Biología

Compreendendo o Centro de Massa e Centro de Gravidade

Centro de Massa vs. Centro de Gravidade

Centro de massa e centro de gravidade são dois termos frequentemente usados ​​como sinônimos, mas na verdade não são os mesmos.

Vamos pegar um objeto como, por exemplo, uma bola de boliche de 5 quilos. Se você deixar cair uma bola de boliche, ela cairá no chão por causa da força da gravidade. Mas você sabia que a bola de boliche vai cair no chão da mesma forma que uma massa pontual de 5 kg cairia se a massa pontual fosse colocada bem no centro da bola de boliche?

A bola de boliche é um objeto uniforme com um centro de massa bem no centro da bola de boliche. O centro de massa é a posição média da massa em um objeto. Se você tiver a mesma quantidade de massa à sua direita e à esquerda e a mesma quantidade acima que abaixo e a mesma quantidade na frente e atrás, então você deve estar no centro da massa.

A bola de boliche também tem um centro de gravidade , que é o ponto onde a gravidade parece agir. Ou em outras palavras, é a soma total de todas as forças da gravidade sobre todas as partículas do objeto. Não é preciso muito conhecimento de física para perceber que, para a bola de boliche, ela também está no centro do objeto. Para a bola de boliche, o centro de massa e o centro de gravidade estão praticamente no mesmo lugar.

Mas eles NÃO são a mesma coisa. Acontece que eles são os mesmos apenas quando o campo gravitacional é uniforme em todo o objeto, ou pelo menos perto o suficiente para ser uniforme que não vale a pena discutir. Com pequenos objetos próximos à superfície da Terra, esse é sempre o caso. Mas quando você começa a colocar espaçonaves no espaço, de repente as coisas ficam estranhas.

Exemplos

Vejamos alguns exemplos de quando o centro de massa e o centro de gravidade não são os mesmos. Começaremos com um exemplo super abstrato.

Um dia, você compra uma barra de alumínio realmente grande. Porque você não tem nada melhor para fazer com seu dinheiro. Este bar é ENORME. É tão alto quanto você, tão profundo e tem 160 quilômetros de largura. Eu disse que era enorme!

Você posiciona esta barra em um suporte, de modo que o lado mais longo do cubóide esteja a 90 graus do raio da Terra. Nesta situação, o centro de massa e o centro de gravidade do cubóide não são os mesmos. Aqui está o porquê.

Gostamos de pensar na força do campo gravitacional da Terra como uma boa constante de 9,8 m / s / s. Mas isso não é verdade. Esse é o valor médio na superfície da Terra. Mas à medida que você se afasta cada vez mais da Terra, a gravidade fica gradualmente mais fraca. Não muito no começo, só um pouco. Mas isso muda. No Monte Everest, por exemplo, a aceleração da gravidade é mais próxima de 9,75 m / s / s.

De qualquer forma, se você tiver uma barra de metal enorme, o centro da barra estará mais próximo do centro da Terra do que o lado externo da barra. Lembre-se de que a Terra é redonda (ou um esferóide achatado para ser exato). Portanto, as duas bordas ficarão mais distantes do centro da Terra e terão uma gravidade mais fraca. O centro de massa da barra ainda está bem no centro, mas por causa dessa variação na força do campo gravitacional, o centro de gravidade, o lugar onde a gravidade parece agir, acaba sendo um pouco mais alto - um pouco mais longe do centro da Terra.

Um exemplo mais prático disso seria a Estação Espacial Internacional. Quando você começa a sair para o espaço, essas diferenças na força do campo gravitacional tornam-se muito mais pronunciadas. Para a NASA ou para a ESA (ou qualquer que seja sua agência espacial favorita), a diferença entre o centro de gravidade e o centro de massa é muito importante. Se não levar isso em consideração, você poderá enviar sua nave espacial contra a Terra.

Resumo da lição

Centro de massa e centro de gravidade são dois termos frequentemente usados ​​como sinônimos, mas na verdade não são os mesmos. O centro de massa é a posição média da massa em um objeto. Depois, há o centro de gravidade , que é o ponto onde a gravidade parece agir. Para muitos objetos, esses dois pontos estão exatamente no mesmo lugar. Mas eles são os mesmos apenas quando o campo gravitacional é uniforme em um objeto. Para objetos maiores ou objetos em órbita, nem sempre é esse o caso.

Se você tiver uma barra de metal enorme posicionada a 90 graus do raio da Terra, o centro da barra estará mais próximo do centro da Terra do que a parte externa da barra. Por causa da variação na força do campo gravitacional que isso acarreta, o centro de gravidade, o lugar onde a gravidade parece agir, acaba sendo um pouco mais alto - um pouco mais longe do centro da Terra - do que o centro de massa.

A diferença entre centro de massa e centro de gravidade torna-se muito importante quando você está colocando objetos e pessoas no espaço. Se não levar isso em consideração, sua nave não fará o que você espera.

Resultado de aprendizagem

Depois de terminar esta lição, você será capaz de explicar a diferença entre o centro de gravidade de um objeto e seu centro de massa.

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