Descrição da imagem: Representação de Galileu realizando experimentos para estudar a queda dos corpos. Fonte da imagem: Astronoo IA.
Antes de Galileu, a ciência era amplamente dominada por abordagens filosóficas e teológicas. O pensamento científico geralmente baseava-se em raciocínios a priori e especulações lógicas, como os da Grécia Antiga (Pitágoras (580-495 a.C.), Platão (428-348 a.C.), Aristóteles (384-322 a.C.), por exemplo). Não havia um método sistemático para testar hipóteses por meio da observação e experimentação.
Antes de Galileu, a visão dominante da queda dos corpos era baseada nas ideias de Aristóteles. Segundo ele, objetos pesados caíam mais rápido do que objetos leves. Aristóteles postulava que a velocidade de queda dos corpos era proporcional ao seu peso e também pensava que a velocidade de queda dependia de sua natureza (por exemplo, pedras caíam mais rápido que penas).
Com Galileu (1564-1642), a abordagem da pesquisa científica passou a fundamentar-se na experimentação, observação, quantificação e análise matemática, que são elementos essenciais do método científico como o conhecemos hoje.
A lei da queda dos corpos, formulada em 1604 pelo matemático, geômetra, físico e astrônomo italiano, representa um marco fundamental na compreensão do movimento dos objetos sob a influência da gravidade. Ao contrário da concepção aristotélica, que afirmava que os corpos mais pesados caíam mais rápido do que os leves, Galileu demonstrou, por meio de experimentos, que todos os corpos caem à mesma velocidade, independentemente de sua massa.
Galileu, como muitos outros cientistas de sua época, observou fenômenos cotidianos, mas foi o primeiro a questioná-los de forma sistemática e experimental. Galileu notou que objetos de pesos diferentes (como pedras de tamanhos diferentes) pareciam cair a velocidades semelhantes, diferentemente do que dizia Aristóteles. Isso não correspondia à teoria de que objetos pesados caíam mais rápido do que os leves.
Galileu usou uma rampa inclinada para desacelerar a queda dos objetos e permitir medições mais precisas do tempo que eles levavam para percorrer uma certa distância. A ideia era reduzir a velocidade de queda distribuindo-a em uma distância maior, facilitando a medição do tempo de queda. Sinos eram usados para marcar o momento em que as bolas alcançavam certas posições na rampa.
Seus resultados, confirmados por suas observações, estabeleceram que a aceleração de um corpo em queda livre é constante e não depende de sua massa ou forma.
Uma das ideias inovadoras de Galileu foi entender que a aceleração da queda é devida à atração gravitacional e que essa aceleração é uniforme. Assim, ele mostrou que a distância percorrida por um objeto em queda livre é proporcional ao quadrado do tempo de queda. Isso significa que, se um objeto cai por duas vezes mais tempo, ele terá percorrido quatro vezes a distância.
A equação não foi formulada por Galileu nesta forma precisa, onde d é a distância percorrida, g é a aceleração devida à gravidade e t é o tempo decorrido.
$$d = \frac{1}{2} g t^2$$
No entanto, ele foi o primeiro a descobrir a relação entre o tempo de queda e a distância percorrida por um objeto sob a influência da gravidade.
Ao rejeitar a ideia de que a velocidade de queda depende da massa dos corpos, ele abriu caminho para uma compreensão mais precisa do movimento dos corpos celestes e dos objetos na Terra. Essa lei foi um dos fundamentos que mais tarde influenciaram Isaac Newton (1642-1727) na elaboração de sua teoria da gravitação universal.
A lei da queda dos corpos é um dos primeiros experimentos científicos que usaram métodos rigorosos de medição de tempo e distância. Ela marcou um ponto de virada na ciência moderna, ao introduzir conceitos básicos que ainda são usados no estudo do movimento e da gravidade.
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