A Gravitação Universal de Newton foi refutada por um canhão ou por meteoros?

"Esta postagem trata de alguns argumentos CONTRA a validade da Gravitação Universal de Newton a partir de considerações sobre um disparo de canhão e queda de meteoros na Terra. Os argumentos apareceram na comunidade FÍSICA-MATEMÁTICA-FILOSOFIA, Grupo Mário Schenberg, por autoria de MFS. Transcrevo literalmente abaixo trechos da argumentação que MFS apresentou:

"Considero que a prova do canhão de Newton não tem validade mais validade hoje, pois já mandamos foguetes ao espaço e eles não ficaram eternamente em órbita sem nunca poder adentrar a superfície de volta para a terra.

... em sua época uma bala disparada com velocidade para vencer a gravidade da terra ficaria em eterna órbita. E tem ainda a questão da queda dos meteoritos vindos do espaço dentro da terra que não são acelerados por motores e nem corrigidos por nenhuma maquinaria humana, pelos pressupostos universais da gravidade no exemplo da lua, eles também deveriam ficarem em órbita eterna caindo lateralmente sem nunca adentrarem a superfície ...

... isso viola o que Newton havia dito e concluído sobre a aceleração de uma bala de canhão vencer a gravidade e entrar em órbita eterna ao redor da terra. Então foi experimentalmente provado o contrário do que Newton alegou para justificar a validade universal da teoria da gravitação.

... esse documentário tratando do exemplo da prova do canhão de Newton: https://www.youtube.com/watch?v=hEMnT5P2agI ."

O "EXPERIMENTO MENTAL do canhão" de Newton é uma brilhante ilustração da sua teoria sobre ALGUMAS órbitas possíveis. De acordo com a figura encontrada no Principia, Newton imagina um cannhão sendo disparado HORIZONTALMENTE do alto de uma montanha em um planeta hipotético SEM ATMOSFERA. Ele então mostra que as trajetórias ELÍPTICAS de sucessivos projéteis disparados do ponto V, cada vez com velocidade maior, acabam por interceptar a superfície do planeta em pontos cada vez mais distantes do topo da montanha e finalmente entraria em uma órbita CIRCUNFERENCIAL que o levaria a não atingir mais a superfície do planeta.

Para um planeta com o raio e a massa da Terra, um projétil disparado do topo de uma montanha, caso não houvesse atmosfera, deveria ter a velocidade de cerca de 8 km/s (!) para entrar em órbita circunferencial. Havendo atmosfera e, portanto, força de resistência ao movimento do projétil, tal trajetória NUNCA se concretizaria. Os maiores canhões já construídos, como por exemplo o Paris Gun em 1918, fazia disparos com a fantástica velocidade de 1,6 km/s e tinha o alcance de cerca de 130 km. Mas tal velocidade é pequena para colocar o projétil em órbita circunferencial mesmo não existindo atmosfera na Terra.

Atualmente o que mais se aproxima desta brilhante ideia newtoniana é a órbita LEO (Low Earth Orbit). Esta órbita está apenas a 160 km de altitude e a velocidade de um objeto que a cumpre é cerca de 7,8 km/s.

Portanto é de uma simploriedade quase pueril crer que um disparo de canhão, como aquele SIMULADO no vídeo referido pelo MFS, pudesse demonstrar a falsidade da Gravitação de Newton. É importante também notar que o vídeo do HC não tem como objetivo, neste e em outros efeitos apresentados (como por exemplo o interessante efeito na montanha russa ou no laboratório de microgravidade), demonstrar a falsidade da Gravtação Newtoniana. Aqueles efeitos CORROBORAM espetacularmente as ideias de Newton!

Com Newton aprendemos que muitas órbitas são possíveis, além daquelas representadas na instigante figura do "EXPERIMENTO MENTAL do canhão". Ele nos ensinou CORRETAMENTE que são possíveis outras trajetórias além de elipses e circunferências. Meteoros e cometas podem estar em trajetórias parabólicas e hiperbólicas (portanto abertas) também (vide Sobre os cometas na época de Newton). Adicionalmentre as órbitas reais de corpos do sistema solar podem e usualmente são muito complexas pois são causadas não por um único corpo massivo, sendo determinadas por diversos centros de força gravitacional. Por exemplo a órbita da Lua em relação à Terra é extremamente complexa nos detalhes mais finos devido a múltiplos efeitos perturbativos (vide Rotação da linha apside Terra-Lua: por que acontece?). E tudo isto já aprendemos com Newton!

Outro detalhe absurdo do argumento do MFS diz respeito aos meteoros que caem na Terra ou a corpos lançados para fora da Terra e que acabam por retornar. Os meteoros e asteroides que aqui chegam obedecem às Leis da Mecânica Clássica e podem ter suas órbitas calculadas com base na Gravitação de Newton conforme meus alunos de Física 2 demonstram em Asteroide.pdf.

As limitações da Gravitação Universal de Newton estão bem estabelecidas na Teoria da Relatividade Geral. Entretanto todos os argumentos do MFS, acima apresentados, não arranham a validade das ideias newtonianas. Para dizer o mínimo sobre tais argumentos, eles são tolices e absurdos produzidos por quem demonstra nada conhecer de fato sobre a Gravitação Universal de Newton.

Professor Doutor Fernando Lang da Silveira.