HISTÓRIA E CONCEITOS FUNDAMENTAIS EM FÍSICA

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NÚCLEO DE PÓS GRADUAÇÃO 
 
CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO 
Coordenação Pedagógica – IBRA 
 
 
 
 
 
DISCIPLINA 
 
HISTÓRIA E CONCEITOS 
FUNDAMENTAIS EM 
FÍSICA 
 
 
 
 
 
 
Sumário 
 
 
UNIDADE 1 – APRESENTAÇÃO ...............................................................................4 
UNIDADE 2 – HISTÓRIA E EPISTEMOLOGIA DA FÍSICA .......................................5 
2.1 – a Epistemologia da física ............................................................................................... 7 
2.1.1 - O que é a Física? ..................................................................................................... 7 
2.1.2 - O que faz a Física? .................................................................................................. 7 
2.1.3 - Divisões ................................................................................................................... 8 
2.2 - Áreas Da Física .............................................................................................................. 9 
2.3 - Filosofia Da Física ......................................................................................................... 9 
2.4 - A Física Como Ciência ................................................................................................ 10 
2.4.1 – Então, o que é física? ............................................................................................ 10 
2.5 - História da Física – Primeiras descobertas................................................................... 11 
2.6 - Física Clássica .............................................................................................................. 12 
2.8 - Curiosidade.... Quando Termina A Física Clássica E Começa A Física Moderna? .... 15 
2.9 - A Era Quântica ............................................................................................................. 16 
2.9 - Modelo Atômico .......................................................................................................... 19 
2.10 - Relatividade................................................................................................................ 20 
UNIDADE 03 - CONCEITOS.....................................................................................23 
3.1 - Eletricidade .................................................................................................................. 23 
3.2 - Mecânica ...................................................................................................................... 23 
3.2.1 - A cinemática.......................................................................................................... 24 
3.2.2 - A Dinâmica ........................................................................................................... 25 
3.2.3 - A estática ............................................................................................................... 26 
3.3 - Termodinâmica ............................................................................................................ 27 
3.3.1 - Conceitos Fundamentais Da Termodinâmica ....................................................... 28 
3.4 - Ondulatória................................................................................................................... 31 
3.4.1 - Ondas Transversais ............................................................................................... 32 
3.4.2 - Ondas longitudinais............................................................................................... 33 
3.4.3 - Características das ondas....................................................................................... 33 
UNIDADE 04 – TENDÊNCIAS ATUAIS ...................................................................36 
4.6 - O estudo da energia na Física....................................................................................... 37 
4.6.1 - Formas de energia ................................................................................................. 37 
Forno solar ........................................................................................................................ 37 
Aquecedor solar ................................................................................................................ 37 
O fogo ............................................................................................................................... 38 
A roda ............................................................................................................................... 38 
O carvão............................................................................................................................ 38 
Os moinhos ....................................................................................................................... 38 
O vapor ............................................................................................................................. 38 
O petróleo ......................................................................................................................... 38 
REFERÊNCIAS CONSULTADAS ............................................................................41 
ANEXOS ...................................................................................................................42 
ANEXO 01 - A História Da Ciência Na Formação Do Professor De Física: Subsídios Para 
Um Curso Sobre O Tema Atração Gravitacional ................................................................. 43 
ANEXO 02 - História Da Ciência: Investigando Como Usá-La Num Curso De Segundo 
Grau ...................................................................................................................................... 49 
ANEXO 03 - Experiências Curriculares Com História E Filosofia Da Física ..................... 56 
 
UNIDADE 1 – APRESENTAÇÃO 
 
 
 
Muitos professores têm-nos relatado suas dificuldades em obter resultados 
satisfatórios, quando ensinam Física da forma convencional, abordada nas escolas. Eles, 
também, ainda apresentam dificuldades conceituais. Essas dificuldades decorrem, muitas 
vezes, do abismo existente entre conceitos abstratos e as experiências diárias dos alunos. Uma 
forma alternativa que acreditamos, possa surtir efeitos positivos, é utilizar a História da Física 
como base do entendimento de conceitos e experimentos. 
A História da Física é, sem dúvida, um excelente auxiliar no ensino de Física. 
Entretanto, se existe algum consenso nessa afirmativa, esse consenso desaparece, quando se 
pergunta sobre os atributos da História que a tornam excelente auxiliar. Isto porque, a História 
da Física apresenta os problemas que levaram à formulação de um particular conceito; ela 
revela os ingredientes, lógicos ou empíricos, que foram realmente importantes nesse processo 
[de criação intelectual]. Portanto, a História da Física clarifica conceitos, revelando-lhes o 
significado. 
É justamente nessa qualidade que acreditamos jazer seu potencial para o aprendizado 
de ciência. Mas, se assim, a História só é valiosa ao entendimento da ciência, na medida em 
que enfatize aquelas qualidades, do ponto de vista de teorias do aprendizado, tem sido 
proposto por nós, a sua utilização. 
Para tanto, inspiramo-nos na seguinte sugestão dos Parâmetros Curriculares 
Nacionais do MEC: para o Ensino Médio meramente propedêutico atual, disciplinas 
científicas, como a Física, têm omitido os desenvolvimentos realizados durante o século XX e 
tratam de maneira enciclopédica e excessivamente dedutiva os conteúdos tradicionais. Trata- 
se, isso sim, de prover os alunos de condições para desenvolver uma visão de mundo 
atualizada, o que inclui uma compreensão mínima das técnicas e dos princípios científicos em 
que se baseiam. 
A partir dessas idéias, elaboramos esta disciplina, objetivando discutira História da 
 
Física e seus conceitos, mais essenciais e epistemológicos. 
 
Ao final, disponibilizamos diversos anexos para leitura, análise e possíveis futuros 
estudos e aprofundamento dos temas abordados. 
Por tudo isso, esperamos que você faça uma excelente leitura e que tenha sucesso em 
 
seu curso. 
 
 
UNIDADE 2 – HISTÓRIA E EPISTEMOLOGIA DA FÍSICA 
 
 
 
 
 
 
Atualmente, as questões linguísticas têm atraído grande parte da atenção de 
pesquisadores em educação devido a sua grande importância no processo de construção da 
ciência e do conhecimento individual do ser humano. A linguagem metafórica e analógica, 
principalmente, passou a constituir uma linha com muitos pesquisadores no mundo todo, 
preocupados com suas possíveis utilizações e abordagens e com os seus efeitos na educação. 
Autores como Cachapuz (1989), afirmam que a linguagem das ciências tem suas 
próprias características e regras, com a predominância de definições e de um estilo impessoal 
que, em um contexto educacional, não favorece a função interpretativa/explicativa da 
linguagem, mas sim, a sua função de transmissão do conhecimento, isto é, com foco na 
comunicação entre o professor e o aluno, onde o mais importante é avaliar se a informação foi 
corretamente transmitida. Sustenta que uma das maneiras de se usar um estilo menos rígido e 
mais expressivo no ensino de ciências, consiste no uso de linguagem metafórica, que facilita a 
transferência do conhecimento de um domínio conceitual para outro. 
Adrover e Duarte (1995) valorizam também a utilização de analogias como uma 
estratégia pedagógica no processo de ensino aprendizagem. Consideram o processamento 
analógico da informação, como uma estratégia central e uma característica distintiva do 
pensamento humano. Eles afirmam que, 
 
 
a estratégia analógica de instrução consiste em uma modalidade de explicação, onde 
a introdução de novos conhecimentos por parte de quem ensina, se realiza a partir do 
estabelecimento explícito de uma analogia com um domínio de conhecimento mais 
familiar e melhor organizado, que serve como um marco referencial para 
compreender a nova informação, captar a estrutura da mesma e integrá-la de forma 
significativa na estrutura cognitiva. 
 
 
 
Nesta mesma linha de pensamento, Coracini (1991), assinala que “os conceitos 
metafóricos estão de tal modo arraigados à nossa cultura que estruturam nossas atividades 
diárias e científicas de forma imperceptível e inconsciente; são, aliás, constitutivos da forma 
de pensar e agir de uma época”. 
Contudo, apesar das vantagens da utilização da linguagem metafórica e analógica, 
uma concepção empirista da ciência, segundo Perelmam (1987),
 
não concederá à analogia mais do que papel heurístico, será eliminada a partir do 
momento em que tenha exaurido o seu papel, só permanecendo os resultados das 
experiências que ela pode sugerir: o seu papel será de andaimes de uma casa em 
construção, que são retirados quando o edifício está terminado. 
 
 
Afirma que este papel heurístico das analogias, isto é, "sua capacidade de conduzir à 
descoberta e a resolução de problemas, não é contestado quando se trata de explorar um 
domínio desconhecido, de sugerir a idéia daquilo que não é cognoscível". Assim, "um modelo 
extraído de um domínio conhecido fornece um instrumento indispensável para guiar a 
investigação e a imaginação”. 
Pesquisadores nesta área têm estudado desde o papel da linguagem metafórica no 
processo cognitivo humano até abordagens metodológicas baseadas na utilização de analogias 
para se ensinar ciências, como é o caso do trabalho desenvolvido por S. M. Glynn (1991), 
chamado "T.W.A. - Teaching With Analogies" (Ensinando Com Analogias). Este modelo de 
ensino com analogias foi desenvolvido a partir da análise de livros texto de ciências e consta 
de seis passos metodológicos para se ensinar com analogias, com o objetivo de introduzir uma 
abordagem sistematizada, visando reduzir possíveis desvantagens decorrentes da utilização 
dessa forma de linguagem. 
Apesar de todas as vantagens e da necessidade, segundo alguns autores, da utilização 
da linguagem metafórica no ensino de ciências, não podemos deixar de levar em conta alguns 
problemas que podem derivar de sua utilização de forma equivocada ou pela falta de 
sistematização para o seu uso. 
Devemos ter cuidado com o uso de analogias e metáforas apresentadas nos livros 
didáticos, pois, em geral, não parece haver preocupação com a forma de abordagem dessas 
analogias nos livros, ou seja, não se consegue estabelecer se as apresentações obedecem a 
alguma abordagem sistematizada. Estas apresentações, particularmente em Biologia e Física, 
não evidenciam uma preocupação com as características do conceito-análogo (isto é, aquele 
que é mais familiar ao aluno) que não serão utilizadas como referências para se pensar sobre 
conceito-alvo (ou seja, aquele que se pretende ensinar). Isto pode contribuir para a formação 
ou reforço de concepções alternativas, baseadas justamente em aspectos onde o análogo e o 
alvo não se correspondem. 
Em vista disso, analisaremos a seguir, a História, os conceitos e a epistemologia da 
física, iniciando por essa última.
 
2.1 – A EPISTEMOLOGIA DA FÍSICA 
 
 
(Professor Alberto Ricardo Praes 
Fonte: http://www.pedagogia.com/pedagopedia) 
 
 
2.1.1 - O que é a Física? 
 
Física é a ciência que estuda a natureza em seus aspectos mais gerais. O termo vem 
do grego φύσις (physiké), que significa natureza. Atualmente, é dificílimo definir qual o 
campo de atuação da física, pois ela aparece em diferentes campos do conhecimento que, à 
primeira vista, parecem completamente descorrelacionados. 
Como ciência, faz uso do método científico. Baseia-se essencialmente na matemática 
e na lógica quando da formulação de seus conceitos. 
 
 
2.1.2 - O que faz a Física? 
 
A física estuda a natureza. Entretanto, outras ciências também o fazem: a Química, a 
Biologia, a Geologia, a Economia (ainda que seja a natureza humana), etc. Como definir a 
área de atuação de cada uma delas? Esta é uma pergunta difícil, sem resposta consensual. 
Ainda mais quando áreas interdisciplinares aparecem aos montes: Físico-Química, Biofísica, 
Geofísica, Econofísica, etc. 
Alguns dizem que físicos estão interessados em determinar a natureza do espaço, do 
tempo, da matéria, da energia e das suas interações. Esta definição excluiria certas áreas mais 
novas da física que trabalham com a biologia, por exemplo. 
Outros dizem que Física é a única ciência fundamental e que estas divisões são 
artificiais, ainda que tenham utilidade prática. Seu argumento é simples: a Física descreve a 
dinâmica e configuração das partículas fundamentais do universo. O universo é tudo que 
existe e é composto destas partículas. Então todos os fenômenos, eventualmente abordados 
em outras ciências, poderiam ser explicados em termos da física destas partículas. Seria como 
dizer que todos os resultados das outras ciências podem ser derivados em bases Físicas. Isso 
já acontece com explicações de fenômenos antes demonstrados pela Química e hoje 
explicados pela Física (Veja a Química Quântica). Entretanto, ainda não é muito fácil explicar 
a grande maioria dos fenômenos de outros ramos da ciência, pois, isto envolve campos ainda 
não explorados e uma matemática muito elaborada. 
Com base nisso, alguns chegam a sugerir que até mesmo o cérebro, um dia, poderá 
ser descrito por uma equação ou um conjunto de equações matemáticas (muito provavelmente 
envolvendo muitos argumentos de probabilidade).
http://www.pedagogia.com/pedagopedia
 
Há os que argumentam que as divisões da ciência têm origem social e histórica e que 
definições de física são forjadas para tentar reunir todas as pessoas que são aceitas como 
físicos pela sociedade. 
Talvez quem esteja certo seja quem acredite na máxima: “físicos são pessoas 
diferentes, em lugares diferentes,fazendo coisas diferentes”. 
 
 
2.1.3 - Divisões 
 
Como outras ciências, a Física é dividida de acordo com diversos critérios. Em 
primeiro lugar há uma divisão fundamental entre física teórica, física experimental e física 
aplicada. (Os dois primeiros ramos se reúnem sob a denominação pesquisa básica.) 
 A física teórica procura definir novas teorias que condensem o conhecimento 
advindo das experiências; também vai procurar formular as perguntas e os 
experimentos que permitam expandir o conhecimento. 
 A física experimental conduz experimentos capazes de validar ou não teorias 
científicas, ou mesmo corrigir aspectos defeituosos destas teorias. 
 A física aplicada trata do uso das teorias físicas na vida cotidiana. 
Outra divisão pode ser feita pela magnitude do objeto em análise: 
 A física quântica trata do universo do muito pequeno, dos átomos e das 
partículas que compõem os átomos; 
 A física clássica trata dos objetos que encontramos no nosso dia-a-dia; e 
 
 A física relativística trata de situações que envolvem grandes quantidades de 
matéria e energia. 
Mas a divisão mais tradicional é aquela feita de acordo com as propriedades mais 
estudadas nos fenômenos. Daí temos: 
 A Mecânica, quando se estudam objetos a partir de seu movimento ou ausência de 
movimento, e também as condições que provocam esse movimento; 
 A Termodinâmica, quando se estudam o (calor), o trabalho, as propriedades das 
substâncias, os processos que as envolvem e as transformações de uma forma de 
energia em outra; 
 O Eletromagnetismo quando se analisam as propriedades elétricas, aquelas que 
existem em função do fluxo de elétrons nos corpos; 
 A Ondulatória, que estuda a propagação de energia pelo espaço; 
 
 A Óptica, que estuda os objetos a partir de suas impressões visuais;
 
 A Acústica, que estuda os objetos a partir das impressões sonoras; e mais algumas 
outras divisões menores. 
 
 
2.2 - ÁREAS DA FÍSICA 
 
Em ordem alfabética: 
 
* Acústica * Astrofísica * Biofísica * Ciência planetária * Cosmologia * Dinâmica dos 
fluidos * Econofísica * Eletromagnetismo * Eletrônica * Física atmosférica * Física atômica * 
Física biomédica * Física computacional * Física da computação * Física da matéria 
condensada * Física de materiais * Física de partículas * Física de Plasmas * Física 
matemática * Física médica * Física molecular * Física Nuclear * Física oceânica * Física 
química * Geofísica * Mecânica clássica * Mecânica estatística * Mecânica quântica * 
Óptica* Relatividade geral * Relatividade restrita * Teoria clássica de campos * Teoria 
quântica de campos * Termodinâmica * Termologia. 
 
 
2.3 - FILOSOFIA DA FÍSICA 
 
Muito sobre a filosofia que envolve a física pode ser encontrado em Filosofia, 
Metafísica, Ciência e método científico. Entretanto, existem filosofias peculiares à Física que 
serão mencionadas aqui. 
Uma delas é o Determinismo Científico. 
 
Assumindo que tudo não passa de partículas e que seu movimento é determinado 
para todo o tempo quando se determina a posição e a velocidade da partícula no momento 
atual, pode-se dizer que todo o futuro já está determinado. O Demônio de Laplace nasce 
assim, apesar de ter sido arranhado pela Mecânica Quântica quanto a sua definição e pelo 
Caos quanto a sua implementação. 
Extensões desse pensamento, centrado no Determinismo Científico, adequadamente 
adaptadas às dificuldades teóricas têm consequências filosóficas profundas, por exemplo: se 
aceitamos que o cérebro comanda todas as ações humanas e se o cérebro é feito apenas de 
átomos (governados apenas por leis da Física), é preciso perguntar se realmente a pessoa tem 
livre-arbítrio para controlar seu comportamento. No entanto, há um debate se cabe à Física ou 
à Metafísica responder a estas questões filosóficas. 
Outra é a busca e a crença em uma teoria geral, única, consistente que descreva todos 
os processos do universo. Tal teoria deveria contemplar a Mecânica Quântica e a Teoria da 
Relatividade como casos especiais, bem como todas as outras teorias existentes. Também
 
deveria ser baseada apenas em argumentos matemáticos, ou seja, sem nenhuma constante 
fundamental. Várias teorias já foram consideradas esta teoria fundamental, por exemplo, a 
Supersimetria. Entretanto, esta é uma questão aberta, e talvez sempre seja. 
 
 
2.4 - A FÍSICA COMO CIÊNCIA 
 
Desde os primórdios, o ser humano se preocupou em entender e dominar o universo 
que o cerca. Interessou-se e explicar, por exemplo, o som de um trovão, a luz de um 
relâmpago e o movimento da Lua em relação à Terra, como a Terra e os demais planetas se 
movem em relação ao sol ou como são os movimentos dos objetos nas proximidades da 
superfície terrestre. Todas essas questões, por diferentes que sejam, são estudadas e Física, 
uma ciência tão presente em nossas vidas que não podemos desprezá-la. 
A física é mais do que um ramo das ciências da natureza. Ela é uma ciência 
fundamental. Ela versa sobre coisas fundamentais, como o movimento, as forças, a energia, a 
matéria, o calor, o som, a luz e o interior dos átomos. A química é sobre como a matéria se 
mantém unida, sobre como se combinam os átomos para formar moléculas, e sobre como 
estas se combinam para formar a variedade da matéria que nos cerca. A biologia é mais 
complexa e envolve a matéria que é vida. Assim, a química é subjacente à biologia, e a física 
é subjacente à química. Os conceitos da física fundamentam essas ciências mais complicadas. 
É por essa razão que a física é a ciência mais fundamental. A Física é a ciência das 
propriedades da matéria e das forças naturais. Suas formulações são em geral compactantes 
expressas em linguagem matemática. A introdução da investigação experimental e a aplicação 
do método matemático contribuíram para a distinção entre Física, filosofia e religião, que , 
originalmente, tinham como objetivo comum compreender a origem e a constituição do 
Universo. 
A Física estuda a matéria nos níveis molecular, atômico, nuclear e subnuclear. 
Estuda os níveis de organização, ou seja, os estados sólido, líquido, gasoso e plasmático da 
matéria. Pesquisa também as quatro forças fundamentais: a da gravidade (força de atração 
exercida por todas as partículas do Universo), a eletromagnética (que liga os elétrons aos 
núcleos), a interação forte (que mantêm a coesão do núcleo e a interação fraca (responsável 
pela desintegração de certas partículas - a da radiatividade). 
 
 
2.4.1 – Então, o que é física?
 
A Física é a ciência que estuda a Natureza, daí o nome ciência natural. Em qualquer 
ciência, acontecimentos ou ocorrências são chamados de fenômenos, ainda que sejam 
extraordinários ou excepcionais. A simples queda de um lápis, por exemplo, é, em linguagem 
científica, um fenômeno. Os fenômenos da natureza são tão variados e numerosos que o 
campo de estudo da física torna-se cada vez mais amplo. 
 
 
2.5 - HISTÓRIA DA FÍSICA – PRIMEIRAS DESCOBERTAS 
 
O movimento é um fenômeno que sempre intrigou o se humano. Diversos povos 
antigos – egípcios, caldeus, fenícios, babilônicos –, por interesses variados, procuraram 
compreender o curso dos astros, o fluxo das marés, o ciclo dos eclipses etc. As primeiras 
explicações eram ainda muito impregnadas de religiosidade e mito. Apenas por volta do 
século VI a.C. é que os gregos começaram a desenvolver um tipo de pensamento para explicar 
os fenômenos naturais sem a intervenção dos deuses. Foi então que começou a se esboçar 
uma compreensão mais física do movimento e dos demais fenômenos da Natureza. 
DEMÓCRITO (460-370 a.c) descreveu de modo puramente mecânico o movimento. 
Estabeleceu as noções de átomo e vazio. O átomo (indivisível) era a menor partícula da 
matéria. Segundo ele, os átomos de moviam ao acaso e, nesse movimento, se chocavam, se 
atraíam e se repeliam. Em conseqüência dissose formaram rodas as coisas do Universo. 
HERÁCLITO (535-475 a.c) afirmou que o movimento é o princípio do qual tudo o 
que vemos e sentimos é decorrência. Infelizmente, restaram pouquíssimos fragmentos da obra 
desses pensadores. 
Parece ter sido ARISTÓTELES (384-322 a.c) o primeiro a elaborar um sistema 
filosófico para a explicação dos movimentos dos corpos e do mundo físico que o cercava. 
Para ele, toda e qualquer matéria era composta de quatro elementos: terra, água, fogo e ar e, 
esses elementos tinham posições determinadas no Universo. O lugar natural do fogo e do ar 
era sempre acima do lugar natural da terra e da água. Desse modo, explicava porque uma 
pedra e a chuva caem: seus lugares naturais eram a terra e a água. Analogamente, a fumaça e 
o vapor sobem em busca de seus lugares naturais acima da terra. Aristóteles também elaborou 
várias outras teorias sobre ciências naturais, que foram aceitas até a Renascença. 
Ainda na Grécia, menos de um século depois de Aristóteles, outro grego, 
ARISTARCO DE SAMOS (310-230 a.c), propôs uma teoria sobre os movimento dos corpos 
celestes. Teve a idéia de que a Terra e os planetas giravam em torno do Sol e, por isso, foi 
acusado de perturbar o descanso dos Deuses e de contradizer as idéias de Aristóteles sobre o
 
movimento celeste. Para Aristóteles, os planetas, o sol e a lua giravam em torno da Terra em 
órbitas circulares e, a Terra não se movimentava. 
Quatro séculos depois da morte de Aristarco, as idéias aristotélicas do movimento 
celeste foram aperfeiçoadas por CLAUDIO PTOLOMEU (século II a.c), astrônomo de 
origem greco-romana nascido em Alexandria, no Egito. 
As idéias de Aristóteles prevaleceram ainda durante muito tempo. Na Renascença, 
JEAN BURIDAN (1300-1360), grande estudioso e reitor da Universidade de Paris, colocou- 
se frontalmente contra as teorias de Aristóteles. Suas idéias espalharam-se pela Europa, 
abrindo caminho para que nos séculos seguintes Copérnico e Galileu iniciassem a ciência 
moderna. 
NICOLAU COPÉRNICO (1473-1543) nasceu na Polônia, e lá estudou na 
Universidade de Cracóvia. Esteve na Itália, em várias universidades, onde manteve contato 
com os cientistas mais notáveis. De volta à Polônia, desenvolveu sua teoria sobre o 
movimento celeste. Propôs um sistema análogo ao de Aristarco: os planetas e a Terra giram 
em torno do Sol, isto é, um sistema heliocêntrico (do grego: hélios, Sol). Copérnico localizou 
corretamente as posições relativas dos planetas e determinou seus períodos de translação em 
torno do sol. O sistema de Copérnico não encontrou apoio de quase ninguém; na época, o 
sistema de Ptolomeu e as idéias de Aristóteles eram doutrinas estabelecidas tanto na religião 
como na Filosofia. 
 
 
2.6 - A FÍSICA CLÁSSICA 
 
O século XVII lança as bases para a Física da era industrial. Simon Stevin 
desenvolve a hidrostática, ciência fundamental para seu país, a Holanda, protegida do mar por 
comportas e diques. Na óptica, contribuição equivalente é dada por Christiaan Huygens, 
também holandês, que constrói lunetas e desenvolve teorias sobre a propagação da luz. 
Huygens é o primeiro a descrever a luz como onda. Mas é Isaac Newton (1642-1727), 
cientista inglês, o grande nome dessa época: são dele a teoria geral da mecânica e da 
gravitação universal e o cálculo infinitesimal. 
Observando uma maçã que cai de uma árvore do jardim de sua casa, ocorre a 
 
Newton a idéia de explicar o movimento dos planetas como uma queda. 
 
A força de atração exercida pelo solo sobre a maçã poderia ser a mesma que faz a 
 
Lua "cair" continuamente sobre a Terra.
 
Durante os 20 anos seguintes, Newton desenvolve os cálculos que demonstram a 
hipótese da gravitação universal e detalha estudos sobre a luz, a mecânica e o teorema do 
binômio. Em 1687 publica Princípios Matemáticos da Filosofia Natural, conhecida como 
Principia, obra-prima científica que consolida, com grande precisão matemática, suas 
principais descobertas. Newton prova que a Física pode explicar tanto fenômenos terrestres 
quanto celestes e, por isso, é universal. 
 
 
2.6.1 - As Leis de Newton 
 
 Primeira lei - É a da inércia. Diz que um objeto parado e um objeto em movimento 
tendem a se manter como estão a não ser que uma força externa atue sobre eles. 
 Segunda lei - Diz que a força é proporcional à massa do objeto e sua aceleração. A 
mesma força irá mover um objeto com massa duas vezes maior com metade da 
aceleração. 
 Terceira lei - Diz que para toda ação há uma reação equivalente e contrária. Este é o 
princípio da propulsão de foguetes: quando os gases "queimados" (resultantes da 
combustão do motor) escapam pela parte final do foguete, fazem pressão em direção 
oposta, impulsionando-o para frente. 
 
 
2.7 – A FÍSICA APLICADA 
 
No século XVIII, embora haja universidades e academias nos grandes centros, mais 
uma vez é por motivos práticos que a Física se desenvolve. A Revolução Industrial marca 
nova fase da Física. As áreas de estudos se especializam e a ligação com o modo de produção 
torna-se cada vez mais estreita. Daí, surgem: 
 
 
Termodinâmica: 
 
Estuda as relações entre calor e trabalho. Baseia-se em dois princípios: o da 
conservação de energia e o de entropia. Estes princípios são a base das máquinas a vapor, das 
turbinas, dos motores de combustão interna, dos motores a jato e das máquinas frigoríficas. 
A partir de uma máquina concebida para retirar a água que inundava as minas de 
carvão, o inglês Thomas Newcomen cria em 1698 a máquina a vapor, mais tarde aperfeiçoada 
pelo escocês James Watt. É em torno do desempenho dessas máquinas que o engenheiro 
francês Sadi Carnot estabelece uma das mais importantes sistematizações da termodinâmica, 
delimitando a transformação de energia térmica (calor) em energia mecânica (trabalho).
 
 Primeiro princípio - É o da conservação da energia. Diz que a soma das trocas de energia 
em um sistema isolado é nula. Se, por exemplo, uma bateria é usada para aquecer 
água, a energia da bateria é convertida em calor, mas a energia total do sistema, 
antes e depois de o processo começar, é a mesma. 
 Segundo princípio - Em qualquer transformação que se produza em um sistema 
isolado, a entropia do sistema aumenta ou permanece constante. Não há, portanto 
qualquer sistema térmico perfeito no qual todo o calor é transformado em trabalho. 
Existe sempre uma determinada perda de energia. 
 Entropia - tendência natural da energia se dispersar e da ordem evoluir 
invariavelmente para a desordem. O conceito foi sistematizado pelo austríaco Ludwig 
Boltzmann (1844-1906) e explica o desequilíbrio natural entre trabalho e calor. 
 Zero absoluto - 0 Kelvin (equivalente a -273,15º C ou -459,6º F) ou "zero absoluto" 
não existe em estado natural. A esta temperatura a atividade molecular (atômica) é 
nula. 
Em 1820, o dinamarquês Hans Oersted relaciona fenômenos elétricos aos magnéticos 
ao observar como a corrente elétrica alterava o movimento da agulha de uma bússola. Michael 
Faraday inverte a experiência de Oersted e verifica que os magnetos exercem ação mecânica 
sobre os condutores percorridos pela corrente elétrica e descobre a indução eletromagnética, 
que terá grande aplicação nas novas redes de distribuição de energia. 
 
 
Indução eletromagnética: 
 
A indução eletromagnética existe todas as vezes que varia o fluxo magnético que 
atravessa um condutor. Na prática, essa variação do fluxo é obtida por vários processos. 
1º - Indução numa bobina com deslocamento de imã; 
 
2º - Indução numa bobina produzida por outra bobina; 
 
3º - Indução num condutor retilíneo movendo-se em campo uniforme. 
 
Um campo magnético (variável) gerado por uma corrente elétrica (também variável) 
 
pode induzir uma corrente elétrica em um circuito. 
 
A energia elétrica também pode ser obtida a partirde uma ação mecânica: girando 
em torno de um eixo, um enrolamento de fio colocado entre dois imãs provoca uma diferença 
de potencial (princípio do dínamo).
 
 
 
 
 
 
 
 
2.8 - CURIOSIDADE.... QUANDO TERMINA A FÍSICA CLÁSSICA E COMEÇA 
A FÍSICA MODERNA? 
 
Grego (texto adaptado) 
 
 
A física clássica, que vai de Galileu e Newton, até meados do século XIX é uma 
física determinística. Vejamos alguns exemplos deste determinismo em situações práticas, 
estudadas e explicadas pela física clássica: 
Em uma queda livre, por exemplo, se conhecermos a altura inicial do corpo em 
queda e a aceleração da gravidade local, podemos determinar a velocidade do corpo em 
qualquer posição de sua trajetória e em qualquer instante. De forma análoga, se conhecermos 
a velocidade, será possível determinar sua posição em qualquer instante. 
Outro exemplo seria um oscilador massa-mola ideal. Se fizermos com que a massa 
oscile entre as posições A e – A, passando pelo ponto 0 de equilíbrio, podemos determinar os 
valores de energia potencial armazenada no sistema em qualquer posição entre A e – A. 
Verificamos ainda que a energia potencial pode assumir qualquer valor entre zero e K. A2/2. 
Isso corresponde a um espectro contínuo de energia.
 
Outra característica marcante, do que chamamos de física clássica, está no fato de 
que o tempo, a massa e as distâncias, são consideradas grandezas absolutas, isto é, não 
dependem do referencial adotado. 
Para a física moderna, que tem início em meados do século XIX, com a Incerteza de 
Heisemberg, não é possível determinar, simultaneamente, a posição e o momento de um 
elétron. Quando se conhece a posição não é possível saber sua velocidade e vice-versa. 
Outro problema da física clássica, era a radiação do corpo negro (conhecido como a 
catástrofe do ultravioleta). A explicação dada pela física moderna dizia que a energia não 
pode assumir valores contínuos e sim, valores discretos ou quantizados. 
Também, de acordo com a relatividade restrita de Einstein, a massa, o tempo e as 
distâncias, são grandezas relativas ao observador e não absolutas, como pregava a física 
clássica. 
 
O determinismo do mundo clássico cede espaço para dualidades, descontinuidades, 
incertezas e comportamentos probabilísticos, o que obriga os cientistas a uma mudança 
radical de pensamento e, a uma reinterpretação do Universo. Há uma ruptura muito forte de 
idéias já prontas o que, num primeiro momento, provoca muita estranheza, até mesmo entre 
os maiores cientistas da época. 
 
 
 
2.9 - A ERA QUÂNTICA 
 
A grande revolução que leva a Física à modernidade é a teoria quântica, que começa 
a se definir no fim do século XIX. É a inauguração de uma nova "lógica" resultante das várias 
pesquisas sobre a estrutura do átomo, radiatividade e ondulatória. 
A atual teoria quântica aposentou a visão rígida e determinista da natureza, dando 
nascimento a uma concepção probabilística dessa. Ela trata as subpartículas como um campo 
espalhado no espaço, com um “quantum” de energia proporcional à sua freqüência, ou 
vibração. 
Dessa noção, infere-se que toda a matéria vibra. Poder-se-ia dizer, então, que os 
sólidos são semelhantes à luz, mas de uma forma condensada, vibrando a baixíssimas 
frequências. À medida que essa frequência aumenta, esses sólidos vão ficando menos densos, 
transformando-se em líquidos e gases até chegar a um ponto em que se transformariam em 
som (16 a 32.768 vibrações/s) e, depois em eletricidade (1 bilhão de vibrações/s), calor (200 
trilhões de vibrações/s), luz/cor (500 trilhões de vibrações/s), Raios-X (2 milhões de trilhões 
de vibrações/s), e etc..
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Enquanto a relatividade geral vê o movimento como algo contínuo, na teoria 
quântica o movimento é descontínuo. Estudando-se os elétrons, logo se evidenciou que eles 
saltavam, subitamente, de nível energético, quando recebiam níveis, paulatinamente, 
crescentes de energia (os saltos quânticos, a Catástrofe dos matemáticos, os insights da 
psicologia), configurando a existência de “transições descontínuas instantâneas”. À noção de 
imprevisibilidade e indeterminação quânticas, se somou a noção de instantaneidade. 
Mas a instantaneidade ia contra a idéia de uma velocidade máxima no Universo. 
Albert Einstein (1879-1955), Nathan Rosen e Boris Podolsky, em 1935, imaginaram uma 
situação (efeito EPR) em que a velocidade máxima do universo seria ultrapassada, querendo 
invalidar as descobertas da física quântica. Em 1972, por John Clauser, e desde 1981 por 
diversos cientistas, experiências comprovaram as teses de John S. Bell (1964) de que a 
mudança de sinal no spin de um elétron, realmente acarretava uma mudança instantânea no 
spin de sua antipartícula, independente da distância entre elas (efeito EPR). Surgiu então, o 
conceito de sincronicidade, da existência de ocorrências que independem do tempo e do 
espaço. 
 
Se um sistema com duas partículas formadas num mesmo evento (por exemplo, um 
fóton dando origem a um conjunto elétron/posítron) são sempre sincrônicos, logo o Big-Bang 
formou um Universo de partículas sincrônicas, em permanente intercorrelação, uma teia de 
relações interligadas, segundo Jack Sarfatti, por sinais que não podem ser energéticos, pois 
viajam acima da velocidade da luz. 
Há outra implicação mais fantástica. Partindo da noção de que o mundo objetivo 
pode ser definido como aquele que existe, independente, da consciência pessoal de cada 
indivíduo, vê-se que essa noção se choca com o teorema de Bell e com a física quântica como 
um todo. Não há esse mundo exterior, fixo, objetivo e independente. Uma “integração 
invisível” une todo o universo, numa “unicidade elementar”. Um determinismo parece derivar 
do teorema: todas as ocorrências são resultado de mudanças em alguma parte do Universo. 
Nesse sentido, surgiu outra maneira de se ver a existência dos elementos quânticos: a 
abordagem bootstrap à física das partículas, criada por Geoffrey Chew. Ela parte da idéia de 
que a natureza não pode ser reduzida a entidades fundamentais. O Universo seria, então, uma 
teia dinâmica de eventos inter-relacionados, com nenhuma propriedade, de qualquer parte 
dessa teia sendo fundamental, mas, todas se seguindo das propriedades das outras partes, com 
suas inter-relações determinando a estrutura de toda a teia. Seria como uma rede interconexa 
de relações, na qual, partículas são dinamicamente compostas umas das outras, cada uma 
delas envolvendo todas as outras, cada uma sendo todas as outras. Então, não poderíamos
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mais falar de partículas e sim de padrões de energia-matéria inter-relacionados, envolvidos 
num processo dinâmico em que consciência e a matéria são necessárias à compreensão da 
natureza. Essa abordagem seria aplicada à descrição dos hadríons, partículas sujeitas às 
interações fortes. O bootstrap dos hadríons é formulado na estrutura de uma teoria, a teoria da 
matriz S, que explica a “estrutura quark”, sem ter que presumir que eles são os blocos de 
construção de que os hadríons são feitos. 
Fritjof Capra, físico da Universidade da Califórnia, em Berkeley, afirma que “a 
teoria quântica nos força a perceber o Universo não como uma coleção de objetos físicos, mas 
sim como uma complicada teia de relações entre as várias partes de um todo unificado... 
Todas as partículas são dinamicamente compostas umas das outras de uma maneira 
autoconsistente, e, nesse sentido, pode-se dizer que „contém‟ uma às outras...” (1977). 
 
Ao lado da abordagem bootstrap, David Bohm especula a existência de uma “ordem 
implicada” ou implícita. Além de também não admitir a existência de “blocos de construção” 
ou campos de força, também vê o mundocomo uma teia de inter-relacionamentos, 
necessariamente ordenada. O Universo seria holográfico, ou melhor, um “holomovimento”, 
onde cada uma de suas partes contém o todo e, esse todo, englobaria a matéria e a consciência 
como duas características fundamentais no Universo. Dessa forma uma alteração local se 
refletiria no todo e uma alteração no todo se refletiria em todas as suas partes, de uma forma 
sincrônica, não-linear e não-local. Explicaria a distribuição aleatória pelos princípios 
holográficos. Haveria simetrias subjacentes nas ocorrências ao acaso. 
A existência de uma “ordem implicada” subjacente ao mundo “explicado” implica na 
existência de uma dimensão em que todas as dualidades coexistem como uma totalidade 
fundamental indivisível, ao contrário do “mundo explicado”, onde o sentimento de 
separatividade existe. Dessa forma matéria e consciência, saúde, doença etc, são uma só 
unidade, como no 4º Princípio Hermético, descrito adiante (religião egípcia). Nessa dimensão 
todas as coisas são vivas num fluxo contínuo. Por exemplo, vida e morte são movimentos e 
não têm existência por si mesmos, posto que, nada é estático. 
William A. Tiller, professor na Universidade de Stanford, foi mais além na teoria de 
Einstein. Além da velocidade da luz haveria um mundo de energias não mensuráveis, que não 
seguiriam as leis de conservação de energia. Einstein admitia a existência dessas “formas sutis 
de energia que não podem ser medidas, mas que existem, logo, são importantes”. Ele falava 
da dor da perda de um ente querido. Tiller postulou um outro espaço/tempo, negativo, ao qual 
chamou de espaço/tempo etérico, de vibrações mais altas que as do espaço/tempo físico, esse 
positivo. Esse espaço/tempo negativo seria composto de matéria etérica (sutil) onde
 
repousariam todas as energias dos sentimentos. Acima desse nível haveria um mais sutil 
ainda, com vibrações ainda mais altas, o nível da mente e da espiritualidade. Todas essas 
energias interagiriam diretamente com o nível quântico subatômico, interferindo no aparente 
determinismo quântico do teorema de Bell. Teríamos então como mudar o Universo com a 
força sutil da espiritualidade, do pensamento e das emoções? Há realmente algo como o livre- 
arbítrio? As teorias budistas dizem que sim. 
 
 
2.9 – O MODELO ATÔMICO 
 
Um ponto de partida para a compreensão do modelo atômico é o caráter fundamental 
de todo sistema quântico. Considera-se que tal noção surge em 1900, a partir do estudo 
realizado por Max Planck, acerca do espectro da radiação emitida por corpos aquecidos, 
conhecido como problema da radiação do corpo negro. Na dedução da expressão, que 
pretende descrever os dados experimentais do espectro, as energias individuais das partículas 
que compõem o corpo aquecido são somadas. Essa soma só conduz à expressão correta se os 
valores de energia, de cada partícula forem, apenas, múltiplos inteiros de um valor mínimo, 
que é a energia do estado fundamental. Ou seja: a energia de cada partícula só pode ter 
valores discretos (STUDART, 2000). O quantum de energia nasce da interpretação desse fato: 
para que uma partícula mude o valor de energia é preciso que adquira ou perca uma 
quantidade definida de energia, denominada quantum de energia. 
Max Planck é quem define o conceito fundamental da nova teoria - o quanta. Mas a 
teoria geral é de autoria de um grupo internacional de físicos, entre os quais: Niels Bohr 
(Dinamarca), Louis De Broglie (França), Erwin, Shrödinger e Wolfgang, Pauli (Áustria), 
Werner Heisenberg (Alemanha) e Paul Dirac (Inglaterra). 
Quanta - Em 1900 o físico alemão Max Planck afirma que as trocas de energia não 
acontecem de forma contínua e sim em doses, ou pacotes de energia, que ele chama de 
quanta. A introdução do conceito de descontinuidade subverte o princípio do filósofo alemão 
Wilhelm Leibniz (1646-1716), "natura non facit saltus" (a natureza não dá saltos), que 
dominava todos os ramos da ciência na época. 
Modelo quântico do átomo - Surge em 1913, elaborado por Niels Bohr (1885-1962). 
Segundo ele, os elétrons estão distribuídos em níveis de energia, característicos de cada 
átomo. Ao absorver um quanta de energia, um elétron pode pular para outro nível e depois 
voltar a seu nível original, emitindo um quanta idêntico.
 
A grande marca da mecânica quântica é a introdução do conceito de dualidade 
quântica e depois, com Werner Heisenberg, do princípio de incerteza. Para a mecânica 
quântica, o universo é essencialmente não-determinístico. O que a teoria oferece é um 
conjunto de prováveis respostas. No lugar do modelo planetário de átomo, com elétrons 
orbitando em volta de um núcleo, a quântica propõe um gráfico que indica zonas onde eles 
têm maior ou menor probabilidade de existir. Toda matéria passa a ser entendida segundo 
uma ótica dual: pode-se comportar como onda ou como partícula. É o rompimento definitivo 
com a mecânica clássica, que prévia um universo determinístico. 
Princípio da incerteza - Em 1927, Werner Heisenberg formula um método para 
interpretar a dualidade da quântica, o princípio da incerteza. Segundo ele, pares de variáveis 
interdependentes, como tempo e energia, velocidade e posição, não podem ser medidos com 
precisão absoluta. Quanto mais precisa for a medida de uma variável, mais imprecisa será a 
segunda. 
 
A forma mais óbvia, de conseguir medir com precisão a posição e velocidade de uma 
partícula, seria fazer incidir luz sobre a mesma - algumas das ondas luminosas seriam 
dispersas pela partícula, o que indicaria a sua posição. Contudo, não seria possível determinar 
a posição da partícula com maior precisão do que a amplitude das cristas das ondas 
luminosas, pelo que, é necessário utilizar uma onda muito curta para medir a posição da 
partícula. Ora, segundo a hipótese do quantum de Planck, não é possível utilizar uma 
quantidade, arbitrariamente, pequena de luz - tem de ser utilizado pelo menos um quantum. 
Este quantum irá, necessariamente, perturbar a partícula e alterar a sua velocidade de uma 
forma que não poderá ser prevista. Por outro lado, quanto maior for a precisão com que se 
mede a posição da partícula, menor será o comprimento de onda necessário e, portanto, maior 
a energia de um único quantum e, consequentemente, maior será o grau de perturbação da 
partícula. Tal fato significa que, quanto maior o rigor da medida da posição da partícula, 
menos rigorosa é a medida da sua velocidade e vice-versa. 
 
 
2.10 – A RELATIVIDADE 
 
Albert Einstein
1 
é considerado um dos maiores cientistas de todos os tempos. Três 
artigos seus publicados em 1905 foram transcendentais para o desenvolvimento da física e 
 
 
 
1 
Albert Einstein, (1879-1955), físico alemão naturalizado americano. Premiado com o Nobel de Física em 
1921, é famoso por ser autor das teorias especial e geral da relatividade e por suas idéias sobre a natureza 
corpuscular da luz. É provavelmente o físico mais conhecido do século XX.
 
influíram no pensamento ocidental em geral. Os artigos tratavam da natureza da luz, 
descreviam o movimento molecular e apresentavam a teoria da relatividade restrita. 
Einstein é famoso por refletir, continuamente, nas hipóteses científicas tradicionais e 
tirar conclusões singelas, às quais ninguém havia chegado antes. Não se conhece tanto seu 
compromisso social, embora fosse um ardente pacifista e sionista. 
Nasceu em Ulm em 14 de março de 1879 e passou sua juventude em Munique, onde 
sua família possuía uma pequena oficina de máquinas elétricas. Desde muito jovem, 
demonstrava excepcional curiosidade pela natureza e notável capacidade de entender os 
conceitos matemáticos mais complexos. Aos 12 anos já conhecia a geometria de Euclides. 
A teoria da relatividade surge em duas etapas e altera, profundamente, as noções de 
espaço e tempo. Enquanto a mecânicaquântica é resultado do trabalho de vários físicos e 
matemáticos, a relatividade é fruto, exclusivo, das pesquisas de Albert Einstein. 
Relatividade Restrita - Em 1905 ele formula a Teoria da Relatividade Restrita, 
segundo a qual, a distância e o tempo podem ter diferentes medidas, segundo diferentes 
observadores. Não existe, portanto, tempo e espaço absolutos, como afirmara Newton no 
Principia, mas, grandezas relativas ao sistema de referência, segundo o qual elas são 
descritas. Este tema será também posteriormente abordado de forma mais explícita em 
“Tópicos Especiais”. 
Dez anos depois, Einstein estende a noção de tempo-espaço à força da gravidade. A 
Teoria Geral da Relatividade (1916), classificada pelo próprio Einstein como "bonita 
esteticamente", é também uma teoria da gravidade capaz de explicar a força de atração pela 
geometria tempo-espaço. 
A fórmula relativa - A "revolução" de Einstein torna popular a fórmula Física E= mc² 
(energia é igual a massa vezes o quadrado da velocidade da luz). A equivalência entre massa e 
energia (uma pequena quantidade de massa pode ser transformada em uma grande quantidade 
de energia) permite explicar a combustão das estrelas e dar ao homem, maior conhecimento 
sobre a matéria. É a expressão teórica das enormes reservas de energia, armazenadas no 
átomo, na qual se baseiam os artefatos nucleares. 
Velocidade relativa - A relatividade também revoluciona a noção de velocidade. Ao 
demonstrar que todas as velocidades são relativas, explica que, apesar do movimento, 
nenhuma partícula poderia se deslocar a uma velocidade superior à da luz (299.792.458 
metros por segundo). À medida que se aproximasse dessa velocidade, a energia e a massa da 
partícula também aumentariam, tomando cada vez mais difícil a aceleração.
 
Geometria espaço-tempo - Enquanto Newton descrevera a gravitação como uma 
queda, para Einstein essa é uma questão espacial. Quando um corpo está livre, isto é, sem 
influência de qualquer força, seus movimentos apenas exprimem a qualidade de espaço- 
tempo. A presença de um corpo, em determinado local, causa uma distorção no espaço 
próximo. 
Uma das mais importantes consequências da Teoria da Relatividade foi ter mostrado, 
claramente, a inadequação do conceito de espaço e tempo usados na Física Clássica. O 
“espaço físico" tridimensional, da nossa percepção imediata, não possui uma existência 
objetiva independente de cada um de nós. Segundo a Teoria da Relatividade, o espaço onde os 
eventos ocorrem é um espaço quadridimensional chamado espaço-tempo, composto não 
apenas pelas direções espaciais usuais, mas também, por uma direção de caráter temporal. 
Mais ainda, este espaço-tempo não possui uma estrutura euclideana (como a do “espaço 
físico" tridimensional) mas sim, uma estrutura pseudo-euclideana.
 
UNIDADE 03 - CONCEITOS 
 
 
 
3.1 - ELETRICIDADE 
 
A eletricidade está presente, a todo tempo, ao nosso redor e até em nós mesmos. Na 
natureza, a eletricidade pode ser observada no relâmpago, uma grande descarga elétrica 
produzida quando se forma uma enorme tensão entre duas regiões da atmosfera. Na Física, a 
Eletricidade é um fenômeno físico originado por cargas elétricas estáticas ou em movimento 
e, por sua interação (ESTEVÃO, 2009). 
No corpo humano também observamos a eletricidade: impulsos elétricos do olho para 
o cérebro, por exemplo. Nas células da retina existem substâncias químicas que são sensíveis 
à luz. Assim, quando uma imagem se forma na retina, estas substâncias produzem impulsos 
elétricos que são transmitidos ao cérebro. 
Na Grécia antiga, por volta de 600 a.C., Tales de Mileto fez algumas experiências com 
uma barra de âmbar (resina sólida fossilizada proveniente das árvores). Ele descobriu que, 
quando atritada com a pele de animal, a barra de âmbar adquire a propriedade de atrair 
pequenos pedaços de palha. 
A palavra eletricidade se origina do vocábulo elektron, nome grego do âmbar. Apesar 
das descobertas feitas pelos gregos, a eletricidade só teve seus conhecimentos sistematizados 
a partir da segunda metade do século XVIII. 
Muitos corpos, como o âmbar, ao serem atritados, adquirem a propriedade de exercer 
força de atração. Para explicar este fenômeno, geralmente estuda-se a estrutura da matéria. 
Eletricidade pode ser entendida, então, como sendo o fenômeno resultante da interação 
das partículas que formam a matéria, em especial os elétrons. 
 
3.2 – MECÂNICA 
 
O movimento é talvez a melhor forma de descrever a mecânica, ou seja, o estudo de 
qualquer movimento é o objeto da mecânica. Associada a Newton, com a famosa história da 
queda da maçã na sua cabeça, após a teoria da relatividade de Einstein, veio a ter a sua 
atualização histórica. Sem grandes preocupações na explicação da sua origem, o movimento é 
tudo, usando mesmo aproximações que podem parecer grosseiras, como idealizar objetos 
reais em pontos. 
No entanto, as previsões sempre dão resultado. Graças à mecânica é que o Homem foi 
à lua e hoje quer ir muito mais longe.
 
Na Física, a Mecânica é o estudo do movimento das partículas e dos fluidos. Para 
efeitos didáticos, a Mecânica pode ser dividida em três partes: a Cinemática, a Dinâmica e a 
Estática. 
Uma parte da Mecânica, a Clássica, também é conhecida como Mecânica de Newton, 
pois, as leis de Newton formam a base deste estudo. 
 
 
 
3.2.1 - A cinemática 
 
É o estudo descrito dos corpos em movimento, sem se preocupar com as causas 
destes movimentos. 
Dá-se o nome de Cinemática à parte da Mecânica que se ocupa do estudo do 
movimento dos corpos. Aqui se encontra, explicitada, não só a forma como é feita a descrição 
do movimento, mas também, a forma como observadores independentes podem comparar as 
suas observações, acerca de um mesmo fenômeno. 
Nesta parte da física são introduzidos conceitos essenciais como referencial, vetor de 
posição, velocidade ou aceleração. São ainda introduzidas noções, muito mais abstratas, como 
referencial inercial e não inercial, conceitos que, ao longo da história da Física, foram sendo 
refinados e sujeitos a alterações profundas. Nesta primeira abordagem, fixaremos a nossa 
atenção à abordagem clássica (Galileana) do tema, deixando para mais adiante, a 
reformulação mais moderna dos conceitos. 
A primeira tarefa com que nos deparamos, ao tentar estudar um movimento é 
encontrar uma representação que nos permita descrevê-lo, matematicamente. Existem duas 
boas razões para esse fazer: em primeiro lugar, essa descrição pode fornecer-nos uma função 
para prever o comportamento futuro do sistema; em segundo lugar, essa construção permite a 
dois observadores independentes, do movimento, comparar as suas observações de forma 
exata. Temos aqui dois princípios elementares: 
1. Princípio da objetividade: o que é visto por um observador tem de o ser por qualquer 
outro que esteja em condições de presenciar o mesmo fenômeno. Todavia, cada 
observador tem liberdade de escolher qual o referencial que mais lhe convém. O 
princípio da objetividade implica que tem que haver uma forma de relacionar as 
observações de todos eles. 
2. Princípio da causalidade: A efeitos iguais, correspondem causas iguais ou, 
inversamente, a causas iguais correspondem a efeitos iguais. Os conceitos de 
previsibilidade e reversibilidade estão contidos, respectivamente, na primeira e
 
segunda proposições. A primeira diz-nos que se conhecermos o efeito E1 e a causa C1 
e sabermos que a causa C2 = C1, então o seu efeito E2 = E1. A segunda diz-nos que se 
conhecermos dois efeitos iguais E1 = E2 e que a um deles corresponde a causa C1 
então a causa C2 = C1. 
Antes desse processo de descrição procede-se, em geral, a uma análise da situação em 
estudo, de forma a simplificar o problema e a eliminar efeitos pouco relevantes para o que 
pretendemos descrever. Desta forma, fazemos ressaltar ascaracterísticas mais importantes do 
movimento. O objeto que se move toma, então, a designação genérica de corpo. 
À medida que o corpo se move, descreve uma trajetória. Na nossa descrição, o que 
pretendemos é indicar onde ele se encontra, a cada momento. Assim, a trajetória corresponde 
a uma função matemática que nos fornece, para cada instante de tempo, a posição do corpo. 
O tempo é outro conceito importante em Física. 
 
Ele mede-se, experimentalmente, como se sabe, com um relógio e, a unidade de 
medida é o segundo (abreviadamente s). A distância (espaço) percorrida pelo corpo, mede-se 
com uma régua em relação a um ponto de referência, escolhido pelo observador. A unidade de 
medida é o metro (abreviadamente m). 
É importante lembrar que um corpo está em movimento quando, à medida que o 
tempo passa, sua posição varia em relação a um referencial. Na cinemática, estudamos dois 
tipos de movimento retilíneo: o movimento uniforme e o movimento uniformemente variado. 
Logo em seguida, passa-se ao estudo do movimento circular que também pode ser dividido da 
mesma maneira: movimento circular uniforme e movimento circular uniformemente variado. 
 
 
3.2.2 - A Dinâmica 
 
A parte da Mecânica que estuda os movimentos e as causas que os produzem ou os 
modificam, é a dinâmica, utilizando também dos conceitos da cinemática. 
As ideias de Galileu Galilei sobre a dinâmica e seus estudos sobre os movimentos dos 
corpos, foram precursoras das Leis de Newton. Utilizando os fluxions, Isaac Newton 
conseguiu dar um enorme salto na ciência, conseguindo o que todos buscavam na época: uma 
teoria física unificada. Analisando o movimento da lua ele chegou a uma descrição, perfeita 
,para os movimentos, uma descrição que poderia ser utilizada, tanto para os astros como para 
objetos menores, na terra. 
Enquanto que, com a cinemática, aprendemos a descrever o movimento de um corpo, 
com a dinâmica aprendemos a perceber as causas desse movimento. Sabemos que a alteração 
de movimento de um corpo, será sempre resultado de uma interação entre, ele próprio e os
 
corpos que o rodeiam. Essa interação é normalmente descrita como uma força aplicada ao 
corpo, seja ela, única, seja a resultante de todas as forças exercidas pelo sistema que o rodeia. 
E quando um corpo não está sujeito a força alguma? Newton resumiu elegantemente a 
resposta a esta pergunta na sua Primeira Lei (ou Lei da Inércia): 
 Primeira Lei de Newton – Um corpo livre, move-se sempre com quantidade de 
movimento constante, isto é, sem aceleração. (Newton foi o primeiro a notar que a 
quantidade de movimento é a quantidade que contém mais informação acerca da 
dinâmica de um sistema). Assim, ou se move com movimento uniforme retilíneo 
(quantidade de movimento não nula) ou está parado (quantidade de movimento nula). 
Define-se como corpo livre um corpo que não esteja sujeito a nenhuma interação, ou 
melhor, no qual a força resultante é nula. As duas restantes leis têm a ver com corpos 
não livres: 
 Segunda Lei de Newton – A força aplicada a um corpo é igual à variação da 
quantidade de movimento em ordem ao tempo. 
 Terceira Lei de Newton – Quando dois corpos interagem, a força sobre o primeiro é 
igual em módulo, mas de sentido inverso, à aplicada no segundo. 
Com relação a implicação destas leis, podemos dizer que a primeira implica um dos 
princípios mais importantes da Física – o Princípio da Conservação do Movimento – e que 
a terceira também é conhecida como a Lei da Ação-Reação. 
Força é outro conceito comum e importante no nosso cotidiano, que está, 
frequentemente, associado à noção de força mecânica, como por exemplo, no caso da força 
que fazemos para empurrar um caixote, para levantá-lo, atirá-lo, puxá-lo, ou da força que 
fazemos para nos segurarmos, quando estamos num ônibus, que tem as habituais oscilações, 
travagens, entre outras. 
Na Natureza, para além da força mecânica, existem ainda as chamadas forças à 
distância, que estão associadas às interações gravítica, elétrica, magnética, entre outras. 
Na realidade, todas as forças são aplicadas a uma determinada distância. Mesmo no 
caso de uma força mecânica, as moléculas das nossas mãos interagem à distância, com as 
moléculas do objeto, sobre o qual estamos atuando. 
 
 
3.2.3 - A Estática 
 
Estudamos a ação das forças no equilíbrio de um sistema. Utilizando as leis de 
 
Newton, estudamos o equilíbrio e as forças nestes sistemas.
 
3.3 – A TERMODINÂMICA 
 
A Termodinâmica é a parte da Física que estuda os fenômenos relativos ao 
aquecimento, resfriamento ou mudanças de estado físico, em corpos que recebem ou cedem 
um determinado tipo de energia. Mais precisamente, a termodinâmica é a parte que estuda as 
relações entre trabalho mecânico e calor, e: 
 Estuda a energia e suas transformações; 
 
 Fornece a base científica para a análise dos processos de conversão de energia; 
 
 Permite verificar a eficiência do uso da energia – custo e fatores ambientais envolvidos 
no processo de conversão; 
 Permite entender da tendência futura energia-consumo e seu impacto socioeconômico. 
 
As leis da termodinâmica são baseadas na experiência. São elas: 
 
Lei zero: Descreve a possibilidade de definir a temperatura dos objetos. 
 
1ª Lei: Princípio da Conservação de energia. De acordo com o princípio da 
Conservação da Energia, a energia não pode ser criada nem destruída, mas somente 
transformada de uma espécie em outra. 
2ª Lei: Permite descrever a direção dos processos; calcular a eficiência de 
equipamentos e ciclos termodinâmicos; verificar se é possível ou não a ocorrência de um 
processo. 
Nas transformações naturais, as conversões energéticas são tais que a energia total 
permanece constante, de acordo com o princípio da conservação de energia, a primeira lei de 
termodinâmica é uma reafirmação desse princípio. De Acordo com a Segunda Lei da 
termodinâmica, nas transformações naturais, a energia se “degrada” de uma forma organizada 
para uma desordenada, isto é, a energia térmica. E por essa lei, a energia térmica circula de 
regiões mais quentes para as mais frias. 
3ª Lei: Se ocupa das propriedades da matéria a temperaturas muito baixas. 
 
Estudos de Oliveira (2007) apontam dois grandes nomes da Física, Walther Nernst 
(11864-1941) e Max Planck (1858-1947), os quais estabeleceram distintamente dois 
princípios que tentam estabelecer a terceira lei da Termodinâmica, idealizando sistemas cuja 
entropia tende a um valor mínimo, ou mesmo zero. 
Nernst propôs um princípio que a entropia de um sistema em equilíbrio termodinâmico 
tende a uma constante S0 finita quando a temperatura tende ao zero absoluto, 
S → S0 quando T → 0
 
A constante S0 é a mesma para qualquer estado de um sistema à temperatura nula. Em 
outros termos, S0 é independente das grandezas termodinâmicas. 
Já o Princípio de Planck resulta em: 
S0 = 0 
Desta forma, de acordo com Planck, a constante S0 = 0 é universal, ou seja, é a mesma 
para qualquer sistema. 
Esta lei foi rediscutida em 1930, quando Franz Simon coloca em xeque levantando 
questionamentos acerca do vidro, para o qual não se aplicariam os princípios. Segundo o 
princípio, a entropia seria zero para sistemas em equilíbrio termodinâmico. Uma possível 
justificativa para isto é de que o vidro não seria um sistema em equilíbrio termodinâmico. 
Simon também contesta, em 1937, que a terceira lei se aplicaria somente a cristais puros. 
Até hoje não há uma certeza absoluta se é uma lei ou uma regra. Alguns estudiosos da 
área alegam que há uma exceção, então a dúvida. A forma original enunciada diz que é 
impossível que um sistema consiga atingir o zero absoluto, pois para isto teria que haver uma 
ordem perfeita das moléculas que constituem a porção de matéria em questão (OLIVEIRA, 
2007). 
 
 
 
3.3.1 - Conceitos fundamentais da termodinâmica 
 
 
Sistema 
 
É o objeto de análise identificadopara estudo das interações (trocas de energia e/ou 
matéria) com o meio externo. 
- A composição da matéria dentro do sistema pode ser fixa ou variável. 
 
- A forma ou o volume do sistema não é necessariamente constante. 
 
Vizinhança: Tudo externo ao sistema. 
 
Fronteira: Separa o sistema do meio externo ou vizinhança. Pode estar em repouso ou 
movimento. 
Qualquer análise termodinâmica começa com a seleção do sistema, fronteira e 
vizinhanças, conforme ilustrado abaixo:
 
 
 
Tipos De Sistemas 
 
Temos três tipos de sistemas: 
 
a) Isolados – não trocam matéria ou energia com o meio externo. 
b) Fechados – não trocam matéria, mas podem permutar energia. 
c) Abertos – podem trocar matéria e energia com sistemas vizinhos. 
 
 
 
 
 
 
Tratamento Macro E Microscópico 
 
Macroscópico (Termodinâmica Clássica): 
 
 Relacionado ao comportamento ou efeitos totais ou médios de moléculas que compõe 
o sistema. 
 
Não interessam detalhes moleculares e estrutura atômica.
 
Microscópico (Termodinâmica estatística): 
 
 Quando se considera a natureza molecular e atômica da matéria. 
 
 Para aplicações envolvendo laser, escoamento de gás à alta velocidade, cinética 
química, criogenia, cálculo de propriedades, entre outras. 
 
 
 
Propriedades Termodinâmicas 
 
São características macroscópicas do sistema. 
 
Ex: massa, volume, pressão, temperatura, entre outras. 
 
Propriedades Extensivas Propriedades Intensivas 
Valor da propriedade para um sistema global é a 
soma de seus valores para as partes nas quais o 
sistema é dividido. 
Dependem da quantidade de matéria contida no 
sistema, podem variar com o tempo. 
Ex: massa, volume, energia interna, entalpia, 
entropia. 
Não são aditivas. Seus valores são independentes do 
tamanho ou extensão de um sistema. 
São funções da posição e do tempo, mas não se 
alteram quando o sistema é subdivido. 
Ex: pressão, temperatura, viscosidade, massa 
específica, entre outras. 
 
 
 
 
 
 
Estado 
 
· Condição do sistema descrito por suas propriedades. 
 
· Quando as propriedades do sistema variam, o estado varia e o sistema é dito ter 
passado por um processo. 
 
 
 
Processo 
 
É a transformação de um estado a outro. 
 
A variação no valor de uma propriedade entre dois estados independe do processo. 
Ex: DT=T2-T1 
Processos em que uma propriedade se mantém constante: 
Processo isotérmico = T constante 
Processo isobárico = p constante 
 
Processo isocórico ou isovolumétrico = V constante
 
 
 
Equilíbrio 
 
Um sistema em equilíbrio não experimenta nenhuma variação em suas propriedades. 
A termodinâmica trata com estados de equilíbrio. 
 Equilíbrio térmico = mesma temperatura 
 
 Equilíbrio mecânico = mesma pressão 
 
 Equilíbrio químico = mesma concentração 
 
 O equilíbrio termodinâmico deve satisfazer todas as formas de equilíbrio. 
 
Processo de quase equilíbrio ou quase estático: 
 
 
lento). 
Processo em que o desvio do equilíbrio termodinâmico é infinitesimal (processo
 
Todos os estados pelos quais o sistema passa durante o processo podem ser 
considerados como estados de equilíbrio. 
 
 
 
Fase 
 
Quantidade de matéria que é homogênea na composição química e estrutura física 
 
(toda sólida, ou gás ou líquida). 
 
Em cada fase a substância pode existir a diferentes pressões e temperaturas. Exemplos: 
 
 água líquida e vapor d’água – 2 fases; 
 
 os gases podem ser misturados e formar uma simples fase. 
 
 
 
 
3.4 - ONDULATÓRIA 
 
Parte da Física que estuda as ondas. 
 
Quando colocamos uma fila de dominós, por exemplo, e derrubamos o primeiro, 
podemos dizer que causamos uma perturbação somente no primeiro dominó. Mas sabemos 
que todos os outros irão cair em seguida, certo? Este é o famoso “efeito dominó”. Podemos 
ver neste caso o que é uma perturbação se propagando de um lugar para o outro. A 
perturbação causada no primeiro dominó chegou até o último, derrubando-o, apesar de cada
 
dominó não ter saído da sua posição inicial. Notamos também que somente a energia aplicada 
ao primeiro dominó chegou até a última peça, portanto, a perturbação transportou somente 
energia. 
 
O que acontece na onda é mais ou menos isso. Uma perturbação é causada, por alguém 
ou por alguma fonte, e esta perturbação propaga-se de um ponto para o outro na forma de 
pulsos. Vejamos outros exemplos: 
 
 Uma pessoa movimentando a extremidade de uma corda, e a perturbação propagando- se 
até a outra extremidade; 
 
 Um terremoto no fundo do mar causa uma perturbação nas águas do oceano, e esta 
perturbação propaga-se até encontrar algum continente, causando ondas gigantes 
conhecidas como Tsunamis. Estas ondas causam muita destruição quando chegam às 
praias; 
 
 Um alto falante causa uma perturbação nas moléculas de ar, e esta perturbação 
propaga-se até nossos ouvidos permitindo que possamos ouvir o som gerado pelo 
mesmo. 
 
Até agora temos um pulso ou uma perturbação que se propaga e uma onda, que é a 
sequência de pulsos periódicos. As ondas podem ser mecânicas e eletromagnéticas. 
 
Ondas mecânicas são aquelas que precisam de um meio material para poder se 
propagar. 
 
A perturbação causada no dominó somente se moveu por causa dos dominós, sem eles 
ela nem existiria. Como exemplo, temos as ondas no oceano, o som, entre outros. Todas são 
perturbações causadas em meios materiais. 
 
Já as ondas eletromagnéticas não precisam de meios materiais para ir de um lugar para 
o outro. A perturbação é causada em campos eletromagnéticos e se propaga através deles. A 
luz é um bom exemplo deste tipo de onda. 
 
Basicamente existem dois tipos de ondas, as ondas transversais e as longitudinais. 
Vamos ver as diferenças que existem entre elas. 
 
 
 
3.4.1 - Ondas Transversais
 
Uma onda no mar ou uma corda balançando possuem esta aparência. A característica 
 
principal deste tipo de onda é a seguinte: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 a onda está propagando-se da esquerda para a direita, na horizontal, mas qualquer 
ponto da corda move-se para cima e para baixo, na vertical (repare no movimento de 
subida e descida da pontinha da corda). Como a direção de propagação da onda é 
perpendicular, ou seja, forma um ângulo de 90º com a direção de oscilação de 
qualquer ponto sobre a corda, dizemos que ela é transversal. 
 
 
 
 
3.4.2 - Ondas longitudinais 
 
Este tipo de onda move-se na mesma direção de oscilação dos corpos que estejam em 
seu caminho. O exemplo mais comum é a onda sonora. 
 
 
 
3.4.3 - Características das ondas 
 
Amplitude 
 
Imagine um barco no oceano, e imagine que uma onda passe por ele. Obviamente o 
barco irá subir e descer, a amplitude da onda que passou pelo barco é dada pelo quanto ele 
subiu ou desceu. Se por exemplo, o barco subiu 5 cm, dizemos que a amplitude da onda que 
passou por ele é de 5 cm. Veja o desenho. 
 
 
 
 
Note que no primeiro exemplo a amplitude da onda que faz com que o barco suba e 
desça é maior que a amplitude da onda mostrada no segundo exemplo. 
 
O ponto mais alto da onda chama-se crista, e o ponto mais baixo denomina-se vale. 
 
 
 
 
Velocidade 
 
Toda onda possui uma velocidade de propagação. Geralmente a velocidade da onda 
depende muito do meio material onde ela está se movendo. 
 
A tabela abaixo nos permite comparar, por exemplo, a velocidade do som em 
diferentes meios. 
 
 
 
 
Comprimento de onda (λ) 
 
O comprimento de onda, representado pela letra (lâmbda), mede a distância entre 
duas cristas consecutivas da mesma onda, ou então a distância entre dois vales consecutivos 
da mesma onda. 
 
 
 
Período (T) 
 
O período de uma onda é o tempo que se demora para que uma onda seja criada, ou 
seja, para que um comprimento de onda seja criado. O período é representado pela letra T. 
 
 
 
Frequência (f)
 
A frequência representa quantasoscilações completas2 uma onda dá a cada segundo. 
Se, por exemplo, dois comprimentos de onda passarem pelo mesmo ponto em um segundo, 
dizemos que a onda oscilou duas vezes em um segundo, representando que a frequência dela é 
de 2 Hz
3
. 
 
A relação entre frequência e período, que é muito importante no estudo das ondas, é 
dada pela expressão: f = 1/T 
 
Esta equação é importante, pois relaciona três características de uma onda, a 
velocidade, a frequência e o comprimento de onda. Ela é sempre muito usada em problemas 
de ondulatória, e merece ser memorizada. 
 
É aconselhável o uso do Sistema Internacional, onde a velocidade é dada em m/s, o 
comprimento de onda em metros e a frequência em Hertz. O período neste caso ficaria em 
segundos. 
 
Com relação à direção de propagação, as ondas se classificam em: 
 
 
cordas. 
1. UNIDIMENSIONAIS – quando se propagam em uma direção. Ex.: Onda nas
 
2. BIDIMENSIONAIS – quando se propagam no plano. Ex.: Onda na água. 
 
3. TRIDIMENSIONAIS – quando se propagam no espaço. Ex.: Som (CRUZ, 2010). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
Uma oscilação completa representa a passagem de um comprimento de onda - λ. 
 
3 
Hertz (Hz) significa ciclos por segundo.
 
UNIDADE 04 – TENDÊNCIAS ATUAIS 
 
 
 
 
Apesar de todo avanço tecnológico, nunca foi possível ver o interior do átomo. Para 
descobrir características e propriedades das partículas, os físicos usam métodos indiretos de 
observação. Bombardeiam núcleos atômicos e depois verificam os "estragos". Registram as 
ocorrências e fazem curvas de comportamento. Depois fazem abstrações matemáticas 
(modelos) que serão testados para confirmação. 
Aceleradores de partículas - Os aceleradores são os aparelhos desenvolvidos para 
"olhar" o núcleo atômico. São eles que fornecem altas doses de energia para que partículas 
possam romper o campo de força que envolve o núcleo e atingi-lo. Essas partículas podem ser 
elétrons, prótons, antiprótons. Em grandes anéis circulares ou túneis, as partículas são 
aceleradas em direção oposta e produzem milhares de colisões por segundo. Um detector 
registra o rastro das partículas que resultam de cada choque e um computador seleciona as 
colisões a serem analisadas. 
A fusão nuclear controlada e a Física dos primeiros instantes do Universo são 
atualmente os campos mais desafiantes da física. 
Fusão Nuclear Controlada - um processo de produção de energia a partir do núcleo 
do átomo. Este fenômeno ocorre naturalmente no interior do Sol e da estrelas. Núcleos leves 
como o do hidrogênio e seus isótopos - o deutério e o trítio -se fundem e criam elementos de 
um núcleo mais pesado, como o hélio. Neste processo, há uma enorme liberação de energia. 
Até hoje, só foi possível produzir energia nuclear pela fissão (quebra) do núcleo dos átomos. 
Esta "quebra" resulta em energia, mas libera resíduos radiativos e por isso não pode ser 
considerada uma fonte segura. 
Combustível nuclear - Um dos desafios da Física atual é reproduzir o processo de 
fusão de maneira controlada e obter combustível nuclear. Será uma alternativa mais 
econômica e limpa. Pode ser obtida a partir de matéria-prima abundante (água) e sem efeitos 
poluidores (como o monóxido de carbono, resultante da queima de combustíveis, ou a 
radiação). 
Teoria do Campo Unificado - Neste campo, as teorias sobre a evolução do Universo 
a partir do seu momento inicial, o Big Bang (Grande Explosão), se encontra com as teorias 
das partículas elementares. A hipótese aceita hoje em dia é que, logo após o Big Bang, teria se 
formado uma espécie de "sopa" superquente de partículas básicas das quais se constitui toda a 
matéria e que, ao se resfriarem, teriam dado origem à matéria em seu estado atual.
 
O grande desafio é estabelecer uma teoria do campo unificado que descreva a ação 
das forças fundamentais (gravitacionais, eletromagnéticas e nucleares) num único conjunto de 
equações ou a partir de um princípio geral, que seria a "força" presente no início dos tempos. 
 
 
4.6 - O ESTUDO DA ENERGIA NA FÍSICA 
 
4.6.1 - Formas de energia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Forno solar 
 
Com a ajuda de um carpinteiro, confeccione um baú de madeira, forrando-o com 
papel alumínio e colando um espelho do lado de dentro da tampa. Na superfície da caixa 
(aberta), coloque um vidro transparente removível. Para que o forno funcione, é só ir 
ajustando a abertura da tampa de acordo com a posição do Sol. Os raios refletem no espelho e 
são direcionados para a comida. O vidro isola o calor lá dentro, e o alumínio ajuda a refletir. 
 
 
Aquecedor solar 
 
Uma mangueira transparente é estendida no telhado em forma de serpentina, ligando 
a caixa d’água a um cano que desce para a pia (feita com um garrafão de plástico). A água é 
aquecida pelo calor do Sol quando passa pela serpentina.
 
O fogo 
 
 
Descoberto há cerca de 500.000 anos antes de Cristo, foi a primeira fonte de energia
para os seres humanos. Era obtido por meio da queima de madeira e usado para iluminar e 
produzir calor. 
 
 
A roda 
 
Foi descoberta pelos sumérios, um povo da Antiguidade, por volta de 3.500 anos
 
antes de Cristo. Historicamente, equivale em importância a um combustível. No início, era 
movida pelos homens, por bois ou por cavalos. 
 
 
O carvão 
Formado há milhões de anos, começou a ser explorado como combustível durante a 
 
Idade Média, período histórico delimitado pelos anos de 476 e 1453. O carvão mineral ainda 
constitui a principal fonte de produção de energia para indústrias siderúrgicas. 
 
 
Os moinhos 
Os persas criaram os moinhos no século VII, valendo-se de uma força natural, o 
vento. Na Idade Antiga, os romanos aproveitavam a força da correnteza de rios e as quedas 
d'água para movimentar uma roda feita com lâminas. A engenhoca evoluiu para as rodas 
d'água no século XVII. 
 
O vapor 
 
 
Também no século XVII, o cientista francês Denis Papin inventou a máquina a
 
vapor, depois de observar um caldeirão de água fervente cuja tampa se movimentava durante 
a fervura. O primeiro motor a vapor foi construído pelo engenheiro escocês James Watt em 
1769. 
 
 
 
O petróleo 
Conhecido desde a Antiguidade, era usado para embalsamar os faraós egípcios. O 
 
primeiro poço de petróleo foi perfurado no Estado da Pensilvânia, nos Estados Unidos, por 
Edwin Drake, um maquinista aposentado, em 1859. Os depósitos petrolíferos encontram-se 
em profundidades que variam de dezenas de metros até 7000 metros. 
 
 
A eletricidade
 
É obtida com a transformação de outras fontes de energia, como as produzidas pelas 
quedas d'água dos rios. Em 1879, a lâmpada elétrica foi inventada pelo cientista norte- 
americano Thomas Edison, que também projetou a primeira hidrelétrica, em 1882. 
 
 
Energia nuclear 
Foi criada em 1942 a partir da fissão nuclear, que consiste na quebra do núcleo de 
um átomo em dois ou mais pedaços. Isso libera quantidades imensas de energia na forma de 
calor.É contestada não só por causa dos riscos de radiação como também por ter originado a 
bomba atômica, em 1945. 
 
O álcool 
 
Entre as fontes alternativas de energia, o Brasil domina a tecnologia de produção de
 
álcool a partir da fermentação da cana-de-açúcar. É um combustível menos poluente do que a 
gasolina. 
 
 
Usinas hidrelétricas 
 
Respondem por 93% da energia produzida no país. A principal vantagem é ser uma 
fonte limpa (não emite CO2, um dos responsáveis pelo efeito estufa). As maiores 
desvantagens são a dependência do clima (pouca chuva é igual a racionamento) e a 
necessidade de grandes investimentos. Além disso, provoca impactos ambientais ao represar 
os rios e alagar áreas imensas. 
 
 
Usinas termoelétricas 
 
Produzem 6% de nossa energia. A favor, tem o fato de ser confiável e não depender 
de fatores climáticos. Por outro lado, os combustíveis