MICROGRAVIDADE: Forças de maré na Estação Espacial Internacional?

13 de dezembro, 2013 às 9:38 | Postado em Astronomia, Forças inerciais, Gravitação

Bom dia professor,

Na resposta à pergunta “Por que não sentimos o movimento da Terra em relação ao Sol?” o  senhor falou em forças de maré na ISS. Seriam tais forças produzidas pela Lua?

Obrigada

As forças de maré no interior da EEI produzidas pela Lua (ou pelo Sol) são desprezíveis frente as forças de maré produzidas pela Terra.

As forças de maré produzidas por um corpo atrator gravitacional sobre outro corpo acontecem porque o campo gravitacional do corpo atrator sobre o corpo atraído é variável em orientação e intensidade em diferentes pontos do corpo atraído. Meu texto Marés, fases principais da Lua e bebês trata das forças de maré.

Pode-se demonstrar que a intensidade máxima da força de maré produzida sobre um corpo de massa “m” em um sistema referência acelerado pelo campo gravitacional “g” de um corpo atrator é dada por:

onde “d” é a distância que o corpo atrator se encontra do sistema de referência acelerado e “R” é a distância que o corpo de massa “m” se encontra do centro do sistema acelerado.

Tomemos agora o caso específico da EEI que está em órbita a cerca de 400 km de altitude (cerca 6800 km do centro da Terra), onde a intensidade do campo gravitacional da Terra é cerca de 8,6 N/kg (8,6 m/s^2). Portanto a EEI está sofrendo uma aceleração que é igual ao valor do campo gravitacional exercido pela Terra sobre ela.

No sistema de referência acelerado da EEI tudo se passa como se QUASE não houvesse campo gravitacional. Existe apenas um ponto dentro da EEI (centro da estação) onde o campo gravitacional APARENTE é realmente nulo. Um corpo de massa “m”, distante por “R” deste ponto, estará sofrendo uma força de maré, dada pela expressão acima, e que no caso específico da EEI vale:

Se imaginarmos um corpo com massa m=1kg, a uma distância R=1m do centro da EEI, a força de maré máxima sobre este corpo é cerca de 3.10^-6 N, portanto cerca menos de uma parte em um milhão da força gravitacional que de fato a Terra lhe exerce (neste caso 8,7 N). Ou seja, no interior da EEI tudo se passará como se houvesse um fraquíssisimo campo gravitacional não uniforme e, por isso, a situação lá é de MICROGRAVIDADE (QUASE ausência aparente de gravidade). O termo MICROGRAVIDADE é muito apropriado neste caso pois a intensidade do campo de maré da Terra (único campo de maré relevante neste caso já que o da Lua ou Sol são muitas ordens de grandeza menores) no interior da EEI não ultrapassa alguns micros newtons por quiligrama ou micros metros por segundo ao quadrado de acordo com a expressão acima.

A força de maré aumenta quando o corpo está mais afastado do centro da estação pois “R” na expressão acima será então maior. Esta força de maré também é diferente em orientação, dependendo da localização do corpo dentro da estação.

Se imaginarmos que um corpo foi abandonado dentro da estação, inicialmente em repouso, flutuando então dentro da estação a 1m do centro da estação em uma posição onde a força de maré máxima, em cerca 2 minutos apenas já terá se deslocado por mais de 1cm. Portanto em um experimento cuidadoso, no qual se abandona um corpo em repouso dentro da estação, é possível perceber que ele não ficará em repouso em relação à estação, sofrendo uma pequena aceleração devido à MICROGRAVIDADE. Este efeito crescerá conforme o experimento seja realizado mais distante do centro da estação, podendo mudar também a orientação deste efeito.

Finalmente, há outras fontes para a microgravidade na Estação Espacial Internacional. A massa das partes da estação produzem campos gravitacionais fracos dentro da estação e o fato de que rigorosamente a estação sofra uma pequena aceleração devido ao arrasto da tênue atmosfera ainda existente naquela altitude. A existência dessa pequeníssima aceleração (frenagem) determina que a aceleração efetiva da EEI não seja exatamente igual à intensidade do campo gravitacional sobre ela.

Outras postagens sobre microgravidade: Microgravidade.

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