Prof. Ismael Rodrigues Silva www.
Objetivos O que é Física? O que é Mecânica?
Entender o que é Física e quais seus objetos de estudo; Dissertar sobre o motivo pelo qual poucas pessoas gostam de Física; Listar os pré-requisitos necessários para aprender Física; Definir Mecânica e, em particular, Mecânica Clássica;
Não há uma definição absoluta para a Física. Podemos dizer que a Física estuda a Natureza, mas a Química, a Biologia e a Geologia, por exemplo, também fazem isso. Quem sabe, podemos dizer que a Física estuda os chamados fenômenos físicos, mas os fenômenos químicos e as ligações químicas são explicados pela Física Quântica. Uma boa definição é que a Física estuda a matéria, a energia, o espaço, o tempo e as interações entre eles.
A Física é uma Ciência Como Ciência, a Física faz uso do método científico e utiliza a matemática e lógica para formular seus conceitos. Não existe verdade absoluta. As Leis da Física evoluem com o tempo e não podem ser provadas, mas devem concordar com a experiência. A Física tende a descrever o universo com apenas uma teoria, a Teoria de Tudo, unificando as áreas da Física umas com as outras, de modo a explicar o maior número de fenômenos com o menor número de teorias.
Divisões da Física A Física é dividida em diversas área. Entre elas, podemos citar: Mecânica; Eletromagnetismo; Astrofísica; Óptica; Termodinâmica; Áreas da Física Moderna como Física de Partículas, Física de Campos e Física Quântica.
Por que Física é tão difícil? Física não é difícil. Fácil ou difícil estão relacionados com saber ou não saber. Por outro lado, a dificuldade em aprender Física pode estar relacionada a dois fatores: matemática, senso comum e impulsividade.
Matemática A matemática utilizada na Física é básica. Se houver dificuldades com matemática básica, deve ser dedicado tempo a isso. É importante, para resolver problemas de Física, estar familiarizado com operações com números reais (soma, multiplicação, potenciação, etc.), trigonometria (senos, cossenos, ângulos, etc.), funções elementares e seus gráficos, etc.
Senso comum O senso comum é o nosso modo de pensar caracterizado por conhecimentos empíricos (experiência). A Física nem sempre segue o senso comum. Por exemplo, é comum associar o movimento a forças. É necessária força para haver movimento? Não. Uma bola rolando no chão para a direita pode estar sujeita a três forças: uma para baixo (peso), uma para cima (normal) e uma para a esquerda (atrito). Ela se movimenta para a direita mas sequer existe força para a direita!
Impulsividade A impulsividade está relacionada com tomar uma decisão sem levar em consideração todos os aspectos de uma situação. É claro que decisões precipitadas acarretam em erros. Solução para nosso problema Ao resolvermos um problema, o senso comum e a impulsividade devem ser substituído pelo senso crítico, que é baseado na crítica, na reflexão, na pesquisa, no pensamento. Após essa etapa, a matemática nos permite obter resultados que devem, então, ser interpretados.
Responda Em 2015, metade dos alunos que fizeram o ENEM tiveram nota abaixo da média. Devemos nos preocupar com isso? Você é a favor da pena de morte para redução da criminalidade? Você é a favor de serem exigidos de motoristas exames toxicológicos para redução dos acidentes de trânsito? Um gato sempre mia antes de chover. Se o gato miar, vai chover?
As respostas se baseiam em utilizar o senso crítico e a lógica. Não existe problema algum em metade dos alunos do ENEM tirarem nota abaixo da média. Na verdade, é esperado que isso sempre aconteça. Quem disse que pena de morte reduz criminalidade? Quem disse que os acidentes de trânsito podem ser reduzidos através de exames toxicológicos? Se o gato mia, não necessariamente vai chover. Por outro lado, se for chover, o gato irá miar.
Nos problemas anteriores, a impulsividade, o uso do senso comum e o mal uso de lógica podem ter acarretado respostas precipitadas. Na Física, eles podem acarretar erros. Abaixo, podemos ver que a carência de matemática básica pode nos levar a absurdos. Na Física, ela pode acarretar respostas erradas. Onde está o erro? 2 2 = 2 2 2 = 4 2 = ( 2) 2 = 2 (??? )
A mecânica é a área da ciência que estuda o comportamento dos corpos físicos sujeitos a forças ou deslocamentos. Estuda, portanto, os fenômenos relacionados ao movimento e equilíbrio dos corpos. Mecânica Clássica Será o nosso objeto de estudo. Originou-se no século XVII com as leis do movimento de Isaac Newton, motivo pelo qual também é chamada de mecânica newtoniana.
A Mecânica Quântica foi descoberta em 1925. É a mecânica dos corpos muito pequenos (partículas subatômicas). A Mecânica Relativística foi formulada em 1905 por Albert Einstein. É a mecânica dos corpos muito rápidos (com velocidades próximas à da luz, velocidade com a qual é possível serem dadas 7,5 voltas na Terra em um segundo). A Mecânica Clássica, portanto, limita-se a estudar os corpos macroscópicos com velocidades baixas quando comparadas à velocidade da luz.
Leis de Newton As Leis de Newton são base para toda a Física Clássica, incluindo, por exemplo, eletromagnetismo e termodinâmica. Primeira Lei de Newton A Primeira Lei de Newton, ou Lei da Inércia, afirma que, na ausência de uma força resultante, um corpo em repouso tende a permanecer em repouso e um corpo em movimento tende a permanecer se movendo em linha reta com velocidade constante.
Segunda Lei de Newton Havendo uma força resultante F em um corpo, o corpo terá uma aceleração a. Matematicamente, escrevemos F = ma, onde m é a massa do corpo. Não são necessárias forças para haver movimento, mas podem alterá-lo. Terceira Lei de Newton É a lei da ação e reação. As forças sempre aparecem aos pares. Se X faz uma força em Y, Y faz uma força em X com mesma intensidade e sentido contrário.
Lei da Gravitação Universal de Newton Dois os corpos com massa se atraem com uma força dada por F = GMm/d², onde G é a constante da gravitação universal, M e m são as massas dos corpos e d é a distância entre eles. Desse modo, a Terra e a Lua se atraem, e, pela lei da ação e reação, a força que a Terra faz na Lua tem mesma intensidade que a força que a Lua faz na Terra, embora a Terra tenha maior massa.
A Mecânica Clássica divide-se em cinemática e dinâmica. Cinemática Descreve o movimento sem considerar as suas causas. É a geometria do movimento. Aqui, entenderemos conceitos como posição, deslocamento, velocidade, aceleração etc. Dinâmica Estuda as forças e seus efeitos no movimento. Estudaremos conceitos como trabalho, energia e quantidade de movimento.