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Por que a aceleração da Estação Espacial Internacional não pode ser percebida pelos tripulantes?

Caro professor Fernando Lang da Silveira, me surgiu uma questão num interessante tópico do CREF, que responde à questão “Por que não sentimos o movimento da Terra em relação ao Sol?”  (https://www.if.ufrgs.br/novocref/?contact-pergunta=por-que-nao-sentimos-o-movimento-da-terra-em-relacao-ao-sol)

Naquela resposta a explicação foi de que o motivo dessa aceleração não ser sentida é de que ela é de natureza gravitacional. A questão que me surgiu é de como, ou por quê, a natureza da aceleração altera a nossa sensação da mesma?
O que explicaria o fato de, como nos exemplos citados naquele tópico, qualquer aceleração promovida pelos motores de um módulo espacial ser sentida pelos seus tripulantes, mas a gravitacional não.
Agradeço se o senhor puder me auxiliar nisso. Obrigado!

Ricardo Flor

Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/

A resposta à pergunta, na Mecânica Clássica, é que há equivalência entre massa inercial (aquela que aparece na Segunda Lei de Newton) e a massa gravitacional (aquela que aparece na Lei da Gravitação). Apesar de as duas massas serem conceitualmente diferentes, inclusas em duas diferentes Leis de Newton, elas são equivalentes. A massa inercial está relacionada com a aceleração produzida em um objeto sobre o qual forças de qualquer natureza são exercidas; a massa gravitacional está relacionada com a força GRAVITACIONAL exercida sobre um objeto nas imediações de outro objeto.

Newton, tendo sido o propositor das duas massas na teoria que depois se denominou de Mecânica de Newton, procurou testar a equivalência das duas massas com engenhosos experimentos envolvendo pêndulos. Posteriormente experimentos cada vez mais sofisticados confirmaram sempre a equivalência dentro dos limites das incertezas experimentais. Esta equivalência acidental, não necessária na Mecânica Clássica, inspirou Einstein na produção da Teoria da Relatividade Geral. O experimento mental do Elevador de Einstein cumpriu papel importante na gênese da Teoria da Relatividade Geral: estar o elevador em repouso em um campo gravitacional UNIFORME é equivalente a estar o elevador acelerado em uma região livre de campo gravitacional.

A propósito veja o artigo do Prof. Alexandre Medeiros, intitulado Einstein, A Física dos brinquedos e o Princípio da equivalência, encontrado em https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/view/6373.

Portanto a resposta é: (quase) não percebemos que viajamos aceleradamente em torno do Sol ou da Terra (no caso da Estação Espacial Internacional por exemplo) devido à equivalência das massas inercial e gravitacional. Qualquer outra forma de acelerar a EEI determinaria que os objetos dentro da estação, para serem acelerados da mesma forma que a estação, teriam que interagir com a estação de alguma forma, por exemplo, por forças de contato entre o objeto e alguma estrutura da estação. Assim sendo, a imponderabilidade verificada usualmente dentro da estação seria rompida a partir do momento em que a estação fosse acelerada de outra forma que não a gravitacional.

 O quase entre parênteses tem a ver com a não uniformidade do campo gravitacional  da Terra sobre a EEI ou do Sol (e da Lua) sobre a Terra. Sobram portanto pequenos efeitos de maré, seja na Terra acelerada pelo campo gravitacional do Sol (e da Lua), seja na EEI acelerada pelo campo gravitacional da Terra. Vide mais em Microgravidade é o mesmo que gravidade nula? e MICROGRAVIDADE: Forças de maré na Estação Espacial Internacional?

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