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FÍSICA 1º ANO
O estudo da física está relacionado à várias situações da nossa vida. Desde a antiguidade, o
céu vem sendo usado como mapa, calendário e relógio. Os registros astronômicos mais
antigos datam de aproximadamente 3000 a.C. e se devem aos chineses, babilônios, assírios
e egípcios. Naquela época, os astros eram estudados com objetivos práticos, como medir a
passagem do tempo (fazer calendários) para prever a melhor época para o plantio e a
colheita, ou com objetivos mais relacionados à astrologia.
Imagem antiga do deus-Sol Shamash. 870 a C - Babilonia
Desenho feito na Pérsia (Irã), séc XVIII -
eclipse lunar
Tales de Mileto (~624 - 546 a.C.) introduziu na
Grécia os fundamentos da geometria e da
astronomia, trazidos do Egito. Já convencido
da curvatura da terra, sabia que a lua era
iluminada pelo sol e previu o eclipse solar de
ano 584 a.C. Pensava que a Terra era um disco
plano em uma vasta extensão de água.
Observem que para o estudo da Física é
necessário o uso de desenhos e medidas.
Aristarco de Samos (310-230 a.C.) foi o
primeiro a propor a Terra se move em volta do
Sol, antecipando Copérnico em quase 2000
anos. Entre outras coisas, desenvolveu um
método para determinar as distâncias relativas
do Sol e da Lua à Terra e mediu os tamanhos
relativos da Terra, do Sol e da Lua.
O astrolábio é um instrumento antigo, usado
para medir a altura dos astros acima
do horizonte.
Convenciona-se dizer que o surgimento do
astrolábio é o resultado prático de várias
teorias matemáticas desenvolvidas por
célebres estudiosos antigos
Era usado para determinar a posição dos astros
no céu e foi por muito tempo utilizado como
instrumento para a navegação marítima com
base na determinação da posição
das estrelas no céu. Mais tarde, foi simplificado
e substituído pelo sextante (instrumento
astronômico usado para determinar a latitude.
A partir de um sistema de espelhos podia-se
observar, ao mesmo tempo, o horizonte e o
astro, permitindo, então, a determinação da
altura do astro. Com importantes melhorias, o
sextante é usado ainda hoje na navegação,
complementando outros sistemas mais
modernos de navegação.
ALGUNS INSTRUMENTOS ANTIGOS
Desde os tempos remotos os
homens egípcios e babilônicos, ao
observar o Sol, perceberam que
este provocava a sombra dos
objetos. Ao fazer estas observações
notaram que ao longo do dia o
tamanho destas sombras variavam.
O homem primitivo,
primeiramente, usou sua própria
sombra para estimar as horas
(sombras moventes). Logo depois
viu que podia, através de uma
vareta fincada no chão na posição
vertical. O mais antigo relógio de
sol conhecido, foi construído por
volta de 1500 a C no Egito.
Aristóteles de Estagira (384-322 a.C.).
MODELOS GEOCÊNTRICO / HELIOCÊNTRICO
Aristóteles foi um dos maiores
pensadores da Antiguidade. Ele
considerava que o Universo era uma
esfera com a Terra, fixa, ao centro, e as
estrelas e s demais corpos celestes
girando em torno do nosso Planeta.
Realmente temos a impressão que a
Terra está imóvel e que o Sol que faz
uma trajetória desde que nasce a leste,
até se por, a oeste.
Até que se provasse o contrário, a Terra
seria portanto o centro do Universo. Essa
ideia denomina-se “sistema geocêntrico”,
e foi defendido por Ptolomeu.
O universo
aristotélico
simplificado
A ESTRUTURA DA MATÉRIA SEGUNDO ARISTÓTELES:
Para Aristóteles, tudo o que é composto de matéria, na Terra, se reduz
em última instância, quanto a seus elementos materiais, a uma
composição de quatro elementos básicos. Estes quatro elementos
são a água, o ar, a terra e o fogo.
Variando as qualidades, passa-se
de uma substância a outra. Por
exemplo, o ar, se for alterado de
quente para frio, passa a ser
água, pois a água é matéria
úmida e fria.
Desse modo Aristóteles pensava
poder explicar as transformações
materiais que ocorrem nos objeto
e tudo que existe na Terra.
Para Aristóteles, não seria possível explicar a natureza dos astros recorrendo
aos quatro elementos básicos.
Aristóteles então postula a existência de um novo elemento, o éter, o quinto
elemento que não existe na Terra. Ele constitui a quinta camada material, que
envolve as quatro outras camadas que constituem nosso mundo e nossa
atmosfera (as camadas de terra, água, ar e fogo) e está presente em todo o
espaço, formando o Sol, a Lua, os planetas e as estrelas.
O círculo, na concepção aristotélica, é uma das figuras geométricas
perfeitas, não tem início nem fim, por isso deveria ser o movimento
natural dos corpos celestes, pois é lógico que os corpos perfeitos
movam-se perfeitamente.
Claudio
Ptolomeu
90 a 168 dC
AS INCONSISTÊNCIAS DO MODELO ARISTOTÉLICO:
. O movimento retrógrado de alguns planetas; O movimento retrógrado é
o movimento de um planeta em uma direção oposta ao de outros corpos
de seu sistema conforme observado de um ponto de referência particular.
. O aumento do seu brilho durante seus movimentos é uma evidência que
alguma coisa estava sem explicação.
. A não uniformidade da trajetória anual do Sol – O Sol para Aristóteles é
que circulava ao redor da Terra, essa trajetória se mostrou variável.
O sistema de Ptolomeu tinha
origem na física aristotélica,
porém introduziu algumas
novidades ao buscar adequar
seu sistema a fatos como o
movimento retrógado de
alguns planetas.
Sistema Ptolomaico
Sistema Ptolomaico
Movimento retrógrado dos planetas
Lembrando, ainda na Antiguidade, outro filósofo, Aristarco de Samos,
contestou o sistema Geocêntrico propondo que o Sol seria o centro do
Univerno. Mas a idéia não foi aceita pela maioria dos pensadores
daquela época.
(310 - 230 a.C.)
Nicolau Copérnico
(1473-1543)
Copérnico viveu em pleno
Renascimento, período da história
da humanidade em que a cultura e o
saber fizeram avanços
revolucionários. A expansão do
comércio exigiu maior precisão das
cartas celestes para solucionar os
problemas náuticos..
Nicolau Copérnico retomou as idéias
de Aristarco, sobre o heliocentrismo.
O modelo de Copérnico foi
considerado um atentado às teorias
científicas da época. A igreja
considerou absurda a idéia que o
homem, obra prima do criador, não
ocupasse o centro do Universo.
Modelo Heliocêntrico
A aceitação do heliocentrismo teve que esperar o aparecimento de Johannes
Kepler e e Galileu Galilei.
Na época de Aristóteles era usada a lógica, que era o método de buscar as
respostas sobre a Natureza, com base somente na connstrução do pensamento.
Galileu começava a implementar o método científico onde era necessário realizar
experimentos e observações controladas para descrever as descobertas.
A partir da informação da construção do
primeiro telescópio, na Holanda, ele
construiu a primeira luneta astronômica e,
com ela, pôde observar a composição
estelar da Via Látea, os satélites de
Júpiter, as manchas do Sol e as fases de
Vênus. Foi através da observação das
fases de Vênus, que Galileu passou a
enxergar embasamento na visão de
Copérnico (Heliocêntrico – O Sol como
centro do Universo.
A RELATIVIDADE DO MOVIMENTO
O movimento não é absoluto. Portanto movimento e repouso são relativos a um
referencial, consequentemente, ou seja, as leis do movimento são as mesmas em
todos os referenciais inerciais não existindo um referencial privilegiado.
Galileu chegou ao princípio da relatividade ao fazer uma analogia do movimento de
um navio com o movimento da Terra. Suponha um navio que se move com
velocidade constante em relação a uma pessoa imóvel no cais do porto. Se alguém
soltar uma esfera de ferro do alto do mastro, qual será a trajetória da esfera?
Galileu Galilei
1564-1642
O Defensor do
modelo
heliocêntrico
Em 1642, ele morreu cego e
condenado pela Igreja Católica por
suas convicções científicas. Teve suas
obras censuradas e proibidas.
Contudo, uma de suas obras (sobre
mecânica) foi publicada mesmo com a
proibição da Igreja, pois seu local de
publicação foi em zona protestante,
onde a interferência católica não tinha
influência significativa. A mesma
instituição que o condenou o absolveu
muito tempo após a sua morte, em
1983.
AS LEIS DE KEPLER
1ª Lei de Kepler - Lei das Órbitas
Os planetas descrevem órbitas elipticas
em torno do Sol, que ocupa um dos focos
da elipse.
Joahannes Kepler
(1571 – 1630)
Uma consequência importante dessa lei é o fato de o planeta não
percorrer a sua órbita com velocidade constante. Observe que A1 e A2
são iguais, mas as os arcos ab e cd não são. Se as áreas são percorridas
em tempos iguais, então a velocidade média com que o planeta
percorre o arco ab será maior que a velocidade média com que ele
percorre o arco cd. Com isso, pode-se concluir que o planeta, quando se
dirige ao periélio, ponto mais próximo do Sol, executa um movimento
acelerado, mas quando se dirige ao afélio, ponto mais afastado do Sol,
executa um movimento retardado.
2ª Lei de Kepler - Lei das Áreas
Um planeta em órbita em torno do Sol não se move com velocidade constante,
mas de tal maneira que uma linha traçada do planeta ao Sol varre áreas iguais
em intervalos de tempo iguais.
3ª Lei de Kepler - Lei dos Períodos
O quociente dos quadrados dos períodos e o cubo de suas
distâncias médias do sol é igual a uma constante k, igual a
todos os planetas.
Tendo em vista que o movimento de translação de
um planeta é equivalente ao tempo que este
demora para percorrer uma volta em torno do Sol,
é fácil concluirmos que, quanto mais longe o
planeta estiver do Sol, mais longo será seu
período de translação e, em consequência disso,
maior será o "seu ano".
LEI DA GRAVITAÇÃO UNIVERSAL
Ainda que os efeitos da gravidade sejam fáceis de notar, a busca de uma explicação para a
força gravitacional tem embaraçado o homem durante séculos. O filósofo grego Aristóteles
empreendeu uma das primeiras tentativas de explicar como e por que os objetos caem em
direção à Terra. Entre suas conclusões, estava a ideia de que os objetos pesados caem mais
rápido que os leves. Embora alguns tenham se oposto a essa concepção, ela foi comumente
aceita até o fim do século XVII, quando as descobertas do cientista italiano Galileu
Galilei ganharam aceitação. De acordo com Galileu, todos os objetos caíam com a
mesma aceleração, a menos que a resistência do ar ou alguma outra força os freasse.
Galileu, observou que
ambos corpos caem à
mesma velocidade,
independente de sua massa.
"Matéria atrai matéria na razão direta do produto
de suas massas e na razão inversa do quadrado
da distância entre elas."
Newton estudou o mecanismo que fazia com que a Lua girasse
em torno da Terra. Estudando os princípios elaborados por Galileu
Galilei e por Johannes Kepler, conseguiu elaborar uma teoria que
dizia que todos os corpos que possuíam massa sofreriam atração
entre si.
GRANDEZAS ESCALARES
Tempo = 5 segundos, ficam perfeitamente
definidas quando são especificados o seu
módulo (5) e sua unidade de medida
(segundo).
O Tempo, a temperatura, área, volume, são
grandezas escalares.
Grandezas vetoriais
Grandezas que para serem caracterizadas, precisam , além
de um módulo e de uma unidade de medida ainda
necessitam de direção e sentido.
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Modelo geocentrico e heliocentrico

  • 2. O estudo da física está relacionado à várias situações da nossa vida. Desde a antiguidade, o céu vem sendo usado como mapa, calendário e relógio. Os registros astronômicos mais antigos datam de aproximadamente 3000 a.C. e se devem aos chineses, babilônios, assírios e egípcios. Naquela época, os astros eram estudados com objetivos práticos, como medir a passagem do tempo (fazer calendários) para prever a melhor época para o plantio e a colheita, ou com objetivos mais relacionados à astrologia. Imagem antiga do deus-Sol Shamash. 870 a C - Babilonia
  • 3. Desenho feito na Pérsia (Irã), séc XVIII - eclipse lunar
  • 4. Tales de Mileto (~624 - 546 a.C.) introduziu na Grécia os fundamentos da geometria e da astronomia, trazidos do Egito. Já convencido da curvatura da terra, sabia que a lua era iluminada pelo sol e previu o eclipse solar de ano 584 a.C. Pensava que a Terra era um disco plano em uma vasta extensão de água. Observem que para o estudo da Física é necessário o uso de desenhos e medidas. Aristarco de Samos (310-230 a.C.) foi o primeiro a propor a Terra se move em volta do Sol, antecipando Copérnico em quase 2000 anos. Entre outras coisas, desenvolveu um método para determinar as distâncias relativas do Sol e da Lua à Terra e mediu os tamanhos relativos da Terra, do Sol e da Lua.
  • 5. O astrolábio é um instrumento antigo, usado para medir a altura dos astros acima do horizonte. Convenciona-se dizer que o surgimento do astrolábio é o resultado prático de várias teorias matemáticas desenvolvidas por célebres estudiosos antigos Era usado para determinar a posição dos astros no céu e foi por muito tempo utilizado como instrumento para a navegação marítima com base na determinação da posição das estrelas no céu. Mais tarde, foi simplificado e substituído pelo sextante (instrumento astronômico usado para determinar a latitude. A partir de um sistema de espelhos podia-se observar, ao mesmo tempo, o horizonte e o astro, permitindo, então, a determinação da altura do astro. Com importantes melhorias, o sextante é usado ainda hoje na navegação, complementando outros sistemas mais modernos de navegação. ALGUNS INSTRUMENTOS ANTIGOS
  • 6. Desde os tempos remotos os homens egípcios e babilônicos, ao observar o Sol, perceberam que este provocava a sombra dos objetos. Ao fazer estas observações notaram que ao longo do dia o tamanho destas sombras variavam. O homem primitivo, primeiramente, usou sua própria sombra para estimar as horas (sombras moventes). Logo depois viu que podia, através de uma vareta fincada no chão na posição vertical. O mais antigo relógio de sol conhecido, foi construído por volta de 1500 a C no Egito.
  • 7. Aristóteles de Estagira (384-322 a.C.). MODELOS GEOCÊNTRICO / HELIOCÊNTRICO Aristóteles foi um dos maiores pensadores da Antiguidade. Ele considerava que o Universo era uma esfera com a Terra, fixa, ao centro, e as estrelas e s demais corpos celestes girando em torno do nosso Planeta. Realmente temos a impressão que a Terra está imóvel e que o Sol que faz uma trajetória desde que nasce a leste, até se por, a oeste. Até que se provasse o contrário, a Terra seria portanto o centro do Universo. Essa ideia denomina-se “sistema geocêntrico”, e foi defendido por Ptolomeu.
  • 9. A ESTRUTURA DA MATÉRIA SEGUNDO ARISTÓTELES: Para Aristóteles, tudo o que é composto de matéria, na Terra, se reduz em última instância, quanto a seus elementos materiais, a uma composição de quatro elementos básicos. Estes quatro elementos são a água, o ar, a terra e o fogo. Variando as qualidades, passa-se de uma substância a outra. Por exemplo, o ar, se for alterado de quente para frio, passa a ser água, pois a água é matéria úmida e fria. Desse modo Aristóteles pensava poder explicar as transformações materiais que ocorrem nos objeto e tudo que existe na Terra.
  • 10. Para Aristóteles, não seria possível explicar a natureza dos astros recorrendo aos quatro elementos básicos. Aristóteles então postula a existência de um novo elemento, o éter, o quinto elemento que não existe na Terra. Ele constitui a quinta camada material, que envolve as quatro outras camadas que constituem nosso mundo e nossa atmosfera (as camadas de terra, água, ar e fogo) e está presente em todo o espaço, formando o Sol, a Lua, os planetas e as estrelas. O círculo, na concepção aristotélica, é uma das figuras geométricas perfeitas, não tem início nem fim, por isso deveria ser o movimento natural dos corpos celestes, pois é lógico que os corpos perfeitos movam-se perfeitamente.
  • 11. Claudio Ptolomeu 90 a 168 dC AS INCONSISTÊNCIAS DO MODELO ARISTOTÉLICO: . O movimento retrógrado de alguns planetas; O movimento retrógrado é o movimento de um planeta em uma direção oposta ao de outros corpos de seu sistema conforme observado de um ponto de referência particular. . O aumento do seu brilho durante seus movimentos é uma evidência que alguma coisa estava sem explicação. . A não uniformidade da trajetória anual do Sol – O Sol para Aristóteles é que circulava ao redor da Terra, essa trajetória se mostrou variável. O sistema de Ptolomeu tinha origem na física aristotélica, porém introduziu algumas novidades ao buscar adequar seu sistema a fatos como o movimento retrógado de alguns planetas.
  • 13. Lembrando, ainda na Antiguidade, outro filósofo, Aristarco de Samos, contestou o sistema Geocêntrico propondo que o Sol seria o centro do Univerno. Mas a idéia não foi aceita pela maioria dos pensadores daquela época. (310 - 230 a.C.)
  • 14. Nicolau Copérnico (1473-1543) Copérnico viveu em pleno Renascimento, período da história da humanidade em que a cultura e o saber fizeram avanços revolucionários. A expansão do comércio exigiu maior precisão das cartas celestes para solucionar os problemas náuticos.. Nicolau Copérnico retomou as idéias de Aristarco, sobre o heliocentrismo. O modelo de Copérnico foi considerado um atentado às teorias científicas da época. A igreja considerou absurda a idéia que o homem, obra prima do criador, não ocupasse o centro do Universo.
  • 16. A aceitação do heliocentrismo teve que esperar o aparecimento de Johannes Kepler e e Galileu Galilei. Na época de Aristóteles era usada a lógica, que era o método de buscar as respostas sobre a Natureza, com base somente na connstrução do pensamento. Galileu começava a implementar o método científico onde era necessário realizar experimentos e observações controladas para descrever as descobertas. A partir da informação da construção do primeiro telescópio, na Holanda, ele construiu a primeira luneta astronômica e, com ela, pôde observar a composição estelar da Via Látea, os satélites de Júpiter, as manchas do Sol e as fases de Vênus. Foi através da observação das fases de Vênus, que Galileu passou a enxergar embasamento na visão de Copérnico (Heliocêntrico – O Sol como centro do Universo.
  • 17. A RELATIVIDADE DO MOVIMENTO O movimento não é absoluto. Portanto movimento e repouso são relativos a um referencial, consequentemente, ou seja, as leis do movimento são as mesmas em todos os referenciais inerciais não existindo um referencial privilegiado. Galileu chegou ao princípio da relatividade ao fazer uma analogia do movimento de um navio com o movimento da Terra. Suponha um navio que se move com velocidade constante em relação a uma pessoa imóvel no cais do porto. Se alguém soltar uma esfera de ferro do alto do mastro, qual será a trajetória da esfera?
  • 18. Galileu Galilei 1564-1642 O Defensor do modelo heliocêntrico
  • 19. Em 1642, ele morreu cego e condenado pela Igreja Católica por suas convicções científicas. Teve suas obras censuradas e proibidas. Contudo, uma de suas obras (sobre mecânica) foi publicada mesmo com a proibição da Igreja, pois seu local de publicação foi em zona protestante, onde a interferência católica não tinha influência significativa. A mesma instituição que o condenou o absolveu muito tempo após a sua morte, em 1983.
  • 20. AS LEIS DE KEPLER 1ª Lei de Kepler - Lei das Órbitas Os planetas descrevem órbitas elipticas em torno do Sol, que ocupa um dos focos da elipse. Joahannes Kepler (1571 – 1630)
  • 21. Uma consequência importante dessa lei é o fato de o planeta não percorrer a sua órbita com velocidade constante. Observe que A1 e A2 são iguais, mas as os arcos ab e cd não são. Se as áreas são percorridas em tempos iguais, então a velocidade média com que o planeta percorre o arco ab será maior que a velocidade média com que ele percorre o arco cd. Com isso, pode-se concluir que o planeta, quando se dirige ao periélio, ponto mais próximo do Sol, executa um movimento acelerado, mas quando se dirige ao afélio, ponto mais afastado do Sol, executa um movimento retardado. 2ª Lei de Kepler - Lei das Áreas Um planeta em órbita em torno do Sol não se move com velocidade constante, mas de tal maneira que uma linha traçada do planeta ao Sol varre áreas iguais em intervalos de tempo iguais.
  • 22. 3ª Lei de Kepler - Lei dos Períodos O quociente dos quadrados dos períodos e o cubo de suas distâncias médias do sol é igual a uma constante k, igual a todos os planetas. Tendo em vista que o movimento de translação de um planeta é equivalente ao tempo que este demora para percorrer uma volta em torno do Sol, é fácil concluirmos que, quanto mais longe o planeta estiver do Sol, mais longo será seu período de translação e, em consequência disso, maior será o "seu ano".
  • 23. LEI DA GRAVITAÇÃO UNIVERSAL Ainda que os efeitos da gravidade sejam fáceis de notar, a busca de uma explicação para a força gravitacional tem embaraçado o homem durante séculos. O filósofo grego Aristóteles empreendeu uma das primeiras tentativas de explicar como e por que os objetos caem em direção à Terra. Entre suas conclusões, estava a ideia de que os objetos pesados caem mais rápido que os leves. Embora alguns tenham se oposto a essa concepção, ela foi comumente aceita até o fim do século XVII, quando as descobertas do cientista italiano Galileu Galilei ganharam aceitação. De acordo com Galileu, todos os objetos caíam com a mesma aceleração, a menos que a resistência do ar ou alguma outra força os freasse.
  • 24. Galileu, observou que ambos corpos caem à mesma velocidade, independente de sua massa.
  • 25. "Matéria atrai matéria na razão direta do produto de suas massas e na razão inversa do quadrado da distância entre elas." Newton estudou o mecanismo que fazia com que a Lua girasse em torno da Terra. Estudando os princípios elaborados por Galileu Galilei e por Johannes Kepler, conseguiu elaborar uma teoria que dizia que todos os corpos que possuíam massa sofreriam atração entre si.
  • 26. GRANDEZAS ESCALARES Tempo = 5 segundos, ficam perfeitamente definidas quando são especificados o seu módulo (5) e sua unidade de medida (segundo). O Tempo, a temperatura, área, volume, são grandezas escalares.
  • 27. Grandezas vetoriais Grandezas que para serem caracterizadas, precisam , além de um módulo e de uma unidade de medida ainda necessitam de direção e sentido. Exemplos: força, aceleração, velocidade, quantidade de movimento, ...