Conceitos Fundamentais da Ciência

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O que é Ciência?
ciência
[Do lat. scientia.]
Conhecimento
tomar ciência.
Saber que se adquire pela leitura e meditação; instrução, erudição, sabedoria.
Conjunto de conhecimentos socialmente
Galileu
Newton
Características e Elementos que compõe a Ciência
Cada Ciência é a totalidade dos conhecimentos, relacionado uns com os outros.
Pressupõe regularidades da Natureza, isto é, relações recíprocas e invariáveis dos elementos que participam dos fenômenos.
Sendo assim, toda Ciência é composta de conhecimentos fundamentados. Mas isto não que dizer que ela é imutável.
A Ciência tem uma estrutura.
Classificação das Ciências
Classificação das Ciências
Objetivo
Relação entre os elementos
Assuntos
Ciências Puras ou Teóricas 
(saber pelo saber). 
Ciência por essência
Ciência Geral 
(proposições universais)
Filosofia (analisar, criticar sintetizar). 
Metafísica, epistemologia, cosmologia, 
estética, ética etc.
Ciências Formais ou Ideais 
(necessidade formal)
Lógica e Matemática (ligar relacionar).
Ciências Experimentais, 
Empíricas ou Reais 
(necessidade causal)
Ciências Naturais ou Cosmológicas 
(descrever e explicar). ciências Físicas 
(física, química, astronomia etc.)
e ciências biológicas (biologia, botânica, zoologia, citologia, fisiologia etc.)
Ciências Culturais ou Humanas 
(historiar, sistematizar, interpretar) 
Lingüística, etnologia, historia, sociologia etc.),
Ciências Aplicadas ou 
Ciências Práticas 
(como fazer as coisas). 
Ciências por analogia
Tecnologia 
(aplicação pratica, processos de realizações).
Ramos da Engenharia e da Medicina.
Ramos da Ciências Naturais
Física: aborda os aspectos mais simples e fundamentais da natureza, como o movimento, as forças, a energia, o calor, a luz, o som, etc.
Física
(ciência dos 
fundamentos)
Química
(ciência da 
matéria)
Biologia
(ciência da 
vida)
Físico-
química
CIÊNCIA
NATURAL
Biofísica
Bioquímica
Química: se ocupa do estudo da matéria em uma escala molecular
Biologia: estuda fenômenos ligados aos organismos vivos
MECÂNICA
Aborda os fenômenos ligados ao movimento e ao equilíbrio dos corpos.
ÓPTICA
É dedicada aos estudos dos fenômenos relacionados com a luz
ONDULATÓRIA
Aborda os fenômenos relacionados a vibração de uma corda e o som.
ELETRICIDADE
Estuda os fenômenos elétricos
TERMODINÂMICA
Estuda os fenômenos térmicos
FÍSICA QUÂNTICA
Estuda os fundamentos físicos relacionados com o mundo atômico.
RELATIVIDADE
Estuda o movimento dos corpos em altíssimas velocidades
Ramos da Física
Ciência e tecnologia
Em geral o conhecimento científico antecede as aplicações tecnológicas.
http://www.izp.al.gov.br/
Desde os primórdios da civilização, o homem se valeu do conhecimento científico, aplicando-o no desenvolvimento de ferramentas, máquinas e técnicas para melhorar suas condições de vida. (Bernoulli, EM 1, V. 1, p.8)
Lei da Indução Eletromagnética
Michael Faraday
Grandezas físicas
Todas as coisas que podem ser medidas são chamadas de grandezas físicas.
- Algo mensurável -> composição química, velocidade, etc
https://www.preprova.com.br/
Grandeza Física
Grandezas físicas são aquelas grandezas que podem ser medidas, ou seja, que descrevem qualitativamente e quantitativamente as relações entre as propriedades observadas no estudo dos fenômenos físicos.
Em Física, elas podem ser vetoriais ou escalares.
Grandeza Física - ESCALAR
É aquela que precisa somente de um valor numérico e uma unidade para determinar uma grandeza física
Tempo
Massa
Temperatura
Energia
Grandeza Física - VETORIAL
As grandezas vetoriais necessitam, para sua perfeita caracterização, de uma representação mais precisa. Assim sendo, elas necessitam, além do valor numérico, que mostra a intensidade, de uma representação espacial que determine a direção e o sentido.
Velocidade
Força
Grandeza Física
Grandeza mensurável
coisas ou fenômenos que podem ser medidos - massa, velocidade, tempo, comprimento etc. Portanto, quando algo é mensurável, existe por trás dele um padrão preestabelecido para medi-lo.
Grandeza incomensurável ou não mensurável
coisas que dificilmente encontraríamos um padrão de referência para medi-los. Por exemplo, perguntas baseadas em parâmetros pessoais como gosto, amor, estética.
Grandeza Física
Grandeza física é diferente de unidade física.
Por exemplo:
“No Rio de Janeiro, no Observatório Nacional, a aceleração da gravidade vale 9,787899 m/s2, conforme registrado no livro das Efemérides Astronômicas, de 1999, publicado pelo próprio Observatório”.
Unidade de medida
É uma quantidade específica de determinada grandeza física e que serve de padrão para eventuais comparações, e que serve de padrão para outras medidas.
Por exemplo: 
“… o tempo gasto é de 20 segundos…”, note que se não usássemos a unidade a grandeza perdia o sentido, veja: “… o tempo gasto é de 20…”.
Exercício do livro 01
 (Acafe-SC) Para descobrir as leis físicas existentes nos fenômenos da natureza, os cientistas precisam efetuar medidas das grandezas envolvidas e quantificar as relações entre elas. Sobre a importância das medidas na física, William Thompson, também conhecido como lorde Kelvin, disse, no século XIX, que “quando não podemos exprimir as grandezas estudadas em números, o nosso conhecimento sobre o assunto não é satisfatório e dificilmente terá atingido o estágio científico”. Medir uma grandeza física é compará-la com outra grandeza de __________ espécie, que é a unidade de medida. Verifica-se, então, quantas vezes a _____________ está contida na(o) _____________ que está sendo medida(o). A alternativa correta, que completa as lacunas acima, em sequência, é: 
diferente – unidade – padrão 
mesma – grandeza – unidade 
diferente – unidade – grandeza 
diferente – grandeza – unidade 
mesma – unidade – grandeza 
Sistema Internacional
É um “sistema coerente e prático de unidades de medida”, adotado internacionalmente em 1948 na 9ª Conferência Geral de Pesos e Medidas.
A sua abreviatura é SI, aceita internacionalmente. 
No SI as unidades de medida são agrupadas em três classes que são:
Unidades básicas;
Unidades derivadas
São aquelas no qual se baseia o SI.
Unidades básicas
	Grandeza	Unidade	
		Nome	Símbolo
	comprimento	metro	m
	massa	quilograma	kg
	tempo	segundo	s
	intensidade de corrente elétrica	Ampère	A
	temperatura	kelvin	K
	quantidade de matéria	mol	mol
	intensidade luminosa	candela	cd
Unidades derivadas
São formadas partindo-se das unidades básicas, por expressões algébricas, usando-se para isso símbolos matemáticos de multiplicação ou de divisão.
Algumas recebem nome e símbolo especiais. Outras, ainda, utilizam a primeira letra do nome do cientista que realizou os estudos.
Unidades derivadas
	Grandeza	Unidade			
		Nome	Símbolo	Sindética	Básicas
	área	-	m2	-	-
	volume	-	m3	-	-
	massa específica	-	kg/m3	-	-
	força	Newton	N	-	kg.m/s2
	energia	Joule	J	N.m	kg.m2/s2
	pressão	Pascal	Pa	N/m2	kg/(m.s2)
	carga elétrica	Coulomb	C	-	A.s
	potência	Watt	W	J/s	kg.m2/s3
Prefixos das Potências de 10
	Múltiplo	Prefixo	Símbolo		Múltiplo	Prefixo	Símbolo
	1018	exa	E		10-1	deci	d
	1015	peta	P		10-2	centi	c
	1012	tera	T		10-3	mili	m
	109	giga	G		10-6	micro	µ
	106	mega	M		10-9	nano	n
	103	quilo	K		10-12	pico	p
	102	hecto	h		10-15	femto	f
	101	deca	da		10-18	atto	a
Exercício do livro 02
 
Temos abaixo três placas de indicação de velocidade máxima. 
Aponte se a notação da unidade de medida de velocidade em cada uma delas está correta ou incorreta e, neste caso, indique o erro.
Notação científica
Uma das mais importantes aplicações do conceito de potência dá-se na representação de notações científicas. Mas no que elas consistem?
A notação científica é normalmente usada na representação de valores muito grandes (expoente positivo) ou de muito pequenos (expoente negativo).
Notação científica
Podemos definir de forma simples a representação de uma notação científica da seguinte forma: 
Assim: 
x é um número igual ou maior que um e menorque dez.
n é um número inteiro.
 
Notação científica
Converta os valores abaixo para a forma de notação científica.
a) 47 000 = 
4,7 
b) 0,000 000 064 = 
 
c) 115,26 = 
d) 0,000035 =
e) 301 = 
f) 0,0001394 =
g) 9,8
Operações com notação científica
Multiplicação
A multiplicação de números na forma de notação científica é feita multiplicando os números, repetindo a base 10 e somando os expoentes.
a . 10n x b . 10m = (a x b) . 10 (m + n)
b) 2,5 . 10- 8 x 2,3 . 106 = (2,5 x 2,3) . 10(- 8 + 6) = 5,75 . 10- 2
Divisão
Para dividir números na forma de notação científica devemos dividir os números, repetir a base 10 e subtrair os expoentes.
c) a . 10n : b . 10m = (a : b) . 10 (m - n)
d) 8,64 . 10-3 : 3,2 . 106 = (8,64 : 3,2) . 10(- 3 - 6) = 2,7 . 10- 9
Operações com notação científica
Soma e Subtração
Para efetuar a soma ou a subtração com números em notação científica devemos somar ou subtrair os números e repetir a potência de 10. Por isso, para fazer essas operações, é necessário que as potências de 10 apresentem o mesmo expoente.
e) a . 10m + b . 10m = (a + b) . 10m
f) 6,4 . 10-3 - 8,3 . 10-3 = (6,4 - 8,3) . 10-3 = - 1,9 . 10-3
g) 4,32 . 102 + 7,4 . 103 = 4,32 . 102 + 74 . 102 = (4,32 + 74) . 102 = 
 78,32 . 102 = 7,832 . 103 
Exercícios
Determine o valor numérico das relações a seguir e dê a resposta em notação científica. 
F = (3,2 . 103) . (4,5 . 1025)
b) d = 9,9 . 103 / 3,3 . 10² 
c) U = (5,0 . 103).(4,0 . 10-3) 
d) H= 9800 + 650
e) V = 25,4 . 102 – 12,3 . 103 
f) P = 0,000045 + 2,5 . 10-4
  