A Física

sexta-feira, 22 de abril de 2011

Astrônomos Importantes para a Evolução da Astronomia

Tales de Mileto (~624 – 546 a.C.) Introduziu na Grécia os fundamentos geometria e da astronomia a partir de conhecimentos trazidos do Egito. Acreditava que a Terra era um disco plano colocado sobre vasta extensão de água.

Pitágoras de Samos (~572 – 497 a.C.) Acreditava que a Terra, a Lua e os demais corpos celestes eram esféricos e que os planetas, o Sol e a Lua eram transportados por esferas separadas da que carregava as estrelas.

Aristóteles (384 a.C. – 322 a.C.) Influente filósofo grego, explicou que as fases da Lua dependem de quanto da parte da Lua iluminada pelo Sol está voltada para a Terra. Explicou também os eclipses e argumentou a favor da esfericidade da Terra.

Aristarco de Samos (310 a.C. – 230 a.C.) O mais antigo astrônomo, que temos conhecimento, a defender o sistema heliocêntrico. Aristarco defendia que seria a Terra a girar em volta do Sol, sendo este o centro do Universo, antecipando Copérnico em quase 2000 anos. Também desenvolveu um método para determinar as distâncias relativas ao Sol e da Lua a Terra e mediu os tamanhos relativos da Terra, do Sol e da Lua.

Eratóstenes de Cirênia (276 – 194 a.C.) Foi o primeiro a medir o diâmetro da Terra ao comparar a incidência da luz solar sobre o fundo de um poço na cidade egípcia de Siena, colocado perpendicularmente, e em outro local, em Alexandria, situada ao norte de Siena, no qual a incidência não era perpendicular.

Hiparco de Nicéia (160 – 125 a.C.) considerado o maior astrônomo da era pré-cristã, construiu um observatório na ilha de Rodes e criou um catálogo onde foram registradas as posições e magnitude de 850 estrelas. Deduziu com precisão as direções dos pólos celestes, estabeleceu a razão entre o tamanho da sombra da Terra e tamanho da Lua e determinou a duração do ano com uma precisão de 6 minutos.

Ptolomeu (85 – 165 d.C.) Produziu o Almagesto, uma série de 13 volumes a qual, constitui-se na maior fonte de conhecimento sobre astronomia na Grécia. Sua maior contribuição foi a representação geométrica do sistema solar, com círculos, epiciclos e equantes, os quais permitiam predizer os movimentos dos planetas com considerável precisão, sendo usado até o século XVI.

 Nicolau Copérnico (1473 – 1543) – Astrônomo polonês que defendeu a teoria heliocêntrica, Colocando em discussão o sistema defendido por Aristóteles e Ptolomeu. Apesar de suas idéias não serem aceitas, lançou a semente para que outros astrônomos, tais como Galileu e Kepler, dessem continuidade ao seu trabalho. Copérnico também explicou que as estações do ano são devidas à inclinação que o eixo de rotação da Terra tem em relação à perpendicular do plano da órbita.

Tycho Brahe (1546 – 1601) – Dinamarquês que efetuou observações bastante rigorosas das posições das estrelas e planetas. Seu trabalho serviria como base para os trabalhos posteriores de seu aluno, Kepler. Brahe propôs um sistema diferente, para ele os planetas giravam em torno do Sol, enquanto este girava em torno da Terra.

Giordano Bruno (1548 – 1600) - Filósofo, astrônomo e matemático, importante pelas suas teorias sobre o universo infinito e a multiplicidade dos sistemas siderais, rejeitou a teoria geocêntrica tradicional e ultrapassou a teoria heliocêntrica de Copérnico a qual ainda mantinha o universo finito com uma esfera de estrelas fixas.

Galileu Galilei (1564 – 1642) – Nascido na Itália e considerado por muitos como o pai da ciência moderna, Galileu revolucionou a forma de vermos o mundo. Defendia o sistema heliocêntrico, utilizou a luneta para estudar o céu. Fez muitas descobertas por intermédio desse telescópio, como os quatros satélites de Júpiter e que a Lua tem na sua superfície muitos montes e crateras. Foram inúmeras as suas descobertas, escreveu várias obras pelas quais acabou condenado pela Igreja Católica.

Johannes Kepler (1571 – 1630) – Astrônomo alemão que inicialmente foi aluno do conceituado mestre Tycho Brahe. Kepler baseou seus estudos nos muitos dados precisos recolhidos por seu professor. Foi defensor do sistema heliocêntrico sendo que seus estudos o levaram a formular as três leis do movimento planetário, conhecidos por Leis de Kepler.

Isaac Newton (1643 – 1727) – Astrônomo inglês que estudou várias áreas diferentes da ciência, como a matemática e a física. Escreveu aquela que é considerada por muitos como a mais importante obra cientifica de sempre: Princípios Matemáticos da Filosofia Natural. Também formulou as leis que descrevem o movimento dos corpos assim como dos astros que compõem o universo. .
Albert Einstein (1879 – 1955) – Cientista que revolucionou a forma de vermos o mundo. Antes dele, com base na mecânica clássica de Newton, acreditava-se que o espaço e o tempo eram absolutos. Segundo ele, tal crença não corresponde à realidade ao desenvolver sua teoria da relatividade restrita, e mais tarde, formular a teoria da relatividade geral que substituiu a idéia de força gravitacional de Newton por uma distorção do espaço-tempo na presença de massa ou de energia.

Edwin Hubble (1889 – 1953) – Americano, descobriu que a Via Láctea não era a única galáxia existente, mas que alguns objetos celestes, chamados de nebulosas, nada mais eram do que outras galáxias similares à nossa. Verificou ainda que todas as galáxias afastam-se umas das outras indicando assim que o universo estava em expansão. Suas descobertas foram importantíssimas para os avanços da cosmologia.

Stephen Hawking (1942-        ) – Nascido em Oxford, Inglaterra, astrofísico que recebeu o doutorado em Cosmologia em Cambridge, onde ocupa a cadeira de Newton como professor de matemática. Considerado o mais importante físico teórico desde Einstein, os campos de pesquisa de Hawking se referem à cosmologia teórica e a gravidade quântica. Em 1971, em colaboração com Roger Penrose, elaborou o primeiro dos teoremas de singularidade, os quais fornecem um conjunto de condições para a existência de uma singularidade no espaço-tempo. Juntamente com Bardeen e Carter, propôs as quatro leis da mecânica de buraco negro, fazendo uma analogia com a termodinâmica. Em 1974, calculou que buracos negros deveriam termicamente, criar ou emitir partículas subatômicas, demonstrando também a possível existência de miniburacos negros. Participou também dos primeiros estudos da teoria da inflação cósmica a qual tinha como proposta a solução dos principais problemas do modelo padrão do Big Bang.

Breve Histórico do Estudo e Evolução da Astronomia

                  “O estudo da Astronomia tem fascinado as pessoas desde os tempos mais remotos. A razão para isso se torna evidente para qualquer que contemple o céu em uma noite limpa e escura. Depois que o Sol, nossa fonte de vida, se põe às belezas do céu noturno surgem em todo o seu esplendor. A Lua, irmã da Terra, se torna o objeto celeste mais importante, continuamente mudando de fase. As estrelas aparecem como uma miríade de pontos brilhantes, entre os quais os planetas se destacam por seu brilho e movimento...”. (Prefácio do livro Fundamentos de Astronomia e Astrofísica; Kepler de Souza Oliveira Filho; Maria de Fátima Oliveira Saraiva - UFRGS, 1999).

                   Fonte de estudo desde os tempos pré-históricos, a Astronomia é muitas vezes considerada a mais antiga das ciências. Seus primeiros registros remontam aproximadamente 5000 anos ac quando estudos foram desenvolvidos por chineses, babilônios, assírios e egípcios. Para eles o estudo dos astros estava relacionado com previsões astrológicas, medida do tempo e a determinação da melhor época para colheita e plantio.
                   Muitos séculos antes de Cristo os chineses já tinham conhecimento da duração do ano usando um calendário de 365 dias, da ocorrência de cometas, meteoros e meteoritos e mais tarde observaram as estrelas hoje chamadas de novas. Babilônios, assírios e egípcios também conheciam a duração do ano desde épocas anteriores a era cristã. A evidência de conhecimentos astronômicos muito antigos também ocorre através de monumentos como Stonehenge, na Inglaterra, datado entre 2500 e 1700 a.C. que apresenta pedras alinhadas com o nascer e o por do Sol no início do inverno e do verão. Na América do Sul destacam-se os conhecimentos de calendário e fenômenos celestes dos maias e entre os polinésios a importância das observações celestes para a navegação.
                    Esses conhecimentos, em constante evolução, progrediram na busca de modelos de organização do Sistema Solar. Tais modelos já existiam na Grécia Antiga quando foi proposto o primeiro deles: estrelas fixas foram sistematizadas em agrupamentos reconhecíveis apresentando o universo centralizado pela Terra, fixa e esférica, rodeada de outras esferas fixas e dos planetas, que a cada dia ocupavam posições diferentes. Este modelo sofreu reformulações constantes visto não ser capaz de explicar, de forma satisfatória, as observações astronômicas da época.
                   Em 340 a.C. o filosofo grego Aristóteles, em sua obra Sobre o firmamento, foi capaz de evidenciar dois bons argumentos de que a Terra era esférica e não um corpo achatado: a formação dos eclipses da Lua, causada pelo posicionamento da Terra entre o Sol e a Lua, projetava uma sombra sempre redonda sobre a Lua, pelo fato de que, por suas experiências de viagem, os gregos sabiam que a estrela polar parecia mais baixa no céu quando vista do sul do que quando observada de regiões mais ao norte e ainda também por qual outro motivo, seriam vistas primeiro as velas de um navio no horizonte e só depois o casco?
                   Aristóteles acreditava que a Terra era estática e que o Sol, a Lua, os planetas e as estrelas se deslocassem, em órbitas circulares, a sua volta. Tal idéia fora Foi adotada e desenvolvida por Ptolomeu no século II. A Terra ficaria no centro, circundada por oito esferas que seriam a Lua, o Sol, as estrelas e os planetas conhecidos na época: Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter e Saturno. Os planetas se moviam em órbitas menores para assim cumprir suas trajetórias. A esfera mais afastada seria a das estrelas, que manteriam a mesma posição relativa entre si, girando juntas através do céu. O modelo de Ptolomeu estabelecia um sistema razoavelmente preciso capaz de prever as posições dos corpos celestes no firmamento.
                   Em 1514 Nicolau Copérnico divulgou um modelo em que o Sol ocupava o centro estático em torno do qual a Terra e os planetas descreviam órbitas circulares. Naquela época, porém, trocar a Terra pelo Sol como centro do sistema planetário significava para a Igreja retirar o homem do centro do universo e tal idéia era considerada herética. Em pleno vigor da Santa Inquisição, que punia com severidade quem atuasse contra os ensinamentos da Igreja, o italiano Giordano Bruno foi acusado de heresia por acreditar num universo sem limite, em que a Terra girava em torno do Sol e as estrelas eram centros de outros sistemas planetários. Bruno teve assim a ousadia de defender o sistema planetário proposto por Copérnico e por isso condenado pela Igreja.
                   Passou-se quase um século para que sua hipótese fosse levada a sério. Isso aconteceu quando os astrônomos Johannes Kepler e Galileu Galilei passaram a defender a teoria de Copérnico. Em 1609, quando Galileu começou a observar o céu com o telescópio por ele construído e, ao focalizar o planeta Júpiter, descobriu que ele possuía vários satélites que giravam a sua volta achou que isso evidenciava que nenhum corpo tinha a obrigatoriedade de girar em torno da Terra como pensavam Aristóteles e Ptolomeu. Nessa mesma época Kepler sugeria que os planetas não descreviam órbitas circulares, mas sim elípticas e finalmente adequavam-se as observações.
                   Em 1687, quando Isaac Newton publicou Princípios matemáticos da filosofia natural, não apenas desenvolveu a teoria de como os corpos se movem no espaço e no tempo, mas também forneceu as ferramentas matemáticas para analisar tais movimentos. A lei da gravitação universal estabeleceu as condições nas quais ocorre a atração entre dois corpos no universo. De acordo com essa lei, é a gravidade que faz com que a Lua se mova em órbita elíptica em torno da Terra e os planetas percorram trajetórias também elípticas em torno do Sol.
         Se o modelo de Copérnico libertou-se das esferas celestes de Ptolomeu que traziam a idéia que o universo tinha um limite natural, a teoria da gravidade de Newton determinou que as estrelas, deveriam atrair umas as outras e, portanto, não permanecer essencialmente estáticas no firmamento.
            Quando na segunda década do século XX, em 1923, Hubble descobriu que as chamadas nebulosas eram na verdade outras galáxias, imensos conjuntos de estrelas localizadas a grandes distâncias. Verificou que quase todas estavam se afastando, além disso, quanto mais distantes, mais rapidamente se afastam. Assim chegou a uma grande descoberta: se cada galáxia está se afastando de todas as outras, então o universo está se expandindo.
           A descoberta da expansão do universo foi uma das grandes revoluções do século XX. Ela mudou completamente a discussão sobre a origem do universo: se as galáxias estão se afastando então elas devem ter estado mais próximas umas das outras no passado. Foi desta forma que os estudos de Hubble sugeriram que teria havido um tempo em que o universo fora extremamente pequeno e denso e, logo após, sofrido uma rápida expansão, cujo início é chamado de Big Bang.
         Pela constante evolução e pelo reconhecimento de que toda teoria física é sempre provisória, atualmente os cientistas descrevem o universo através de duas teorias: a teoria geral da relatividade e a mecânica quântica. A teoria da relatividade descreve a força da gravidade e a macroestrutura do universo; a mecânica quântica, lida com fenômenos em escalas extremamente pequenas. Diante do fato de que essas duas teorias são incompatíveis entre si, chega-se a conclusão de ambas não podem ser consideradas corretas. Surge aí um grande desafio para a física da atualidade: procurar uma nova teoria – uma teoria quântica da gravidade.


sexta-feira, 1 de abril de 2011

EXERCÍCIOS


Resolva:
01- A distância da Terra a Lua é de 384000 km. Escreva esse valor em metros e em notação científica indicando a ordem de grandeza, em polegadas:

02- Um comerciante verifica com uma balança que 1 m de corda tem massa de 120 g. Quantos metros dessa mesma corda existem em um rolo cuja massa é 20 kg?

03- Tres objetos A, B e C, apresentam massas de 0,5 kg, 300g e 2,5 libras, respectivamente. Qual a massa, em kg, dos tres objetos juntos?

04- (Acafe-SC) Dentre as potências seguintes, assinale aquela que corresponde à ordem de grandeza do número de habitantes do Brasil verificados pelo censo de 2010.
a) 1012                 
b) 109                   
c) 108                        
d) 106                   
e)107
  
05- (UFRRJ) No dia 15 de junho de 2001, segundo os cadernos de economia dos jornais, tínhamos conseguido uma redução no consumo de energia, de 21.588 MW para 18.415 MW, na região Sudeste. Determine a ordem de grandeza dos dois consumos em Watts:

06- (UFRRJ) “O retrato do eleitor... Dos primórdios da nossa história até os dias atuais, o eleitorado brasileiro passou por mudanças profundas. Durante cinquenta anos, entre 1880 e 1930, a massa de eleitores correspondeu a apenas 6% da população do país. Hoje, com mais de 115 milhões de pessoas aptas ao voto, o eleitorado equivale a 70% da população. É um crescimento monumental, que jamais foi acompanhado, de uma radiografia nítida dos votantes.”
(Revista Veja , “O retrato do eleitor”, 30/07/2000.)
Segundo a pesquisa, a ordem de grandeza do número de pessoas aptas a votar é de:
a) 105                 
b) 106                      
c) 107                      
d) 108                   
e)109

07- (PUC-PR) Para descrever os fenômenos da Natureza, a Física utiliza sete grandezas fundamentais, e um número indeterminado de grandezas derivadas. A alternativa que contém apenas unidades fundamentais é:
a) comprimento, velocidade e força.
b) massa, energia e temperatura.
c) comprimento, massa e corrente elétrica.
d) energia, temperatura e carga elétrica.
e) comprimento, massa e energia.

08- (UFC-CE) O sistema internacional de unidades e medidas utiliza vários prefixos associados à unidades-base. Esses prefixos indicam os múltiplos decimais que são maiores ou menores do que a unidade-base. Assinale a alternativa que contém a representação numérica dos prefixos: micro, nano, deci, centi e mili, nessa ordem de apresentação:
a) 10-9, 10-12, 10-1, 10-2, 10-3
b) 106, 10-9, 10, 102, 103
c) 10-6, 10-12, 10-1, 10-2, 10-3
d) 10-3, 1012, 101, 10-2, 10-6
e) 10-6, 10-9, 10-1, 10-2, 10-3

Dados:
1 milha marítima = 1852m                     
1 polegada = 0,0254m
1 pé = 12 polegadas = 0,3848m      
1 jarda = 3 pés = 0,9144m
1 angströn =10-10 m 
1 ano-luz = 9,46 x 1012m
1 libra = 0,45 kg
Fonte:
As Faces da Física
Wilson Carron e Osvaldo Guimarães
3a Edição - 2006
Editora Moderna