Ao serem abandonados, uma pena e um martelo chegam ao mesmo instante ao solo lunar

HUGO CARNEIRO REIS
ESPECIAL PARA A FOLHA

Se abandonarmos dois corpos de massas diferentes de uma mesma altura, qual deles chegará primeiro ao solo?
A resposta a essa pergunta parece ser bem simples, não? O de maior massa chegará primeiro. Pois bem, essa resposta não é a correta. Como todos os corpos próximos à superfície terrestre sofrem a mesma aceleração, igual a 9,8 m/s2, independentemente das massas, partindo da mesma altura com a mesma velocidade inicial (considerando a situação de nossa pergunta), levam o mesmo tempo para atingir o solo.
As primeiras experiências estabelecendo que a aceleração na queda livre é a mesma para todos os corpos são creditadas a Galileu Galilei, ao abandonar objetos de cima da torre de Pisa. Para compreendermos esse fenômeno físico, é preciso impor algumas condições. Vamos considerar a seguinte experiência: duas folhas de papel abandonadas de uma mesma altura, com a mesma massa, uma amassada e a outra aberta.
Nesse caso, não há dúvidas de que a folha amassada chegará ao chão primeiro. A resposta para a diferença no tempo de queda está no fato de que devemos considerar, além da força de gravidade, a força de resistência provocada pelo ar atmosférico.
A folha aberta sofre uma resistência muito maior que a folha amassada devido ao tamanho de sua superfície em contato com o ar. Então, para respondermos à pergunta inicial, devemos considerar situações em que a força de resistência do ar possa ser desprezada.
A mecânica clássica nunca justificou os resultados desse tipo de experimento. Ele é tão importante que o astronauta David Scott, da missão Apollo 15, abandonou no solo lunar, livre de resistência atmosférica, uma pena e um martelo, constatando que ambos chegam ao mesmo instante ao solo.
A explicação para esse fenômeno foi formulada por Albert Einstein no que ele chamou de "pensamento mais feliz de minha vida". Nessa época, Einstein era funcionário do escritório de serviços de patentes na Suíça. Segundo ele próprio, sentado em sua cadeira no escritório, repentinamente ocorreu-lhe que, quando uma pessoa está em queda livre, não sente o próprio peso.
Esse pensamento permitiu a Einstein estabelecer a relação entre um campo gravitacional e o movimento acelerado. Essa relação foi traduzida em um princípio conhecido como princípio da equivalência.
Para compreender esse princípio, recorreremos a uma experiência imaginária, recurso muito utilizado por Einstein para justificar seus conceitos e hipóteses. Elas são chamadas "experiências de pensamento".
Se estivermos dentro de um elevador no espaço sideral, sem a atração gravitacional da Terra e sem nenhuma informação do meio exterior e abandonarmos alguns objetos como óculos, chaves e etc., eles ficarão flutuando pela ausência de gravidade.
Agora imagine que o elevador é repentinamente acelerado a 9,8 m/s2. O que aconteceria como os objetos flutuando dentro do elevador? Iriam em direção ao chão, como se, de repente, a força da gravidade fosse acionada.
Nessa condição, você não saberia dizer se repentinamente foi trazido de volta à Terra ou se teve seu elevador acelerado por alguma outra força que não a gravidade. Em outras palavras, não existe experiência que possa ser feita dentro do elevador e que determine se o elevador está sendo acelerado ou está sob a ação do campo gravitacional da Terra, e os dois fenômenos, o movimento acelerado e a presença de um campo gravitacional, são totalmente equivalentes.
Através dessa experiência de pensamento, é compreensível que, ao ser acelerado, o elevador não diferencie quais objetos possuem massa maior, fazendo com que todos cheguem ao mesmo tempo ao chão.

HUGO CARNEIRO REIS é doutor em ciências pela USP e professor do colégio Móbile.

hcarneiro123@terra.com.br


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