No vácuo, uma moeda e uma pena caem igualmente, lado a lado. Seria correto dizer que iguais forças da gravidade atuam sobre a moeda e a pena quando estão no vácuo? O que você tem a dizer da experiência da Torre de Pisa de Galileu?
Passo 1
O enunciado nos diz que, no vácuo, uma moeda e uma pena caem lado a lado com a mesma aceleração e pergunta se isso significa que as forças gravitacionais sobre elas são iguais. Também quer saber o que pensar sobre a famosa experiência da Torre de Pisa atribuída a Galileu. Vamos usar a lei da gravitação próxima à superfície (força peso) e a segunda lei de Newton para entender o que ocorre.
Passo 2
A força peso que a Terra exerce num corpo de massa
é dada por
onde
é a aceleração da gravidade (aproximadamente
,m/
). Note que essa expressão já mostra que corpos com massas diferentes sofrem forças diferentes: quanto maior
, maior é
.
Passo 3
Por outro lado, a segunda lei de Newton diz que
Substituindo
nessa lei, obtemos
ou seja, a aceleração independe da massa. É por isso que, mesmo que a força sobre a moeda seja bem maior do que sobre a pena, ambas sofrem a mesma aceleração
quando não há resistência do ar.
Passo 4
Quanto à experiência de Galileu na Torre de Pisa, a história clássica conta que ele deixou cair simultaneamente bolas de massas diferentes e viu que chegavam ao solo juntas, concluindo que a aceleração da queda não depende da massa. Na verdade, relatos históricos sugerem que Galileu usou planos inclinados para medir tempos e velocidades com mais precisão, evitando resistência do ar. A lenda da torre ficou porque é uma forma simples de ilustrar a ideia. Experimentos modernos em vácuo (e até na Lua pelos astronautas da Apollo
) confirmam que, sem ar, uma pena e um martelo caem juntos.
Resposta
Não, não atuam iguais forças sobre a moeda e a pena: a força peso é proporcional à massa, logo é maior na moeda. O que é igual, no vácuo, é a aceleração
. A experiência atribuída a Galileu na Torre de Pisa ilustra justamente que corpos de diferentes massas caem com a mesma aceleração se a resistência do ar for desprezível.