Descrição da imagem: A Estação Espacial Internacional (ISS) está localizada em órbita baixa da Terra, a aproximadamente 415 km de altitude. Ela dá a volta à Terra em 90 minutos a uma velocidade de 7,7 km/s ou 27.700 km/h. A tripulação internacional dedicada à pesquisa científica no ambiente espacial observa cerca de 16 nasceres e pores do sol todos os dias. Os astronautas a bordo da Estação Espacial Internacional estão em um estado de ausência de peso, mas não de microgravidade. A ISS e os astronautas estão em queda livre ao redor da Terra. É por isso que os astronautas flutuam na Estação Espacial Internacional.
Antes de responder à pergunta de por que os astronautas flutuam na Estação Espacial Internacional (ISS), é necessário esclarecer alguns termos de física de maneira simples.
A gravidade é a força do campo gravitacional que nos atrai para o centro da Terra; este termo refere-se ao planeta Terra. Também é a força que dá peso a qualquer corpo físico (peso).
A gravitação refere-se mais geralmente a essa força ou interação entre dois corpos celestes massivos. Mas esses dois termos são idênticos.
A ausência de peso é a quase completa ausência da sensação de peso, ao contrário da gravidade.
A microgravidade caracteriza uma gravitação muito fraca experimentada por um objeto situado muito longe de qualquer corpo massivo ou em um canto do espaço onde as influências gravitacionais de vários corpos massivos se cancelam, como nos pontos de Lagrange.
Gravidade zero ou zero G não existe, pois a gravitação permeia todo o espaço até as estruturas em grande escala do universo. A experiência de "gravidade zero" é uma ilusão que dá a impressão de que a gravidade desaparece. Mas, na realidade, é a sensação de peso que desaparece quando se está em queda livre. De fato, se alguém cai livremente em um elevador cujo cabo foi cortado, ambos os corpos caem na mesma velocidade e nenhum repousa sobre o outro. Se ambos os corpos caem, é precisamente por causa da gravidade.
Então, qual é o fenômeno físico que permite aos astronautas flutuar na Estação Espacial Internacional?
A gravidade mede a aceleração de um objeto em queda livre na superfície da Terra.
A Segunda Lei de Newton, expressa como F=ma, afirma que a força da gravidade (f) é igual à massa (m) vezes a aceleração (a).
Nesta equação, uma força de 1 newton atuando sobre uma massa de 1 kg acelera a 1 m/s². Assim, a força da gravidade é de aproximadamente 9,81 newtons para uma massa de 1 kg.
No entanto, a gravitação e a aceleração são dois aspectos da mesma força (F=ma e F=mg ⇒ g=a).
A gravidade é expressa como g0=9,81 m/s², que é a aceleração devido à gravidade (ao nível do mar a 45° de latitude).
Ao contrário do peso, a massa de um corpo (expressa em kg), que é usada no cálculo da força gravitacional g, não muda dependendo do corpo celeste onde o corpo está localizado. É g que diminui com o quadrado da distância que separa dois corpos.
Nossa Estação Espacial Internacional se move em uma órbita baixa situada a cerca de 415 km da superfície da Terra. Esta distância é muito pequena e a gravidade a essa altitude (g=9 m/s²) é praticamente a mesma que na superfície da Terra (g=9,81 m/s²).
Assim, os astronautas a bordo da Estação Espacial Internacional estão em um estado de ausência de peso, mas não de microgravidade. A ISS e os astronautas estão em queda livre ao redor da Terra. É por isso que os astronautas flutuam na Estação Espacial Internacional.
N.B.: A Terra é uma referência para outros objetos celestes onde a gravitação é diferente. Assim, a gravidade terrestre é igual a 1 em relação a outros objetos, e é por isso que confundimos massa e peso (p=mg).
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