fundamentos de física i fundamentos de física i - Departamento de ...

AULA 1 - A FÍSICA E A COMPREENSÃO DA NATUREZA
OBJETIVOS (AO FINAL DESTA AULA VOCÊ DEVERÁ SER CAPAZ DE...)
• DISCUTIR COM SEUS COLEGAS ALGUNS ASPECTOS HISTÓRICOS DA MECÂNICA NEWTONIANA
• RECONHECER OS LIMITES DE VALIDADE DAS TEORIAS FÍSICAS E AS SIMPLIFICAÇÕES ENVOLVIDAS
• DESCREVER O QUE SÃO AS GRANDEZAS FÍSICAS, SEUS PADRÕES E SUAS UNIDADES
• ENTENDER O SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES E A NOTAÇÃO CIENTÍFICA
• FAZER ANÁLISE DIMENSIONAL, CONVERSÃO DE UNIDADES E ESTIMAR ORDEM DE GRANDEZA
• OPERAR COM ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS E EXPRESSAR A INCERTEZA DE UMA MEDIDA
• DISTINGUIR ENTRE PRECISÃO E EXATIDÃO DE UMA MEDIDA E CALCULAR O VALOR MAIS PROVÁVEL
1.1 ALGUMAS RAZÕES PARA NÃO SE ESQUECER DA FÍSICA
Quase todo livro de física que conhecemos começa com um discurso sobre o quanto a física
é bela e importante. Quanto a isto não restam dúvidas. Mas se a física é assim tão bacana e tão
fundamental porque será que as pessoas sempre nos dizem, educadamente, que “não gostam
muito da física”. Normalmente a razão desse desencanto é conseqüência da dificuldade com a
linguagem empregada (no caso, a matemática), e não com a física propriamente dita. Outras
vezes o problema não é com a matemática, mas com o entendimento dos conceitos. Também,
não é para menos, você deve se lembrar de ter passado horas discutindo sobre um determinado
assunto, escrevendo fórmulas e mais fórmulas no quadro, sem, contudo, ter feito o mais simples
dos experimentos para observar o que acontece.
Por exemplo, você entende que velocidade média é o deslocamento durante um dado
intervalo de tempo, sabe escrever que v m = ∆x/∆t, sabe que depende da direção e do sentido,
mas não compreende exatamente o que isto significa. Faça então o seguinte experimento:
Escolha um local em sua casa que esteja ligado ao seu quarto por uma linha reta. Experimente
andar do seu quarto até esse local, contando o número de passos e cronometrando o tempo gasto
no percurso. Calcule agora sua velocidade média.
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No nosso caso, para ir do quarto para o banheiro, foram percorridos 10 passos durante um
intervalo de tempo de 10 segundos. Logo, a velocidade média foi de 1 passo por segundo. Mas,
velocidade é uma grandeza vetorial. Quer dizer, depende da direção e do sentido. Como assim?
Se o objetivo fosse tomar um banho, andar 1 passo por segundo na “direção” quarto-cozinha não
serviria. Também não adiantaria estar na direção correta, quarto-banheiro, seria preciso andar no
“sentido” correto: do quarto para o banheiro.
Como pode ver, para aprender física é preciso vivenciar a física. E é com esse intuito
que gostaríamos de lhe convidar para uma jornada fascinante rumo ao entendimento do
comportamento da natureza e, conseqüentemente, da própria física. Mesmo porque você já
vivencia a física em seu dia-a-dia. Vamos lembrar algumas situações em que isto ocorre.
Imagine como seria comprar uma calça ou um sapato se em cada lugar que você chegasse o
número 37 dependesse do tamanho do pé do prefeito? Como seriam as relações comerciais entre
os países? E a comparação entre os trabalhos científicos? Pois é, o Sistema Internacional de
Unidades estabelece os padrões de comprimento, tempo e massa que permitem uma
uniformização das medições em todo o mundo.
Será que você conseguiria chegar a tempo em seu trabalho sem levar em conta o tempo
necessário para o deslocamento de sua casa até o local de trabalho? E sem levar em conta a
velocidade média dos automóveis no horário de pico do trânsito em sua cidade? Você já
experimentou descer de um ônibus em movimento? Por sua própria experiência, já sabe que sua
velocidade relativa ao chão é maior, portanto, precisará aumentar o ritmo de sua passada
quando colocar o pé no chão ou acabará caindo.
Seria possível andar se não houvesse atrito? Experimente correr de meias sobre um chão
bem encerado e depois sobre um piso bem grosso. Percebeu como a rugosidade do piso interfere?
Tente agora abrir a porta de sua casa empurrando próximo à maçaneta e depois próximo à
dobradiça? Qual é o jeito mais fácil? Aplicar uma força mais longe do ponto de rotação gera maior
torque, portanto, menor força para se realizar o mesmo movimento.
É mais fácil frear um carro ou um caminhão andando à mesma velocidade? Todo mundo
sabe que é o carro. Isso mesmo, precisa se fazer menos força para frear o objeto com menor
momentum ou quantidade de movimento.
Uma brincadeira que sempre fazemos com os alunos novatos no laboratório é pedir a eles
que fervam um pouco de água até 110 0 C. Depois de um bom tempo fervendo a água eles voltam
dizendo: “Professor, o termômetro não passa de 100 0 C !!!!”. Pior seria ter de tomar remédio para
febre toda vez que alguém resolvesse “medir” sua temperatura com a mão.
Você já viu um ovo que tenha espatifado no chão, espontaneamente, fazer o movimento
inverso e voltar, inteirinho, para cima da mesa? Você já vivenciou uma situação em que todo o ar
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