Agora que já compreendemos a força gravitacional entre corpos, podemos entender o conceito de campo gravitacional. Esse conceito é muito útil porque nos permite visualizar a “influência” gravitacional de um corpo sobre o espaço ao seu redor.
Campo Gravitacional
O campo gravitacional é uma região do espaço onde uma massa sente a ação da força gravitacional de outro corpo. O campo é gerado por qualquer corpo com massa.
O módulo do campo gravitacional (ou intensidade do campo), em um ponto a uma distância \( r \) de um corpo de massa \( M \), é dado por:
$$
g = G \cdot \frac{M}{r^2}
$$
Onde:
- g = intensidade do campo gravitacional (em m/s²)
- G = constante da gravitação universal
- M = massa do corpo que gera o campo (em kg)
- r = distância do ponto ao centro da massa geradora (em metros)
#inserir imagem aqui# (Ilustração com linhas de campo saindo da Terra, mostrando como o campo gravitacional diminui com a distância)
Campo Gravitacional na Superfície da Terra
Na superfície da Terra, o valor do campo gravitacional é aproximadamente constante:
$$
g \approx 9{,}8 \ \text{m/s}^2
$$
Esse valor é uma aproximação válida para problemas em que a altura em relação ao solo não é muito grande.
Relação entre Campo Gravitacional e Força
O campo gravitacional também pode ser entendido como a razão entre a força gravitacional e a massa do corpo sobre o qual ela atua:
$$
g = \frac{F}{m}
$$
Logo, podemos escrever a força gravitacional (ou peso) como:
$$
F = m \cdot g
$$
Esse é o peso de um corpo. Importante: peso é uma força, e não deve ser confundido com “massa”.
Diferença entre Massa e Peso
- Massa: quantidade de matéria de um corpo (medida em kg). É constante, não muda com o lugar.
- Peso: força gravitacional que a Terra (ou outro corpo celeste) exerce sobre a massa. Pode mudar com o local.
Exemplo: um astronauta de massa 70 kg terá a mesma massa na Terra e na Lua, mas seu peso será diferente, pois o campo gravitacional da Lua é menor.
Tabela Resumo – Campo Gravitacional e Peso
Grandeza | Fórmula | Unidade |
---|---|---|
Campo gravitacional gerado por um corpo | \( g = G \cdot \frac{M}{r^2} \) | m/s² |
Campo gravitacional na superfície da Terra | \( g \approx 9{,}8 \ \text{m/s}^2 \) | m/s² |
Força gravitacional (peso) | \( F = m \cdot g \) | N (newtons) |