Física: o guia completo!

Física: o guia completo!

O que é Física?

A Física é uma ciência que estuda os fenômenos da natureza. Os físicos partem de observações na natureza para tentar extrair informações que indiquem padrões, relações entre os fenômenos e suas propriedades.

Trata-se de um conhecimento muito abrangente, que vai desde o estudo de partículas minúsculas que compõem o visível e o não visível, com a Física quântica, até mesmo a imensidão do universo, com a Astronomia e Cosmologia.

A Física se apoia em alguns princípios científicos, como o famoso “método científico”, que fornece uma metodologia para a observação de acontecimentos, a formulação de hipóteses e a tirada de conclusões.

Para organizar tudo isso, usamos a linguagem Matemática, considerando que as observações na vida real apenas se aproximam da teoria exposta matematicamente por causa dos erros implícitos em qualquer processo de medição.

Entre as Ciências da Natureza, a Física é considerada a ciência fundamental ou ciência natural. Isso porque todas as outras, a Química e a Biologia, por exemplo, se apoiam na Física para a formulação de seus conhecimentos.

O estudo da natureza é interminável porque ela é mesmo interminável: isso quer dizer que a Física é uma ciência que será para sempre incompleta: sempre vamos ter novos problemas e novos fenômenos físicos sendo observados, muito do que só é possível por causa da evolução da tecnologia, que se dá tanto por causa da Física e também para possibilitá-la.

História da Física

A História da Física começa com a História do próprio homem. Isso porque desde a Antiguidade já se percebia que a natureza funciona em alguns ciclos e repetições.

A maçã de Newton sempre cai, e sempre caiu. As chuvas sempre ocorrem do céu em direção à Terra, nunca da Terra em direção ao céu.

O “dia” e a “noite” sempre existiram: por um tempo está claro, depois fica escuro, depois volta a ficar claro. O ciclo da Lua leva um determinado tempo e depois recomeça.

Esses fenômenos podem facilmente ser percebidos por qualquer um, mas antes da Física ser reconhecida como ciência, eles eram explicados pela mitologia.

A maioria das pessoas criava histórias e deuses para explicar essas ocorrências e conviver com elas. Enquanto isso, outras pessoas procuravam explicações mais racionais, que não estivessem ligadas a seres mitológicos.

Isso sempre ocorreu ao mesmo tempo, portanto, podemos dizer que a Física existe também desde a Antiguidade.

No entanto, nem sempre a Física foi pensada como uma ciência matemática, em busca de fórmulas que descrevessem a natureza.

Até o século XVIII, ela era basicamente conhecida como “Filosofia natural”, porque quem se dedicava a ela eram principalmente os filósofos, divagando sobre as causas e os princípios do mundo material.

É bom lembrar que isso ocorria no mundo inteiro, e várias civilizações chegaram às mesmas conclusões em épocas diferentes, algumas delas, muito antes de quem iria realmente receber o mérito na História clássica.

Por exemplo, no século IX a.C., os indianos já tinham elaborado a teoria do heliocentrismo (que a Terra gira em torno do Sol) e o atomismo (a concepção de que a natureza consiste no átomo e no vazio).

A Primeira Lei de Newton (o princípio da inércia) já tinha sido enunciada pelos chineses no século IV a.C. No século I a.C., os maias já tinham concebido a noção de zero, enquanto os europeus só a formulariam na Idade Média.

Grécia Antiga

Assim como ocorreu com a Matemática, apesar de vários povos já terem conhecimentos avançados sobre as leis que regem a natureza, foi com os gregos que esse conhecimento foi sistematizado e metodizado.

Não é à toa que a palavra Física é uma homenagem a eles, já que “physis” significa natureza.

O filósofo Tales de Mileto (o mesmo lá do Teorema de Tales, na Geometria) é chamado por muitos de “Pai da Ciência”, por ter sido um dos primeiros estudiosos no Ocidente a recusar as explicações sobrenaturais para os fenômenos, já no século VI a.C.

Os Pitagóricos propuseram que a natureza era composta de partículas finitas e indivisíveis.

No entanto, os filósofos dessa época estavam mais interessados nos princípios filosóficos da natureza do que nos experimentos e, portanto, muitas de suas conclusões não foram efetivamente provadas.

Já Arquimedes e Aristóteles gostavam muito de fazer experimentos e tirar conclusões deles.

Por exemplo, temos um dos primeiros experimentos de física, conhecido como “A banheira de Arquimedes”, em que o filósofo percebeu que ao colocar um certo corpo em uma banheira cheia de água, o volume de água deslocado para fora da banheira correspondia ao volume do corpo.

E não era só à natureza da Terra que os gregos se dedicavam. No século IV a.C., Eudoxo de Cnido desenvolveu um sistema matemático de esferas que giravam em torno de um centro para representar o movimento planetário.

Mesmo que a Grécia Antiga acreditasse no geocentrismo, alguns filósofos como Aristarco de Samos já defendiam o Sol como centro desse sistema.

Durante a Idade das Trevas grega, depois da queda do Império Romano, quase todo o conhecimento acumulado pelos gregos foi levado para o Egito e para o Oriente Médio.

Os árabes então puderam estudá-lo e desenvolver mais ainda essa ciência. Quando os europeus conquistaram as terras árabes, esses textos foram traduzidos para o latim e muitas de suas descobertas foram atribuídas às civilizações ocidentais.

Renascimento

O Renascimento dá base para que aconteça a Revolução Científica, quando a Ciência parou de se atrelar à Teologia e passou a seguir um sistema muito mais rigoroso de regras.

Com o Iluminismo, o pensamento racional ganha fôlego e os europeus começam a apresentar modelos matemáticos para a representação dos fenômenos naturais.

Em 1543, Copérnico publica um livro que seria um marco desse período, o Das Revoluções das Esferas Celestes, defendendo um modelo heliocêntrico descrito completamente pela linguagem matemática.

Em 1588, Galileu Galilei realiza seus famosos experimentos na Torre de Pisa, em que soltava objetos de pesos diferentes lá de cima para mostrar que eles atingiam o chão ao mesmo tempo.

Galileu também ajudou na construção dos primeiros telescópios, instrumentos essenciais para a consolidação do heliocentrismo e das descobertas de estrelas e satélites.

O método científico

O filósofo René Descartes publica sua obra máxima em 1637, o Discurso do Método. Esse livro concebeu a ciência como uma sequência de observações das quais se tiram conclusões, estabelecendo o que ficaria conhecido como método científico.

O método se resumia em basicamente quatro regras: não aceitar como verdadeiro nada que não fosse provado, dividir os problemas e fazer observações referentes a ele, deduzir e ordenar as conclusões a partir das observações e fazer classificações e revisões dos experimentos.

Com o método científico, fica estabelecido que a busca pela verdade deve se basear apenas na razão, excluindo qualquer preconceito social, político ou religioso.

A partir da filosofia cartesiana (de Descartes, assim como o plano cartesiano), surgem várias correntes de pensamento baseadas na experiência e na razão, como o racionalismo, o empirismo, o determinismo, o reducionismo e o mecanicismo.

Mecânica clássica

Isaac Newton chegou para terminar o projeto de Galileu, unindo toda a Física, tanto a da Terra quanto a Astronomia, com uma única lei: a gravitação universal.

Os estudos de Newton no campo da mecânica, ou seja, do movimento, consolidaram os fundamentos da Física Moderna. As famosas três Leis de Newton foram publicadas no livro “Princípios Matemáticos da Filosofia Natural”, um dos livros mais influentes de toda a História.

Dois outros grandes campos da Física foram desenvolvidos também nesse período, a termodinâmica, o estudo do calor, e o eletromagnetismo, que estuda as forças magnéticas e elétricas.

Física Moderna

Em 1905, talvez o mais famoso físico de todos os tempos, Albert Einstein, publica os cinco artigos que revolucionariam essa Ciência.

Neles, Einstein dizia que a velocidade da luz é sempre constante, além de apresentar os princípios básicos do que viria a ser a Teoria da Relatividade.

Já no final do século XIX, alguns físicos começaram a perceber que as leis da mecânica de Newton não se aplicavam para as partículas do átomo, o elétron, e mais tarde os quarks.

Para essas partículas, estudiosos como Werner Heisenberg e Richard Feyman desenvolveram as teorias quânticas, que explicariam o comportamento incerto dos elementos do átomo.

Experimentos de Física

Ao contrário da Matemática, a Física não é uma ciência exata. O modo comum de se referir a ela como parte das ciências exatas se dá por causa do uso da matemática, mas temos sempre que ter em mente que a Física é um conhecimento baseado em experimentos na natureza, e que esses nunca são exatos.

Mas por quê? Os experimentos de física estão sempre sujeitos ao erro, seja do instrumento de medida, seja do humano que faz a medição.

Por isso, é comum encontrar respostas à problemas físicos que deem um valor e também deem o valor provável do erro cometido.

Como consequência disso, os experimentos que encontram um valor diferente do mais esperado nunca são aceitos de cara como prova de que as teorias estão erradas.

Para que uma teoria seja reformulada, a quantidade de anomalias produzidas por experimentos tem que superar os erros possíveis desses experimentos.

Por exemplo, não foi uma única observação pelo telescópio que provou que a Terra girava em torno do Sol. A ideia do heliocentrismo foi sendo cada vez mais aceita ao longo dos anos até que virou uma verdade totalmente aceita.

Mas se começarem a aparecer experimentos que neguem essa ideia, nada impede que a comunidade de cientistas se volte para esse problema para tentar entender se a teoria aceita até então está errada ou se algum erro nos experimentos está causando essa anomalia.

Física no Ensino Médio e no ENEM

A Física ensinada no Ensino Médio se divide em alguns grandes eixos. Geralmente são usadas situações encontradas no cotidiano para criar problemas que podem ser resolvidos matematicamente.

O conteúdo exigido no Enem funciona da mesma forma, com a caracterização de situações-problema do dia a dia.

Veja abaixo quais são os principais campos da Física vistos na escola.

Mecânica

A mecânica é uma das grandes áreas da Física. Ela estuda o movimento, as variações e conservações de energia associadas a eles.

Uma sub-área bem comum da mecânica é a cinemática, que se dedica especificamente ao movimento de corpos que são independentes de suas massas.

É aqui que vamos estudar conceitos como velocidade e aceleração e os tipos de movimentos, como o uniforme, o uniformemente variado, o vertical, o circular, o movimento de projéteis etc.

O legal da mecânica é que ela funciona tanto para situações que lidamos todos os dias, por exemplo: o que acontece quando jogamos a chave para cima e caminhamos ao mesmo tempo, mas também funciona para os movimentos planetários.

O mesmo conceito de gravidade que puxa a chave para o chão impede que a Terra saia de sua órbita ao redor do Sol. Bem legal, não é?

Termodinâmica

O desenvolvimento da termodinâmica está muito associado à Revolução Industrial e à invenção da máquina à vapor. Agora que o calor era usado como forma de produzir energia, era preciso entender como se dava essa transformação e como otimizá-la.

A termodinâmica estuda as propriedades do calor, assim como as trocas que ocorrem entre corpos e ambiente, o trabalho feito pelos corpos para fazer essa troca, as propriedade dos gases e a transformação de um tipo de energia em outra.

Óptica

Além da mecânica, a óptica também era uma das paixões de Isaac Newton. O cientista era tão dedicado que chegou a fazer um experimento onde enfiava palitos nos olhos para entender melhor a formação das cores e das imagens na retina. Ai!

Essa área da Física estuda os fenômenos relacionados à luz, e tudo que vem com ele, por exemplo: as lentes, os espelhos, as ondas eletromagnéticas que formam as cores, como a luz se comporta em meios diferentes e o funcionamento dos instrumentos ópticos como óculos, microscópios, telescópios etc.

Além disso, é interessante revisar o conteúdo de acústica, já que os vestibulares parecem adotar mais esse tema.

Eletromagnetismo

O eletromagnetismo também é um domínio bem importante para a prova de Ciências da Natureza no ENEM. Essa área estuda os fenômenos e as relações entre campos elétricos e magnéticos, ou seja, entre a eletricidade e o magnetismo.

Esses fenômenos são super visíveis na vida real. Por exemplo, nossos equipamentos elétricos (até mesmo uma lâmpada ou um acendedor de luz) e de telecomunicações (como celulares e telefones fixos) dependem de cargas e correntes elétricas.

Física nuclear

A Física nuclear ficou bem conhecida por causa das bombas atômicas usadas durante a II Guerra Mundial. Na verdade, os conceitos que possibilitaram a construção dessas bombas foram desenvolvidos por Einstein em seus estudos de Física nuclear. Logo ele, um judeu pacifista que precisou fugir para os Estados Unidos na época do nazismo.

Esses conceitos dizem respeito principalmente às interações dos núcleos dos átomos. Os átomos carregam uma energia imensa, e era daí que era tirada a energia nuclear usada para a bomba.

Mas esse campo da Física também estuda as propriedades da matéria, a radiação, e coisas bem mais próximas de nós hoje em dia, como a eletrônica e a informática.

Astronomia

A Astronomia é o ramo da Física que estuda o Universo, os corpos celestes e sistemas planetários. Você pode ficar surpreso ao saber o tanto que compartilhamos as mesmas leis do movimento com estrelas, planetas, satélites etc.

É aqui que entra a área da física que vai estudar a Gravitação, com as Leis de Kepler e a Lei Universal de Newton. Para te ajudar mais nessa matéria, reveja alguns conceitos matemáticos como Notação Científica e Ordem de Grandeza, já que os cálculos desse tema costumam ser numerosos.

O legal é que esse é um campo que está sempre mudando, porque com a evolução das tecnologias espaciais, cada dia mais sabemos sobre luas e satélites e até novos planetas. E a NASA tem planos de levar um robô à Marte em 2020 em busca de vestígios de vida.

Universo, Terra e vida (unidades temáticas: Terra e sistema solar, o universo e sua origem, compreensão humana do universo).

Como aprender Física

A prova de Ciências da Natureza é bem importante para a nota do Enem. Dominar os conteúdos de Física é importante para todos os estudantes que vão fazer o exame.

Principalmente para aqueles que desejam seguir carreira em algum curso da área de exatas, como Engenharias, Ciências Computacionais e matérias puras como Matemática, Estatística, Química e a própria Física.

Mas como são muitos conteúdos, é preciso muito esforço e dedicação para aprender. Veja algumas coisas que você pode fazer para ajudar com essa tarefa:

Livros de física

Para quem gosta de ir à fundo nos estudos, uma boa dica é tentar dar uma olhada nos livros mais importantes já publicados na área de Física.

Eles estão disponíveis inteiramente ou em partes na internet, e o legal de fazer isso é ver como a linguagem se transformou ao longo do tempo.

Os primeiros livros de Física eram basicamente tratados de Filosofia e nem continham contas e linguagem matemática, enquanto hoje são muito baseados em cálculos.

Já citamos neste texto alguns livros bem importantes para a área. O primeiro é o Discurso do Método, de René Descartes, sobre Filosofia da Ciência.

O próximo é o Das Revoluções das Esferas Celestes, de Nicolau Copérnico, um livro cheio de ilustrações muito bonitas dos sistemas planetários.

O mais importante deles é a obra máxima de Isaac Newton, o Princípios Matemáticos da Filosofia Natural (apelidado também de Principia).

Para quem está interessado na Física Moderna, considerado o maior físico deste século, o cosmólogo Stephen Hawking escreveu Uma Breve História do Tempo, um livrinho muito legal que vai das origens do Universo até o funcionamento das partículas de forma simplificada e didática.

Em termos de livros didáticos, existem milhares por aí. O melhor é se guiar pelo que sua escola utiliza, ou então escolher um que aborde todo o conteúdo do Ensino Médio e ir buscando informações adicionais em outros livros e na internet.

Não se esqueça que a internet está cheia de conteúdos interessantes e muito bem explicados!

Aulas de Física online

A Física é uma matéria super interessante, mas também pode ser bem complexa. Por isso, para quem vai prestar vestibular, é necessário estudar e revisar os conteúdos, além de praticar bastante com exercícios.

As aulas de Física do Stoodi vão dos conceitos mais básicos utilizados nessa ciência, como as grandezas físicas, os sistemas de medida e de unidades e as representações em vetores, aos conteúdos específicos de cada área, como Mecânica, Eletricidade e Magnetismo, Termodinâmica, Óptica e até mesmo a Física Quântica e a Teoria da Relatividade.

São aulas com uma linguagem acessível tanto para quem quer aprender o básico, como para quem quer se aprofundar. Mais de 350 vídeos abordando todos os assuntos pertinentes ao Ensino Médio e ao Enem: Introdução à Física, Física Básica e áreas específicas.

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Exercícios de Física

A maioria dos problemas de Física exigem uso da Matemática para resolvê-los. Por isso, é importante estar bem treinado não só nos conceitos, mas também nas contas e nas fórmulas e truques mais utilizados.

No Stoodi estão disponíveis exercícios sobre todos os conteúdos cobrados no Ensino Médio, no Enem e em outros vestibulares.

É uma compilação de várias questões de anos anteriores de uma variedade enorme de faculdades, além de exercícios concebidos pela equipe do Stoodi para você ficar fera em todas as áreas.

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