente ocorreu-me um pensamento: se uma pessoa cair livremente, ela não sentirá seu próprio peso. Eu estava atônito. Este simples pensamento impressionou-me profundamente. Ele me impeliu para uma teoria da gravitação.
Albert Einstein

Olha que lindo. Em um momento de "insight" ele percebeu que, mesmo com a distorção do espaço, a aceleração no sentido da gravidade anula os efeitos do peso, "g'=0", onde g' é a gravidade aparente. Ele percebeu uma relação direta entre aceleração externa e gravidade. Tente imaginar isso, um exemplo é a estação espacial internacional, a gravidade lá é pouco menor que no nível do mar, cerca de 8,3 m/s², mesmo assim, os astronautas flutuam como se estivessem em gravidade 0, isso devido a aceleração. Então, dizemos que, embora haja a gravidade da Terra, a aceleração externa altera seus efeitos. E como, vimos, não da para diferencial aceleração com gravidade. Então, a aceleração resultante entre a gravidade e a aceleração externa, podem ser encaradas com um campo gravitacional, porventura, chamado de gravidade aparente.


Faça um experimento mental, muito usado por Albert.


Imagine que você está dentro de uma caixa completamente fechada, sem visão para o exterior, você se sente como se estivesse em um quarto na Terra. O que Einstein viu no momento relatado é que você, dentro dessa caixa isolada, é incapaz de dizer se está sobre influência de um campo gravitacional (no caso o da Terra), ou se está em qualquer lugar do universo, porém com uma aceleração de 9,8 m/s².


Em outras palavras. A sensação gravitacional da Terra é exatamente a mesma que viajar no espaço (g aproximadamente 0) com aceleração 9/8 m/s² .


Então. Quando se trata de um elevador acelerado, além de ter a aceleração da gravidade, temos uma outra aceleração. Mas como Einstein mostrou, há uma relação entre aceleração e gravidade, então podemos simplesmente concatenar essas duas acelerações, a aceleração resultante porventura, é chamada de gravidade aparente.


https://www.youtube.com/watch?v=opqXAInbAaU

O Pedro explica tudo que eu disse, com animações, então, recomendo que assista.

Caso não queira ver tudo o exemplo mais simples: imagine uma pessoa em quada livre. Essa pessoa não sente o próprio peso. Se ela estivesse caindo sobre uma balança P=0. Como P=mg e P=0 implica que g=0. Esse g é a gravidade aparente, que assume qualquer valor, dependendo da aceleração externa.

Esse tópico é muito bem abordado no capítulo de dinâmica no referencial não inercial. Acredito que não tenha no Tópicos.

Mateus Meireles escreveu:Olá, pessoal.

Apenas como complemento, deixarei um excelente vídeo sobre esse tema.

Recomendo fortemente que você o veja, Karina.



Abs.

Jorge de Sá. As aulas dele são maravilhosas, uma pena que não posta mais videos.

Karinabraasil escreveu:

Emanuel Dias escreveu:
O que temos que interpretar disso é o seguinte:  o princípio da equivalência permite, ainda atendo-se à ideia de referencial inercial a "conversão" de um referencial não inercial em um referencial inercial, bastando para tal a introdução de um campo de gravidade adequado.

Então. Quando se trata de um elevador acelerado, além de ter a aceleração da gravidade, temos uma outra aceleração. Mas como Einstein mostrou, há uma relação entre aceleração e gravidade, então podemos simplesmente concatenar essas duas acelerações, a aceleração resultante porventura, é chamada de gravidade aparente.

Sua explicação foi muito completa e perfeita! Parabéns!! Muito muito grata por isso!! 

Uma dúvida que me restou: A gravidade aparente sendo o resultado da interação entre a aceleração do elevador e a gravidade, não é achada por meio de somas ou subtrações vetoriais, correto?

Obrigado!

Pode sim ser encontrada por meio de soma de vetores, mas essa aceleração "não existe", se é que eu posso dizer isso. Vamos imaginar de novo. Você, dentro do elevador, aqui na Terra. Quando o elevador é acelerado para cima, a força age no elevador, não em você, então você não sofre aceleração, pois não sofreu de nenhuma força. Mas para fins práticos, quando o elevador acelera para cima, podemos imaginar que na verdade, é você que está acelerando para baixo " pseudo-aceleração". Então, podemos fazer a soma vetorial g+a. Note que, sim podemos usar a relação, mas lembrando que essa aceleração não existe na prática. Não sei se ficou claro, tente interpretar com auxílio da figura.

Na primeira figura, quem sofre a força F é o elevador, ele acelera, você não, como você não sofre uma força, você não acelera (desconsiderando g). Na sua visão, no seu referencial, o elevador sobe com uma aceleração a. O que o princípio da equivalência diz é simplesmente  que você pode fazer uma troca de referencial. Para isso, vamos somar o inverso do vetar a em todo sistema. Fazendo isso, travamos a aceleração do elevador (pois subtraímos sua aceleração: a-a=0). Em você, agora temos a aceleração a voltada para o baixo, pois subtrair um vetor é soma-loem sentido oposto. Agora sim, temos a "pseudo-aceleração" e a gravidade, dois vetores apontando para o centro da Terra, podemos fazer a soma vetorial. Novamente: você pode somar vetorialmente essas acelerações, somente lembrando que essa aceleração não existe na realidade em você, apenas no elevador.