Simulação da gravidade terrestre
1 de dezembro, 2018 às 11:28 | Postado em Cinemática, Forças inerciais, Gravitação, Mecânica
Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/olá Mestres!
Se quisermos simular a força da gravidade no interior de uma astronave fora de órbita devemos acelerá-la de modo que seus ocupantes sintam uma inércia equivalente à gravidade terrestre. A questão é: se o conceito de aceleração é a variação de velocidade por unidade de tempo, então para manter a inércia igual à gravidade por tempo indefinido devemos acelerar a astronave por tempo indefinido? Em outras palavras, a aceleração desta astronave tende à uma velocidade infinita??
desde já meu muito obrigado!
Se uma aceleração determinar que a velocidade de um corpo aumente, as equações usuais de cinemática galileana deixam de valer quando a velocidade adquirida pelo corpo é da ordem de grandeza da velocidade da luz. Ou seja, se a aceleração é mantida indefinidamente e a velocidade cresce, a velocidade tenderá a velocidade da luz sem nunca alcançá-la conforme predito pela cinemática relativística (vide abaixo o comentário do Prof. Fernando Kokubun – FURG) .
Um corpo que descreve movimento circular uniforme também está constantemente acelerado sem entretanto variar o valor da sua velocidade. Vide Variação da velocidade no MCU?
Então é possível acelerar constantemente um corpo, sem entretanto mudar o valor da sua velocidade, conseguindo-se assim produzir “gravidade artificial”, conforme está discutido na postagem Gravidade artificial. A figura que segue é a centrífuga da NASA que pode submeter pessoas à “gravidade artificial” de até 20 vezes a gravidade na superfície da Terra.
“Docendo discimus.” (Sêneca)
Um comentário sobre a aceleração, vamos considerar o referencial do foguete (que está acelerado) e o referencial, digamos o da Terra. A aceleração no referencial em movimento sendo (ou não) constante, a velocidade será sempre zero. Visto da Terra, a aceleração não será mais constante, indo para zero quando mais se aproxima da velocidade da luz (a aceleração visto da Terra seria a=(1- v²/c²)^(3/2) a_o aonde a_o é a aceleração medida no referencial do foguete, veja por exemplo “Twin paradox: A complete tretament from the point of view of each twin”, R. Perrin, American Journal Of Physics, v47, 317-319, 1979. Um artigo que trata do assunto usando a relatividade restrita e também a relatividade geral. Não é um artigo para iniciante, mas é relativamente (sem querer fazer trocadilhos ..) simples de seguir o texto).
Assim, em nenhum momento o foguete irá atingir a velocidade da luz, mesmo acelerando constantemente. Portanto as pessoas que estiverem no foguete, poderão se sentir “em casa”, pelo menos em relação à aceleração sentida.
It seems to me that approaching asymptotically to c, to maintain equivalent acceleration g, the force needed for this must gradually increase – in accordance with the Lorentz transformation, because the inertia increases.
O comentário do Prof. Fernando Kokubun esclarece o que acontece no sistema de referência da Terra: a aceleração decresce, tendendo a zero quando a velocidade tende à velocidade da luz.