Livro didático público de física

Livro didático público de física

(Parte 7 de 10)

TIPLER, P. Física. Vol.3. 3. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1995.

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Física

“Com licença, este é o Instituto de Mecânica?” Alice perguntou, mais para puxar conversa. Pelo cartaz já sabia que era.

“Sim, minha cara”, disse o mais alto e impressionante dos dois. “Eu sou um Mecânico Clássico do Mundo Clássico, e estou visitando meu colega, aqui, que é um Mecânico Quântico. Qualquer que seja seu problema, tenho certeza de que um de nós poderá ajudá-la. É só esperar até que terminemos nossas jogadas.”

Ambos se viraram para a mesa de bilhar. O Mecânico Clássico mirou com cuidado, considerando as ínfimas partes de todos os ângulos envolvidos. Finalmente, deu a tacada bem à vontade. A bola bateu e voltou numa impressionante série de ricochetes e acabou por entrar em colisão com a bola vermelha, que foi parar com precisão dentro de uma das caçapas. “Ai está”, exclamou com satisfação ao tirar a bola de dentro do buraco. “É assim que se faz, está vendo? Observação cuidadosa e exata, seguida de ação precisa. Procedendo assim, você obtém o resultado que escolher.”

Seu companheiro não respondeu, tomou seu lugar na mesa e fez um movimento vago com o seu taco. Após suas experiências anteriores, Alice não ficou surpresa ao ver a bola disparar em todas as direções ao mesmo tempo, e não havia lugar na mesa onde ela pudesse dizer com certeza que a bola não havia estado, embora não pudesse dizer igualmente onde a bola havia estado. Após um intervalo, o jogador olhou dentro de uma das caçapas, enfiou a mão e tirou a bola vermelha.

“Se não se importa que eu faça uma observação”, disse Alice, “parece que você joga de forma muito diferente.”

“É isso mesmo”, respondeu o Mecânico Clássico. “Odeio quando ele dá tacadas desse jeito. Gosto que tudo seja feito com muito cuidado e precisão e que todos os detalhes sejam planejados antecipadamente. Contudo”, acrescentou, “imagino que você não tenha vindo aqui para nos ver jogar bilhar, por isso, pode nos dizer o que é que quer saber.”

Robert Gilmore

Alice está vivendo uma nova aventura, agora no País do Quantum. O que a intriga tanto?

DEScRIÇÃO cLáSSIcA

DOS mOVImENTOS:

INéRcIA E mOmENTUm Marina de Lurdes Machado1

1Instituto de Educação do Paraná Prof. Erasmo Pilotto - Curitiba - PR

34 Movimento

Ensino Médio

Em 1686, em Cambridge, na Inglaterra, Isaac Newton publica a primeira edição da obra Princípia mathematica philosophiae naturalis, o Principia, onde estão colocados os fundamentos da mecânica. Essa mecânica nos permite entender como e porque os objetos e carros se movem, as marés, as trajetórias dos planetas ao redor do sol. Enfim, nos possibilita entender nosso mundo macroscópico cotidiano, nosso mundo humano.

Newton nasceu em 1642, segundo o calendário Juliano, em Woolsthorpe, cidade localizada no noroeste da Inglaterra. Nesse país, na segunda metade do século XVII, se concentrava a maior parte da atividade comercial e manufatureira da Europa. Era o início do capitalismo manufatureiro, que se utilizava da formação de um mercado mundial decorrente das grandes navegações. Esse modo de produção se oficializa quando empresários empregam um certo número de artesãos que passam a produzir em massa para os novos mercados que surgiam e derrubavam barreiras locais e regionais para além das fronteiras européias.

A Inglaterra também havia se utilizado da reforma desencadeada no século XVI por Martinho Lutero (1483-1546), na Alemanha. O rei inglês Henrique VIII, para lutar contra a proibição de seu segundo casamento, funda a Igreja Anglicana. Essa igreja aceitava a idéia de que a verdade a respeito da natureza estava ao alcance do homem. Esse foi um dos fatores que contribuiu para a migração de muitos cientistas e técnicos de outras regiões da Europa para a Inglaterra, pois lá a ciência encontrou um espaço para se desenvolver, contrariando o dogmatismo católico.

Mas, uma obra do porte do Principia não poderia ser obra de uma única pessoa. Ao contrário, carrega uma síntese de algo que já se conhecia ou se pensava conhecer. Esse parece ser um dos grandes méritos da obra de Newton.

De fato, parece que o próprio Newton dizia que se pôde chegar longe é porque havia se apoiado em ombros de gigantes. No texto Gravitação Universal, escrito pela Professora Júlia Tieko Fujimoto, você poderá encontrar muitas das idéias de alguns desses gigantes, na verdade, homens que buscavam solucionar os problemas do seu tempo, que contriubuíram para que Newton elaborasse a sua teoria gravitacional.

Mas para a elaboração do Princípio da Inércia, sem dúvida alguma, os trabalhos de Galileu Galilei (1564-1642) merecem destaque especial.

Selo alemão distribuído em 1993 em comemoração ao 350o aniversário de |saac Newton. Em vermelho, no canto superior esquerdo, está a expressão matemática para o Impulso. No canto superior direito a data de nascimento e morte de Newton, segundo o calendário Gregoriano. Mas há outro calendário, o Juliano, no qual a data de nascimento e morte de Newton é (1642-1727). Fonte: http://tigre. ucr.edu/dipen/stamps/newton

Uma experiência interessante

Física

Utilize de um plano inclinado (pode ser um pedaço de madeira levantado de um dos lados) e um objeto qualquer (pode ser uma bolinha de gude).

a) Inicialmente mantenha a inclinação do plano positiva, isto é, ascendente. Solte o objeto. O que acontece com a velocidade desse objeto? E se a inclinação for descendente, a conclusão seria a mesma? b) E se o plano for mantido com inclinação nula? Qual seria o comportamento de sua velocidade? Discuta com seus colegas.

Elabore um relatório da experiência com suas conclusões.

Ao realizar experiências com o plano inclinado, Galileu constatou que a gravidade produzia aceleração em um corpo. Essa aceleração, contrariamente ao que se pensava, não dependia da velocidade. Conclui que sob a ação de uma força constante, no caso a força da gravidade, o espaço percorrido por um corpo é proporcional ao quadrado do tempo empregado e que esse corpo se desloca de modo que a sua velocidade, em todo instante, é proporcional ao tempo empregado.

Existiria a possibilidade do movimento de um corpo sem a ação contínua de um motor? Pois foi o que Galileu parece ter percebido com suas experiências.

Galileu não chegou a Lei da Inércia tal qual é conhecida hoje.

Na verdade ele viveu em um mundo que transitava entre as idéias aristotélicas e a fé religiosa, tão presentes ainda em sua época, e a nova física que parecia contrariar o que se acreditava até então. Mas, o terreno estava preparado para que, Issac Newton, nascido no ano que Galileu morreu, fizesse a primeira grande unificação da Física. Essa unificação reuniu fenômenos terrestres e celestes, que passam a ser regidos pelas mesmas leis.

A análise de algumas partes do Principia talvez nos ajudem a compreender o “Instituto da Mecânica”.

No prefácio de Newton presente na primeira edição do Principia, de maio de 1686, está o esboço do que seria a nova mecânica.

Na época de Galileu acreditava-se na necessidade da ação contínua de um motor (uma ação sobre o corpo) para que o movimento existisse, uma idéia que perdurava desde Aristóteles.

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Ensino Médio

Já que os antigos consideravam a ciência da mecânica da maior importância na investigação das coisas naturais, e os modernos, rejeitando formas substanciais e qualidades ocultas, têm-se esforçado para sujeitar os fenômenos da natureza às leis da matemática, cultivei a matemática, neste tratado, no que ela se relaciona à filosofia. Os antigos consideravam a mecânica sob dois aspectos: como racional – a qual decorre rigorosamente de demonstração – e prática. À mecânica prática pertencem todas as artes manuais, das quais a mecânica tomou seu nome. Mas como os artesãos não trabalham com rigor perfeito, diferencia-se a mecânica da geometria, o que é perfeitamente precioso é chamado geométrico, o que é menos rigoroso é chamado mecânico. No entanto, os erros não estão na arte, mas nos artesãos. (Newton, 1686).

Não se deve encarar Descartes como um gênio isolado, que tenha surgido como um fungo matinal, da noite para o dia. Descartes foi preparado por um vasto movimento, que mergulha suas raízes na própria Idade Média e se estende até o século XVI. Este movimento ficou conhecido como Humanismo Renascentista.

No seio da cultura ocidental, o Humanismo (segunda metade do séc. XIV e primeira metade do séc. XV) e a Renascença (segunda metade do séc. XV e século XVI) constituem dois momentos de um mesmo processo que se notabilizou por buscar, sublinhar e favorecer tudo o que aperfeiçoasse o homem intelectualmente e praticamente. Nele, o indivíduo é visto como “valor absoluto” a natureza como seu “reino”, a história como sua “criação” e a arte como expressão de sua “superioridade” sobre os demais seres da criação. Assim, vai desaparecendo o complexo humano de inferioridade.

Os artesãos tinham técnicas especiais para a produção de bens, mas não utilizavam a matemática. Essa era a crítica de Newton, para o qual a descrição de linhas retas e círculos pertence à mecânica. Isso não era possível sem a matemática.

Durante muito tempo o movimento dos corpos eram atribuídos a qualidades dos corpos.

Os efeitos sobre os corpos eram decorrentes dessas qualidades. Mas não se sabia de onde ou como os corpos recebiam essas qualidades.

Coube aos gregos, provavelmente por volta dos séculos VII e VI a.C., o esforço na tentativa de racionalização e busca de afastamento dos mitos. Mas as preocupações eram com o princípio de todas as coisas e a busca da origem e da natureza do universo. No entanto, filosofia e ciência continuam juntas até que a Idade Moderna as separa.

A ciência moderna herdou de seus antepassados, como Galileu e René Descartes (1596- 1650), um objeto de investigação e um méto- do para realizá-lo.

WILLIAM BLAKE. Newton, 1804-5. Aquarela, 46 x 60 cm; Tate Britain, Londres, Inglaterra. O compasso representa a Geometria e a Matemática. 

Galileu foi levado a renegar suas convicções por um tribunal da inquisição, mas este poder arbitrário já começava a declinar; surgiam mudanças econômicas e políticas que anunciavam o turbilhão de transformações que não parou mais, com a ampliação da sociedade mercantil e com as revoluções industriais. René Descartes (1596-1650), filósofo seu contemporâneo, também propunha que a mesma ciência desse conta dos mundos supralunar e sublunar, separados na tradição aristotélica. É justo tomar Galileu e Descartes como marcos da modernidade e do que se conhece hoje como ciência (Adaptado de: MENEZES, 2005, p.18).

Física

Enquanto um ser que contempla e age, o homem é semelhante a Deus. A razão torna-se a instância privilegiada de busca de sentido para as coisas em geral. A fé vai perdendo sua exclusividade e a filosofia declara sua autonomia diante da teologia. Pela primeira vez, desde os primórdios do cristianismo, as questões filosófico-científicas são tratadas sem apelo ao elemento religioso. ( Adaptado de: HRYNIEWICZ, 2001, p.353).

De fato, Descartes, que em latim se chamava Cartesius, viu uma época em que se aperfeiçoavam técnicas de fabricação de instrumentos e objetos de precisão. O comércio, em pleno desenvolvimento, daria origem ao capitalismo comercial e o poder da Igreja começava a entrar em decadência. Ele também viveu a Revolução Científica propiciado pelo Renascimento, e foi influenciado pelo pensamento de Copérnico (1473-1543), Johannes Kepler (1571-1630) e Galileu. Esse último foi o primeiro a usar a observação empírica e a matemática para descrever os fenômenos da natureza. Por isso não podemos enxergar Descartes como um gênio isolado.

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