Volume 1-Física Aula por aula

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MANUAL DO PROFESSOR
Física aula por aula
Mecânica
ENSINO MÉDIO
COMPONENTE CURRICULAR
FÍSICA
Benigno Barreto filho
Mestre em Educação na área de Ensino, Avaliação e Formação de professores pela Universidade Estadual
de Campinas. Especialização na área de Educação em Física pela Universidade Estadual de Campinas.
Licenciado na área de Ciências e Física pelo Instituto Superior de Educação Santa Cecília.
Assessor de Física e Matemática em escolas públicas e particulares.
Professor de Física e Matemática das redes estadual e particular de São Paulo.
Claudio Xavier da Silva
Especialização em Educação Matemática pela Universidade Estadual de Montes Claros.
Licenciado na área de Ciências e Matemática pela Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras das Faculdades
Associadas do lpiranga. Assessor de Física e Matemática em escolas públicas e particulares.
Atuou como professor e coordenador pedagógico na rede particular de ensino em São Paulo.
Professor universitário na rede particular de Minas Gerais.
3ª edição
São Paulo- 2016
fT(j MANUALDO
PROFESSOR
FT~
Copyright© Benigno Barreto Filho, Claudio Xavier da Silva, 2016
Diretor editorial Lauri Cericato
Gerente editorial Flávia Renata P. A. Fugita
Editora Cibeli de Oliveira Chibante Bueno
Editores assistentes
Assessoria
Gerente de produção editorial
Coordenador de produção editorial
Coordenadora de arte
Projeto gráfico
Projeto de capa
Foto de capa
Supervisora de arte
Diagramação
Tratamento de imagens
Coordenadora de ilustrações e cartografia
Ilustrações
Cartografia
Coordenadora de preparação e revisão
Supervisora de preparação e revisão
Revisão
Coordenador de iconografia e licenciamento de
textos Supervisora de licenciamento
de textos
Iconografia
Diretor de operações e produção gráfica
Valéria Rosa Martins, Sandra Dei Cario,
Eduardo Oliveira Guaitoli, Yara Valeri Navas
Davi José dos Santos Guimarães, João de
Paiva, Paula Feijó de Medeiros
Mariana Milani
Marcelo Henrique Ferreira Fontes
Daniela Máximo
Casa Paulistana
Bruno Attili
Thais Falcão/Olho do Falcão
Modelos da capa: Andrei Lopes, Angélica
Souza, Beatriz Raielle, Bruna Soares, Bruno
Guedes,
Caio Freitas, Denis Wiltemburg, Eloá Souza, Jarda Gomes,
Karina Farias, Karoline Vicente, Letícia Silva, Lilith Moreira,
Maria Eduarda Ferreira, Rafael Souza, Tarik Abdo, Thaís
Souza Isabel Cristina Corandin Marques
Adriana M . Nery de Souza, Eduardo
Benetorio, Gabriel Basaglia, José Aparecido
A. da Silva,
Laura Alexandra Pereira, Sara Slovac Savero
Eziquiel Racheti
Mareia Berne
Alberto de Stefano, Alex Argozino,
Antonio Robson, Eunice Toyota, Grace
Arruda, Luis Moura, Mariana Coan, Marcos
Aurelio,
Maria Pita, Paulo César Pereira, Paulo Nilson,
Rafael Herrera, Rigo Rosario Jr., Studio
Caparroz, Tarumã, Walter Caldeira
Allmaps
Lilian Semenichin
lzabel Cristina Rodrigues
Carolina Manley, Célia Regina Camargo,
Cristiane Casseb, Desirée Araújo, Dilma Dias Ratto,
Iara R. 5. Mletchol, Juliana Rochetto, Jussara
Gomes, Lilian Vismari, Pedro Fandi, Renato
Colombo Jr., Regina Barrozo, Solange Guerra
Expedito Arantes
Elaine Bueno
Mareia Trindade
Reginaldo Soares Damasceno
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
(Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)
Barreto Filho, Benigno
Física aula por aula : mecânica, 1~ ano/ Benigno Barreto
Filho, Claudio Xavier da Silva. - 3. ed. - São Paulo :
FTD, 2016.
(Coleção física aula por aula)
Componente curricular: Física.
ISBN 978-85-96-00314-8 (aluno)
ISBN 978-85-96-00315-5 (professor)
1. Física (Ensino médio) 1. Silva, Cláudio Xavier da.
li. Titulo. Ili. Série.
16-02665 CDD-530.07
Índices para catálogo sistemático:
1. Fisica : Ensino médio 530.07
Em respeito ao meio ambiente. as (olhas
deste livro toram produzidas com fibras
Reprodução proibida: ArL 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.
Todos os direitos reservados ã
E.DITORA FTD S.A.
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obtidas de â™Jres de lklrestas plantadas. com origem certificada.
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Tel. (11) 3545-8600 e Fax (11) 2412-5375
Apresentação
Caro aluno,
Este é o início do estudo de uma parte do conhecimento construído
pelos seres humanos: a Física. Existem evidências de que, desde os
primeiros momentos da história da humanidade, o ser humano observava
o céu à procura de ordem e repetições e, por meio delas, elaborava
compreensões dos diversos fenômenos da natureza. Na época, prever os
ciclos do céu, como as fases da Lua ou o ocaso das constelações, era vital
para a sobrevivência, pois eram relacionados com os ciclos terrestres,
como as chuvas, as cheias dos rios e as épocas de plantação e de floração.
Desde esse tempo, o conhecimento sempre foi muito importante para
a sobrevivência dos seres humanos. Sempre existiram seres curiosos,
posteriormente chamados de cientistas, que se dedicaram a descobrir o
funcionamento do universo a sua volta. O estereótipo do cientista de
jaleco branco trancado em um laboratório e meio excêntrico não pode
mais ser considerado verdadeiro. Como carreira profissional, os cientistas
trabalham em colaboração com outros para elaborar interpretações sobre a
natureza. Se em a lgumas investigações, os cientistas lançam mão de
novos conceitos e podem obter elegantes explicações, em outras, e na
grande maioria, percebem que a explicação não está adequada e acabam
por buscar outras mais satisfatórias.
Assim é a viagem pela Ciência, a cada nova etapa há formas
diferentes de recortar o mundo, que são capazes de levar nossa mente
para perguntas que nem percebíamos que existiam. Isso faz da Ciência
uma construção de conhecimento vivo, dinâmico e cheio de novos
enigmas.
Esta obra conta com a mediação do seu professor, para que, juntos,
possamos participar desse admirável exercício do raciocínio: do fazer e
refazer, do perguntar e responder, de momentos de infelicidade e de
grandes alegrias, do errar e do acertar na busca de soluções ou
simplesmente na busca de novas perguntas capazes de satisfazer a nossa
humanidade. Esperamos, com isso, contribuir para que você desenvolva
seus estudos de forma criativa, agradável e estimulante.
Os autores
As Unidades são
apresentadas com uma ou
mais questões sobre a matéria a
ser estudada.
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Você deverá
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os Exercícios resolvidos
ilustram a aplicação dos
conceitos vistos.
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propostos vêm
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resolvidos. É importante
tentar resolver todos,
pois eles auxiliam
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a sistematização
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A seção Você sabia?
apresenta textos atualizados e
ilustrados que abordam a
aplicação do conhecimento
físico na tecnologia e na
sociedade. Esses textos abordam
algumas questões diversas e de
maneira integrada com outras
disciplinas.
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As leis da Gravttação
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servem para avaliarse você
compreendeu o conteúdo.
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Em cada Capítulo a teoria é
desenvolvida de forma clara e
com linguagem simples,
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que você já possui.
Pense além
abordam o
conceito físico de
maneira lúdica,
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descontraída e bem-humorada, ou promovem
reflexões sobre a sua realidade local.
Após o
desenvolvimento do conteúdo,
você pode
rever a questão da abertura
da Unidade,
reformular sua resposta e conferir a resolução na
seção De volta ao começo.
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cinema
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promove uma discussão de conteúdos
de Física presentes em filmes. Nela os
conhecimentos podem ser testados e
aplicados em outros contextos.
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A seção Exercícios
complementares
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Unidade estudada, nela
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da Física e é uma
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na compreensão da
matéria estudada.
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questões diversas, além de questões de
vestibulares e do Enem.
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A seção Lendo a Física consta de atividades que
partem da leitura de textos sobre a história da Física,
muitas vezes de textos de cientistas. Nela é possível ver
a origem de conceitos
A seção Pare e pense apresenta questões e
situações- -problema que ajudam na reflexão inicial de
cada conceito.
UNIDADE 1 - Os caminhos da Física ......................... ...
9 ~ Capítulo 1: Física: Ciência e tecnologia ....... ........
10
3. Movimento com aceleração escalar constante .. ·-······ .
53 Função e gráfico da velocidade em relação ao tempo ...... . 54
1. Invenções e sociedade ..... .10
Função e g ráfico da posição em relação ao tempo
.......... 57
Física e curiosidade ...
2. Ciência e representações
········-·· .......... -·········· .. Ling
uagens da Ciência ..................... .
3. Ciência e interpretação
. ... 12
·······-· 12
........ 13
................ 14
4. Equação de Torricelli ...........
········- .. ······- .. ................ .
Experimente a Física no dia a
dia - Descrevendo o movime nto
uniformemente variado ...
• Capítulo 5: Queda livre e
lançamento
.60 . 62
4. Ciência e método.... . .................... 15 Uma história sobre o
métod o da Ciéncia ................. .16 Alguns dos métodos da Física:
indução e dedução .... 18
vertical -·- ................... . ................. -·-·-·- ······ ······- ........
-·-·-· 63
1. Movimentos em uma dimensão sob ação da gravidade ..
_ ......... .. ······--· .... . ....... 63
5. Áreas de estudo da Física
....... ·-·-·························
6. Medições em Ciências: o
Sistema Internacional de
Unidades ..................... .
Você sabia? - Conhece ndo um
físico brasileiro - José Leite
Lopes................ ············-························
Pense além - Física e Arte
·················-····························· Lendo
a Física - Aristóteles: explicações
para a matéria e o Universo
Experimente a Física no dia a
dia - Um modelo explicativo para o a
rco-íris .............. ······-···············
.......... 19
.. 20
... 22
....... 23 ......... 24 26
2. Queda livre ..... _
3. Lançamento vertical
Física no cinema - Meteoro: o
futuro está em jogo Experimente
a Física no dia a dia -
Tempo de reação ................... .
Exercícios complementares .. .
De volta ao começo
.......................... .
.... 64
.67
.70
. 72
. 73
..74
Exercícios complementares ............ -.. De
volta ao começo ..... ......................... .
27
. 28
UNIDADE 3 - Cinemática vetorial. .
.............. . 75 • Capítulo 6: Grandezas
escalares e vetoriais ... 76
UNIDADE 2- Cinemática
escalar ~ Capítulo 2:
Introdução ao estudo do
movimento ...................
························-···············
1. Conceitos básicos .. .
Você sabia7 - Qual é a origem d a
milha marítima e
. 29
.30
. .. 30
1. Grandezas vetoriais .
............................ . Você sabia'? -
Como funciona o GPS?
2. Posição e deslocamento
vetorial..
3. Velocidade vetorial ...
Pense além - Nesta história, quem
tem razão? 4. Aceleração vetorial
.. ............................ . 5.
Composição de
movimentos.·-·· ··
. .... 76
.... 80
.81
. ............. 81 .84
. .. 85
.88
da milha terrestre ? ... ··································-··--·······································
....... 32 2. Traíetória, deslocamento escalar e intervalo
Você sabia? - Referencial e a Física Moderna .......... ·······-········· 90
de tempo.............. . .................... .
Deslocamento escalar e int ervalo de tempo .. .
. ........ 33 34• Capítulo 7: L.ançamento de
projéteis ....... ··-·-·-· 91 1. Movimento
em duas dimensões sob ação da
Deslocamento escalar e distância
percorrida .
3. Velocidade escalar média
....... ·-·-··································
Velocidade escala r instantânea
........................ .
. 35
·······- 37
................ 38
gravidade
...................................... .
............................... . 2.
Lançamento horizontal ... _
········-·· .......... ....... .
Experimente a Física no dia a
dia -
. .. 91 . 92
Você sabia'? -A me dida de tempo e a Física Moderna ......... 40 ~ Capítulo 3: Movimento uniforme ···················-·········
.41
La nçando coisas ....... ................... ·············-·············
3. Lançamento obliquo
.................................................. .
95
. ... 96
1. Movimento com velocidade escalar constante ........... . 41
• Capítulo 8: Movimento circular -········ ........ -....... 98
2. Função da posição em relação ao
tempo
3. Gráfico da posição em relação ao
tempo ..... Pense além - Transporte público
eficiente e acessível: solução para os problemas do
trânsito
......... 42 . ........ 45
1. Deslocamento angular ........... . . ...... 98
2. Velocidade angular. ..... . .... 100 Relação e
ntre as grandezas angulares e lineares ........... 101
nas grandes cidades?
·························-···············
Experimente a Física no dia a
dia -
....... 47
3. Movimento circular
uniforme
4. Periodo e frequência
................................................. .
..... 103 ..... 104
Descrevendo o movimento uniforme .............................. ·-·········· ........ 48
~ Capítulo 4: Movimento uniformemente variado....
········-···········49
1. Movimento variado ····················-·- ....... 49 2.
Aceleração escalar média .......... _ ...................... . . ...... 50
Você sabia'? - Como se mede a velocidade da luz? ................. 52
Pense além - Conversa de jornalista .................................... -....... 106
5. Transmissão do movimento circular uniforme .. ·-·······
107 Pense além - As ciclovias e a mobilidade urbana ··········-·······
109 Experimente a Física no dia a dia -
Experimente os recursos da bicicleta ........... ...................... ······-······· 110
Exercícios complementares
................................................................. 111 De volta ao começo
....................................... ·····-·······················-·-······· 112
UNIDADE 4 - Força e as leis de movimento da
Dinâmica................... ............................. . ...... 113 •
Capítulo 9: As leis de Newton e suas aplicações
................................................................. ....................................
114
1. Dinâmica: as causas do movimento .... ................. 114
2. Noção de força .................................... ........................
........................ 114 Força resultante ..... . .... 115
4. Campo gravitacional. ................................. . 171 Intensidade
do campo gravitacional... ...... 171
5. Corpos em órbitas circulares .......... .. .. 173 Corpos em
órbita .............................................................................. 173
Velocidade de escape.......... ................................. .. .... 174
Pense além - A Lua e as técnicas agrícolas ..... 175 Física no
cinema - 2001: uma odisseia no
3. As leis de Newton .. ....... 118 Princípio da
inércia (1• lei de Newton) .............. 119 Pense
além - O que é o airbag e como e le pode
salvar vidas
....................................................................................
...................... 120 Princípio fundamental da
Dinâmica (2• lei de Newton) 121 Princípio da
ação e reação (31 lei de Newton)....... . .... 123
Você sabia? - Velocidade e a Física
Moderna.......... . .......... 126 4. Interações
entre corpos . 127
espaço ...................................................... .
Você sabia? - A teoria da gravitação e a
física Moderna .......... .
Exercícios complementares ......
De volta ao começo.
UNIDADE 5 - Energia e as leis de
conservação da Dinâmica
.................. .
..... 176
. ..... 178
.. ... 179
. ....................... 182 .. ............. 183
Força peso .......
. ................. 128
• Capítulo 12: Energia e
trabalho ... ..
. ........... 184
Pense além - Peso ou massa?
Qual é a diferença? Você sabia?
-Como as plantas crescem com
baixa gravidade? ......... .
Força normal..
.130
.. ... 131 .. ..... 132
1. Conceito de energia ..
2. Conceito de trabalho
Você sabia? - O que é energia
eólica? 3. Trabalho de uma
força constante ...... .
..184
........ 186 ..... 188
............. 190
Força de tração .. Força elástica
Plano inclinado ............ .
. .... 132
.................. 139 ........... 142
Você sabia? - Como aproveitar a energia
solar? ..................... 193 Trabalho da força
peso..... ......................... .. ... 195 Você sabia?
- Como aprove itar a energia hídrica? ................
198
Força de atrito ....... ..
Pense além - Conversa de
arquibancada ...
. .......... 145 . .............. 147
4. Trabalho de uma força
variável.... Trabalho da força
elástica ................ ..
.. ............... 200 ..200
Lendo a Física - Aristóteles e Buridan:
explicações sobre o movimento ...........
........................................ . .......... 148
• Capítulo 10: Dinâmica nas
trajetórias curvas
............................................................ .
.................................. 150
5. Teorema da energia cinética ........... ..
Pense além - Energia em movimento 6.
Energia potencial ...... ............................. .
Energia potencial gravitacíonaL. ...... .. Energia
potencial e lástica ....
.. 203
............... 205 . ... .206
............ 206 . .............. 208
1. Componentes da força resultante ..........................................
150 Você sabia? -O que é força centrifuga?....... . ...... 153
2. Movimento circular nos planos horizontal e vertical
..................................................................................................
154
7. Energia mecânica ........ . .. ....................................... 209
8. Potência .................
................................................................................... 212
Rendimento ............. 214
• Capítulo 13: Impulso e conservação da
Pense além - Lavando a roupa suja ............. . Experimente a Física no dia a dia -
.. ..... 156
quantidade de movimento ................
216
No balanço do vai e vem
................................ ..
• Capítulo 11: As leis da
Gravitação .......... . 1. Breve
história sobre os modelos de
mundo
.. ..... 157
. ...... 158 ....... 158
1. Quantidade de movimento
2. Impulso de uma força ..... .
Teorema do impulso .. .
Pense além - Defendeu!
.. 216
. .............. 219 . ... 220
..... 221
Pense além - Via Láctea ..... 158
3. Conservaçào da quantidade de
movimento ................ 222
Ptolomeu e a teoria geocêntrica
.......
... 159 Pense além -Afinal, quem
empurra quem? .....
.. ............... 224
Copérnico e a teoria heliocêntrica
.......................................... 159 Você sabia? -
Como Galileu foi condenado e preso por
defender suas convicções cientificas
_______ 160 Lendo a Física -
Copérnico e as controvérsias
Você sabia? - Conservação da quantidade de
movimento e a Física Moderna .......................... .
Experimente a Física no dia a dia - Um
modelo de canhão
.. 224 .. 225
humanas e científicas do modelo
heliocêntrico ......
2. As leis de Kepler
.........................................................
. Lei das órbitas (1• le i de Kepler)
...... ..
Lei das áreas (2• lei de Kepler) ..........
.
Lei dos períodos (3• lei de Kepler) ..
..
Você sabia? - Como os antigos
calculavam a distância até a Lua?.
3. Lei da Gravitação
Universal... .................. ..
Experimente a Física no dia a
dia -
....... 162
. .......... 164 ....... 164
.. ..... 165
..... 165
....... 167
.. ............... 168
4. Colisões .....
Coeficiente de restituição .
Colisão e lástica ....
Colisão parcialmente e lástica. ......... .
Colisão inelástica
.................................... . Lendo a
Física -A medida do movimento e
sua conservação
.............................................. . Física
no cinema - A ú ltima hora
Exercícios complementares
..... .
.. ... 226
. .............. 226 . ... 226
. .................... 227 . ........... 227
. .... 229
... .230
.. ... 232
Simulando as fases da Lua
.......................................................................... 170
De volta ao começo .................... .
. ............. .234
UNIDADE 6 - Estática e
Hidrostática ....... ....... 235 ~ Capítulo
14: Estática de um ponto material
e de um corpo extenso..... . .. 236
2. Densidade e massa específica
Experimente a Física no dia a dia - Flutua
ou afunda?
....................... 259 ..... 261
1. O equilíbrio e a engenharia
....
2. Condição de equilíbrio de
um ponto material Método das
projeções .................... .......... ... .
..... 236 ....... 237 . ...... 237
3. Teorema de Stevin
................................................. . O
teorema de Stevin aplicado aos
gase~. Vasos comunicantes
........................... .
. .... 262
. ....... 263
. ..................... 265
Método da linha poligonal ............................. . .238
Pense além -Variação da pressão em função
do tempo ...... 266
Pense além -Atividade física, um
benefício para a saúde ...
...................................................... .
Você sabia? -Arquitetura,
engenharia cívil e
. ..... 240
4. Principio de Pascal Prensa
hidráulica
5. Empuxo ........................ .
································· ........ 267
.........•....... 267
. ..... 269
aspectos socioculturais ..... 3.
Momento de uma força
. ...... 241 ....... 242
Teorema de Arquimedes
................................ . Pense além
- Futebol a grandes a ltitudes .... .
.. 270
...................... 273
Momento do binário
........... 243
Você sabia? - Em que outras situações
podemos
4. Condições de equilíbrio de um
corpo extenso
.... 245
observar o empuxo? .......................
........................................ 274
Teorema das três forças .............. .............................................. 246
5. Alavancas ..... 248 Pense além - O que as atividades de
surfista,
ginasta e patinador têm em comum? ............................... . ....... 250
6. Tipos de equilíbrio de um corpo .......... . . ...... 251 Corpo
apoiado sobre uma superfície .. . . .... 251
Capítulo 15: Hidrostática.......................... ·--·-·-·······- ......
254
Lendo a Física - Arquimedes e a coroa do rei .............. 275
Experimente a Física no dia a dia -
Quem faz a força? ·····························-·······-·····················
..... 276
Você sabia? - Como podemos aplicar a
Hidrodinâmica na circulação do sangue?............ . ....... 277
Exercícios complementares... . ....................................... 278 De
volta ao começo.............................................................. . .......... 279
Referências .... ····························-···-·-···
·······················-·················- ......... 280
1. Pressão ........... 254 Pense além -
Calçados apropriados para a neve ....................
256
Lista de siglas
························--·-······
Sugestões para pesquisa e
leitura_
............. 280 .............. 281
Pressão atmosférica ··················-·-······ ........................................ 257
Respostas
..........................................................................................
.............. 282
Há vários tipos de registros que evi
denciam a curiosidade da humanidade
em entender como o mundo e seus ele
mentos funcionam, desde monumentos
muito antigos, como o Stonehenge, até
construções atuais, como a Estação Es
pacial Internacional.
> • O que levou as pessoas a se
organiza rem e construírem tais obras?
• Você considera que um monumento
como o Stonehenge está relacionado
ao desenvolvimento científico? O que
você entende por desenvolvimento
científico?
• Para a construção da Estação Espacial
Internacional, foi necessário o esforço
(também financeiro). de diversos paí
ses. Atualmente, muitos grupos de
senvolvem pesquisas nessa Estação,
inclusive o Brasil. Você considera que,
apesar de existirem tantos problemas
sociais e ambientais em diversas re
giões do planeta, vale a pena investir
em Ciência e Tecnologia? Por quê?
Pmfessor, os comentários das questões da aber wra de Unidade encontram-se
no Caderno de orientações no final deste volume.
1 O Unidade 1 • Os caminhos da Física
,,.;1a@,tk·t4Jt?·Ut4~
ttt-a _________ _
Se procurarmos o significado de invenção em dicionários,
encontraremos definições como descoberta, criação,
entre outras. A inventividade humana é rica e diversa,
tanto que pouco podemos prever sobre os próximos 30 ou
40 anos - como iremos nos comunicar, nos locomover ou
estudar. Devemos lem
brar que cada invenção ou desenvolvimento tecnológico é
resultado de diversas pesquisas, isto é, de investigações
sobre determinada questão ou problema que o ser
humano desejava responder ou solucionar.
Veja algumas invenções da humanidade.
O domínio do fogo
Se imaginarmos os hominídeos muito primitivos, que ainda
não dominavam o fogo, perceberemos que eles estavam
sujeitos ao frio ao longo das estações do ano, ao escuro
das noites e à alimentação sem qualquer tipo de
cozimento. Até que um dia - e talvez só possamos
imaginar esse dia - um homem ou uma mulher, mais
curioso(a) e ousado(a) que os outros, se atreve a pegar
um galho em chamas. Esse hominídeo leva essa tocha
para a sua tribo e percebe que pode mantê-la acesa por
um tempo indefinido.
O hominídeo sente o calor do fogo, e sua sensação de frio
diminui; vê sua luz, e seu medo da escuridão da noite é
abrandada pela primeira vez; aquece um alimento muito
próximo ao fogo e assim descobre que há diferença de
sabor entre o alimento cru e o cozido; surge também, com
os primeiros cozinheiros, a possibilidade de novos
alimentos.
Imagine a transformação que essa descoberta trouxe para
o hominídeo do Paleolítico (2,5 milhões - 1 O mil anos
a.C.), que se abrigava em cavernas e que podia
finalmente ver, nas noites que se tornaram mais claras e
mais quentes por causa das chamas, a tranquilidade no
olhar de seus companheiros.
Posteriormente, o fogo proporcionou o trabalho com
outros materiais, como a cerâmica (argila) e os metais
(bronze, ferro, aço etc.).
Ferreiro
utilizando
fogo para
moldar
suas peças.
A roda ~J que você realizou hoje ou que ainda vai realizar dependem desse
instrumento. f
Tente imaginar sua vida sem a existência da roda. Certamente várias atividades "81
Ela foi considerada a mais importante das invenções e, de fato, podemos ~ "'
encontrá-la em vários lugares e equipamentos em nosso cotidiano. i A roda está
presente em veículos de transporte, pois reduz o atrito ao dími- ~ nuir a área de
contato com o chão e ao girar em torno de um eixo, e também no ) interior de
equipamentos, como engrenagens. !
Os instrumentos de orientação e navegação
Os instrumentos de orientação que os navegadores
usavam na época das Grandes Navegações, por volta da
primeira metade do século XVI, eram diferen tes dos atuais.
A balestilha, por exemplo, servia para fazer observações e
determinar a altura do Sol em relação ao horizonte.
Dependendo do horário em que era feita uma medição, o
valor era importante para determinar a latitude do navio.
Balestil ha,
instrumento
de observação
utilizado
nas antigas
navegações.
(Gravura do
século XV,
localizada
no Museu
da Marinha
em Lisboa,
Portugal).
A fotografia
Já imaginou um mundo sem o registro de imagens? As
câmeras digitais, tão comuns nos dias de hoje, permitem
obter uma quantidade enorme de fotog rafias e conhecer
o resultado instantaneamente. Mas nem sempre foi assim.
Duas frentesdas Ciências colaboraram para a invenção
da fotografia: a Física Óptica (com a câmara escura) e a
Química (com os materiais fotossensíveis - que reagem na
presença da luz). A primeira fotografia, isto é, imagem re
gistrada permanentemente, foi obtida pelo francês Joseph
Niépce, em 1826.
Apesar de termos enumerado somente quatro inven
ções, já é possível notar que todas tiveram algum impacto
ou
A roda também foi utilizada para moagem de grãos. (Na imagem, uma
roda utilizada provavelmente para a moagem de grãos, do século XVII ou
XVIII, localizada na França).
.;
. ~- " 'S; '
r .. ,
:,J! '1
influência na sociedade, isto é, no modo de vida das
pessoas, para melhorar a alimentação, o transporte, o
bem-estar ou mesmo o lazer.
De 1826, este é considerado o primeiro registro fotográfico, feito
por Niépce em parceria com Louis Jacques Daguerre. Na
imagem, é possível distinguir, embora de forma pouco nítida, a
vista de uma janela.
Capítulo 1 • Física: Ciência e tecnologia 11
A pintura rupestre de seres
humanos caçando um leão
(e. 4000 a.C.) encontra-se em uma caverna no sítio arqueológico de
Tassili n'Ajjer, na Argélia.
12 Unidade 1 • Os caminhos da Física
~ Física e curiosidade
O ser humano sempre teve curiosidade e interesse pelos
fenômenos naturais. Toda cultura construiu um conjunto de
conhecimentos para encontrar explicações para o que
acontece no Universo. A busca de um cientista pelo
conhecimento pode ser comparada à de uma criança:
quando somos crianças, passamos por uma fase em que
fazemos muitas perguntas, queremos saber o porquê de
tudo e até elaboramos algumas respostas.
A quantidade de perguntas está relacionada com o desejo
de aprender sobre a vida, a cultura e a natureza. Todas
essas perguntas fizeram parte do imaginário do ser humano
desde ou talvez mesmo antes da Ant iguidade. Chineses,
gregos, árabes, romanos, maias, hindus, todos os povos
indígenas, já pensaram sobre várias delas.
Parte dessas perguntas, as que se referem à natureza, deu
origem ao que atualmente entendemos como Ciência,
principalmente quando a busca de res postas passou a
seguir a razão e a lógica.
·- . -
,-,rnu1r1:1,2·1,t12•un:
s·1zta ________ _
Representações gráficas sempre fizeram parte da nossa
vida: em um pedaço de papel, na tela de um quadro, no
grafite de um muro na arte de rua, na tela de um
computador, por exemplo. Começamos desde crianças a
fazer representações do nosso imaginário. Se deixarmos
um lápis e uma folha de papel em branco perto de crianças,
em poucos segundos veremos que elas farão rabiscos ou
desenhos.
Desde as primeiras representações do cotidiano, até
atualmente, a Ciência e a Arte, ambas manifestações
culturais, muitas vezes caminharam lado a lado. Pensemos
nas pinturas rupestres, em uma ilustração da atividade de
caça re produzida a seguir. Nessas pinturas estão
representadas a nat ureza e a cultura humana daquela
época.
Essa relação entre Arte e Ciência é tão próxima que
cientistas e seu cotidia no de descobertas foram por
diversas vezes retratados em desenhos, pinturas,
fotografias, esculturas, entre outros.
Por exemplo, a atividade astronômica é encontrada em
representações muito antigas. Nas imagens a seguir,
podemos ver, por exemplo, cenas que retratam formas
astronômicas no Egito antigo, cerca de 3000 a.e., e nos
séculos XIII e XVI, respectivamente.
a, .. __ ..., .. ..,.. ... ...,,.,..lor.f<I_
--.rr--•!Gli.f•bloPl·-"""' ...---~""'"'"'
....... li!O.I --r ..... -.culouodicn11',v;.n- ~'al!p6,,"'_iau:1o1_.1odlpllo1o1 .. ~
-r_,,.-. .,-.. ,c1c,_...,.l'"I .. _......,,.._oofl .. ,._ ..... u..i, ...
---lollr.t .. ld-cdlplla·-·
Representacão de um observatório astronômico de Istambul. Nele,
podemos
Representação, datada de 900-800 a.C. do deus
Ra-Horakhty, com cabeça de falcão e coroa solar
usada para abençoar seus súditos. (Em
exposição no Museu do Louvre, Paris).
áM11tWOáuttaüi61it&11b 6ftlllt--"" Diagrama (de 1230).
de um modelo aritmético dos eclipses do Sol e
da Lua.
observar astrônomos e geógrafos. (Gravura de
1581 localizada na Biblioteca da Universidade
em Istambul, Turquia).
Para ilustrar outras formas de representação da Ciência
na Arte, particular mente da Medicina, podemos analisar
as próximas três imagens. A primeira traz o famoso
Homem Vitruviano, que serviu como um índice das
proporções hu manas por meio da representação de
Leonardo da Vinci (século XV); a segunda, é o quadro A
lição de anatomia do Dr. Tulp (século XVII), no qual o
pintor Rembrandt retrata uma aula de dissecação. Na
última imagem, temos as " quase" esculturas de
Gunther von Hagens, que são forjadas com o próprio
corpo humano por meio da técnica da plastinação.
Representação da anatomia de um corpo
humano feita por Rembrandt (1632).
Representação das proporções
do corpo humano feita por
Da Vinci (1492).
~ Linguagens da Ciência
Ao longo do tempo a comunidade científica estabeleceu
uma forma de fazer e comunicar Ciência. Atualmente,
um relatório de pesquisa ou artigo de pesquisa em
Física lança mão de equações, tabelas, gráficos,
esquemas, fotografias e simulações de computador. O
próprio relatório ou artigo é um gênero clássico da
Ciência e a Matemática possui um papel fundamental no
desenvolvimento das Ciências Naturais.
Plastinação do corpo humano feita por Von Hagens (2008).
Capítulo 1 • Física: Ciência e tecnologia 13
Representação do mito caíapó para o nascimento das estrelas e do
mundo.
Você sabe como as estre las surgiram? Para essa
pergunta, podemos ela
borar e encontrar diferen tes respostas. Uma delas, dada
pela Ciência, conta
que as estrelas se formam por meio da condensação de uma
nuvem composta
principalmente de hidro gênio e hélio. Quando
bem comprimida e densa, a região central dessa nu vem
pode ter temperatura suficiente para ocorrerem reações
nucleares, e a
estrela brilhar. Mas essa é uma resposta dada pela Ciência .
Outras culturas explicaram o mesmo
fenômeno com base em outros referenciais. Veja a
representação acima,
de um mito caiapó, grupo indígena que habita
a região Amazônica.
Olhando para a gravura, como você acha que eles
explicaram as estrelas e o surgimento do mundo?
Profes10r, os comentários dessa seção encon- tram-se no Caderno
de
orientações no final deste
volume.
14 Unidade 1 • Os caminhos da Física
Quando criança, somos levados a acreditar na existência
de um personagem muito típico, um senhor de barba
branca e risonho que voa em um trenó puxado por renas:
o Papai Noel. Com sua roupa vermelha e detalhes em
algodão, as his tórias contam que ele desce pelas
chaminés das casas com um saco de presentes e os
distribui de acordo com o nosso comportamento. Tudo
isso para justificar a tradição de troca de presentes de
final de ano.
Quando pequenos, geralmente acreditamos nessa história
sem nos questio nar sobre a veracidade ou mesmo sem
procurar por outras explicações, apesar de a maioria das
casas não ter chaminé, bem como nunca termos visto um
trenó voador. Acabamos por nos sentir acalentados por
essas crenças, pois elas nos auxiliam a entender o
mundo.
A cultura humana sempre foi permeada por histórias
desse tipo, que acabam por preencher a nossa
curiosidade sobre uma série de fenômenos que nos cer
cam. O mundo dessas histórias está cheio de seres
poderosos, temperamentais e que nunca são vistos,
como o coelho da Páscoa, o saci, a mula sem cabeça, o
curupira, as fadas, as bruxas, os magos, os gnomos e
muitas entidades que justificam o que acontece ao redor
dos personagens e com eles.
E antes que se pense que as crianças são bobas,
podemos dar uma olhada a nossa volta, ou quem sabe na
História, e perceber que essa forma de tratar o mundo é
um comportamento humano. Desde onde temos registros,
os seres humanos tentaram justificar e entender os
fenômenos da natureza, como terre
motos, eclipses, grandes secas ou tempestades, pelo
temperamento de deuses que deveriam ser apaziguados;
hoje essas respostas são estudadas pela Ciência. Os
exemplos mais conhecidos vêm da mitologia
greco-romana, na qual havia uma infinidade de deusesque eram responsáveis pelo movimento do Sol, dos
ventos e do mar. Contudo, não nos esqueçamos de que
todas as civilizações tiveram seus mitos e suas
explicações da natureza. Por exemplo, os indígenas do
Brasil possuem mitos para explicar a criação do mundo,
como lendas para as
constelações da Ema e da Jararaca, animais de seu
cotidiano. O que será que diferencia a Ciência dessas
histórias míticas?
Existem diversas
representações
dos deuses
greco-romanos.
Esta estátua de
Netuno é do
século XVI e
está localizada
na Praça de
Navona, em
Roma, Itália.
Imagine que você e um colega estejam se preparando
para um passeio de bicicleta no parque e, ao olhar o céu
com ar de dúvida, seu amigo pergunta: "Será que vai
chover?". Você olha pela janela, avalia as nuvens e com
todo o seu saber responde: "Eu acho que não!". Nesse
raciocínio e nessa resposta, por mais incrível que isso
possa parecer, você acaba de usar um conceito chamado
de lógica, criado pelo filósofo grego Aristóteles (384 a.C.
- 322 a.C.).
Apesar de termos falado explicitamente somente de
Aristóteles, na maioria das vezes que citamos um
pensador, leve em consideração que esse indivíduo
simboliza a síntese de um conjunto de ideias de outros
que refletiram ou traba lharam sobre o mesmo tema, pois
o conhecimento nunca surge de forma isolada.
Aristóteles é considerado por muitos o primeiro natural
ista, pois classificou os seres vivos de acordo com o
princípio vital e a alma de cada um, separando a
natureza nos reinos mineral, vegetal e animal e o ser
humano. Também estudou os movimentos dos corpos,
classificando-os em naturais e violentos. Utilizou-se da
ideia de Empédocles dos quatro elementos (terra, água,
fogo e ar) para ex
plicar a constituição dos corpos existentes no mundo
sublunar (Terra), e de um quinto elemento, definido por
Platão, chamado de éter, que seria o componente dos
corpos celestes (supralunar).
Aristóteles também estabeleceu regras para arbitrar
sobre a verdade que poderia ser demonstrada e recebeu
o nome de lógica aristotélica. A lógica seria um
instrumento que nos daria a possibilidade de pensar e
conferir a pre cisão desse pensar sem nos basear na
opinião de outra pessoa. Esse conjunto de hipóteses e
testes norteou todo o desenvolvimento científico até o
estabe lecimento das bases da Ciência moderna,
associada aos trabalhos de Galileu Galilei (1564-1 642).
Detalhe do afresco Escola de Atenas.Nele é possível observar Platão (à
esquerda) e Aristóteles (à direita).
Afresco Escola de Atenas, de Rafael Sanzio, 1509-1510. (Localizado no Museu do Vaticano, no Vaticano, Itália). Capítulo 1 • Física: Ciência e
tecnologia 15
~ Uma história sobre o método da Ciência
Acompanhe o desenrolar da situação a seguir, em que três garotos pensam
sobre a flutuação de um grão de pipoca.
Um dia frio. Você em casa resolve chamar os amigos para assistir a um
filme e conversar. No meio do filme, alguém fala em fazer pipoca. Pipoca
feita, sucos preparados e alguém deixa cair pipoca dentro do copo com suco.
Muitas risadas até que você pergunta:
- Por que a pipoca flutua?
Seu amigo da esquerda rapidamente responde:
- Porque é leve!
Seu amigo da direita argumenta:
- Um navio também flutua e ele não é leve.
Vocês se entreolham cheios de dúvidas, pensando em como podem che
gar a uma conclusão.
- Vamos jogar tudo o que encontrarmos dentro de um balde com água,
daí conseguiremos decidir o que afunda e o que flutua! - diz seu amigo da
esquerda.
- Não! Basta pensar, que a gente chega a uma resposta! - diz seu amigo
da direita, e você arremata:
- Não! É melhor juntar as ideias! Ou seja, primeiro vamos pensar, separar
os objetos em grupos e depois jogar tudo na água. Somente assim podere
mos separar as coisas que flutuam das que afundam! .
Nesse momento, sua irmã mais velha, que faz faculdade de Filosofia e
que tinha ouvido toda a conversa, aparece e fala:
- Olha só! Esta discussão se parece bastante com a aula que eu tive on
tem no meu curso de Filosofia!
Vocês não haviam percebido a chegada de sua irmã Odete e se entreolha
ram espantados. Antes que pudessem reagir, ela continuou sua explicação:
- Jogar tudo dentro da água sem pensar pode recriar, em parte, o chama
do método empírico (do grego, empeirikós, "que se guia pela experiência")
que leva em conta somente a experiência dos sentidos.
16 Unidade 1 • Os caminhos da Física
O método de se buscar as respostas para as perguntas sobre a natureza, com
base somente nas construções do pensamento ou nos sentidos, era a técnica
usada pela tradição grega e pelos seguidores de Platão e Aristóteles.
Uma mudança nessa perspectiva começou a se manifestar por volta do ano
1000. Enquanto a Europa entrava em um período em que a Ciência estava ligada
à Igreja, no mundo islâmico vários pensadores conseguiram estruturar um pouco
melhor a forma de se pensar a Ciência. Podemos citar, por exemplo, o árabe lbn
al-Haytham (965-1040), que conduziu suas pesquisas de forma semelhante ao
que chamamos hoje de método científico.
Segundo ele, era necessário realizar observações e experimentações sistemáti
cas e controladas para se conseguir descrever um problema. Deveria ser possível
testar as ideias sobre ele, interpretar os dados obtidos e, por meio deles, tentar
obter uma possível conclusão. Outro árabe, Abu al-Biruni (973-1048), aperfeiçoou
o procedimento compreendendo que os observadores podem inserir erros na to
mada de dados e que isso poderia ser corrigido pelas repetições dos testes. Já lshaq
al-Rahwi (854-931 ) propôs a revisão coletiva dos trabalhos e experimentos, e Abu
Jabir Hayyan (7 21 -81 5) introduziu a noção de experimentação controlada.
Na Europa, esse mesmo movimento no tratamento científico começou com
Roger Bacon (1214-1294). Segundo ele, deveriam ser levantadas hipóteses so
bre a razão da ocorrência de determinado fenômeno, que depois deveriam ser
testadas. Os outros três pensadores que sintetizaram um método para a Ciência
foram o inglês Francis Bacon (1 561-1626), o italiano Gali leu Galilei ( 1564-1642)
e o francês René Descartes (1596-1650). Francis Bacon formulou as bases do
método científico moderno, estabelecendo a utilização do método da indução
para que o cientista conseguisse prever a causa dos fenômenos naturais. Esse
método parte de fatos observáveis e amplamente catalogados para se chegar a
uma conclusão capaz de explicar fenômenos mais gerais.
Mas foi com Galileu que uma formulação para um método chegou a uma
versão mais objetiva. Por exemplo, ele lança mão da união da observação dos
fenômenos com a dedução de hipóteses e a elaboração de experimentações
controladas capazes de confirmar ou descartar as hipóteses. Com ele os expe
rimentos passaram a ter medição dos resultados e a Matemática passou a ser
utilizada como forma de comparar grandezas. Em diversos estudos, obteve leis
gerais que podiam determinar o comportamento do fenômeno.
Descartes é considerado o primeiro f ilósofo moderno, com trabalhos em di
versas áreas, como Física, Matemática e, principalmente, Filosofia. Contribuiu
para um campo que recebe o nome de epistemologia, isto é, a maneira como
conhecemos e compreendemos algo. Prova disso, é o tema de sua principal obra,
Discurso sobre o método, em que propõe um modelo matemático para des
crever o pensamento humano.
Apesar de citarmos somente alguns dos pensadores, temos de ter em mente
que não existe o mais correto ou o mais errado, pois para um suposto método
cient ífico o mais importante é analisar como o pensamento é produzido e como
pode ser repensado.
Francis Bacon, gravura do século XVIII. Galileu Galilei, quadro de 1639. René Descartes, quadro de 1649. Capítulo 1 • Física: Ciência e tecnologia
17
~ Alguns dos métodos da Física: indução e
dedução
O indutivismo, desenvolvido pelo filósofo inglês Francis Bacon, é uma cor
rente filosófica apoiada na indução. Segundo essa perspectiva, a investigação
científica se processa por meio de algumas etapas, como a observação, a gene
ralização - indução-, a formulação e a confirmação das leis.
A induçãoou inferência é um raciocínio que parte do particular - fatos isola
dos - e segue em direção ao geral - formulação de leis e teorias. Para entender
melhor, analise as imagens a seguir:
Ao observarmos esta imagem, podemos afirmar que
amanhã o Sol nascerá novamente?
Observando esta fotografia, podemos afirmar que choveu?
A
-- - -b-,:....-. ---· -'-x-c Esta
fórmula vale sempre?
Concluir que o Sol sempre vai nascer,
dia após dia, é obter uma conclusão
por indução, visto que o fato sempre foi
observado em todos os dias anteriores.
Outro exemplo menos frequente é o
asfalto molhado de um bairro após a
chu va; por meio dessa observação
pode-se concluir, por indução, que o
bairro está molhado porque choveu.
Note que nesses exemplos não
podemos demonstrar que o Sol voltará
a nascer ou que choveu. A indução
necessita de informações sobre os
fatos e está sujeita a um novo
acontecimento ou fenômeno. Filósofos
advertem que o problema do raciocín io
indutivo é ser relativo ao indivíduo, pois
crenças e experiências podem induzir a
uma observação equivocada.
O
dedutivismo é outra perspectiva que
foi muito difundida na Ciência me- .. :
dieval e garantia rigor às conclusões.
Esse método afirma que as teorias não
são ~ verdades absolutas, mas sim
verdades relativas. A Matemática
usa predominan- .s ::l temente
processos dedutivos para desenvolver
suas teorias. A dedução, ao contrário
da indução, parte do geral - leis, teorias,
axiomas, proposições - e chega ao
particular - à explicação dos fatos. Um
exemplo foi o desenvolvimento do
teorema de Pitágoras: "O quadrado da
hipotenusa é igual à soma dos
quadrados dos catetos" . Esse teorema
foi demonstrado e pode ser verificado
para todos os triângulos retângulos.
Caso não se aplique a um deles, não é
o teorema que é inválido, mas o
elemento geométrico que não constitui
um triângulo retângulo.
Com relação à afirmação " Quando
chove, todo o bairro fica molhado", se
estiver chovendo, podemos deduzir que
o bairro ficará molhado. Essa afirmação
sempre é válida. O raciocínio contrário,
isto é, induzir, pela observação do
bairro molhado, que choveu, pode não
ser válido, pois pode ter acontecido algo
ines
perado ou surpreendente que molhou o
bairro sem ter sido a chuva.
18 Unidade 1 • Os caminhos da Física
f EU4ti· fi4ii1 f. f ·1· !N #é f f •--------
Os estudos sobre Física desenvolvidos desde a Antiguidade estavam agre
gados à área do conhecimento denominada Filosofia Natural, cujo objetivo era
estudar a natureza em todos os seus aspectos. A revolução científica que aca
bamos de descrever, nos séculos XVI e XVII, deu início à Física como um ramo
independente da Filosofia e que passou a se restringir ao estudo dos fenômenos
naturais.
Os conhecimentos que se estruturaram até o final do século XIX foram orga
nizados e atualmente fazem parte do que denominamos Física Clássica. Nela
teremos algumas divisões para que, por razões didáticas, possamos organizar
melhor os estudos, mas lembre-se de que a natureza não faz essa distinção e
que, portanto, um mesmo fenômeno pode ser estudado por diferentes linhas.
No final do século XIX, a Física Clássica havia chegado a uma sofisticação
muito grande, pois foi possível determinar dimensões da ordem de grandeza de
moléculas até corpos celestes. Foi possível calcular grandezas com uma precisão
nunca imaginada, e a nossa capacidade de prever fenômenos havia atingido um
patamar tão bom que se achava que nada mais poderia ser descoberto e resta
vam poucos detalhes teóricos a serem compreendidos.
As perguntas que os conhecimentos da Física Clássica não esclareceram fo
ram motivadoras de pesquisas e de novas teorias que marcaram, no início do sé
culo XX, o surgimento da Física Moderna.
A Teoria da Relatividade nos lançou no
mundo de velocidades próximas à da luz,
em fenômenos em que o tempo e o espa
ço correm de uma maneira diferente para
cada observador. A Física Quântica descreve
o universo "do muito pequeno" e tem pro
posições indicando que as grandezas não
são contínuas, mas podem assumir somen
te determinados valores.
Os conhecimentos da Física Moderna
favoreceram invenções que revolucionaram
a eletrônica e possibilitaram a criação de
novos caminhos para que os computadores
fossem difundidos e, de certa forma, pas
sassem a interferir em hábitos sociais e a
modificá-los.
Os avanços tecnológicos produzidos
pela Física, ao lado de todos os benefí
cios, trouxeram também muitos problemas
para o nosso planeta. O mau uso dos equi
pamentos que foram desenvolvidos tem
criado desequilíbrios ambientais, como o
excesso de poluentes na atmosfera e a de
vastação da cobertura do solo. O avanço da
Ciência não é imparcial. Desenvolvida por
humanos, ela está a serviço de seus interes
ses e demandas.
Na imagem de 1925, Marie Curie
e sua filha Irene. Curie foi uma das
pioneiras no estudo da radioatividade.
Capítulo 1 • Física: Ciência e tecnologia 19
. - . - .
A necessidade de medir é muito antiga e fundamental no estudo da Física.
Provavelmente, foi uma das primeiras atividades matemáticas do ser humano.
Além disso, a vida em sociedade favoreceu o desenvolvimento da linguagem e da
organização para o trabalho coletivo. Por alguma necessidade, provavelmente de
controle de produção e troca de excedente, as civilizações da Antiguidade criaram
o seu sistema de medidas. No Egito antigo, cerca de 5 mil anos antes de Cristo, por
exemplo. as medições eram consideradas fundamentais para garantir os recursos
financeiros do Estado. Isso porque, naquela época, os cobradores de impostos e
escribas controlavam o uso adequado das medidas e dos registros dos produtos
agrícolas, a base da economia egípcia.
A imagem retrata um agrimensor
delimitando terra. Detalhe no
túmulo de Mennah, escriba e
inspetor do campo do faraó
Tutmés IV (séculos XVI-XIV a.C.). ~ ~~~ ~-.~ -IIIIIO:liiall'ba:ia
Ainda nesse período, merece destaque o fato de as partes do corpo humano
terem servido de referência para os primeiros padrões de medidas usados pelos
egípcios. Essa iniciativa foi apropriada por outros povos, como os romanos, que
também fizeram uso das medidas do corpo humano como padrões. Na Roma
antiga, as unidades de medidas oficiais formavam um sistema no qual eram uti
lizadas unidades como polegada e pé, para medida de comprimento, ou libra e
onça, para medida de massa, entre muitas outras.
Por vários séculos, o controle dos padrões de medida trazia consigo poder.
Por exemplo, na Idade Média, os senhores feudais mantinham seus próprios
padrões de medida, e, com os mercadores da época, usavam um tipo de padrão
para a venda das mercadorias e outro para a compra de produtos agrícolas.
Durante a Idade Moderna o uso de diferentes padrões de medidas continuou
sendo praticado, tanto dentro de uma mesma nação ou país, quanto entre eles.
A estrutura política não permitia que acordos entre nações se consolidassem,
como uma mesma padronização das medidas. Porém, a variedade de padrões
acarretava imprecisões que prejudicavam as relações de comércio e a própria
administração do Estado. Somente com os movimentos sociais que desenca
dearam a Revolução Francesa, em 1789, foi possível criar um modelo de unidades
universal, exato e prático.
No final do século XVIII, foi criado o Sistema Métrico Decimal pela Academia
de Ciência da França, com base em unidades não arbitrárias. Inicialmente, as
três unidades básicas para as grandezas comprimento, volume e massa eram,
respectivamente, o metro, o litro e o quilograma.
20 Unidade 1 • Os caminhos da Física
Essas unidades foram definidas do seguinte modo:
• Metro: Dentro do Sistema Métrico Decimal, a unidade de medir a grandeza comprimento foi denominada metro e defini da
como "a décima milionésima parte da quarta parte do meridiano terrestre" (dividiu-se o comprimento do meridiano por
40000000). Para materializar o metro, construiu-se uma barra de platina de secção retangular, com 25,3 mm de es pessura e
com 1 m de comprimento de lado a lado.
Essa medida materializada, datada de 1799, conhecida como o "metro doarquivo" não é mais utilizada como padrão
internacional desde a nova definição do metro feita em 1983 pela 17~ Conferência Geral de Pesos e Medidas. • Litro: A
unidade de medir a grandeza volume, no Sistema Métrico Decimal, foi chamada de litro e definida como "o volu me de um
decímetro cúbico".
O litro permanece como uma das unidades em uso com o SI [Sistema Internacional], entretanto recomenda-se a utilização
da nova unidade de volume definida como metro cúbico.
• Quilograma: Definido para medir a grandeza massa, o quilograma passou a ser a "massa de um decímetro cúbico de água na
temperatura de maior massa especifica, ou seja, a 4,44 ºC" . Para materializá-lo foi construido um cilindro de platina
iridiada, com diâmetro e altura iguais a 39 milimetros.
Fonte: INSTITUTO DE PESOS E MEDIDAS DO ESTADO DE SÃO PAULO. Sistema Internacional de Unidades - SI. São Paulo, 2015.
Disponível em: <WWW.ipem.sp.gov.br/index.php7orition=com_content&vieW=artíde&id=346&1temid=26(l>. Acesso em:
4 fev. 2016. ,.~
11
INTERNATIONAL PR.OTOTYPE
METR.E
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IMPERIAL STANDARD VARO
Acima, dois padrões diferentes de metro padrão, o primeiro,
criado na França e o segundo, no Reino Unido.
Na Convenção do Metro, realizada em 1875, muitos
países, inclusive o Brasil, aderiram a esse sistema. Mas a
necessidade de um sistema mais preciso e diver sificado
fez que ele fosse substituído pelo Sistema Internacional
de Unidades (SI), implantado em 1960 e adotado pelo
Brasil em 1962.
O SI estabelece uma única unidade de medida para cada
grandeza, seja ela fundamental, seja derivada.
Entende-se por grandeza fundamental ou de base uma
grandeza funcionalmente independente de outra. Uma
grandeza derivada é definida com base em uma grandeza
fundamental.
O protótipo do quilograma padrão é constituído de platina e irídio
e foi adotado no século XIX como modelo padrão para o
quilograma.
Observe as unidades de base do SI e seus sím
bolos para cada uma das grandezas fundamentais:
Grandezas de base do SI
Grandeza Unidade Símbolo
comprimento metro m
massa quilograma kg
tempo segundo s
temperatura kelvin K
corrente elétrica ampere A
quantidade de matéria mol mol intensidade
luminosa candeia cd
Fonte: INMETRO. Sístema Internacional de Unidades. 8. ed. Rio de Janeiro,
2003. p. 26.
Algumas grandezas derivadas do SI, com suas
unidades de medida e seus símbolos:
Grandezas derivadas do SI
Grandeza Unidade Símbolo área metro quadrado mi
densidade quilograma por metro cúbico kg/m3 velocidade
metro por segundo m/s força newton (kg · m · S-2) N
pressão pascal (kg · m-1 • s-2) Pa potência watt (kg · m2 •
S-3) w resistência ohm (kg-1 • m2 • s-3 • A-2) elétrica Q
Capítulo 1 • Física : Ciência e tecnologia 21
Você sabia?
Conhecendo um físico brasileiro -José Leite Lopes
Pernambucano, nascido em 1918 no Recife, José Leite Lopes foi um dos f ísicos de destaque no Brasi l, com
pesquisas na área de partículas elementares e estudos ligados às interações fundamentais da natureza. Sendo
de família com poucos recursos, Lopes conseguiu real izar seus estudos, em diferentes níveis, com o auxílio de
bolsas de estudo obtidas dentro e fora do Brasil. Em 1939, no Recife, concluiu o curso de Química Industrial na
Escola de Engenharia de Pernambuco. Incentivado por um dos seus professores, mudou-se para o Rio de
Janeiro e ingressou no curso de Física da Faculdade Nacional de Filosofia (FNFi), da Universidade do Brasil -
atualmente UFRJ - , onde, em 1942, se formou.
Nessa época, a Universidade de São Paulo (USP) contava com pesquisadores na área de Física sob a lideran
ça do físico italiano Gleb Wataghin (1899-1986). A pós-graduação iniciada na USP foi concluída nos Estados
Unidos, na Universidade de Princeton, época em que participou de seminários com o célebre Albert Einstein (
1879-1955), entre outros. Leite Lopes concluiu seu doutorado dois anos depois, contando com a orientação de
Wolfgang Pauli (1900-1958), físico austríaco que se destacou na área da Física Quântica.
Lopes retornou ao Brasil e assumiu a cadeira de professor de Física Teórica na FNFi, no Rio de Janeiro. Em
1949, com César Lattes (1924-2005) e outros físicos, fundou o Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) e,
em 1951, criou o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). Nos anos seguintes,
sua produção científica foi muito vasta, com a publicação de trabalhos de grande importância.
Em 1967, após ter passado três anos na França, retornou ao Brasil no intuito de colaborar com o Instituto de
Física da UFRJ. Infelizmente, após dois anos de trabalho, foi cassado pelo regime militar e aposentado com
pulsoriamente pelo Al-5. Esse fato o obrigou a se exilar nos Estados Unidos, retornando depois à França, onde
permaneceu como professor. Só voltou ao Brasil, definitivamente, em 1986, convidado para dirigir o CBPF. A
morte de Lopes, em junho de 2006,
determinou a interrupção de uma das car
reiras mais significativas na área da Física
no Brasil. Leite Lopes buscou, em diferen
tes momentos de sua vida, outras fontes de
saber e de expressão. Aqueles que convi
veram com ele ressaltam a sua paixão e a
sua fluência ao enveredar pelos caminhos
não apenas da Ciência, mas da Educação
e da Arte.
Quando residiu no Rio de Janeiro, con
viveu com pintores, como o húngaro Arpad
Szenes ( 1897-1985) e o brasileiro Carlos
Scliar (1920-2001 ), e escritores modernistas,
como Cecília Meireles (1901-1964) e Manuel
Bandeira ( 1886-1968). Esses e outros nomes
ligados à Arte tiveram influência marcante
no despertar da vocação artística de Lopes,
especialmente na pintura, que o levou a ser
admirado também como artista plástico. José Leite Lopes (esquerda) e César Lattes, em 1987.
Professor, organize a turma para que o trabalho seja feito em grupos de poucos alunos. Cada grupo deve divulgar as
infonmações para os demais alunos da turma e a divulgação pode ser feita por meio de um seminário expositNO ou da
Atividade Escreva
construção de um jornal de divulgação. Comente sobre a necessidade de
aprender a expor suas ideias de forma dara
no caderno e organizada, seja de forma oral, seja por meio de um te~o. Este pode ser um bom momento para
trabalhar de forma conjunta com o professor de Língua Portuguesa.
1. Nesta coleção, aprenderemos bastante sobre diversos filósofos, cientistas e físicos que contribuíram com o desen
volvimento da Ciência. Apesar de a maioria deles não ser brasileira, o país tem pesquisadores que também deram sua
contribuição. Entre em sites de universidades brasileiras e encontre o contato de algum físico. Faça uma en trevista,
pode ser pelo correio eletrônico, telefone ou pessoalmente, para saber sobre seu trabalho de pesquisa ou sobre seu
trajeto acadêmico.
22 Unidade 1 • Os caminhos da Física
E · ·
t Escreva xerc1c1os propos 05 no caderno
1. (Enem/MEC) Analise os documentos a seguir.
Documento 1
O cômputo d.;1 Idade da Terra
Da Cria(,'<l() até o Dilúvio. _____ ! 656 ·~
Do Oil<MO até Abraão 292
Do Na5cimenlo de Abraão
até o Êxodo cio Egito. _____ .503
Do b(()do até. a Construção do Templo _______ ,481
[lo Templo até o Cativeiro 414
Do Cati<,eiro até o Nascimento
de Je,-us Cristo _ ____ _,:614
Do •a,e;mento de Jesus Cristo
atéhoje ________ i 560
Idade da Tem, 5 520 anos
Documento li
Avalia-se em cerca de quatro e
meio bilhões de anos a idade da
Terra, pela comparação entre a
abundância relativa de diferentes
isótopos de urânio com suas
diferentes meias-vidas radiativas.
Considerando os dois documentos, podemos afirmar
que a natureza do pensamento que permite a datação
da Terra é de natureza:
a) científica no primeiro e mágica no segundo.
b) social no primeiro e política no segundo.
Pense além
Física e Arte
x c) religiosa no primeiro e científica no segundo. d)
religiosa no primeiro e econômica no segundo. e)
matemática no primeiro e algébrica no segundo.
2. No dia a dia, às vezes as palavras hipótese e teo ria
são usadas indevidamente, deixando-nos a falsa ideia
de terem o mesmo significado. Paraos pesqui sadores,
hipótese é uma suposição que necessita ser avaliada e
comprovada, enquanto teoria científica é a
representação formal de informações, inclusive hipó
teses, já avaliadas e comprovadas.
Para adquirirem caráter científico, as hipóteses preci
sam ser testadas de tal forma que seja possível consi
derá-las verdadeiras ou não.
De acordo com esse texto, avalie se as hipóteses
seguintes são científicas ou não. Justifique sua res
posta. A hipótese I não pode ser testada; logo, não é cientifica.
As hipóteses li e Ili podem ser testadas e com rovadas; logo,
são áentificas. l. O maior cientista do século XVll oi Isaac
Newton. Il. Segundo o biólogo Charles Darwin, as
manifesta ções de vida na Terra foram se estruturando,
ao longo dos tempos, das formas mais rudimentares
para as mais complexas.
m. A matéria é constituída por átomos; porém, estes
não são as menores partículas que a constituem.
A Física e a Arte são construções históricas e sociais da cultura humana. Em geral, essas duas manifestações
são apresentadas de maneira muito distante uma da outra: a Física, com seu caráter lógico, racional e objetivo; e a
Arte, abstrata e subjetiva.
Não colocamos t/tulos nas imagens para não direcionar a leitura do aluno. !>abendo que não existe um animal mamlfero
d Escreva de oito patas, é possr11el que o autor da pintura estivesse tentando repiesentar o bisão em movimento. Pode-se comparar
Respon a no caderno a pintura rupestre com as imagens sequenáais do fotógrafo inglês Eadweaid Muybridge (1830-1904), que ajudaram a entender o
movimento das pernas do bisã.o. ili artistas tentavam representar o movimento.
1. Analise obras artísticas, como a pintura e a fotografia representadas abaixo, sob a perspectiva da Física. Para cada
uma das sequências a seguir, descreva a sua interpretação da obra fazendo referência ao fenômeno físico que ela
pode retratar.
Pintura rupestre de um animal, localizada na caverna de
Chaveret, no sul da França.
Fotografias consecutivas de um animal feitas pelo fotógrafo inglês
Eadweard Muybridge entre os anos de 1884 e 1887.
Capítulo 1 • Física: Ciência e tecnologia 23
Aristóteles: explicações para a matéria e o Universo
Nesta atividade, você e seus colegas terão a oportu
nidade de conhecer uma das primeiras teorias sobre a
constituição dos corpos e a estrutura do Universo. O texto
do livro Breve história da Ciência Moderna aborda as
ideias de Aristóteles, filósofo grego que conhecemos neste
capítulo.
Após a leitura do texto, reúna-se com seus colegas para
discutirem e responderem às questões a seguir.
Uma teoria da matéria
Para explicar a constituição dos corpos existentes na
Terra, Aristóteles utilizou-se em parte da teoria dos qua
tro elementos primordiais, terra, água, ar e fogo, criados
pelo pré-socrático Empédocles no século V a.e . Esses
quatro elementos formariam todos os seres do chamado
mundo sublunar, ou seja, o mundo terrestre. Um outro
elemento, o éter, a quinta-essência, comporia os corpos
do mundo celeste. Os quatro elementos primordiais eram
aspectos de uma substância única, a matéria primeira
que possuía diferentes formas em função das
qualidades que a afet avam. A matéria estava,
portanto, submetida à ação de um princípio que se
encontrava fora dela , mas sem es
t ar dela separado.
Título: Breve história da ciência moderna Vol. 1: Convergência de
saberes (Idade Média) Autores: Marco Braga, Andreia Guerra e
José Claudio Reis
Editora: Jorge Zahar
Para Aristóteles, os seres se constituíam porque a matéria pura, ao receber as formas, organizava-se nas quatro
qualidades do sensível (seco, úmido, frio e quente), nos aspectos da forma do espaço (alto, baixo, longe, perto,
pesado, leve etc.) e nos quatro aspectos da forma do t empo (novo, velho, agora, depois). Essa matéria qualificada
foi chamada de matéria segunda, ou seja, o princípio de identificação dos seres. A forma era geral e universal, o
diferencial era a matéria na qual ela se inseria. Com essa concepção sobre os seres, Aristóteles negou a existência
de uma matéria pura sem qualquer forma a ela vinculada, assim como defendeu que a forma pura só poderia estar
relacionada ao Primeiro Motor Imóvel, Deus.
As quatro qualidades, seco, úmido, frio e quente, apareceriam sempre nos elementos primordiais em dupla,
sendo que os pares seco-úmido e frio-quente estavam excluídos, simplesmente porque qualida des contrárias não
podem se agregar. Dentro dessa lógica, Aristóteles argumentou que, quando a maté ria era afetada pela dupla
frio-seco, ela se tomava a terra. A água surgia a partir da dupla frio-úmido; o ar, do par quente-úmido; e o fogo,
do quente-seco.
Esses quatro elementos - que por diferentes combinações originavam todos os corpos existentes no mundo
sublunar - poderiam se transformar, desde que as duas qualidades formadoras do par original não desaparecessem
simultaneamente. Para além dessa condição, todas as transformações eram possí veis. Assim, do par calor-úrnido
podiam-se obter apenas os pares calor-seco e frio-úmido.
24 Unidade 1 • Os caminhos da Física
O cosmos aristotélico era composto de várias esferas concêntricas. A Terra, considerada imóvel, ocu pava o
centro desse conjunto. Ao redor da Terra encontravam-se os quatro elementos, cada qual em seu lugar natural.
Nesse conjunto, o mundo sublunar, tudo possuía princípio, meio e fim. Além dessa região, no mundo supralunar
se encontravam os corpos celestes formados pela quinta-essência totalmente in corruptível, ou seja, não sujeita a
transformações. Nesse ambiente todos os corpos celestes estavam presos a esferas cristalinas. A primeira era a da
Lua, e a última, a das estrelas fixas. O Universo dessa forma concebido era finito, limitado e eterno, sem uma
origem. Além do limite das estrelas fixas não havia nada, nem mesmo lugar, visto que, para Aristóteles, um lugar
não poderia se apresentar separado de um corpo.
sr S T EMcA TTOLE, McAICVM.
A imagem (de 1653) ilustra
o Universo formado por
esferas concêntricas,
tal como concebido
por Aristóteles. A Terra
ocupava, imóvel, o centro do
cosmos, e os corpos celestes
estavam no mundo supralunar,
separados e totalmente
incomunicáveis em relação aos
corpos terrenos, uma vez que não
estavam sujeitos a transformações.
Fonte: BRAGA, Marco; GUERRA, Andreia; REIS, José Claudio. Breve história da dência moderna. Vot 1:
Convergência de sai>eres (Idade Média). Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 2003. p. 21-24.
Atividades
Escreva
no caderno Professor, os comentârios dessa seção encontram-se
no Caderno de orientações no final deste volume.
Como você deve ter percebido pelo texto, as ideias de Aristóteles sobre a composição da matéria e da estrutura
do Universo são bem diferentes das teorias que atualmente são aceitas pelos cientistas. As expli cações dos
fenômenos, teorias e conceitos não são prontas e definitivas, mas, ao contrário, são dinâmicas e se desenvolvem
pelo trabalho de vários pesquisadores. Sobre as ideias de Aristóteles e seu próprio conheci mento sobre os mesmos
temas, responda às questões a seguir.
1. O que você sabe sobre a composição da matéria e a organização do Universo? Escreva livremente sobre sua
própria compreensão, tentando se lembrar como aprendeu sobre elas ou faça uma pesquisa para conhecer as
teorias mais aceitas pelos cientistas nos dias de hoje.
2. Qual a compreensão de Aristóteles sobre a composição da matéria e sobre a estrutura do Universo?
3. Qual a sua opinião sobre o modelo de Aristóteles: ele pode ser considerado plausível, isto é, aceitável, ad
missível? Você consegue elaborar um argumento que aponte alguma incoerência nele?
4. Em grupo, elaborem uma argumentação que discuta a seguinte afirmação: "De certa maneira, a ideia dos
quatro elementos é utilizada até hoje".
Capítulo 1 • Física: Ciência e tecnologia 25
Experimente a Física no dia a dia Atenção
faÇil o experimento
somente na presença
do professor. Um modelo explicativo para o arco-íris Ao longo dos séculos os seres humanos
desenvolveram formas de "pensar" para explicar suas observações.Dentre essas formas, um suposto método foi
consagrado por ser rigoroso no teste das explicações e por obter bons resultados. O arco-íris, por exemplo, é um
fenômeno luminoso que sempre apareceu (e aparece!) ocasionalmente no céu; porém, a explicação científica para o
fenômeno data de 1637, elaborada por Descartes.
Você também pode propor explicações para esse fenômeno. Nesta atividade, propomos que você elabore uma
explicação para a ocorrência do arco-íris, apontando as variáveis relevantes e como estas se relacionam para a for
mação dos arcos coloridos.
Durante a elaboração de sua explicação, procure meios para testá-la e anote as etapas e os resultados que conseguir.
Passo a passo Professor, os comentários dessa seção encontram-se no Caderno de orientações no final deste volume.
• Observação do fenômeno
Lembre-se de quando viu um arco-íris e descreva
em quais circunstâncias isso aconteceu. Tente re
cordar aspectos do clima naquele dia.
• Registro e organização dos dados obtidos du rante
a observação
Reúna-se em grupo e verifiquem as semelhanças e
diferenças entre os dados que cada integrante
apontou sobre a formação do arco-íris. Por exem
plo, o Sol estava visível na hora em que o arco-íris
se formou? Suas cores tinham uma ordem?
Discutam a melhor forma para o grupo organizar os
dados obtidos. Por exemplo, pode ser por meio de
esquema, tabela, gráfico, lista, entre outros.
• Análise e identificação dos aspectos que repre
sentam as regularidades do fenômeno
Verifique, com base nos dados obtidos, quais foram
Atividades Escreva
no caderno
os principais fatores para a formação do arco-íris,
isto é, os fatores que estão presentes em todos os
relatos.
• Elaboração das hipóteses que explicam as re
gularidades
Esse passo é importante para comprovar a conclu
são do grupo a respeito da formação do arco-íris.
Quais são as variáveis relevantes e como estas se
relacionam?
• Verificação das hipóteses por meio de experi
mentos
Para averiguar a adequação de sua explicação, é
importante testar, simular, as condições que pro
vocam o aparecimento do arco-íris. Experimente
reproduzir essas condições com o auxílio de uma
mangueira. Faça isso no jardim ou de tal forma que
a água possa ser reaproveitada.
1. Primeira tentativa: Use uma mangueira com esguicho para que a água se esparrame em gotas. Dirija o jato de
água de frente para o Sol e para cima.
2. Segunda tentativa: Inverta a posição do jato de água, ou seja, agora dirija-o ao contrário do Sol, mas ainda para
cima. Verifique em qual das situações você conseguiu reproduzir o arco-íris. Compare as condições necessárias para a
formação do arco-íris na natureza e na simulação, e verifique se a hipótese formulada por você na etapa anterior pode
ser considerada válida.
E • ·
1 ta Escreva xerc1c1os comp emen res no cadern
1. Algumas lendas gregas buscavam explicação para os
fenômenos da natureza, como a origem do Universo e,
segundo elas, as causas desses fenômenos estavam
relacionadas aos deuses. Isso não impediu que várias
palavras utilizadas hoje pela Ciência tenham as suas
origens ligadas aos deuses gregos. Veja o caso do deus
grego Cronos, considerado a divindade do tem
po, que deu origem à expressão cronômetro, usada para
identificar o instrumento que serve para medir o tempo.
a) Procure resgatar uma lenda de antigas culturas que
esteja relacionada à explicação de algum fenômeno da
natureza. Use como fonte de pesquisa a internet, revistas,
enciclopédias ou livros de mitos e lendas. • Resposta pessoa 1.
b) E comum às pessoas mais velhas o relato de len
das, geralmente passadas de geração para geração, para
explicar fenômenos naturais como os raios, os trovões, a
chuva. Transcreva uma delas de memória ou entreviste
uma pessoa que conheça alguma dessas lendas. Resposta
pessoal.
2. Em uma estante há seis livros de Física. Cada livro
aborda apenas um dos seguintes assuntos: Mecânica,
Termodinâmica, Óptica, Ondulatória, Eletromagne tismo
e Física Moderna.
Para cada pergunta abaixo, em qual dos livros você
poderia encontrar uma resposta (se achar necessário,
faça uma pesquisa para responder)?
a) Como funciona um ferro elétrico? Eletromagnetismo.
b) Como funciona um termômetro? Termodinâmica. c)
Como as lentes corrigem a miopia? óptica d) Por que
os corpos caem? Mecânica.
e) Como funciona a luz do laser? física Moderna.
f) Como se forma o eco? Ondulatória.
3. (Enem/MEC)
Depois de longas investigações, convenci-me por fim de
que o Sol é uma estrela fixa rodeada de plane tas que
giram em volta dela e de que ela é o centro e a chama.
Que, além dos planetas principais, há ou tros de segunda
ordem que circulam primeiro como satélites em redor
dos planetas principais e com estes em redor do Sol. Não
duvido de que os matemáticos sejam da minha opinião,
se quiserem dar-se ao traba lho de tomar conhecimento,
não superficialmente mas duma maneira aprofundada,
das demonstrações que darei nesta obra. Se alguns
homens ligeiros e ignoran tes quiserem cometer contra
mim o abuso de invocar alguns passos da escritura
(sagrada), a que torçam
o sentido, desprezarei os seus ataques: as verdades
matemáticas não devem ser julgadas senão por ma
temáticos.
(COPÉRNICO, N. De Revo/utionibus orbium cae/estium)
Aqueles que se entregam à prática sem ciência são
como o navegador que embarca em um navio sem leme
nem bússola. Sempre a prática deve fundamen tar-se em
boa teoria. Antes de fazer de um caso uma regra geral,
experimente-o duas ou três vezes e verifi que se as
experiências produzem os mesmos efeitos. Nenhuma
investigação humana pode se considerar verdadeira
ciência se não passa por demonstrações matemáticas.
(VINCI, Leonardo da. Carnets.)
O aspecto a ser ressaltado em ambos os textos para
exemplificar o racionalismo moderno é:
a) a fé como guia das descobertas.
b) o senso crítico para se chegar a Deus.
c) a limitação da ciência pelos princípios bíblicos. X
d) a importância da experiência e da observação. e) o
princípio da autoridade e da tradição.
4. (Enem/ MEC) Se compararmos a idade do planeta Terra,
avaliada em quatro e meio bilhões de anos ( 4,5 X 109
anos), com a de uma pessoa de 45 anos, en tão, quando
começaram a florescer os primeiros ve getais, a Terra já
teria 42 anos. Ela só conviveu com o homem moderno
nas últimas quatro horas e, há cerca de uma hora, viu-o
começar a plantar e a colher. Há menos de um minuto
percebeu o ruído das máquinas e de indústrias e, como
denuncia uma ONG de defesa do meio ambiente, foi
nesses últimos sessenta segun dos que se produziu todo o
lixo do planeta!
Na teoria do Big Bang, o Universo surgiu há cerca de 15
bilhões de anos, a partir da explosão e expansão de uma
densíssima gota. De acordo com a escala pro
posta no texto, essa teoria situaria o início do Univer so
há cerca de
a) 100 anos.
x b) 150 anos.
c) 1 000 anos.
d) 1 500 anos.
e) 2 000 anos.
Capítulo 1 • Física: Ciência e tecnologia 27
A primeira pergunta da abertura da Unidade, sobre o que levou as pessoas a se organizarem e
construírem Stonehenge e a Estação Espacial Internacional, talvez não tenha resposta, ou, pelo
menos, não uma única resposta.
Alguns atribuem a busca de conhecimento a uma necessidade intrínseca do ser humano de
prover explicações sobre o mundo. Se as primeiras respostas evocavam entidades míticas, com o
passar do tempo foi se desenhando um "modo de pensar e agir" que, consagrado por obter bons
resultados, foi considerado como um método a ser seguido por todos os cientistas. Esse ficou
conhecido como método científico.
A sequência de ações descritas a seguir resume, em linhas gerais, um método que possibilita a
organização, o desenvolvimento e a aplicação de novos conhecimentos:
• Identificar uma situação que indique um problema.
• Elaborar uma suposta resolução para esse problema (hipótese).
• Fazer previsões de possíveis ocorrências, caso a hipótese esteja certa.
• Verificar por meio de testes se as hipóteses feitas se confirmam.
• Formular uma lei com base na hipótese, nas previsões