Física é uma ciência que estuda as propriedades da matéria e da energia, estabelecendo uma relação direta entre elas.
A palavra ”física”, no dicionário, significa “o estudo da matéria, da energia e da interação entre eles”.
Além disso, ela está relacionada com o termo grego “physiké” que significa “natureza”. Portanto, a palavra “física” refere-se à ciência que estuda a natureza.
Embora a definição dada na Antiguidade não esteja de todo errada, uma divisão científica acabou resultando nas áreas da química e biologia.
Sendo assim, cada uma delas passou a ter seu próprio campo de estudos, incluindo a física.
Em resumo, o conhecimento físico tem como base, sobretudo, as experimentações, observações e formulações matemáticas.
Além disso, também é papel desse conhecimento descrever, prever e justificar através de leis, algumas situações e fenômenos que podem ocorrer com um corpo no espaço com o decorrer do tempo.
Portanto, é papel da física estudar os fenômenos naturais da matéria.
Entretanto, é complicado definir um campo exato de atuação desse conhecimento. Isso porque, ele abrange muitos campos do conhecimento, mesmo que não percebendo.
O que é física?
Em resumo, a física é uma ciência natural que tem como foco o estudo das propriedades da matéria e da energia, estabelecendo uma relação entre elas.
Dessa forma, o conhecimento físico se dá por meio de observações experimentais e leis matemáticas. Isso com o intuito de explicar os fenômenos de interações entre espaço, tempo, matéria, movimento e energia.
Além disso, a física também é responsável por descrever e explicar a configuração das partículas fundamentais do universo.
Todo o universo é composto por partículas, então os fenômenos abordados em outras ciências também podem ser explicados pelo conhecimento físico. Afinal de contas, a física descreve a dinâmica dessas partículas.
Sendo assim, o conhecimento físico se entrelaça com as outras ciências.
O maior objetivo da física é explicar o funcionamento do universo. Dessa forma, ela se baseia em metodologias científicas e funções matemáticas.
Vale destacar, que a ciência física é a área de conhecimento mais antiga já existente. Isso porque, a sua origem remete às observações astronômicas feitas por povos milenares em todo o mundo.
Enfim, os objetivos da física podem ser:
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Objetivo especulativo. Primeiramente, o objetivo especulativo tem como objetivo, desvendar os enigmas da natureza, com o intuito de compreender a relação humana com o universo.
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Objetivo Prático. Em síntese, o objetivo prático pretende melhorar as condições de vida dos seres humanos por meio da tecnologia. Sendo assim, seria possível realizar tarefas de forma mais prática, aprimorando a qualidade de vida.
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Objetivo Esclarecedor. Por fim, a física analisa a causa e efeito de certos fenômenos. Entretanto, ela não é voltada à crenças e superstições, evidenciando uma diferença entre ambos.
Ramos da física
Como a física é muito vasta, ela se divide em algumas áreas para facilitar o seu estudo. Na física clássica, os campos de estudo da física clássica são:
1- Mecânica
Essa área estuda os movimentos das partículas. Sendo que ela se subdivide em: Cinemática, Dinâmica, Estática, Hidrostática e Hidrodinâmica.
2- Termologia
A termologia foca no estudo dos fenômenos relacionados à temperatura e ao calor.
3- Ondulatória
Essa área estuda os fenômenos relacionados com as ondas, suas características, propriedades e comportamentos.
Desse modo, ela estuda tanto a propagação das ondas eletromagnéticas e a acústica, como os fenômenos sofridos por ondas, como reflexão, refração, interferência, difração e absorção.
4- Óptica
Tem como objeto de estudo os fenômenos relacionados com a luz.
5- Eletricidade
Como o próprio nome indica, essa área estuda a eletricidade.
6- Magnetismo
Por fim, essa área visa estudar os fenômenos magnéticos.
Física clássica X Física moderna
A física se divide entre Física Clássica e a Física Moderna.
Primeiramente, a física moderna é responsável pela compreensão dos fenômenos microscópicos, como os que ocorrem em escalas subatômicas.
Além disso, ela estuda os corpos que se movimentam em velocidades próximas à velocidade da luz.
Por outro lado, a física clássica engloba os fenômenos que são macroscópios.
Exemplos disso são: o movimento dos astros e projéteis, funcionamento de máquinas térmicas, acústica, óptica geométrica, hidrostática, eletrostática entre outros.
Sendo que o conhecimento da física clássica foi desenvolvido sobretudo por nomes como Isaac Newton, Galileu Galilei, Johannes Kepler, Lorde Kelvin, entre outros.
Apesar de se dividir, ambas as categorias são muito importantes e estão ligadas entre si. Até porque, a física moderna existe graças à física clássica.
Fórmulas da física
Uma das bases da física são as formulações matemáticas, que são usadas para descrever diversos tipos de fenômenos. Para exemplificar, aqui iremos apresentar algumas fórmulas essenciais do conhecimento físico.
1- Velocidade média
Em síntese, a velocidade média está relacionada com o deslocamento de um corpo com o intervalo de tempo. A fórmula é:
2- Aceleração média
Serve para calcular a variação na velocidade de um móvel em função do tempo. Sendo assim, a sua fórmula é:
3- Energia cinética
A energia cinética serve para estabelecer a quantidade de energia relacionada ao movimento dos corpos.
4- Segunda lei de newton
Em síntese, a segunda lei de Newton diz que, se aplicarmos força sobre um objeto, ele produzirá um movimento em que a aceleração é proporcional à massa. Desse modo, a fórmula de cálculo é:
5- Princípio de Arquimedes ou Empuxo
Em resumo, a intenção é calcular a força exercida sobre um corpo inserido no interior de um fluido. Sendo que a fórmula é:
6- Equação fundamental da calorimetria
Serve para calcular o calor sensível recebido ou recebido por um corpo durante sua variação de temperatura. A fórmula é:
7- Primeira lei da termodinâmica
A primeira lei da termodinâmica é uma lei de conservação da energia. Sendo assim, ela estabelece que a variação da energia interna de um corpo é igual à diferença entre a quantidade de calor e o trabalho.
8- Equação do Calor Latente
É útil para calcular a quantidade de calor envolvida em uma mudança de estado físico. Isso por meio da fórmula:
9- Comprimento de onda
Em síntese, ela calcula o comprimento de onda de partículas com massa.
10- Relação de Dispersão
Possibilita relacionar a frequência e o comprimento de onda em qualquer tipo de onda. A sua fórmula é:
11- Campo elétrico
Possibilita estabelecer o módulo da força por unidade de carga nas proximidades de um corpo eletricamente carregado. Desse modo, a sua fórmula é:
12- Energia de repouso
Por meio dela é possível calcular a quantidade de energia contida em uma porção de matéria ordinária.
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13- Dilatação temporal
Por fim, essa é uma equação que serve para relacionar o tempo próprio ao tempo medido por um observador que se mova com velocidade próxima à velocidade da luz. A fórmula é:
Principais descobertas da física para a ciência
Inegavelmente, existem alguns marcos do conhecimento físico que ajudaram no avanço da humanidade e de diversas tecnologias. Confira linha cronológica alguns desses acontecimentos:
1 – Princípio de Arquimedes (250 a.C.)
Este físico desenvolveu uma teoria onde um objeto, quando colocado dentro de um fluido, sofre uma força de mesmo peso orientada para cima, fazendo com que o objeto fique flutuando.
2- Heliocentrismo (1514 d.C.)
O cientista Nicolau Copérnico elaborou um sistema solar onde o sol se encontra no centro de todos os outros planetas da órbita.
3- Leis de Movimento e Gravitação Universal (1687)
Isaac Newton idealizou três leis do movimento e a lei da gravitação universal. Isso se deu após a publicação de seu livro: “Princípios Matemáticos da Filosofia Natural”.
4- Lei de Coulomb (1785)
Em 1785, Charles Coulomb criou a equação usada para calcular o módulo da força de atração entre dois corpos eletricamente carregados.
5- Teoria Atômica (1803)
O pesquisador John Dalton desenvolveu a teoria de que a composição dos corpos se dá através de uma proporção permanente de elementos. Ele teve como base as obras de Antonie Lavoisier e Joseph Proust.
6- Energia cinética (1806)
Em 1806 Thomas Young estabeleceu uma grandeza relacionada à quantidade de movimento e à velocidade dos corpos.
7- Indução eletromagnética (1831)
Michael faraday estudou o campo magnético, e notou que a variação desse fluxo, promove correntes elétricas induzidas em materiais condutores.
8- Campo magnético terrestre (1838)
Foram os físicos Wilhelm Weber e Carl Gauss que desenvolveram a teoria de que o planeta terra produzia um campo magnético.
9- Conservação da energia (1843)
No ano de 1843, Julius Robert von Mayer, William Thomson e Lorde Kelvin estabeleceram as bases da primeira lei da Termodinâmica, isto é, a Lei de Conservação de Energia.
10- Segunda lei da Termodinâmica (1851)
Rudolf Clausius estabeleceu a existência de uma grandeza chamada entropia. Em resumo, ela é a responsável pelo aumento no grau de desordem dos sistemas físicos.
11- Equações de Maxwell (1864)
Essa equação desenvolvida pelo físico James Clerk Maxwell, foi nada mais do que a unificação das equações de eletricidade com as equações do eletromagnetismo. Além disso, ele também calculou a velocidade da luz.
12- Radioatividade (1896)
O físico Henri Becquerel descobriu a radiação através dos elementos radioativos.
13- Descoberta do elétron (1897)
J. J. Thomson descobriu o elétron, que é uma partícula oposta ao próton e de massa menor.
14- Radiação de Corpo Negro e Quantização do Campo Eletromagnético (1900)
Em 1900 Max Planck estabeleceu a equação que relaciona a temperatura de um corpo à frequência de onda eletromagnética emitida por ele.
Além disso, ele também quantizou a energia, criando a ideia de partículas de luz, conhecidas como fótons.
15- Obras de Einstein (1905)
O ano de 1905 foi marcado pela publicação de três artigos revolucionários por Albert Einstein. Em resumo, esses artigos serviram para lançar as bases da relatividade especial, do efeito fotoelétrico e do movimento browniano.
16- Descoberta do núcleo atômico (1911)
O ano de 1911 foi marcado por suas importantes descobertas. Primeiro, Ernest Rutherford descobriu o núcleo atômico. Pouco tempo depois, Karmenlingh Onnes descobriu a supercondutividade.
17- Ondas de matéria, éter e expansão do Universo (1923)
Stern-Gerlach realizou um experimento que definiu que as ondas eletromagnéticas propagam-se no vácuo e não em um meio hipotético chamado éter.
Por outro lado, Louis de’Broglie estabeleceu que todos os corpos com massa apresentam comportamento ondulatório.
Por fim, Edwin Hubble observou o movimento de afastamento das galáxias.
18- Eletrodinâmica Quântica (1948)
Em resumo, Richard Feyman criou a teoria que explica a interação entre fótons e partículas quânticas.
19- Teoria Eletrofraca (1967)
No ano de 1967 foi criada a teoria eletrofraca. Em síntese, trata-se de que é uma teoria quântica que explica os fenômenos de ordem subatômica.
20- Novas Partículas (1974, 1975, 1977, 1995, 2000, 2012)
Nos anos de 1974, 1975, 1977, 1995, 2000 e 2012 foram descobertas várias partículas. Por exemplo: quarks, táuons, bósons W e Z, léptons, e bósons de Higgs.
21- Computadores quânticos (1980)
No ano de 1980, Richard Feynman propôs a criação de computadores com base em sistemas quânticos.
22- Ondas gravitacionais (2015)
Por fim, em 2015 as ondas gravitacionais foram detectadas. Elas já eram previstas pela relatividade geral, mas foram detectadas, de fato, apenas em 2015, através da colisão de dois buracos negros bem massivos.
Fonte: Brasil escola, Mundo educação, Física net, e, por fim, Brasil escola.
Bibliografia:
- ANJOS, Talita A Física. [20–] Acesso em: 3 maio 2020.
- GONÇALVES, Júlio César Homem-Natureza: uma relação conflitante ao longo da história Revista Multidisciplinar da UNIESP
- HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da física. 1 – mecânica 7ª ed. [S.l.]: LTC.
