O estudo do movimento dos corpos precede em muitos anos a separação da física como um ramo da ciência. Registros astronômicos datam de 3.000 AEC, mas pode-se dizer que, como teoria, o estudo do movimento se inicia com os gregos, especialmente Aristóteles. Pode-se dizer, portanto, que o movimento é uma das grandes bases da física.
Dedicamos este mês ao movimento em seus conceitos clássicos. Além dos corpos e da física cotidiana, abordamos o som e a física de fluidos, que também se resumem a corpos em movimento, mas com tratamentos bastante distintos. Mas como esse estudo sistemático do movimento começou? E como chegamos até aqui?
Física Aristotélica
Para Aristóteles (384 — 322 AEC), movimento é um conceito amplo que representa mudança não apenas de posição, mas de estado, quantidade ou forma. Segundo a Física Aristotélica, as “coisas terrenas” seriam formadas por 4 elementos (terra, água, ar e fogo) e a ascensão e queda seriam a forma na qual estes elementos atingem seu “lugar natural”. Assim ele explica porque a fumaça sobe e uma pedra largada cai. Este princípio se conservou até o século XVI.
Qualquer movimento diferente do natural é considerado forçado e se mantém apenas enquanto a força é aplicada. É importante perceber que, para Aristóteles e seus seguidores, uma força constante aplicada a um objeto gera uma velocidade constante proporcional à força e inversamente proporcional à massa do objeto. Segundo essa concepção, uma pedra e uma pena caem com velocidades diferentes, o que parece verdade em uma observação cotidiana.
Física Medieval
Os conceitos e descrições aristotélicas foram bastante difundidos e duradouros. No século XI o modelo foi ampliado pelo polímata persa Avicena (979 — 1037), cujas ideias se tornaram a principal escola da Filosofia Islâmica. Sua contribuição para o movimento distingue os conceitos de força e tendência, que possibilitam uma melhor explicação do movimento de projéteis. Para ele, ao exercer força em um objeto, é transferida uma tendência de movimento e o objeto permanece se movendo até que a tendência seja exaurida. Esse conceito já traz indícios da ideia moderna de inércia e é considerado por muitos um precursor da Mecânica Newtoniana. Além disso, Avicena contribuiu para a metodologia científica, sugerindo a experimentação como meio para investigação e pesquisa.
Ainda no século XII, Abu’l-Barakāt al-Baghdādī (1080 — 1164) incrementou a descrição avicenista. Sua teoria do movimento faz distinção entre velocidade e aceleração, conceito ainda não definido por ele, e mostra que a força exercida sobre um objeto é proporcional ao incremento de velocidade, ao invés da velocidade, como proposto por Aristóteles. Considera-se que esta foi a primeira negação direta da Dinâmica Aristotélica, fundando a base para a Lei da Dinâmica Clássica. Os trabalhos de Avicena e Abu’l-Barakāt provavelmente foram grandes influências para o desenvolvimento da Teoria do Ímpeto, do filósofo francês Jean Buridan (1300 — 1358).
Física Clássica
O desenvolvimento do telescópio e a possibilidade de observar corpos celestes com maior definição levou à queda de uma das bases da Filosofia Aristotélica. Apoiado pelo heliocentrismo de Copérnico (1473 — 1543), Galileu (1564 — 1642) propõe que a Terra não é diferente dos outros planetas e faz uma série de experimentos. Seus experimentos demonstram que o tempo de queda de objetos independe da sua massa ou de movimentos horizontais. Além disso, Galileu afirma que as leis de movimento são invariantes para referenciais inerciais, ou seja, para uma pessoa que está dentro de um veículo sem informações do exterior é impossível saber se ele está parado ou se movendo com velocidade constante.
Diversos cientistas desenvolveram trabalhos no campo da mecânica, mas foi Newton (1642 — 1726) que se consagrou como pai da Mecânica Clássica. Foi ele quem unificou as três leis do movimento, que veremos mais adiante. A Mecânica Newtoniana segue imbatível para descrever a nossa física cotidiana, ou seja, de coisas não muito pequenas nem muito rápidas.
Diversos cientistas desenvolveram trabalhos no campo da mecânica, mas a unificação das três leis do movimento de Newton certamente foi um dos mais importantes movimentos para a Mecânica Clássica. A Mecânica Newtoniana segue imbatível para descrever a nossa física cotidiana. Vale a pena acompanhar a exposição para ver com mais detalhes.
Gabriel Cury Perrone e Laila Berg da Nobrega / Equipe AMLEF 2022
Saiba MUITO mais, mesmo:
- Departamento de Física — UFSC: Evolução dos Conceitos da Física: