Newton e os Satélites

Existe uma força de atração gravitacional exercida pela Terra sobre a Lua. Mas, a força centrífuga, que seria uma repulsão, quem exerceria? Na verdade, ninguém exerce a força centrífuga simplesmente porque ela não existe.

A primeira Lei de Newton diz: se a força total sobre um corpo for nula, esse corpo só pode estar parado ou se movendo com velocidade constante em linha reta. Se a força centrífuga equilibrasse a força gravitacional, a força total sobre a Lua seria nula e ela estaria viajando em linha reta.

Mas, pergunta você, se há uma força atraindo a Lua para a Terra e nenhuma outra para compensar, por que ela não cai sobre a gente?

A verdade é que ela cai. Lendo um trecho do artigo Um Tratado sobre o Sistema do Mundo, publicado em 1728 pelo próprio Isaac Newton, entendemos como a força gravitacional mantém os satélites em suas órbitas. 

"Para explicar como os satélites se mantêm em suas órbitas consideremos o movimento de um corpo lançado inicialmente com uma trajetória horizontal. Por causa de seu peso, o corpo sai de sua trajetória reta, descreve uma curva e cai sobre o solo. Quanto maior a velocidade com que é lançado, mais longe ele alcança antes de cair sobre a Terra. Veja a figura que representa a Terra e as linhas curvas que o corpo percorreria se projetado em uma direção horizontal do topo de uma alta montanha, com velocidades cada vez maiores. Suponha que não há resistência do ar. Aumentando cada vez mais a velocidade inicial do corpo ele cairá cada vez mais longe até que, quando a velocidade inicial for suficientemente grande, acabará percorrendo toda a circunferência da Terra, voltando à montanha de onde foi lançado. Agora, se o corpo for projetado em direções paralelas ao horizonte, de grandes alturas, dependendo de sua velocidade inicial e da força da gravidade na altura em que está, ele descreverá círculos concêntricos ou elipses e permanecerá girando nessas órbitas celestes do mesmo modo que a Lua gira em torno da Terra e os planetas giram em torno do Sol."

Essa explicação, com figura e tudo, é uma jóia de clareza e simplicidade. Ela inclui a idéia de que a mesma força que faz cair uma pedra (ou uma maçã!) também mantém o movimento de um satélite em torno da Terra. E devemos mencionar que, por esse trecho, Newton foi o primeiro a ter a idéia de um satélite artificial.

Deve ter ficado claro que a tal força centrífuga, apontando contra a atração gravitacional, não existe e nem é necessária para explicar o movimento da Lua em torno da Terra ou da Terra em torno do Sol.

Satélites Geo-estacionários.

Os satélites de comunicação (com sinais de TV ou telefone) costumam ser polares ou equatoriais. Se a velocidade de rotação de um satélite equatorial for igual à velocidade de rotação da própria Terra, o satélite mantém-se sempre acima do mesmo ponto sobre o equador (veja a animação). Um habitante dessa posição na Terra pode ver o satélite parado acima de sua cabeça, se tiver boa vista ou um bom binóculo.

Esse tipo de satélite é chamado de geo-estacionário, isto é, parado em relação à Terra (geo).

Para que um satélite tenha a mesma velocidade de rotação da Terra (1 volta em 24 horas), sua órbita circular não pode ter qualquer raio. O raio é determinado pela força de atração gravitacional que deve ser exatamente aquela necessária para manter o satélite com a velocidade angular da Terra.

Autoria: Alexandre Gerônimo