sexta-feira, 24 de julho de 2009

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O que é Física?

Matéria e energia são os dois conceitos fundamentais da física no estudo dos fenômenos que constituem seu campo de estudo. Historicamente surgidas como noções independentes, elas mostraram ser, ao contrário do que as aparências e a tradição davam a entender, dois aspectos de uma mesma entidade, intercambiáveis entre si. A transformação de uma em outra é um dos grandes marcos da dinâmica do cosmos.
A observação das propriedades da matéria e da energia, assim como a medição de seus atributos apreensíveis, é o objeto principal da física. Essa ciência evoluiu a partir da filosofia natural, ramo do conhecimento abstrato que nas civilizações antigas se encarregava do estudo dos fenômenos da natureza, e só se constituiu como disciplina independente após as conquistas da revolução científica dos séculos XVI e XVII.
Desde então, com as aplicações práticas dos postulados teóricos da ciência, algumas de suas especialidades demonstraram autêntica vocação para se converter nas tecnologias do futuro. Entre os casos mais ilustrativos cabe citar o eletromagnetismo, base da tecnologia eletrônica e de telecomunicações da atualidade; a termodinâmica, inspiradora das máquinas movidas a combustível fóssil, que desempenham um papel primordial na indústria desde o século XVIII; e as teorias atômicas e de transformação da matéria, nas quais se apóiam as técnicas de aproveitamento da fusão e da fissão nuclear.
O espectro de disciplinas incluídas no campo da física apresenta também estreitas interligações com áreas de outras ciências que, como a astronomia, a química e a biologia, formam o conjunto das ciências da natureza viva e dos seres inertes.
Evolução histórica
Os antecedentes da física remontam às mais antigas fontes do saber das civilizações do passado. Nas escrituras sagradas e profanas das culturas da antiguidade já se vêem traços de uma tendência à observação do comportamento dos corpos materiais perante determinadas condições naturais ou artificialmente induzidas pelo homem.
Os primeiros textos conhecidos que, com algum sentido crítico, analisam aspectos da composição e das propriedades materiais das substâncias datam do primeiro milênio anterior à era cristã. Até o século VIII a.C., escolas de pensamento tão afastadas como as de Mileto, na península balcânica, e as político-idealistas da China se dedicaram a identificar os elementos fundamentais dos seres. A filosofia milésia, em particular, conseguiu projetar-se para o futuro graças ao excepcional brilho que caracterizou as escolas filosóficas da Grécia antiga. Das primeiras idéias propriamente filosóficas sobre o mundo, que abordavam-no de modo empirista e fenomenológico, passou-se, com Platão e Aristóteles, a uma concepção ordenada, lógica e abstrata dos fatos naturais.
A importância da concepção aristotélica do cosmos reside na influência que exerceu sobre a filosofia e a ciência de sociedades posteriores, como a Roma antiga, a civilização islâmica e os reinos cristãos surgidos depois do fim do Império Romano do Ocidente.
A noção clássica de universo consistia em ver o mundo como um conjunto de corpos dispostos em dois níveis: um nível celeste, no qual as idéias conviviam com os seres mais puros; e outro sublunar, no qual se incluíam o homem e os demais seres vivos, para o qual se filtravam sinais da verdade captados do mundo das idéias. Os quatro elementos do cosmos, que combinados davam origem a todos os seres e objetos sublunares, eram o ar, o fogo, a terra e a água.
Nesse contexto, a ciência física oscilava entre uma cosmologia especulativa e um conjunto de invenções de engenharia aplicada. Carecia, no entanto, de um firme vínculo de relação sistemática entre uma grande variedade de fenômenos estudados. Os sábios e engenheiros da antiguidade orientaram seus estudos para temas como a mecânica dos corpos, com muitos trabalhos sobre estática e equilíbrio; a óptica e a trajetória dos raios luminosos; e até a música, que desde os tempos de Pitágoras se relacionava, pela exatidão matemática dos intervalos harmônicos sonoros, com as leis da acústica e da tensão sofrida pelas cordas, e participava também de um ideal cosmogônico de esferas celestes inscritas umas nas outras.
No ocaso da Idade Média européia, os alicerces da filosofia aristotélica, enriquecida com as contribuições da filosofia islâmica de Averroés e de outros sábios, começaram a ser questionados por algumas correntes da escolástica cristã que, apesar de sua inspiração platônica e da utilização que faziam do silogismo e da lógica, se inclinava para uma abordagem mais voltada para o individual e o particular do que para a especulação sobre as grandes questões da filosofia.
Um conjunto de circunstâncias favoreceu uma mudança gradual na visão que a sociedade européia tinha sobre as peculiaridades de sua existência e do mundo a sua volta. O crescimento econômico, acompanhado da invenção de novas técnicas de aproveitamento dos recursos agrícolas, marinhos e minerais, contribuiu para o alargamento das fronteiras do mundo civilizado com o objetivo de estabelecer novas rotas comerciais. Paralelamente, a recuperação do conhecimento das culturas antigas, graças às traduções do árabe realizadas a partir do século XI, havia criado um fértil fundamento intelectual que se cristalizou no estabelecimento das universidades.
Outros fatores, como o assentamento de grandes cidades e uma abordagem mais crítica dos assuntos concernentes à religião, caracterizam o período que veio a chamar-se Renascimento, no qual haveria de definir-se o perfil da mentalidade ocidental moderna. Essa etapa da história, tributária ainda do pensamento medieval apesar de revolucionária, combinava em seus projetos o rigor científico a uma inspiração muitas vezes irracional. Assim se deu a transição da intelectualidade escolástica, sucessora do pensamento greco-romano, para concepções mais individualistas e próximas da natureza que seriam características da ciência moderna.
O espírito pouco aberto e solidário do sábio renascentista dificultou a comunicação das descobertas, zelosamente preservadas por seus depositários. De qualquer maneira, não houve grandes conquistas no domínio da física, ainda restrita quase exclusivamente à mecânica e à óptica.
Os efeitos da mentalidade renascentista sobre as ciências incidiram mais sobre a atitude do homem ante a natureza do que sobre os descobrimentos propriamente ditos. A expressão mais evidente desse fato foi a tendência antropocêntrica da nova visão de mundo, segundo a qual a realidade científica se compõe exclusivamente dos acontecimentos que podem ser captados pelos sentidos e reproduzidos pelos meios disponíveis para experimentação. Sobre essa base se concretizou, no decorrer dos séculos seguintes, o florescimento das ciências naturais que, lideradas pelas diversas disciplinas da física, marcou uma profunda mudança nas idéias e nos conceitos do pensamento universal.
A evolução do pensamento científico e filosófico das culturas antigas, medievais e renascentistas sobre o mundo sensível é tratada nos verbetes citados no quadro nº 1.
QUADRO Nº 1: PRIMEIROS PASSOS DA FÍSICA COMO CIÊNCIA
A ciência entrou no século XVI com uma ampla bagagem de novas experiências e informações. No entanto, a revolução científica copernicana se produziu num contexto de relativo conservadorismo e respeito pelas tradições clássicas. Nicolau Copérnico -- o primeiro a formular as teorias heliocêntricas que, ao situar o Sol no ponto central do universo, derrubaram, não sem antes enfrentar grandes dificuldades, a crença segundo a qual a Terra ocupava esse lugar -- expressou sua hipótese dentro da mais estrita estrutura da simbologia grega de esferas e proporções. Coube à capacidade de observação e à genialidade de seus seguidores corrigir as inconsistências devidas ao uso exclusivo desses pressupostos e construir um método autenticamente inovador.
A razão básica da repercussão futura da hipótese copernicana, de excepcional relevância, consistiu no fato de ter oferecido aos cientistas do momento a resposta que buscavam. Copérnico estabeleceu um modelo de sistema universal coerente com todos os eventos cósmicos apreensíveis pelos sentidos e pelo intelecto.
Com o conjunto formado por uma estrutura de referência única e global, os métodos experimentais baseados numa tecnologia instrumental em rápido crescimento e a permanente melhora das técnicas matemáticas desde a introdução na Europa, durante a Idade Média, do sistema de numeração arábico, se dispunha dos instrumentos fundamentais para realizar a revolução das ciências. Entre elas, a física, pela natureza aparentemente previsível e universal dos fenômenos que abrange, tornou-se o baluarte dos novos métodos e idéias.
Dentro das especialidades da física então existentes, foi a mecânica que deu lugar a descobrimentos notáveis. Leis sobre o movimento dos pêndulos, a aceleração dos corpos e outras questões dinâmicas, a elasticidade e o estudo dos choques configuraram o ambiente em que se inspirou o cientista inglês Isaac Newton para expor, já no século XVII, os princípios básicos da física moderna, espelho no qual se miraram as demais ciências para elaborar seus métodos de trabalho.
O conjunto de leis fundamentais enunciadas por Newton, que se aplicam tanto à dinâmica celeste como ao movimento dos objetos na superfície da Terra, se resumia na hipótese da gravitação universal, segundo a qual todo corpo dotado de massa exerce sobre os demais objetos do universo uma atração de intensidade diretamente proporcional à quantidade de matéria que ele encerra e inversamente proporcional ao quadrado da distância que o separa deles. Os efeitos desse fenômeno seriam múltiplos: a ordenação planetária e cósmica, a gravidade terrestre, a natureza das órbitas dos corpos submetidos a forças e, inclusive, num esforço para reunir toda a física numa única visão, alguns dos efeitos observados na trajetória dos raios luminosos.
Admitidas imediatamente por seus contemporâneos sem restrições, exceto no terreno da óptica, e tidas na atualidade como válidas para os fenômenos terrestres, as conclusões da mecânica newtoniana tiveram o mérito adicional de serem expressas em linguagem matemática. Parcialmente inventada pelo próprio Newton, essa linguagem proporcionou um novo elemento de grande valor para o estabelecimento de um método científico poderoso, capaz de absorver em seus traços mais gerais os descobrimentos futuros.
Os tópicos principais da física dos séculos XVI e XVII, base da evolução da ciência contemporânea, são tratados nos verbetes citados no quadro nº 2, em que também se incluem as notícias biográficas dos cientistas do mesmo período.
QUADRO Nº 2: FÍSICA NOS SÉCULOS XVI E XVII
Durante os séculos XVIII e XIX, os avanços da técnica e da ciência contribuíram para consolidar as idéias da revolução científica, ao mesmo tempo em que apareciam os primeiros indícios das limitações de seus postulados. Apoiados nas hipóteses newtonianas, os físicos do século XVIII ampliaram as possibilidades da mecânica em duas vertentes: o fortalecimento dos instrumentos matemáticos, que deu origem à mecânica teórica ou racional, de alto grau de abstração; e um crescente desenvolvimento no estudo do comportamento mecânico dos fluidos.
A ciência da calorimetria, dedicada principalmente à medida de constantes e grandezas relacionadas ao calor, abriu caminho para a termodinâmica, na qual os conceitos essencialmente descritivos, como os de calor e temperatura, resultaram na noção genérica de energia, contemplada em suas diversas formas. Nessa evolução, influiu de modo decisivo o progresso da mecânica dos gases, de muito valor também para o avanço da química moderna.
As conquistas da mecânica e da termodinâmica, no entanto, foram obscurecidas pela magnitude das experiências com eletricidade e magnetismo. Inicialmente organizadas de modo independente, essas duas áreas se conjugaram numa disciplina única, que se denominou eletromagnetismo, a partir do momento em que se verificaram suas características comuns. Essa disciplina da física foi objeto de um vertiginoso progresso que, em menos de um século, passou da construção de dispositivos rudimentares para o armazenamento de cargas elétricas ao enunciado das leis matemáticas que resumiam os fundamentos dos fenômenos eletromagnéticos e luminosos da natureza.
Durante as últimas décadas do século XIX, as investigações da física se centraram na constatação experimental das hipóteses atômicas e de uma série de radiações desconhecidas que desafiavam os axiomas vigentes da física teórica. O século XIX se encerrou com descobrimentos de imensa importância para o futuro desenvolvimento dessa ciência: a descoberta dos raios X e do fenômeno da radioatividade natural, e a comprovação experimental da existência dos elétrons, partículas elementares de carga negativa presentes nas radiações emitidas por tubos de raios catódicos.
Os grandes físicos e matemáticos dos séculos XVIII e XIX estão biografados nos verbetes do quadro nº 3, no qual se incluem as principais tendências do pensamento científico da época.
QUADRO Nº 3: FÍSICA NOS SÉCULOS XVIII E XIX
Grande número de idéias revolucionárias abalou os alicerces das ciências físicas ao longo dos primeiros 25 anos do século XX. A física quântica e a teoria da relatividade foram decisivas para a redefinição de critérios básicos da mecânica. O axioma da consubstancialidade e imanência da matéria foi desmentido pelas equações de transformação de massa em energia devidas a Albert Einstein e substituído pelo princípio segundo o qual a velocidade da luz não pode ser atingida no vácuo por nenhum outro corpo. Além disso, a noção abstrata de continuidade infinitesimal dos processos encontrou uma antítese poderosa na hipótese da transmissão discreta dos intercâmbios energéticos em todas as suas manifestações e derivações dinâmicas que, segundo a teoria quântica, se verifica no interior do espaço atômico.
A conseqüência imediata deste ambiente de mudança foi o ressurgimento de um espírito crítico nas abordagens filosóficas, que iam desde o determinismo hereditário do pensamento ocidental tradicional a uma visão probabilística e de certo modo aleatória dos fenômenos do universo. A imensa quantidade de dados disponíveis para a ciência moderna e a utilização de sistemas eletrônicos de computação para seu processamento, conduziram a uma reinterpretação dos resultados baseada na estatística. Embora a maior parte das reflexões contemporâneas sobre as possibilidades da ciência não descarte a existência da relação causa-efeito na natureza, sustenta também a incapacidade do homem para estabelecê-la para todos os fenômenos.
Além de profundas modificações no ideal científico da física, o século XX assistiu a um vertiginoso progresso das tecnologias em todas as áreas, o que incidiu sobre as formulações teóricas e as experiências práticas. A física nuclear e o eletromagnetismo permitiram a utilização de potentes fontes de energia e abriram as vias de novas possibilidades de comunicação à distância, enquanto a termodinâmica e a resistência dos materiais encontraram amplos campos de aplicação em diversos ramos da indústria.
Além da notável evolução experimentada pela física no século XX, outra variável incidiu poderosamente sobre essa ciência: a incorporação de áreas e princípios antes privativos de outras ciências, como a química por exemplo. Os limites entre as ciências não parecem mais delimitados com exatidão, pois em muitos aspectos elas se interpenetram. O espírito da teoria da relatividade, símbolo dessa época, se estendia assim numa coerente lógica interna às idéias e postulados filosóficos da física moderna.
Acontecimentos, conceitos e personalidades importantes da física no século XX estão reunidos nos verbetes do quadro nº 4.
QUADRO Nº 4: FÍSICA: SÉCULO XX
Fenomenologia e criação dos modelos da física
Na busca do objetivo primordial de seu estudo, que pode resumir-se como o anseio de descrever e caracterizar a evolução das propriedades dos corpos afetados pelos fenômenos da natureza inerte, a física se destacou, desde sua expansão no século XVI, como a herdeira direta do pensamento filosófico causal e universal do aristotelismo, assim como de seu prolongamento escolástico medieval.
Esse enfoque, solidamente transmitido até o alvorecer do século XX, resultou na tentativa de sintetizar todas as leis conhecidas da física num conjunto limitado de axiomas gerais capazes de expressar os princípios fundamentais do universo. O enunciado desses axiomas se centrou em duas visões complementares da física, profundamente entrelaçadas e dependentes entre si: a definição de um sistema de referência universal dos fenômenos físicos e a elaboração das linhas básicas da metodologia de trabalho dessa ciência.
A conjunção desses dois aspectos constitui uma das principais preocupações da física contemporânea, sujeita a uma infinidade de novas descobertas que, alicerçadas na compreensão racional e ordenada do mundo, obrigam a reformulações periódicas de algumas de suas proposições.
A análise dos sistemas físicos, do ponto de vista da ciência atual, leva a que se considerem dois pares de grandezas como fundamentais: massa e energia, qualidades próprias dos corpos físicos; e espaço e tempo, que definem o contínuo onde o par anterior se situa. Esses conceitos, existentes desde os primórdios da física, quando se enunciaram as leis que regem os fenômenos da natureza, adquiriram, à luz das teorias de equivalência desenvolvidas ao longo do século XX, novos significados, diversos daqueles propostos pela física clássica.
Fundamentalmente, as conclusões extraídas da teoria da relatividade de Einstein negam a existência de um tempo e um espaço absolutos como grandezas independentes e defendem a conjunção das duas num todo que determina a evolução do existente. Dentro desse contexto de referências relativas espaço-temporais, a totalidade dos fenômenos físicos encontra sua manifestação genuína num intercâmbio de energia ou massa, consideradas por sua vez como partes equivalentes ou transformáveis entre si dentro de um único processo, como demonstra o fenômeno das reações nucleares.
As descobertas da física quântica e nuclear compõem um primeiro quadro de conceitos, ao postular que tanto a matéria como a energia se constituem de partículas elementares -- transmissoras e integrantes mínimas de todos os fenômenos e interações físicas -- de natureza dual, que comportam um componente corpuscular e outro ondulatório.
As manifestações externas dos intercâmbios energéticos e materiais se resumem em quatro tipos fundamentais de interações físicas. A primeira delas é a gravitacional, em razão da qual toda acumulação de massa exerce uma força atrativa que afeta os componentes corpusculares e ondulatórios das partículas situadas a seu redor, embora seus efeitos sejam perceptíveis principalmente em fenômenos como o movimento planetário e a gravidade terrestre. A segunda é a eletromagnética, observável nos fenômenos de atração e repulsão elétricas e magnéticas de circuitos e ímãs. Finalmente, há as interações forte e fraca. A forte explica a consistência dos núcleos atômicos e sua capacidade para conter, num espaço de dimensões mínimas, partículas cujas características eletromagnéticas provocariam sua repulsão. A fraca, de curto alcance, da mesma forma que a anterior e, em contraste com as duas primeiras, causa certos fenômenos de natureza complexa observados em certas partículas subatômicas.
A tendência unificadora do pensamento físico promoveu a busca de soluções teóricas globais. Assim, graças ao valioso instrumento físico-matemático representado pela teoria dos campos, que contempla as características dos acontecimentos em função das perturbações que produzem em seu meio, se conseguiu uma integração praticamente total no tratamento das interações eletromagnética, forte e fraca, e parcial, ainda que sem claras esperanças, na concepção conjunta das influências gravitacionais.
Os verbetes que tratam fenômenos físicos em particular e seus principais descobridores estão reunidos no quadro nº 5.
QUADRO Nº 5: FENÔMENOS FÍSICOS
A adoção de uma precoce e rigorosa metodologia de trabalho, que em seus estágios iniciais provém basicamente da física dos séculos XVI e XVII, fez da física uma ciência privilegiada em relação às demais. Vastamente aplicada pela maioria das disciplinas científicas, a metodologia da física se inspira num conjunto de princípios que pode resumir-se nos seguintes pontos: (1) a observação e a experiência como fundamento de todo conhecimento físico; (2) o emprego de um método de raciocínio e abstração que vai do particular ao geral e, uma vez feita a generalização, se aplica às experiências particulares; (3) a utilização da linguagem formal lógico-matemática para expressar hipóteses, deduções e resultados; (4) o critério de evolução interna da própria filosofia da física, para evitar uma defasagem com os descobrimentos de novas realidades; e (5) a admissão de hipóteses inicialmente não contempladas.
O efeito mais destacado da metodologia da física é sua aparente sistemática pré-científica, no sentido de reduzir a validez de suas afirmações aos aspectos mais operacionais de seu tratamento, de maneira que em definitivo só se considera como fenômeno físico a realidade aferível pela experiência humana. Por isso, o desenvolvimento da física no transcurso dos últimos séculos tem sido acompanhado de uma progressiva melhora dos instrumentos, ao ponto de se estabelecer uma evidente correspondência entre os avanços tecnológicos e as conquistas da ciência.
O emprego generalizado de dispositivos de medição das propriedades físicas dos corpos introduziu uma questão adicional na série de postulados básicos da metodologia de trabalho: a influência que o próprio sistema de medida exerce sobre os resultados. Mesmo admitindo desenho e calibragem perfeitos dos instrumentos de medição e absoluta imparcialidade na apreciação do pesquisador, todo dispositivo de medição distorce as condições naturais da experiência ao inserir-se nele como mais um integrante do fenômeno observado. Assim, as lentes que absorvem parte da energia luminosa que incide sobre elas ou os amperímetros que modificam a intensidade de corrente elétrica que pretendem determinar representam apenas alguns casos ilustrativos dessa circunstância.
Para reduzir a influência dos instrumentos de medição e os efeitos da intervenção humana sobre ela, tomam-se algumas precauções de maior ou menor eficácia. Entre elas destaca-se o uso de técnicas diversas para estudar um mesmo fenômeno, com posterior confronto dos resultados, e o emprego de técnicas estatísticas que, sob variadas condições, oferecem resultados médios com um grau mínimo de desvio.
Informações sobre os critérios básicos de metodologia e instrumentação na física se encontram nos verbetes do quadro nº 6.
QUADRO Nº 6: METODOLOGIA E INSTRUMENTOS DA FÍSICA
Dentro da concepção dos modelos físicos ideais aplicáveis aos sistemas naturais, observou-se na evolução da ciência uma marcada tendência à utilização de argumentos lógicos e matemáticos para expressar hipóteses, proposições e conclusões.
Já na Grécia clássica, a escola pitagórica defendia, em suas teorias sobre a harmonia, a música e a astronomia, que a natureza está escrita em linguagem matemática. Essa mesma idéia foi retomada pelos cientistas do século XVII. As descobertas de Galileu no domínio da dinâmica referendaram-na e Isaac Newton levou-a até as últimas conseqüências, legando à posteridade um conjunto de leis, expressas em termos matemáticos, que se aplicava aos fenômenos físicos fundamentais. A área da matemática cujo descobrimento se deve a Newton e a Gottfried Leibniz denomina-se cálculo infinitesimal e facilitou imensamente a abstração do que existe de geral em cada fenômeno particular e a generalização das leis físicas.
A complexidade de certos modelos físicos exige que eles sejam expressos em termos altamente abstratos. Assim, a estreita relação que se estabelece às vezes entre a física e a matemática torna difusos os limites entre as duas ciências. Os conceitos da mecânica quântica e da física de partículas, ainda que parcialmente corroborados pela experimentação, muitas vezes surgem a partir da pura abstração matemática, e noções transcendentais como a do elétron -- partícula elementar subatômica de carga negativa, responsável pelos fenômenos eletromagnéticos -- se revestem, aos olhos dos mais rigorosos filósofos, do caráter de entidades especulativas, ante a impossibilidade de demonstrar de modo prático sua existência real.
Do ponto de vista histórico, as contribuições da matemática à física desempenharam um papel importante para o ritmo acelerado de seu progresso. A recuperação da grafia árabe dos números, a invenção dos logaritmos, a evolução da análise infinitesimal e a teoria dos limites, além dos novos e revolucionários conceitos da topologia e da geometria, nos quais se inspirou a teoria da relatividade, são alguns dos fatos mais destacáveis desse desenvolvimento paralelo. A compilação e o estudo das informações extraídas da experiência, traço essencial da física moderna, encontraram apoio também nas técnicas matemáticas pertencentes a ramos como a probabilidade, a estatística e, nas últimas décadas do século XX, a informática.
Desse modo, os modelos matemáticos da ciência contemporânea conformam o substrato lógico e lingüístico que estão na base da concepção que se tem hoje do mundo físico, da mesma forma que a filosofia natural adotou na antiguidade as normas da lógica filosófica para apoiar suas idéias sobre o cosmos.
Os verbetes que detalham as técnicas matemáticas empregadas pela física e os fundamentos de sua utilização estão relacionados no quadro nº 7.
QUADRO Nº 7: CONTRIBUIÇÕES DA MATEMÁTICA PARA O PROGRESSO DA FÍSICA
Subdivisões da física
Os fenômenos físicos foram observados desde os tempos antigos com uma atitude orientada para a observação da natureza, embora freqüentemente se tenham empregado as conclusões dessas observações em hipóteses abstratas sobre o funcionamento do mundo. Nos primórdios da ciência, o único meio de que dispunha o investigador para entrar em contato com os eventos e objetos exteriores a ele eram seus próprios sentidos. Assim, não é de estranhar que as primeiras divisões da física tenham se inspirado em distintas sensações experimentadas pelo corpo humano.
Essas considerações explicam o precoce aparecimento da física, em comparação com o nascimento muito mais tardio das disciplinas científicas. Áreas do conhecimento como a acústica e a óptica, associadas diretamente à percepção auditiva e visual, se delinearam como objeto de interesse desde os primeiros estágios da evolução da ciência. De modo paralelo, a sensação de calor foi tratada na especialidade denominada termodinâmica, freqüentemente inter-relacionada com diversos ramos da química. A noção de movimento, cujas leis se decifravam com maior facilidade, levou ao nascimento da mecânica, provavelmente a especialidade que mais evoluiu durante as primeiras fases da física.
Ao conjunto de disciplinas que conformam a física acrescentou-se, a partir do século XIX, um novo ramo que se ocupou do estudo do eletromagnetismo. Esse fenômeno, causador de efeitos luminosos e de outros fatos já observados, permanecia intangível para os sentidos, incapazes de perceber os fenômenos elétricos e magnéticos que ocorrem na natureza. Essa primeira abordagem dos fenômenos menos evidentes para o homem se expandiu graças à utilização de métodos tomados de empréstimo à mecânica, à termodinâmica e à óptica. Posteriormente, delinearam-se dois grandes ramos da física, de concepção marcadamente abstrata: a física quântica, considerada por alguns autores como uma área subordinada à mecânica, com um conjunto de procedimentos e forma de trabalho próprios; e a física nuclear e de partículas, que, baseando-se em critérios eminentemente matemáticos, busca identificar os componentes mínimos da matéria e da radiação, assim como definir as interações que têm lugar entre eles.
De modo geral, podem-se distinguir, assim, quatro grandes áreas da física: a mecânica, que estuda as causas e as leis do movimento nos diferentes meios materiais; o eletromagnetismo, que estuda os fenômenos elétricos e magnéticos, assim como as radiações compreendidas no espectro eletromagnético de freqüências, no qual se inclui a luz; a termodinâmica, ou ciência das trocas de energia que ocorrem nos processos físicos; e a física do átomo e das partículas subatômicas, que desce até a particularização mínima da composição da matéria e da energia.
Desse ponto de vista, a óptica pode ser considerada uma parcela desenvolvida e fortemente especializada do eletromagnetismo, enquanto a acústica, que estuda a propagação no espaço e no tempo de uma perturbação material denominada som, pode ser entendida como subordinada à mecânica.
Os verbetes em que são tratados os princípios e leis que regem estas duas últimas disciplinas, assim como as biografias dos cientistas dedicados a essas áreas da física, se relacionam no quadro nº 8.
QUADRO Nº 8: ÓPTICA E ACÚSTICA
O objeto da mecânica é definir as leis que regem os movimentos dos corpos. Distingue-se dentro da mecânica uma área teórica, na qual se definem conceitos como ponto material, velocidade, aceleração instantânea, eixos de rotação etc.; e uma mecânica aplicada, intimamente relacionada com a engenharia.
A mecânica clássica, assim denominada por suas origens históricas, se dedicou preferentemente às questões do equilíbrio, na especialidade denominada estática, e do movimento e suas causas, analisados pela disciplina conhecida como dinâmica. Os fundamentos dessa ciência se devem, dentro de uma visão geral da matéria, aos cientistas da revolução pós-copernicana, entre os quais se destacou Isaac Newton, que foi capaz de resumir em sua teoria da gravitação universal, mediante um enunciado conciso e simples, as leis básicas do movimento.
Segundo Newton, todo movimento se deve à atuação de forças ou interações. Isso ocorre com todos os corpos. O estudo dos movimentos dos planetas e astros deu origem a uma disciplina subsidiária denominada mecânica celeste, que expressa matematicamente a ordenação e a disposição dos sistemas planetários. Newton desconhecia os fenômenos eletromagnéticos e nucleares, igualmente causadores de efeitos cinemáticos, embora o rigor de seus postulados tenha assegurado o êxito de sua teoria e sua perpetuação histórica.
Derivada dos princípios formulados por Newton, a mecânica dos fluidos ganhou identidade própria como área da física ao incluir entre seus conceitos básicos noções específicas como a viscosidade e o atrito entre as partículas de um fluido.
O panorama da mecânica clássica se alterou de modo substancial com o surgimento de novos ramos da física no século XX. A teoria da relatividade geral, por um lado, retificou as condições de aplicação das hipóteses de Newton e analisou os sistemas mecânicos com os critérios da relatividade dos sistemas de referência espaço-tempo e da possibilidade de transformação de massa e energia e vice-versa. A teoria da transferência discreta de energia a níveis atômicos, sintetizada nas hipóteses da física quântica, deu lugar à mecânica ondulatória.
Esta refutou a validade da mecânica clássica em escala atômica e defendeu, opondo-se diametralmente à opinião vigente até o século XIX, tanto a equivalência dos conceitos de corpúsculo material e onda, como a impossibilidade de conhecer com exatidão a posição e a velocidade de uma partícula concreta, ou, o que dá no mesmo, seu estado energético num instante determinado. Essa idéia, resumida no chamado princípio da incerteza, acarretou a necessidade de introduzir procedimentos probabilísticos e estatísticos na mecânica atômica, que até então eram reservados a outros campos da física, como a dinâmica dos gases.
Citam-se os verbetes referentes às diferentes áreas da mecânica no quadro nº 9.
QUADRO Nº 9: MECÂNICA
Observados desde a antiguidade em fenômenos como os raios das tempestades e a ação de minerais, como a magnetita, os efeitos e causas de natureza elétrica e magnética não foram satisfatoriamente analisados até o século XIX, quando os pesquisadores reuniram os resultados obtidos pelos pioneiros do século precedente e construíram uma teoria única para ambos os tipos de interações.
Os campos eletromagnéticos se devem à presença de cargas elétricas no espaço. Entende-se por carga elétrica a qualidade física das partículas elementares que, quando se combinam para constituir um corpo, conformam a carga elétrica macroscópica do mesmo. Existem duas classes de cargas, convencionalmente denominadas negativa e positiva, de modo que as partículas carregadas com sinal diferente se atraem reciprocamente, conforme reza uma lei física semelhante à lei da gravitação de Newton, e se repelem com intensidade equivalente quando são de mesma natureza.
Os elétrons, partículas subatômicas de carga elétrica negativa, podem ser definidos como unidades elementares da eletricidade e, devido a sua relativa liberdade de movimento em escala atômica, são responsáveis por grande número dos fenômenos elétricos. Assim, a corrente elétrica que percorre um fio metálico se deve normalmente ao movimento de elétrons numa determinada direção dentro desse fio. A condutividade através dos líquidos que participam de uma solução se observa, na maioria dos casos, graças ao movimento de átomos carregados positiva ou negativamente que recebem o nome de íons.
Os fenômenos magnéticos provêm do movimento de cargas elétricas, como defendem os postulados básicos do eletromagnetismo, expressos em equações matemáticas por James Clerk Maxwell, no século XIX. As perturbações magnéticas induzem campos elétricos que atuam sobre as cargas próximas, cujo movimento resultante reverte, por sua vez, na modificação das características do campo magnético inicial. Cada um dos campos citados contém uma energia própria armazenada que, num acoplamento perfeito, se desloca no vácuo a uma velocidade aproximada de 300.000km/s. Essa proposição ofereceu, no século XIX, uma explicação satisfatória para a questão da natureza da luz, considerada como uma região limitada do espectro eletromagnético observável pela visão humana.
As radiações pertencentes ao espectro eletromagnético incluem desde ondas de rádio, de baixa freqüência, até os raios gama, cuja elevada freqüência e poder de penetração faz deles elementos nocivos para os seres vivos. Entre os dois extremos, sucedem-se, em ordem crescente de freqüência, as microondas, a radiação infravermelha, a luz visível, a ultravioleta e os raios X.
Os fenômenos eletromagnéticos e seus descobridores estão tratados nos verbetes relacionados no quadro nº 10.
QUADRO Nº 10: FENÔMENOS FÍSICOS DE NATUREZA ELETROMAGNÉTICA
Os estudos da termodinâmica se referem particularmente à revelação dos processos por meio dos quais se produzem os intercâmbios energéticos entre os corpos. Expressa em seus princípios gerais mediante um conjunto de leis cujos primeiros enunciados remontam aos estudos sobre gases realizados no século XVIII, a termodinâmica emprega os seguintes conceitos fundamentais: (1) energia, definida como fonte de toda ação física de um corpo, que pode manifestar-se em forma de movimento ou perturbação sobre seu meio, ou armazenar-se sem possibilidade de aproveitamento dentro do sistema; (2) trabalho ou energia investida na produção de um processo físico; (3) calor, trabalho não útil procedente de causas diversas; e (4) temperatura, atributo termodinâmico por excelência, que permite estudar a evolução energética dos modelos dessa ciência.
Tem especial interesse o estudo termodinâmico de sistemas fechados e isolados, nos quais as leis fundamentais da termodinâmica postulam a conservação global da energia do sistema, independentemente das trocas parciais entre seus componentes, e o aumento incessante, em cada intercâmbio físico, do valor de uma grandeza conhecida como entropia, que se relaciona, dentro da complexidade de sua definição, com o conceito de desordem interna dos corpos. O aumento da entropia se acompanha indefectivelmente do incremento de energia não-aproveitável dentro do sistema, razão pela qual, se este alcança seu estado de máxima entropia, se tornará incapaz de alimentar qualquer tipo de movimento ou interação, isto é, morrerá do ponto de vista térmico.
Um ramo de especial relevância dentro da termodinâmica é conhecido como mecânica estatística, que analisa as trocas de energia nos níveis particulares de cada corpúsculo. Utiliza, para seus cálculos, os princípios da estatística e da probabilidade. Em alguns dos enfoques e métodos dessa disciplina se baseou a teoria quântica em seus primeiros momentos.
Os verbetes que se referem aos princípios básicos da termodinâmica, suas especialidades e cientistas destacados na área se relacionam no quadro nº 11.
QUADRO Nº 11: TERMODINÂMICA
De constituição recente, a física atômica e de partículas constituiu, ao longo do século XX, uma das especialidades mais destacadas da física, objeto permanente de novas descobertas e teorias. Desde a descrição atômica da matéria, que data do início do século XIX, a física penetrou, com os meios do intelecto e da especulação teórica avalizada pelos resultados experimentais, no interior dos átomos e descobriu que eles se compunham de uma região exterior, ou envoltório, povoada de elétrons, e de um núcleo, onde se descobriu a existência de agregados de partículas denominadas núcleons. O estudo dos modelos teóricos, tipos de interações, transmutações de partículas através de reações nucleares e seu equilíbrio energético correspondem às diferentes áreas da física atômica e nuclear.
O aperfeiçoamento das técnicas de trabalho e a realização de uma variada gama de experimentos científicos nesse terreno conduziram ao descobrimento das partículas subatômicas que apresentam, freqüentemente, meia-vida extremamente curta, no decorrer das trocas nucleares de massa e de energia. O amplo universo de partículas detectadas gerou um sério problema de classificação das mesmas, árdua tarefa na qual os cientistas da atualidade investem grandes esforços, assim como na identificação de sua natureza elementar ou composta. As teorias mais avançadas da física das partículas descobriram a existência de partículas subatômicas denominadas quarks e conseguiram mesmo reproduzi-las artificialmente, embora elas só possam existir durante bilionésimos de segundo.
A importância dessas pesquisas é amplamente reconhecida, tanto pela aplicação prática de suas descobertas na indústria e na medicina como pelas contribuições que oferecem a outras ciências, seja a química ou a matemática.
Temas relativos à física nuclear e de partículas estão tratados nos verbetes indicados no quadro nº 12, que inclui as personalidades de destaque nessa área da física.
QUADRO Nº 12: FÍSICA NUCLEAR E DE PARTÍCULAS
Física aplicada
Tradicionalmente, apóiam-se na física teórica as técnicas aplicadas em engenharia, como demonstra a atividade de eminentes sábios como Arquimedes e outros estudiosos clássicos da natureza. Assim se projetaram as roldanas, os sistemas de transporte e diversos dispositivos mecânicos e hidráulicos.
O atual estágio de desenvolvimento das sociedades deve-se à aplicação de técnicas descobertas por várias ciências, mas nenhuma como a física é responsável pelas idéias e saberes que permitiram construir máquinas empregadas para fins industriais, aparelhos de uso doméstico e outros elementos que definem os traços mais característicos da civilização contemporânea.
Exemplos disso são os sistemas de transporte, baseados nos princípios da termodinâmica, quanto ao projeto e execução das máquinas propulsoras alimentadas por combustíveis, e da mecânica dos fluidos, quanto às questões aerodinâmicas e referentes ao movimento de corpos sólidos num meio gasoso. Assim se construíram aeronaves, barcos e veículos terrestres de alta tecnologia. Os progressos no conhecimento do eletromagnetismo e da resistência de materiais, que redundaram na descoberta de novos sistemas de tratamento da informação por meio de dispositivos eletrônicos miniaturizados; o tratamento industrial de materiais com inovadoras técnicas de criologia, que permitem um aproveitamento econômico notavelmente superior; e a rápida evolução dos meios de comunicação, baseados também nas pesquisas sobre eletromagnetismo, compõem uma amostra representativa da repercussão das descobertas da física em todos os campos das sociedades modernas.
Conscientes da importância econômica que pode representar a utilização de certos inventos, tanto como da necessidade de manter os produtos em ritmo de permanente evolução, as empresas privadas são hoje financiadoras de boa parte da pesquisa de ponta na área da física. Muitos dos físicos mais renomados desenvolvem suas pesquisas para empresas em lugar de fazê-lo em centros universitários ou instituições oficiais. As pesquisas sobre materiais (cerâmicas, aços, plásticos), sobre circuitos e outras têm aplicação direta em processos de fabricação e permitem que os físicos trabalhem em equipes multidisciplinares usando laboratórios e recursos técnicos de primeira ordem.
Verbetes que reúnem as principais aplicações da física e os pioneiros nesse campo se relacionam no quadro nº 13.
QUADRO Nº 13: FÍSICA APLICADA
A física atual não é, portanto, uma disciplina distanciada do meio social no qual se pratica. Os múltiplos objetos de suas pesquisas, desde as mais teóricas ou as de mais imediata aplicação prática, estabelecem relações com outras áreas científicas ou de interesse social. O físico do século XX difere muito do cientista arquetípico encerrado em seu próprio mundo. Atua em colaboração com outros cientistas, estabelecendo um enriquecedor fluxo de conhecimentos. Entretanto, e isto talvez seja ainda mais importante, também é consciente da transcendência de seus estudos na transformação da sociedade em que vive. Fiéis a essa idéia, muitos físicos empreenderam um trabalho de divulgação dessa ciência, ensinando as linhas gerais de pesquisa nuclear ou astronômica. Outros expressam publicamente suas opiniões sobre questões de caráter geral nas quais o componente físico, ou científico, tem grande importância, como é o caso dos debates ecológicos.
Por vários motivos, a física tem sido uma das disciplinas mais permeáveis às preocupações da sociedade. Os especialistas nessa matéria, talvez pelo objetivo de abarcar todos os elementos do meio circundante, sejam eles gigantescos ou microscópicos, se caracterizam em muitos casos por um espírito marcadamente humanístico. Nesse amplo contexto de atividades, inter-relações e repercussões práticas em outras áreas, a física se configura como uma das fontes essenciais dos conhecimentos que a humanidade armazena sobre a natureza dos seres e objetos a sua volta. Assim, resume em seus princípios os processos básicos de evolução dos diferentes sistemas do universo, no qual se inspiram, como um conjunto primordial de referências, as demais áreas das ciências da natureza, como a biologia, a química, a geologia e a meteorologia.
BIBLIOGRAFIA
Schemberg, M. Pensando a física. São Paulo, Brasiliense, 1984. Reflexão sobre a origem dos conceitos da física e sobre a ciência como inspiradora de transformações na natureza e na vida humana. Mário Schemberg é o mais conceituado físico brasileiro da atualidade.
Crear, J. Fundamentos da física. Rio de Janeiro, Livros Técnicos e Científicos, 1981. Livro destinado a estudantes de cursos básicos de física e de ciências em geral.
Bohr, N. Física atômica e conhecimento humano: ensaios 1932-1957. Rio de Janeiro, Contraponto, 1996. Niels Bohr, um dos criadores da teoria quântica e ganhador do Prêmio Nobel de física em 1922, aborda as conseqüências das descobertas da física atômica sobre o saber. Traz um debate entre Bohr e Einstein sobre os rumos da física.
Von Beyer, H. C. Arco-íris, flocos de neve e quarks. Rio de Janeiro, Campus, 1994. Obra de divulgação. Introdução aos fenômenos físicos, tratados de maneira acessível para leigos interessados. Explica, por exemplo, por que o céu é azul, como se formam os flocos de neve e o que ocorre no interior de um redemoinho.
Krauss, L. M. Sem medo da física: um guia para você não ficar perdido no espaço. Rio de Janeiro, Campus, 1995. Aborda o raciocínio físico e mostra como as idéias essenciais da física podem ser organizadas de modo a desenvolver teorias que norteiem a pesquisa moderna.
Chohfi, P. Ferramentas matemáticas para estudo da física. São Paulo, EPU, 1978. Obra que oferece ao estudante os pré-requisitos matemáticos indispensáveis para o estudo de física.
Einstein, A. e Infeld, L. A evolução da física. 4ª ed. Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, 1988. Obra em linguagem acessível a leigos. Publicada pela primeira vez quarenta anos antes da presente edição, sofreu poucas alterações feitas por Infeld, apesar de todos os avanços na área da física.
Costanti, F. Introdução à física moderna. Itajubá MG, Campus/EFEI, 1981. Exposição suscinta da teoria da relatividade de Einstein que procura mostrar a essência da concepção moderna da teoria física. Apresenta apêndice para revisão dos principais conceitos físicos.

Links

Provas de vestibular da:
Uepg http://www.cps.uepg.br/cps/
Utfpr http://200.19.73.111/ves/pg/gabarito.php
Impulso e quantidade de movimento http://sites.uol.com.br/helderjf
Revista do Professor e Artigos para Educação Infantil e Ensino Fundamental: www.ig.com.br/EducaRevista do professor
REvista do professor: www.RevistadoProfessor.com.br
Aulas Online300 cursos on-line com tutor, vídeo videoconferência, animação e mais:
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Introdução à Geometria não-euclideana

Os “Elementos” de Euclides
 Os Elementos de Euclides versam sobre questões introdutórias de matemática geral.
 Os Elementos são compostos por 13 livros contendo 465 proposições. Como antigamente era comum atribuir a autores de sucesso obras que não eram suas, algumas versões dos Elementos apareceram com um décimo quarto e até um décimo quinto livro, mas provou-se que estas obras não pertenciam a Euclides.
 A obra se propõe a deduzir todas as 465 proposições a partir de 10 afirmações iniciais; na verdade são 23 definições, 5 postulados e 5 noções comuns.
Os Postulados de Euclides
 Os gregos faziam distinção entre axioma (por eles também chamado de noção comum) e postulado, segundo (pelo menos) ‘as três vertentes descritas a seguir:
 um axioma é uma afirmação assumida como auto-evidente e um postulado é uma construção de algo assumido como auto-evidente; desta forma relacionamos axiomas e postulados como teoremas e problemas de construção;
 um axioma é uma suposição comum a todas as ciências; um postulado é uma suposição particular e peculiar da ciência em estudo;
 um axioma é uma suposição de algo que é ao mesmo tempo óbvio e aceitável para o aprendiz; postulado ´e uma suposição que não é necessariamente nem óbvia e nem aceitável para o aprendiz.


 Assim podemos admitir que Axiomas devem ser aceitos sem a necessidade provas e Postulados são aceitos por serem resultados de comprovações relativamente simples.
 Assim, os quatro primeiros postulados de Euclides são:
• Ponto é uma grandeza adimensional;
• Reta é uma sucessão infinita de pontos;
• Por um ponto passam infinitas retas;
• Por dois pontos passam uma única reta;
• Linhas retas paralelas são linhas retas que, cortadas por uma transversal, formam com esta ângulos internos de 90º, e se prolongam em suas extremidades se encontrando no infinito.
Geometrias Não-Euclidianas
 No início do século 19 ainda não estava claro se o Quinto Postulado tinha validade absoluta ou se podia ser desobedecido em geometrias alternativas. Os trabalhos de Saccheri e Bolay eram praticamente ignorados e as idéias de Lobatchevski eram tidas como absurdas por muitos matemáticos. Nessa época, o grande matemático alemão Bernhard Riemann chamou a atenção para uma falha cometida por Euclides, Saccheri e os outros pioneiros. É que eles sempre admitiam, sem contestar, que uma reta tem de ser infinita e ilimitada. Isso é dito no Segundo Postulado de Euclides e significa que, se um cidadão começasse a viajar em linha reta, seguindo a trajetória de um raio de luz, nunca chegaria ao fim da linha, mesmo se fosse eterno. Talvez isso valha apenas para o espaço euclidiano e não seja necessário em outros espaços, sugeriu Riemann. Deixando de lado essa restrição, Riemann mostrou que podia criar uma geometria na qual a soma dos ângulos de um triângulo era MAIOR que 180 graus. Essa geometria corresponde perfeitamente ao caso OBTUSO de Saccheri.

 A GEOMETRIA ELÍPTICA, que tem como caso particular a GEOMETRIA ESFÉRICA, pode ser visualizada pelo ponto de vista dos "chatóides" habitantes de um mundo de duas dimensões restrito à superfície de uma gigantesca esfera. Para esses chatóides, uma "reta", isto é, a menor distância entre dois pontos, deve ser o segmento de um grande círculo que passa pelos pontos e cujo raio é o próprio raio da superfície esférica chamado de “geodésia”
A soma dos Ângulos
 A soma dos ângulos de um triângulo na geometria elíptica é MAIOR que 180 graus. Na figura, a + b + g > 180º.

5º Postulado X Física Moderna
 A Física Newtoniana Clássica tem sua base de análise conceitual a noção de espaço euclidiana, restringindo sua aplicação a noção do “pequeno de mais”- micro universo - e do “grande demais” – macro universo. É com a a divulgação das novas compreensões geométricas trazidas pela análise matemática do quinto postulado que os físicos perceberam que ali estaria a possibilidade de um entendimento das micro partículas (por isso Física de partículas), através da análise da natureza e fenômenos relativos a luz.....

Clube de artes da unesco

http://ideias-soltas.net/2008/12/09/educacao-artistica-o-clube-da-unesco/

Acaba de ser criado um novo clube, o “Clube UNESCO de Educação Artística”, presidido por Ana Pereira Caldas, segundo noticia o DN. É bem-vindo e bem preciso, por isso saudamos a iniciativa.

A criação deste clube visa a constituição de um espaço permanente de discussão e afirmação sobre a relevância da área da educação artística em Portugal -matéria explorada há muito entre nós-, bem como da necessidade de promover a difusão dos seus modelos e práticas.
Para isso, constituiu um núcleo de consultores, em várias vertentes, integrado pelos nomes de André Dourado, Eugénia Vasques, Gabriela Canavilhas, João Mota, Jorge Salavisa, Jorge Vaz de Carvalho, José Manuel dos Santos, José Sasportes, Luís Serpa, Mark Deputter, Olga Roriz, Pedro Aparício, Pedro Strecht, Susana Toscano, Tiago Bartolomeu Costa, Teresa André e Wanda Ribeiro da Silva.

Ora, sob a égide da EDP da UNESCO, isto irá dar que falar e muita boa gente, ao que parece, aderiu muito prontamente a tão bem escudada iniciativa. Aliás, em email já a circular com uma circular, podemos ler que o clube pretenderá atender a tudo, mas tudo quanto bula em relação à educação artística. Veja-se:

O Clube UNESCO reúne entidades de natureza diversa, tornando- -se, assim, num interlocutor disponível para todos os que sobre ela agirem a nível institucional e particular.
(…)
O Clube UNESCO procurará colaborar com várias instituições locais, regionais ou internacionais nas acções ligadas com os objectivos da Unesco, em particular com a Comissão Nacional da UNESCO (…)

Da constituição deste clube deveremos esperar a organização de eventos artísticos com a participação de artistas e, quiçá, florescer uma frutífera mobilidade dos artistas através da UNESCO. Ou não…, espera.., deixa continuar a ler:

São seus propósitos, entre outros, a promoção do exercício de uma cidadania mais consciente e participativa em torno das questões ligadas à educação artística, bem como o desenvolvimento de seminários, reuniões, debates e exposições neste domínio das artes.

Ah, pois, parece que ele será mais artes performativas de colóquios, seminários, debates. Pronto, mas que diacho, não haverá arte nem artistas, mas podemos falar dela e deles em nome da UNESCO. Já não é mau, falar da coisa já é um grande incentivo e dá trabalho a muita gente. A artistas, não sei, mas a muita gente, ai isso acredito!
Pena foi não ter estado já em actividade, nem durante a discussão do Relatório de Avaliação do Ensino Artístitico, nem quando se elaborou, subscreveu e entregaram petições em sua defesa, nem aquando da destruição do modelo do ensino artístico especializado, em sumaríssima e estival Portaria, por parte deste Ministério da Educação, nomeadamente pelo seu Secretário de Estado Valter Lemos.
Não é coisa de monta, agora que é passado, porque tudo o que em prol de uma educação artística, exigente e séria, que ajude a ensinar as crianças, jovens e adultos possa ser feito, será muito bem-vindo.

Dicas para fazer um plano de aula

OBJETIVOS.
Os OBJETIVOS abrangem seis grandes áreas do conhecimento e devem sempre começar com verbos no infinitivo, uma dica é usar-los de acordo com os níveis de conhecimento da taxionomia de Bloom:
•Conhecimento – Conhecer, apontar, criar, identificar, descrever, classificar, definir, reconhecer e relatar no final, pois, se trata de RE.
•Compreensão – Compreender, concluir, demonstrar, determinar, diferenciar, discutir, deduzir, localizar, reafirmar no final por causa do RE.
•Aplicação – Aplicar, desenvolver, empregar, estruturar, operar, organizar, praticar, selecionar, traçar. Não tem RE.
•Análise – Analisar, comparar, criticar, debater, diferenciar, discriminar, investigar, provar. Não tem RE.
•Síntese – Sintetizar, compor, construir, documentar, especificar, esquematizar, formular, propor, reunir, voltar. Não tem RE.
•Avaliação – Avaliar, argumentar, contratar, decidir, escolher, estimar, julgar, medir, selecionar.

Obsaervação:Todo OBJETIVO tem que ter um verbo do CONHECIMENTO e outro da AVALIAÇÃO. Objetivo não se repete verbo. (+ ou – 5)

COMPETÊNCIAS
Nao é obrigatório que se indique as competencias a serem desenvolvidas a partir do assunto, mas é interessante que se faça visando facilitar a avalição.

Tem que ter verbos da COMPREENSÃO e da APLICAÇÃO. (+ ou – 3)

CONTEÚDO PROGRAMÁTICO OU EIXO TEMÁTICO
Quando for sobre a apostila/livro na sua totalidade e EIXO TEMÁTICO quando for apenas de uma parte/capítulo.

METODOLOGIA Indica com o professor pretende desenvolver a aula ou mediação
Aula expositiva dialógica (Vice-Versa), exposição via televisão ou via televisão/DVD de filme, documentário, clipe e etc. Exposição de transparências via retro projetor, elaboração de fichamentos, resumos de textos pré-selecionados, mapeamentos, resolução de exercícios, aplicação de miniaulas, utilização de recursos instrucionais (giz, quadro, apostila, TV, dvd).

AÇÃO DIDÁTICA
É a descrição do andamento da aula, também chamada de desenvolvimento, separada por momentos, descreve de maneiro breve o que se vai trabalhar na sala de aula, só pode ter verbos terminados em MENTO e AÇÃO. (+ ou – 3) Exemplo:
Primeiro Momento
Segundo Momento
Terceiro Momento
H
ABILIDADES
O que o aluno deverá desenvolver/adquirir durante as aulas, usando os verbos no substantivo, terminado em MENTO ou AÇÃO.
AVALIAÇÃO
Forma com que o aluno será avaliado pelo professor. Pode usar verbos sem o R, como por exemplo: CANTAR – CANTA. (+ ou – 3)
BIBLIOGRAFIA
Apostilas ou livros onde se teve o embasamento para a aula.

Introdução à Fisica Moderna


Wagner Sindici



O QUE É FÍSICA MODERNA

É a parte da física que estuda basicamente as descobertas físicas do final do séc. XIX em diante.
Analisando, portanto:
Teoria da relatividade geral
Teoria da relatividade restrita
Corpos Negros
Física nuclear
Big-Bang


Uma Nova Visão de Mundo

Com os trabalhos de Michael Faraday e James Clerk Maxwell, no século XIX, sobre o eletromagnetismo, a até então sólida concepção científica mecanicista sofre um primeiro grande abalo: era possível que existisse uma forma de realidade independente da matéria redutível a componentes básicos - o campo eletromagnético. O conceito de campo é um conceito sutil. O campo não pode ser decomposto em unidades fundamentais. Mas foi só com a descoberta dos quanta de energia, por Max Planck, em 1900, que a visão de mundo, em Física, começou a se transformar radicalmente. E Albert Einstein, em 1905, ao publicar sua

Teoria Especial da Relatividade - mais tarde ampliada na Teoria Geral da Relatividade -, promoveu uma ruptura conceitual revolucionária entre a nova realidade de um novo universo curvo e inserido num contínuum espaço-temporal e os conceitos mais básicos da física newtoniana, como, por exemplo, o do espaço euclidiano rígido, independente de um tempo universalmente linear, e de uma matéria inerte constituída de minúsculas bolinhas indestrutíveis, os átomos. Hoje sabemos que a medida do tempo varia conforme a velocidade com que se deslocam diferentes observadores, em diferentes referenciais, que o espaço é curvado pela presença de matéria, que matéria e energia são equivalentes, etc. Nasceu assim, junto com o século XX, a chamada Física Moderna.



Assim, os anos 20 estabeleceriam uma nova compreensão da estrutura da matéria. Com o desenvolvimento da Mecânica Quântica, através dos trabalhos de Niels Bohr, Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli, Erwin Schrödinger e outros, descobrimos uma estranha propriedade quântica: os elementos atômicos, a luz e outras formas eletromagnéticas têm um comportamento dual - ora se comportam como se fossem constituídos por partículas, ou seja, por elementos de massa confinada a um volume bem definido numa região específica do espaço, ora agem como se fossem ondas que se expandem em todas as direções. E, ainda mais estranho, a natureza do comportamento observado era estabelecida pela expectativa expressa no experimento a que estavam sujeitos: onde se esperava encontrar partículas, lá estavam elas, da mesma forma como ocorria onde se esperava encontrar a onda. Era como se o esperado se refletisse na experiência.

Como se poderia conciliar o fato de que uma coisa podia ser duas ao mesmo tempo, e como manter a objetividade se o tipo de experimento, e conseqüentemente a expectativa do esperado, pareciam determinar um ou outro comportamento experimental? A solução foi dada por Niels Bohr ao elaborar o princípio da complementaridade. Ele estabelece que, embora mutuamente excludentes num dado instante, os dois comportamentos são igualmente necessários para a compreensão e a descrição dos fenômenos atômicos. O paradoxo é necessário. Ele aceita a discrepância lógica entre os dois aspectos extremos, mas igualmente complementares para uma descrição exaustiva de um fenômeno. No domínio do quantum não se pode ter uma objetividade completa... Ruiu, assim, mais um pilar newtoniano-cartesiano, o mais básico, talvez: não se pode mais crer num universo determinístico, mecânico, no sentido clássico do termo.

Como se poderia conciliar o fato de que uma coisa podia ser duas ao mesmo tempo, e como manter a objetividade se o tipo de experimento, e conseqüentemente a expectativa do esperado, pareciam determinar um ou outro comportamento experimental? A solução foi dada por Niels Bohr ao elaborar o princípio da complementaridade. Ele estabelece que, embora mutuamente excludentes num dado instante, os dois comportamentos são igualmente necessários para a compreensão e a descrição dos fenômenos atômicos. O paradoxo é necessário. Ele aceita a discrepância lógica entre os dois aspectos extremos, mas igualmente complementares para uma descrição exaustiva de um fenômeno. No domínio do quantum não se pode ter uma objetividade completa... Ruiu, assim, mais um pilar newtoniano-cartesiano, o mais básico, talvez: não se pode mais crer num universo determinístico, mecânico, no sentido clássico do termo.

A nível subatômico não podemos afirmar que exista matéria em lugares definidos do espaço, mas que existem "tendências a existir", e os eventos têm "tendências a ocorrer". É este o Princípio da Incerteza de Heisenberg. Tais tendências possuem propriedades estatísticas cuja fórmula matemática é similar à formula de ondas. É assim que as partículas são, ao mesmo tempo, ondas. A Física deixa de ser determinística para se tornar probabilística, e o mundo de sólidos objetos materiais, que se pensava bem definido, se esfumaça num complexo modelo de ondas de probabilidade..

Cai o determinismo em Física. As "partículas" não têm mais significado como objetos isolados no espaço; elas só fazem sentido se forem consideradas como interconexões dinâmicas de uma rede sutil de energia entre um experimento e outro (Capra, 1982, 1986; Grof, 1988; Heisenberg, 1981). Ficou demonstrada que a certeza num universo determinístico era fruto do desejo humano de controle e previsibilidade sobre a natureza, e não uma característica intrínseca da mesma. A concepção newtoniana era apenas uma formulação lógica sobre a natureza, refletindo uma idéia pessoal de mundo.
Teria da Relatividade : Conceitos
A mais revolucionária descoberta, porém, foi a demonstração experimental do pilar central da Teoria da Relatividade: as partículas materiais podem ser criadas a partir da pura energia e voltar a ser pura energia. A equivalência entre matéria e energia é expressa pela famosa equação E=mc2. As teorias de campo transcenderam definitivamente a distinção clássica entre as partículas e o vácuo. Segundo Einstein, as partículas representam condensações de um campo contínuo presente em todo o espaço.

Por isso o universo pode ser encarado como um teia infinita de eventos correlacionados, e todas as teorias dos fenômenos naturais passam a ser encaradas como meras criações da mente humana, esquemas conceituais que representam aproximações da realidade., pois, segundo a interpretação de Compennhagem, formulada por Bohr e Heisenberg, não há realidade até o momento em que ela é percebida pelo observador. Dependendo do ajuste experimental, vários aspectos complementares da realidade se tornaram visíveis. É o fato de se observar que gera os paradoxos! Por isso a realidade é fruto do trabalho mental e ela tenderá a ter os contornos de quem a observa e que escolhe o quê e o como observar.



Relatividade do Tempo

A velocidade da luz no vácuo tem o mesmo valor c em qualquer referencial inercial, independentemente da velocidade da da fonte de luz

Assim, se uma pessoa, numa situação hipotética, viajar para fora da Terra alta velocidade terá uma contagem de tempo diferente daquela de quem ficou na Terra, sendo que para o viajante o tempo “passa” mais lentamente.
A equação para se obter o valor exato desse cálculo é:





Aplicação
Karina e Tiago têm a mesma idade, 16 anos. Os pais de Karina partem para uma longa viagem com velocidade igual a 0,99.c, permanecendo no espaço por 11,4 anos. Ao retornar a terra, Karina e Tiago terão, respectivamente, aproximadamente:
a)27 e 66 anos
b)66 e 27 anos
c)27 e 27 anos
d)27 e 97 anos
e)97 e 27 anos


Relatividade do Comprimento

Para o observador inercial, o comprimento se contrai e a altura se mantém.




Aplicação
Uma cometa de comprimento 26m viaja no espaço a uma velocidade de 0,8.c. Qual o comprimento desse cometa observado da Terra?





A Relatividade da Massa
A massa aumenta com a velocidade, em relação a um observador em repouso num referencial inercial.



Aplicação
(Unicamp) De acordo com a teoria da relatividade de Einstein, a massa (m) de um corpo varia de acordo com a velocidade(v) segundo a expressão:


(massa relativística) onde m0 é a massa do corpo e c é a velocidade da luz no vácuo.
Quando a velocidade v de um corpo aumenta, sua massa aumenta ou diminui?
Em que situação pode-se considerar a massa m como independente da velocidade?
Energia  Uma massa m, tem conteúdo energético dado por: E=m.c2, ou seja, um corpo que se desloca na velocidade da luz, se transforma em energia.

Dilatação espaço-temporal
Com o aumento da velocidade o espaço se curva em relação ao tempo.
Isto foi comprovado experimentalmente pela observação da partícula chamada de múon, que surge na atmosfera em decorrência das radiações cósmicas. O múon tem uma vida média de 2,2.10-6s, e se movem a uma velocidade muito próxima à da luz (v=2,994.108m/s). Portanto entre o momento que são criados e o momento que se desintegram deveriam percorrer uma distância média de:
d=v.t, logo d=2,994.108 .2,2.10-6 é d = 650m
No entanto eles são criados a quase 10km de altitude, e são detectados na superfície da Terra! Isso ocorre pois, para um observador na superfície da Terra, o tempo é relativo e maior, de acordo com a fórmula:


Assim, o tempo de vida de um múon, para alguém na Terra, passa a ser de aproximadamente 36.10-6s!
Percorrendo, então, relativamente ao seu tempo de vida, uma distância de 10 000m.

FÍSICA NUCLEAR

Analisa a força obtida da fissão (quebra) do núcleo do átomo (fissão nuclear) que é a explosão nuclear, e a fusão nuclear, que é a possível junção de átomos para compor uma nova matéria.
Foi o conhecimento físico que permitiu o desenvolvimento da bomba atômica.
Permitiu, também o conhecimento das subpartículas que compõem o átomo.
Força Nuclear
É a força que controla os movimentos dos elétrons, é a familiar força eletromagnética que mantêm unidos núcleo e eletrosfera de um átomo.
Unidades de Medida Radiação
O curie (abreviatura Ci) é a unidade de medida da atividade de uma fonte radioativa, sendo 1Ci = 3,7.1010 desintegrações por segundo.
O roetgen (abreviatura R) é a unidade de medida da exposição, ou seja a capacidade de um feixe de raios X ou raios gama ceder energia a um material através do qual eles passam, sendo 1R= 8,78mJ a 1Kg de ar seco nas CNTP. Um exemplo é o do raio X dental, que provê umas exposição de 300mR/s. Esta é a energia transmitida independente de haver ou não paciente na cadeira.


O rad (abreviação para dose absorvida de radiação), é a energia realmente absorvida pelo objeto específico que recebe a radiação.
As mãos, por exemplo, recebem 1 rad para 10 mJ/Kg cedido por energia ionizante.
Outro exemplo que podemos citar uma dose de 300rad de raios gama sobre todo o corpo durante um pequeno intervalo de tempo causará a morte de 50% de suas células.
Obs. Por ano recebemos no máximo 0,2 rad por ano.

BIG-BANG

Universo era totalmente concentrado em um único ponto;
O Universo está em expansão.
O Universo tem a forma de uma casca de noz.

Bliografia Básica

BROCKMAN, John. Einstein,l Gertrude Stein, Wittgenstein e Frankstein: reinventando o universo. São Paulo: Companhia das letras, 1988.

Capra, Fritjof. O Ponto de Mutação. São Paulo: Ed. Cultrix, 1986.

Capra, Fritjof. O Tao da Física. São Paulo: Ed. Cultrix, 1985.

Di Biase, Francisco. O Homem Holístico. Petrópolis: Ed Vozes,1995.

Guimarães, Carlos. Percepção e Consciência, João Pessoa: Ed Persona,1996.

HAWKING, Stephen. O Universo numa Casca de Noz. 5ª ed. São Paulo: Arx, 2002.

KAKU, Michio & TRAINER, Jennifer. Para Aém de Einstein.: A investigação cósmica para
uma teoria do univerrso. Mira-Sintra: Publicações Europa-América., 1987

WILL, Clifford. Einstein Tinha Razão? Testando a teoria da relatividade geral. Lisboa: Gradiva, 1989.





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