O que é, e onde está a Física

Como formado no ramo da Física ainda hoje não posso escapar do seu encanto. Mesmo não praticando uma profissão relacionada à Física, ser físico é algo que está na alma e não é possível deixar de se  ser.

Para mim a Física é a ciência básica que alimenta todas as outras ciências naturais. É tão vasto o poder de explicação atual da Física que outros ramos da ciência existem apenas para tomar conta deles. A Química de hoje em dia não está mais preocupada em explicar por que o átomo existe ou como se formam moléculas, mas interessada em construir ferramentas para domar essa formação. A Física Quântica explica toda a tabela periódica sem margem de dúvida e com uma exatidão incomum. Não restam dúvidas que a Física Quântica é suficiente para explica toda a base da química – o átomo. Contudo ainda restam alguns detalhes sobre as reações químicas em si. Embora o poder de predição tenha aumentado ainda é difícil conceber uma reação artificial para construir algum composto com propriedades pré-definidas. A tentativa e o erro ainda são instrumentos nesse campo.

A Física é a ciência que estuda as ações que corpos e campos impõem sobre outros campos e corpos.  A Física está presente em quase tudo o que temos hoje em dia. Qualquer aparelho alimentado com energia elétrica funciona com base em alguma conhecimento físico. A produção de energia, per se está baseada em algum conhecimento físico; é o ramo da Termodinâmica.

O clima é talvez o campo de estudo da física que mais a ilude. A meteorologia tem uma capacidade de previsão limitada e seus modelos são complexos e empíricos – ou seja, não são totalmente  deduzidos de Princípios ou Leis e se baseiam muito em analise de dados reais. Outros campos como a Oceanografia e a Geologia estão ligados ao planeta e sofrem o mesmo problema da falta de uma teoria unificadora. Ramos como o Eletromagnetismo e a Óptica (é quase a mesma coisa, realmente…)  estão ligados às telecomunicações. O eletromagnetismo está relacionado ainda à produção de energia e à produção de movimento – motores elétricos que alimentam desde brinquedos a elevadores e trens e alternadores instalados em hidrelétricas ou na sua bicicleta que produzem energia elétrica a partir do movimento. A aerodinâmica e a mecânica também estão ligados a este ramo da atividade.

Ainda relacionado à produção de energia está a Física Nuclear que estuda também as partículas subatómicas, suas reações e sua composição.

A física está presente na sua cozinha, desde do mais simples formo (a lenha, gás ou eletricidade) até ao moderno microondas, passando pelo refiregerador e qualquer coisa que tenha a haver com frio ou quente. A física está presente na sua sala de estar, desde do vídeo em DVD (que funciona graças a um laser , devido à fisica quantica e à otica e à fisica de materiais para consturir o próprio DVD) passando pelo televisor, aparelho de som (Acustica) e qualquer item eletrônico. Eletrônica que está em todo o lugar devido ao estudo de materiais e suas propriedades (Física de Materiais). No caso o silicio e todos os semicondutores. A Eletrônica está por sua vez na base dos computadores e é o braço prático da Informática ( que não é uma ciência física mas tem muitas relações práticas)

A física está até presente nos seus moveis, nas estruturas dos prédios e até nas molas do seu colchão. Seres vivos à parte é dificil encontral algo na natureza ou no que o homem frabrica que não esteja relacionado à fisica.

Embora a biologia tenha começado apenas como uma catalogação dos seres vivos, hoje em dia, ela é marcada pela Teoria Da Evolução e a identificação do DNA. O DNA nada é mais que uma molécula – quimicamente falando – mas os processos que rodeiam essa molecula são aqueles que diferencia a vida da “não vida”.  A biologia ocupa um campo além da quimica e da fisica que lida com um conceito que é dificil colocar em formulas e reaçõs quimicas :a vida. Enquanto não é mistério como particulas subatómicas formam átomos ainda somos ignorantes de porquê elas formam átomos e como e porquê esses atómos formam DNA e vida.

A Física Moderna ( ou seja, a dos últimos 100 anos) virou sua atenção para o cosmos e desenvolveu a Cosmologia que usa parte da Fisica Quantica e parte da Relatividade Geral da Mecânica para explicar os objetos que observamos nos cosmos : estrelas, planetas, quasares, pulsares, buracos negros, etc…  A cosmológica vai mais longe e tenta explicar a aparição do Universo ( que é uma parte do Cosmos) com o famoso, e polêmico, Big Bang.

Escala. Esse é primeiro conceito necessário em física. A diferentes escalas diferentes formas da fisica são usadas conforme os fenômenos que queremos explicar.  Desde a Física Quantica do muito pequeno até á Cosmologia do muito grande.

Podemos observar a Física em acção em todo o lugar , a qualquer momento, em qualquer escala.

Aceleração

O conceito cinemático de aceleração é muito simples. A aceleração representa a alteração de velocidade. E isto significa não apenas a alteração da magnitude da velocidade mas também da sua direção.

O conceito mecânico de aceleração é mais complexo. Está ligado ao conceito de força através do conceito de massa inercial. A força, por sua vez, está ligada ao conceito de trabalho e este ao de energia. Basicamente: a transferência de energia entre dois corpos físicos provoca a produção de  trabalho em um e a realização de trabalho pelo outro. A energia do corpo sobre o qual é a realizado o trabalho aumenta e isso leva a velocidade a aumentar, produzindo aceleração.  Ou seja, força provoca a aceleração que é a alteração da velocidade.

Contudo o inverso é também verdade. Alteração da velocidade produz força.

Estou certo que os condutores de ônibus de São Paulo são sabem disto, mas cada vez que eles pisão o freio ou o acelerador eles provocam um movimento dos passageiros. E quanto mais brusco o pisar, mas brusca a alteração do movimento. Tanto que o passageiro pode ser projetado além da sua vontade … isso é verdade, já vi acontecer, e prova que a física não é nenhuma mentira.

O ser humano está submetido constantemente à aceleração da força de gravidade, embora ele não note, pois é “construído” para não se dar conta que é submetido à aceleração da gravidade constantemente. Digamos que ele é sensível à mudança de aceleração e porque a aceleração da gravidade é sempre a mesma, não damos por ela, ou estamos, de alguma forma preparados para não nos darmos conta disso (outros seres vivos estão, como as plantas, que crescem para cima porque é o sentido oposto ao da aceleração).

Felizmente o que Deus não nos deu em sentidos nos deu em inteligência e somos capazes de criar aparelhos que medem a aceleração, os acelerômetros.  Acelerômetros, hoje em dia são corriqueiros. São eles que lhe permitem jogar no seu console apenas com movimentos , ou que a tela do seu handlet ou laptop se reposicione conforme a inclinação que dá ao aparelho.  Simples e divertido. Só possível porque tudo na Terra está submetido a uma aceleração constante todo o tempo, em todo o lugar.

A aceleração tem ainda uma outra relação com o seu humano. Quando um ser humano é submetido a acelerações muito diferentes que a da gravidade ( 9,8 m/s²) ele sente-se mal. Tão mal ao ponto de vomitar, desmaiar e até morrer.  É por isso que a aceleração está intimamente ligada ao conforto dos passageiros em qualquer transporte. Aviões têm que ganhar muita velocidade para poderem levantar voo, mas não a podem ganhar muito depressa porque isso seria equivalente a uma aceleração forte demais para um ser humano comum (por isso que a lista é longa e ha regras para quanto um avião pode acelerar). Pilotos e Astronautas são treinados para serem capazes de suportar acelerações maiores que um ser humano comum, sem passarem mal.

É claro que, alheios à qualidade do transporte urbano, as empresas de ônibus de São Paulo não instruem os seus condutores a terem cuidado com o nível de aceleração do veículo, já que isso é diretamente proporcional ao conforto do passageiro, e este ao nível de satisfação. Em uma sociedade civilizada não seria necessário dizer, mas em uma em que os condutores dirigem descalços é bom lembrar que o passageiro é um ser humano que sofre com a aceleração extrema do veículo. São pessoas que estão sendo transportadas, não plantas.

Talvez a prefeitura queira instalar acelerômetros nos ônibus e não repassar o valor da passagem por infrações à qualidade, tal como acontece na aviação. Acelerômetros são baratos, até os celulares os têm hoje em dia, então não há desculpa para esta falta de cuidado.

Hum… já agora, é por causa da aceleração que é preciso usar cinto de segurança. É porque se o veículo travar de repente (e quanto mais de repente, maior a aceleração) uma aceleração do seu corpo irá acontecer e você será projetado para fora do veículo através do parabrisa.

Tome cuidado, não acelere.

A Ciência

Como formado e interessado em Física sempre me despertou a curiosidade pelas leis da natureza e pela ciência em geral. Embora possa apontar formas em que a ciência causou danos à sociedade da mesma forma que a religão causou na idade média, não podemos fugir da certeza que se ha formas de compreender o universo, a ciência é uma delas.

Durante algum tempo atrás foi frequentador assíduo da CienciaList , a qual, aliás recomendo pelo elevado grau de conhecimento e educação dos intervenientes. Neste tempo me dei conta que existe um défice em divulgação da ciência para a população. Exitem formas muito interessantes como Feiras de Ciência, mas formas mais tradicionais como museus não chegam a tocar o coração da maioria. Mesmo assim há interesse sobre os assuntos topo de linha da ciência de hoje porque cada vez mais – e ainda bem – as pessoas querem poder entender por elas mesmas os avanços conquistados.

Contacto Físico

O problema de ter estudado algum dia física é que não é possivel esquecer a sensação de compreender o Universo , mesmo que parcialmente.

Hoje abro a secção de física com um texto escrito ha muito tempo atrás mas que é uma boa revisão sobre a história da Mecânica Quântica