Anotações Ronai Aula00

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Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Escola de Ciências e Tecnologia
Bacharelado em Ciências e Tecnologia
Todo dia é dia de física Aula 01 - IFC I - 2015-1Prof. Ronai Lisbôaronai@ect.ufrn.br
Ponta Negra - Natal - RN - 2014
Qualquer cenário natural 
exibe uma evolução infindável 
e intricada de fenômenos.
Os seres humanos, racionais, 
buscam explicações para 
todos os fenômenos naturais.
O céu e a terra
❖ Os fenômenos celestes são em 
geral regulares, repetitivos de 
modo cíclico, e por isso 
previsíveis, enquanto os 
fenômenos terrestres são 
irregulares e na maioria das 
vezes imprevisíveis.
❖ Isso gerou nos gregos a ideia 
da antítese entre o céu e a terra, 
segundo a qual as leis do céu 
eram distintas das leis da terra.
http://www2.uol.com.br/sciam/reportagens/o_legado_de_galileu.html
Aristóteles
384 a.c. - 322 a.c.
❖ Criou a lógica formal e dividiu o conhecimento em 
disciplinas;
❖ Valorizou a percepção sensorial em detrimento à 
experimentação;
❖ Defendia o determinismo teológico;
❖ Os objetos celestes eram regidos por leis distintas das 
leis dos terrestres.
Teleologia
❖ O determinismo é o conceito 
de que os fenômenos naturais 
decorrem de maneira unívoca e 
tem um motivo imperativo.
❖ Para Aristoteles o 
determinismo tem natureza 
teleológica. Existe algum 
objetivo final a ser alcançado.
❖ A teleologia pode ter sido a 
contribuição mais danosa para 
a evolução da ciência.
http://www.saberastronomia.com.br/2013/12/a-mecanica-aristotelica-1.html
Os quatro elementos
http://pt.wikipedia.org/wiki/Teleologia
O determinismo causal
❖ Os fenômenos são 
determinados por algum 
agente causador anterior ou 
simultâneo a eles.
❖ A mecânica newtoniana é 
fundamentada no 
determinismo causal.
❖ Os agentes causadores do 
movimento são as forças.
❖ Newton pôs um ponto final 
entre a antítese grega entre o 
céu e a terra.
Isaac Newton
1642 - 1727
❖ A Terra imprime uma força de gravidade sobre a pedra, que é 
o peso da pedra, e tal força determina seu movimento de 
queda;
❖ A Terra deixa de ser o centro do Universo;
❖ A Lua é atraída pela Terra assim como a maçã é atraída pela 
Terra.
❖ Os fenômenos naturais celestes e mundanos são tratados do 
mesmo modo.http://pt.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton
O método científico se impôs como doutrina e 
prática.
O método científico
Os antigos costumavam buscar o conhecimento da 
Natureza pela observação dos fenômenos que nela 
ocorrem de maneira espontânea:
 Pitágoras e Arquimedes (287 a.c. - 212 a.c.)
Por meio de medidas procurar relações matemáticas que 
envolvessem os fenômenos observados.
Fazer experimentos = induzir fenômenos em condições controladas e passíveis de 
repetição, e observar o que ocorre.
Instrumentos de observação e medida
❖ Galileu e discípulos 
inventaram e aperfeiçoaram 
vários instrumentos de medida 
que ampliaram a capacidade 
humana de observação dos 
fenômenos e de medidas 
precisas das grandezas neles 
envolvidas: telescópios, 
microscópios, relógios, 
barômetros, …
Galileu Galilei
1564 - 1642
❖ A Lua não era uma esfera perfeita, como atestavam os 
gregos e a igreja católica, mas apresentava relevos tal 
como ocorre na Terra.
❖ Júpiter possuía satélites como a Terra tem a Lua.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Galileu_Galilei
A idealização dos objetos e fenômenos sob investigação
❖ Galileu reconheceu que, 
frequentemente, muitas 
complicações envolvidas em um 
fenômeno podem ser ignoradas 
em um processo de idealização 
no qual o fenômeno assim 
idealizados revela regularidades 
de grande importância e 
reveladoras da maneira como a 
Natureza funciona.
❖ Reduzindo o atrito Galileu demonstrou que o tempo necessário para que a esfera, partindo 
do repouso, ralando de uma certa distância d é proporcional à raiz quadrada de d.
Algumas regras nunca são violadas
A natureza é 
compreensível
A natureza exibe alguns fenômenos com 
regularidades, mas também muitos 
outros notoriamente irregulares, 
aparentemente complexos.
Algumas cenas do jogo escapam à nossa 
compreensão, devido à complexidade. 
Entretanto, a atenta observação das jogadas 
mais simples leva à percepção de que o jogo 
tem alguma regras que nunca são violadas.
A natureza é compreensível
❖ Tycho Brahe registrou por 
décadas, e com inédita 
precisão, a posição diária dos 
cinco planetas visíveis a olho 
nu.
Tycho Brahe
1546 - 1601
http://pt.wikipedia.org/wiki/Tycho_Brahe
A natureza é compreensível
❖ Kepler analisou o banco de dados 
de Brahe e sintetizou todo seu 
conteúdo em três regras, as 
chamadas leis de Kepler.
❖ As leis de Kepler ser referiam ao 
movimento sem descrever as 
causas. São leis fenomenológicas.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Johannes_Kepler
Johannes Kepler
1571 - 1630
A natureza é compreensível
❖ Isaac Newton descobriu as 
regras fundamentais do 
movimento e da interação 
entre os corpos celestes.
❖ O movimento dos corpos 
celestes pode ser previsto com 
tal precisão que mesmo 
detalhes refinados de 
alinhamento de corpos 
(eclipses) podem ser 
calculados com precisão.
Newton descobriu as regras do 
movimento e da gravitação.
A natureza é compreensível
❖ James Clerk Maxwell 
sintetizou todo o conhecimento 
eletromagnético em apenas 
quatro equações fundamentais.
http://pt.wikipedia.org/wiki/James_Clerk_Maxwell
James Maxwell
1831 - 1879
❖ A luz é um fenômeno 
eletromagnético.
Jamais foi observado nenhum fenômeno que viole as leis fundamentais da natureza
A mente humana é capaz de 
entender as regras 
fundamentais da natureza.
A partir de 1900…
Relatividade especial;
Mecânica quântica;
Relatividade geral.
As leis da Natureza são leis de movimento
❖ As leis da Natureza são expressas 
em forma de equações 
matemáticas: cálculo diferencial e 
integral.
❖ A equação de movimento de 
Newton (F = dp/dt) tem um 
caráter universal. Somente a força 
e a massa diferenciam um 
movimento de um corpo do outro.
❖ As relatividade especial e geral, o 
eletromagnetismo e a mecânica 
quântica são formuladas em 
termos de equações de movimento.
O que é ciência?
❖ A ciência se assenta sobre a experiência, e a experimentação 
desempenha dois papéis na investigação científica:
❖ formulação das leis naturais;
❖ testar as previsões das teorias científicas.
❖ Ciência é uma descrição da natureza capaz de fazer previsões - 
objetivas, explícitas e sem ambiguidades - consistentes com as 
observações experimentais.
O que é uma teoria científica?
❖ Um conjunto de leis 
fenomenológica pode levar a uma 
teoria científica.
❖ Exemplo: Newton elaborou uma 
teoria científica na qual fica 
explícita a conexão entre o 
movimento dos planetas, as leis do 
movimento e a lei da gravitação.
❖ Uma teoria é abrangente e deve 
ser capaz de prever novos 
fenômenos fora daqueles que a 
fundamentaram.
O que é uma teoria científica?
❖ Uma teoria só pode ser aceita 
com válida enquanto todas as 
suas novas previsões forem 
confirmadas pela experiência.
❖ O único teste para sua 
veracidade é a experiência.
❖ Nenhuma teoria pode ser vista 
como inteiramente confirmada. 
Em algum momento, alguma 
experiência pode derrubá-la!
O que é uma teoria científica?
❖ Uma teoria científica é válida 
dentro do domínio dos 
fenômenos que já foi testada.
❖ Exemplo: a relatividade 
especial envolve uma ruptura 
parcial (conceitos de espaço e 
tempo) com a mecânica 
newtoniana, mas não sua 
demolição.
O que é a física?
❖ O avanço da física ocorre atualmente em três fronteiras: 
❖ duas fronteiras envolvendo seus fundamentos, uma voltada 
para o microcosmo e a outra para o microcosmo;
❖ a fronteira da complexidade, ou seja, a análise dos sistemascomplexos em termos das teorias fundamentais (reducionismo).
A física e as outras ciências
❖ Na divisão das ciências 
naturais, a física ficou com a 
parte mais simples. Por tal 
motivo avançou tanto.
❖ Como há um abismo entre o 
princípio e a prática. A física 
não explica um vírus, uma 
bactéria, um pássaro a partir 
dos das leis físicas.
❖ Há a biologia, química, 
psicologia…
O modelo científico
❖ O termo modelo é empregado 
na ciência com dois 
significados.
❖ Modelo é algo intermediário 
entre leis fenomenológica e 
teoria científica.
❖ Modelo é uma idealização 
simplificada de um sistema 
complexo.
❖ O modelo padrão das 
partículas elementares
Qual o cenário?
❖ Ou as teorias vigentes serão sempre sintetizadas em teorias mais 
abrangentes e fundamentais, mas ao mesmo tempo novas 
descobertas experimentais sempre demandarão a criação de novas 
teorias.
❖ Ou uma teoria unificada e final acabará decifrando o mecanismo de 
todos os fenômenos da Natureza.