Introdução à física: A ciência da medida, a matemática na prática.

Nos primórdios, a ciência que hoje é denominada de Física era chamada de Filosofia Natural, e abrangia uma quantidade bem maior de questões. A partir do século XIX, com as divisões e especializações cientificas, a física definiu seu terreno, recebendo limites mais claros.

Hoje muitas das questões da antiga “filosofia natural”, são tratadas por ciências como Biologia, Química etc. Entretanto ao nos aprofundarmos nos “fenômenos naturais”, percebemos a ligação entre conceitos científicos de áreas diferentes, ou seja, como costumo citar: A divisão de saberes, só existe em nossa cabeça, no mundo real ela não existe, é tudo intrínseco, um fenômeno dentro ou relacionado com outro. Por hora, como isto é apenas uma introdução a esta vasta ciência, tão admirada pela comunidade científica, e tão amedrontadora para jovens estudantes, que se vêem dando os primeiros passos, desvencilhando as belezas da razão, bem como seus descomunais poderes.

Bem, apresentado o nome da figura, veremos agora quem ela é e o que ela faz.  A Física trata dos seguintes fenômenos naturais: Mecânica, Calor, Ondulação, Ótica, Eletricidade e a chamada Física Moderna. Vamos primeiro definir estas divisões que futuramente analisaremos detalhadamente:

1-Mecânica: Parte da física que estuda o movimento dos corpos. Exemplos de fenômeno mecânico são batidas de automóveis, efeitos das bolas do jogo de bilhar, movimentação dos corpos no espaço, como planetas, asteróides etc.

1-Elementos que envolvem
questões de mecânica

2-Calor: Como o nome diz, são fenômenos térmicos, exemplos, aquecimento de um objeto, dissipação de calor no ar, ou o inverso, resfriamento ou perda de calor, dilatação de corpos etc.

3-Formação de Ondas na água,
área de abrangência da Física.

3-Ondulação: Movimento ondulatório, refere-se a formação de ondas, que se deslocam por meio material, exemplos, expansão de uma onda em um a corda, mar, ou pelo ar, como no caso das ondas sonoras.

 

4-Ótica: Fenômenos de luz, percepção de imagem, diferenciação de cores, efeitos de reflexão, refração, funcionamento de uma luneta etc.

5-Raios, ou descargas elétricas naturais, ´
interessante fenômeno físico.

5-Eletricidade: Fenômenos elétricos e magnéticos. O estudo da eletricidade permite entender fenômenos como repulsão e atração de corpos, o funcionamento de redes elétricas, descargas elétricas naturais como no caso de relâmpagos, entre outros.

6-Energia é igual a massa multiplicada pela luz ao quadrado,
teoria de Einstein, uma das máximas da física moderna.

6-Física Moderna: A área denominada Física Moderna se estende pelos descobrimentos do século XX, entre elas, a teoria da relatividade de Einstein, fenômenos radioativos, estruturas atômicas etc.

Tabela de exemplos para as áreas específicas da física.

            Como de praxe, os cursos de física começam pela área de mecânica, eu adotarei o mesmo critério seguindo a seqüência de conteúdo descrito acima: Mecânica, Calor, Ondulação, Ótica, Eletricidade, vez ou outra conciliando e comentando tópicos de física moderna. Espero que os leitores prossigam comigo ao longo desta viagem. Veremos que estas subdivisões da Física, assim como a grande divisão das ciências não são conteúdos auto-suficientes, sendo constantemente relacionados com outros. Só tendo isto em mente é que poderemos partir com passo firme para entender a realidade.

Física: dando números a realidade

            Como lidar com física exige saber trabalhar com noções de matemática, e sendo este o texto de introdução aos estudos de física para o blog Estudos Gerais, este se torna um momento oportuno para demonstrar as noções básicas de cálculos e representações numéricas que são usualmente aplicadas para resultados de física. Uma das principais formas de apresentação e a forma de potência de 10.

Potência de 10

            Quando entramos no campo científico, podemos encontrar valores que diferem muito das medidas que normalmente usamos. Para agilizar e simplificar o trabalho é comum utilizadar a apresentação dos números compreendendo entre 1 e 10 em uma potência da 10 adequada. Como matemática é algo que só se aprende na prática, vamos ao exemplo. Tomemos o número 424.

424 = 4,24x100 = 4,24x10²

            O número 424 é igual ao número 4,24x10², são equivalentes, simples assim. Isto torna mais eficiente o tempo de trabalho e de raciocínio. Veja estes outros exemplos, o número 200000000 = 2x10⁹ ou 0,0000001 = 1x10^-7, note que no segundo caso o expoente é negativo, visto que o valor representado é menor que 1, no primeiro caso o valor representado é maior que 2, devido a isso seu expoente é positivo. Para uma apreensão esmiuçada sobre o assunto das potências eu recomendo o seguinte link: UTILIZANDO POTÊNCIAS

Sistema Métrico Decimal e Sistema Internacional de Medidas.

            A história das medições, um pouco de história sobre os rumos da física, importantes para a consolidação atual da ciência.

            Ao longo do tempo as sociedades foram desenvolvendo sistema de medida para que pudessem fazer trocas ou serviços com equivalência e racionalidade, como a principio cada grupo era separado dos outros por fatores linguísticos ou territoriais, cada um destes grupos elaborou seu próprio sistema de medição, esta solução inicial se tornou um transtorno a partir do momento em que diferentes sociedades se viram negociando itens entre si, sem medidas equivalentes, começaram as confusões, fora o fato de mesmo em grupos fechados, a imprecisão da medida tornava comum o calote entre comerciantes e compradores. Em 1795, como conseqüência da Revolução Francesa, este país buscou uma forma de padronização de medidas, que tornasse mais fácil os cálculos. Elaboraram o Sistema Métrico Decimal, até então muitas medidas não tinham padronização, sendo usadas por tradição, um exemplo, na Inglaterra a moeda libra é subdividida em 12 shilings, que por sua vez equivale a 20 pences cada shiling.

            Os pensadores franceses que elaboraram o sistema métrico decimal, tomaram por princípio que a unidade padrão da medida devia ser algo incontestável, a solução encontrada foi usar algo do próprio planeta, que pudesse ser medida por qualquer um, eles elaboraram o metro, a décima milionésima parte da distância do Equador ao pólo. Fixaram este espaço em uma barra de platina iridiada, 90% de prata e 10% de irídio. A partir desse evento, era necessário tornar esta medida popular, caso contrário suas aplicações ficariam limitadas ao trabalho cientifico, por isso em 7 de abril de 1795 foi assinado um decreto que tornava obrigatório o uso do sistema métrico decimal. Entretanto, as medidas arraigadas no povo não são facilmente alteradas por um mero pedaço de papel, devido a isso o antigo sistema

Mapa de Pesos e Medidas de J. B. Nunes Júnior

de medida era ainda utilizado, contudo Napoleão Bonaparte, o governante francês na época decretou que o ensino do sistema métrico decimal nas escolas, para só então em 1840 ser definitivamente aplicado substituindo, sabre força de lei, o antigo sistema. Durante o período de adaptação francês, a invenção deste sistema correu o mundo, em 1875 ocorreu a Convenção do Metro, 18 das nações mais importantes do mundo na época aceitaram sua adoção como medida oficial. A Inglaterra negou-se a comparecer, como resultado em países de língua inglesa as formas de medidas tradicionais ainda são encontradas, jarda, pé, polegada etc.

            Com o tempo novas medições foram sendo exigidas pelo veloz desenvolvimento ocorrido no século XVIII, tomando como base o sistema métrico decimal, em 1960, na 11ª Conferência de Pesos e Medidas, ocorrido também em Paris, definiu-se o Sistema Internacional de Unidade, adotado hoje em todo o mundo, embora ainda se encontra, principalmente em países de língua inglesa, forma diferentes de representar medições.

            Para a física o Sistema Internacional de Unidade, é um avanço muito importante, na organização e divulgação de pesquisa e descobertas. Sendo a física, a “ciência da medida” em que ocorre a aplicação prática da matemática, é de grande eficiência ter cientistas espalhados pelo globo falando o mesmo idioma numérico.