Lei da Gravitação universal, leis de Kepler e lei de Hubble

"A lei da gravitação universal foi formulada pelo físico Isaac Newton. Conforme diz a lenda, uma maçã caiu sobre sua cabeça e, portanto observou que a maçã caiu por algum motivo, e este motivo seria que alguém estaria “puxando” ela, este alguém seria a Terra. Mas ele foi mais além desse pensamento, e sugeriu que os corpos se atraem, ou seja, não somente a Terra atrai a maçã, mas atrai todos os corpos do universo. E não é somente a Terra que atrai todos os corpos do universo, mas todos os corpos do universo que possui massa atraem outros corpos que também possuem massa."

Trecho retirado do Site Info Escola

Então, a Lei da Gravitação Universal diz, basicamente, que a Terra atrai todos os corpos do Universo, assim como todos os corpos do Universo que possuem massa atraem outros corpos que também possuem massa. Por isso se chama Gravitação Universo, pois quer dizer que todos os corpos com massa atraem uns aos outros, assim como a Terra nos atrai.

Primeira Lei de Newton (Princípio da inércia) : Quando a resultante das forças que atuam sobre um corpo for nula, esse corpo permanecerá em repouso ou em movimento retilíneo uniforme, ou seja: força versus movimento (força que atua sobre o corpo -gravidade- por exemplo, movimento do tal corpo onde a força atuou, em resposta para esta força)

Segunda Lei de Newton (Princípio Fundamental da dinâmica) : Newton conseguiu estabelecer, com sua 1ª lei, a relação entre força e movimento. Entretanto, ele mesmo percebeu que apenas essa lei não era suficiente, pois exprimia somente uma relação qualitativa entre força e movimento: a força altera o estado de movimento de um corpo. Mas, com que intensidade? Como podemos relacionar matematicamente as grandezas físicas envolvidas?

Terceira Lei de Newton (Princípio da ação e reação) : Quando dois corpos A e B interagem, se o corpo A aplica sobre o corpo B uma força, o corpo B aplicará sobre A uma outra força de mesma intensidade, mesma direção e sentido contrário. "toda ação (força do corpo A sobre o B) tem uma reação (força do corpo B de volta para o A, em resposta).

Leis de Kleper

As três leis de Kleper são baseadas no movimento planetário (dos planetas), onde ele desafia a astronomia e a física de Aristóteles. Sua afirmação de que a Terra se movia, seu uso de elipses em vez de epiciclos, e sua prova de que as velocidades dos planetas variavam, mudaram a astronomia e a física.

Primeira Lei de Kleper: o sol ocupa o foco e os
 planetas giram em torno dele, em órbita
elíptica.

Primeira Lei de Kepler: Lei das Órbitas Elípticas - "O planeta em órbita em torno do Sol descreve uma elipse em que o Sol ocupa um dos focos". Esta lei definiu que as órbitas não eram circunferências, como se supunha até então, mas sim elipses.

Segunda Lei de Kleper: os planetas se movem em
velocidades diferentes, dependendo da distância do Sol

Segunda Lei de Kepler: Lei das áreas - "A linha que liga o planeta ao Sol varre áreas iguais em tempos iguais". Esta lei determina que os planetas se movem com velocidades diferentes, dependendo da distância a que estão do Sol. Periélio é o ponto mais próximo do Sol, onde o planeta órbita mais rapidamente. Afélio é o ponto mais afastado do Sol, onde o planeta move-se mais lentamente.

Terceira Lei de Kepler: Lei dos tempos - "Os quadrados dos períodos de revolução dos planetas são proporcionais aos cubos dos eixos maiores de suas órbitas". Ou seja, sendo T o período de revolução (ano do planeta) e D o eixo maior da órbita de um planeta, tem-se:

, com k constante.

Esta lei indica que existe uma relação entre a distância do planeta e o tempo que ele demora para completar uma revolução em torno do Sol. Portanto, quanto mais distante estiver do Sol mais tempo levará para completar sua volta em torno desta estrela.

Lei de Hubble diz que, quando mais distante
a galáxia estiver, mais rápido ela se afastará

Lei de Hubble

Edwin Hubble estudou a luz emitida pelas galáxias distantes, observando que o comprimento de onda em alguns casos era maior que aquele obtido em laboratório. Esse fenômeno, uma conseqüência do chamado Efeito Doppler, ocorre quando a fonte e o observador se movem. Quando se afastam um do outro, o comprimento de onda visto pelo observador aumenta, diminuindo quando fonte e observador se aproximam.  Em outras palavras, se uma galáxia estiver se aproximando, sua luz se desloca para o azul. Se estiver se afastando, para o vermelho. Em qualquer caso, a variação relativa do comprimento de onda é proporcional à velocidade da fonte. Hubble deduziu que as galáxias se afastam umas das outras (desvio para o vermelho) e que a velocidade de distanciamento é tanto maior quanto maior a distância entre elas. Ele usou métodos precisos para determinar uma relação entre o deslocamento do comprimento de onda e a distância de uma galáxia. Essa relação que entrou para a história da ciência como a Lei de Hubble. À sua revelia, a Lei de Hubble foi usada por aqueles que defendiam a expansão do Universo (Hubble jamais definiu uma teoria sobre isso). Hoje sabemos que o Efeito Doppler é apenas uma aproximação – é o próprio espaço quem cresce, aumentando o comprimento de onda e arrastando as galáxias. Muitos dos estudos quantitativos sobre a origem do Universo nasceram das idéias de Hubble aliadas as equações de Einstein. Edwin Hubble faleceu no ano de 1953. 

Resumindo: A lei de Hubble diz que, o comprimento de onda em alguns casos era maior que aquele obtido em laboratório, e ocorre quando a fonte e o observador se movem. Quando se afastam um do outro, o comprimento de onda visto pelo observador aumenta, diminuindo quando fonte e observador se aproximam. Em outras palavras, se uma galáxia estiver se aproximando, sua luz se desloca para o azul (mais devagar). Se estiver se afastando, para o vermelho (mais rápida). Em qualquer caso, a variação relativa do comprimento de onda é proporcional à velocidade da fonte, ou seja, o comprimento da onda varia em relação à velocidade de quem está se movendo.