Introdução à Física

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Introdução à Física:

             A origem dessa ciência que trata das interações entre matéria e energia e que teve início na Grécia antiga unida ao pensamento filosófico.
“A ciência é feita de fatos, assim como uma casa é feita de tijolos, mas um amontoado de fatos não é ciência, assim como um amontoado de tijolos não é uma casa”.

Essa frase é do brilhante físico e matemático francês Henry Poincaré, que descreveu o que para ele era “fazer” ciência. A ciência exige que se colete dados, analise-os e interprete-os de forma bastante minuciosa, a partir daí procura-se uma lei que represente o fenômeno estudado e cria-se uma teoria, e quem sabe algum tempo depois essa teoria estará sendo aplicada em novas tecnologias que contribuem para o bem-estar da sociedade.

         Sob esse ponto de vista, a física é um dos ramos do conhecimento mais bem sucedidos. Poucas áreas se destacaram tanto na produção de conhecimento, aliado ao desenvolvimento tecnológico. Ela é uma ciência experimental que trata da interação entre matéria e energia, é uma das chamadas “ciências da natureza”. Ela envolve pesquisa, coleta e organização de dados e formulação de hipóteses, essa maneira de estudar os fenômenos foi inaugurada pelo físico italiano Galileu Galilei no século XVII, e é chamado de método científico; antes o conhecimento se baseava em observações.

         A história da física teve início com os filósofos gregos, como Tales de Mileto, que provavelmente viveu por volta de 624 a.C. Já naquela época ele conseguiu observar a propriedade elétrica da matéria ao perceber que uma resina vegetal fossilizada, chamada âmbar, atraía pequenos pedaços de palhas e folhas secas quando era atritada com lã e peles de animais. Outros filósofos ao longo dos séculos também ocupavam-se com estudos de questões ligadas ao movimento e ao tempo, entre eles está Aristóteles de Estagira (384 a.C – 322 a.C). Dessa forma, o conhecimento foi aumentando de forma exponencial e se dividiu em diferentes áreas, entre elas a física.

         Além dos filósofos gregos da antiguidade, muitos cientistas deram grandes contribuições para o desenvolvimento da física, alguns com grande destaque, entre eles podemos citar:

·         Nicolau Copérnico (1473 – 1543): foi quem anunciou o modelo heliocêntrico, “colocando” o Sol no centro do sistema solar,

·         Tycho Brahe (1546 – 1601): utilizou de forma pioneira equipamentos de medição para mapear posições de corpos celestes, contribuindo imensamente com a astronomia.

·         Galileu Galilei (1564 – 1642): além de inaugurar o método científico, estudou o movimento de corpos em queda livre.

·         Isaac Newton (1642 – 1727): com suas leis conseguiu explicar praticamente todos os tipos de movimentos.

·         James Clerk Maxwell (1831 – 1879): uniu a eletricidade e o magnetismo, dando origem ao eletromagnetismo.

·         Albert Einstein (1879 - 1955): publicou em 1905 três extraordinários artigos: Teoria da relatividade restrita; Efeito fotoelétrico; Movimento browniano.

           É importante que se saiba que todos deram significativa contribuição, o próprio Newton disse: “Se pude enxergar mais distante, foi porque estive apoiado em ombros de gigantes”.

           A física se desenvolveu tanto que acabou dividida em áreas: Física Clássica e Física Moderna; na clássica estão os fenômenos que podem ser explicados através das leis de Newton, já na física moderna estão fenômenos relacionados às teorias surgidas a partir de meados do século XX, como a teoria da relatividade e a mecânica quântica.

Didaticamente, a maioria dos autores acabam optando por uma divisão que segue basicamente esta sequência: Mecânica, Termologia, Óptica, Ondulatória, Eletricidade e Física Moderna.

·         Mecânica: estuda o movimento. É subdividida em: cinemática, dinâmica, gravitação, estática e hidrostática.

·         Termologia: estuda os fenômenos térmicos. É subdivida em termometria, calorimetria e termodinâmica.

·         Óptica: estuda os fenômenos ligados à luz e pode ser subdividida em óptica geométrica e óptica física.

·         Ondulatória: estuda as ondas e engloba a acústica, que trata das ondas sonoras.

·         Eletricidade: estuda os fenômenos elétricos e magnéticos, é subdividida em eletrostática, eletrodinâmica e eletromagnetismo.

·         Física moderna: envolve a relatividade especial, a mecânica quântica e a física nuclear.

                Assim, se você está iniciando seus estudos em física, saiba que, embora tenhamos uma divisão didática, só existe uma física e todas as áreas estão relacionadas.

Conversão de unidades é um processo fundamental e bastante aplicado na resolução de problemas do dia a dia e na solução de muitos exercícios de Física.

·                      

·         A conversão de unidades na Física permite transformar as formas de representação de uma grandeza de acordo com a necessidade. Para tanto, é necessário que se conheçam as unidades estabelecidas pelo sistema internacional de unidades (SI) para cada tipo de grandeza física.

·         

·         Conversão de unidades na Física

·         É comum que, ao resolvermos algum exercício, seja necessário realizar algumas conversões para que as unidades informadas sejam compatíveis entre si. Dessa forma, conhecer as regras de conversão entre unidades é fundamental para desenvolvermos corretamente exercícios.

·         O sistema internacional de unidades relaciona algumas grandezas fundamentais da Física com suas unidades. Observe algumas dessas relações:

Grandeza	Unidade
Comprimento	m - metro
Tempo	s - segundo
Massa	kg - quilograma
Ampére	A - corrente elétrica
Mol	mol - número de mol
Candela	cd - candela

·         Todas as unidades do SI apresentam múltiplos e submúltiplos que são escritos por meio dos prefixos do SI. Alguns dos prefixos do SI são k (quilo – 10³), c (centi – 10^-2), M (mega – 10⁶), m (mili – 10^-3), entre outros.

·         Conversão de unidades de comprimento

·         A unidade de comprimento no sistema internacional é metro. Nesse sistema, metro é definido a partir da velocidade da luz, ou seja, trata-se do espaço percorrido pela luz durante um intervalo de tempo de 1/299.792.458 s.

·         Existem diversas unidades de comprimento derivadas do metro que são escritas por meio de prefixos. Confira a tabela abaixo:

Unidade prefixada	Correspondente em metro
1 μm - micrômetro	0,000001 m
1mm - milímetro	0,001 m
1 dm - decímetro	0,1 m
1 dam - decâmetro	10,0 m
1 hm - hectômetro	100,0 m
1 km - quilômetro	1000,0 m

·         Podemos realizar a conversão entre essas unidades de comprimento por meio seguinte processo:

·         ·         A figura acima mostra que, para cada unidade subsequente entre km e mm, dividimos ou multiplicamos por 10 de acordo com a transformação desejada.

·         Exemplos:

·         1 km = 1 x 10 hm = 10 hm

·         1 hm = 1 x 10 x 10 dam = 10 m

·         1 mm = 1/10 cm = 0,1 cm

·         Além das unidades de comprimento estabelecidas pelo SI, existem diversas unidades conhecidas, porém menos utilizadas. Confira abaixo algumas unidades de comprimento e sua relação com metro:

Unidade	Relação com metro
1 polegada	0,0254 m
1 pé	0,3048 m
1 jarda	0,91 m
1 milha	1.609,34 m
1 légua	4828,032 m

·         Para transformar qualquer medida em légua para metro, basta multiplicarmos o valor informado pelo valor de correspondência dessa unidade em metro. Por exemplo:

·         2,5 milhas = 2,5 x 1609,34 = 4023,36 m

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·         Conversão de unidades de área

·         As unidades de área do sistema internacional de unidades e suas derivadas podem ser facilmente transformadas de forma similar àquela empregada para a transformação das unidades de distância. Observe:

·         

·         Podemos converter medidas de área do SI em outras medidas de área desse sistema. Nesse caso, basta multiplicarmos ou dividirmos seu valor por 10² (100) quantas vezes forem necessárias. Por exemplo:

·         1 km² = 1 x 100 hm² = 100 hm²

·         1 hm² = 1 x 100 x 100 m² = 10 000 m²

·         1 mm² = 1/100/100 dm² = 0,0001 dm²

·         Existem algumas unidades de áreas que são escritas em sistemas diferentes do SI. Confira algumas delas:

Unidade	Relação com metro quadrado (m²)
1 hectare	10000 m²
1 acre	4046, 86 m²
1 milha quadrada	2.590.000 m²

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·         Conversão de unidades de volume

·         Para realizarmos conversões de volumes em unidades do sistema internacional é muito simples, basta operarmos de forma similar às transformações que fazemos em metros, dividindo ou multiplicando o valor pelo fator 10³ (1000) pela quantidade de vezes que forem necessárias. Observe a figura abaixo:

·         

·         Confira alguns exemplos de conversão de volume:

·         1 km³ = 1 x 1000 hm³ = 1000 hm³

·         1 mm³ = 1 / 1000 / 1000 dm³ = 0,000001 dm³

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·         Conversão de unidades de tempo

·         A unidade tempo do sistema internacional de unidades é segundo (s). Atualmente, segundo é definido a partir do intervalo de tempo decorrido entre 9.192.631.770 transições hiperfinas do estado fundamental de energia do átomo de césio.

·         Existem diversas unidades de medida de tempo, e todas podem ser relacionadas ao segundo. Observe a tabela abaixo:

Unidade	Relação com o segundo (s)
1 minuto	60 s
1 hora	3600 s
1 dia	86.400 s
1 ano	31.557.600,0 s

·         Conversão de unidades de velocidade

·         A conversão entre unidades de velocidade mais comum é aquela que relaciona metros por segundo (m/s) com quilômetros por hora (km/h). Para realizarmos essa conversão, basta multiplicarmos a velocidade por 3,6 caso desejemos transformá-la de metros por segundo para quilômetros por hora. Observe a figura abaixo:

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·         Veja abaixo alguns exemplos de conversão de velocidade:

·         10 m/s = 10 x 3,6 = 36 km/h

·         54 km/h = 54/3,6 = 15 m/s

·         Veja também: Conversão de km/h em m/s

·         Lista de Exercícios

·         Questão 1

·         São consideradas unidades presentes no sistema internacional de unidades (SI):

·         a) m, kg, s

·         b) cm, kg, s

·         c) m, g, s

·         d) km, g, h

·         e) mm, mg, h

·         Questão 2

·         Ao estudar a planta de uma construção, um engenheiro deparou-se com unidades de área dadas em cm². Certo cômodo dessa construção apresentava área de 120 000 cm². Essa área, expressa em m², equivale a:

·         a) 12 m²

·         b) 1200 m²

·         c) 12 m²

·         d) 346 m²

·         e) 0,12 m²

Relacione a coluna da esquerda com a coluna da direita.

Coluna da esquerda	Coluna central	Coluna da direita
1)    10 m/s =                     10 x 3,6=  ·		A) 0,0508 m
2)     54 km/h = 54/3,6=  inversa é dividir		B) 2,73 m
3)    m, kg, s		C) 14.484,096 m
4)  2polegadas		D) 60 m/s
5)  10 pés		E) 30 m/s
6)3 jardas		F) 72 km/h
7) 2 milhas		G) Sistema internacional de unidades.
8) 3 léguas		H)36 m/s
9)   20 m/s =  20 x 3,6 =		I) 3,048 m
10) 108 km/h= 108/3,6=		J) 15 m/s
11)216 km/h= 216/3,6=		K)3,218,68 m

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