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Disciplina História da Física

Coordenador da Disciplina Profª Talita Vasconcelos

2ª Edição

Copyright © 2010. Todos os direitos reservados desta edição ao Instituto UFC Virtual. Nenhuma parte deste material poderá ser reproduzida, transmitida e gravada por qualquer meio eletrônico, por fotocópia e outros, sem a prévia autorização, por escrito, dos autores.

Créditos desta disciplina

Coordenação

Coordenador UAB Prof. Mauro Pequeno

Coordenador Adjunto UAB Prof. Henrique Pequeno

Coordenador do Curso Profª. Eloneid Felipe Nobre

Vice-coordenador de Física Prof. Francisco Herbert Vasconcelos

Coordenador de Tutoria Prof. Dimas Vasconcelos

Coordenador da Disciplina Profª Talita Vasconcelos

Conteúdo

Autor da Disciplina Profª Talita Vasconcelos

Setor Tecnologias Digitais - STD

Coordenador do Setor Prof. Henrique Sergio Lima Pequeno

Centro de Produção I - (Material Didático)

Gerente: Nídia Maria Barone

Subgerente: Paulo André Lima / José André Loureiro

Dayse Martins Pereira
Elen Cristina S. Bezerra
Elicélia Lima Gomes
Fátima Silva e Souza
José Adriano de Oliveira
Karla Colares

Transição Didática Kamille de Oliveira

Formatação Camilo Cavalcante Elilia Rocha Emerson Mendes Oliveira Francisco Ribeiro Givanildo Pereira Sued de Deus Stephan Capistrano

Programação Andrei Bosco Damis Iuri Garcia

Publicação João Ciro Saraiva

Design, Impressão e 3D André Lima Vieira Eduardo Ferreira Fred Lima Gleilson dos Santos Iranilson Pereira Luiz Fernando Soares Marllon Lima Onofre Paiva

Gerentes

Audiovisual: Andréa Pinheiro Desenvolvimento: Wellington Wagner Sarmento Suporte: Paulo de Tarso Cavalcante

Aula 01: A origem da Física: o nascimento da Física como ciência (Antiguidade)01
Tópico 01: Introdução01
Tópico 02: A ciência na Mesopotâmia05
Tópico 03: A ciência no Egito Antigo07
Tópico 04: A ciência dos Maias17
Tópico 05: A ciência na Índia Antiga: Química e Física20
Tópico 06: Ciência na China Antiga24
Tópico 07: A ciência na Grécia antiga27
Aula 02: Física clássica (Idade Média)3
Tópico 01: A Idade Média3
Tópico 02: A Ciência no Início da Era Medieval42
Tópico 03: A Ciência na Idade Média Clássica46
Tópico 04: A Ciência na Idade Média Tardia51
Tópico 05: Idade das Trevas?57
Aula 03: A Física na Expansão Industrial no Século X (Renascimento, Idade Moderna)60
Tópico 01: Introdução60
Tópico 02: A Idade Moderna61
Tópico 03: O Início da Revolução Científica6
Tópico 04: Galileu Galilei: Fundamental para a Revolução Científica70
Tópico 05: Isaac Newton: o Pai da Mecânica Clássica78
Aula 04: A Idade Contemporânea e O Desenvolvimento da Física no Brasil85
Tópico 01: A Idade Contemporânea85
Tópico 02: Os Avanços no Campo do Eletromagnetismo89
Tópico 03: O desenvolvimento da Termodinâmica e da Mecânica Estatística96
Tópico 04: A revolução causada pela Física Moderna. Será que ainda há algo a descobrir?101

Sumário Tópico 05: O Desenvolvimento da Física no Brasil ........................................................................... 105

TÓPICO 01: INTRODUÇÃO

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VERSÃO TEXTUAL DO VIDEO Seja muito bem-vindo ao curso de História da Física.

Meu nome é Talita Felipe de Vasconcelos.

Sou professora adjunta do Centro de Tecnologia da Universidade

Federal do Ceará e responsável por esta disciplina de História da Física.

Neste curso, faremos uma viagem pela história da Física ao longo do tempo.

-Nosso ponto de partida será a Antiguidade, época do nascimento da Física.

Viajaremos pela Grécia Antiga, afinal é preciso destacar a importante contribuição que o povo grego deu para o surgimento da Física como ciência, nessa época ainda considerada sinônimo de Filosofia Natural.

-Não podemos deixar de citar a contribuição dada pelo povo egípcio ao desenvolvimento da Ciência e da Física, de modo particular.

HISTÓRIA DA FÍSICA AULA 01: A ORIGEM DA FÍSICA: O NASCIMENTO DA FÍSICA COMO CIÊNCIA (ANTIGUIDADE)

A herança deixada pelos faraós à humanidade vai muito além de pirâmides e sarcófagos dourados.

-Eles também nos legaram invenções sofisticadas e costumes curiosos que atravessaram os séculos e continuam vivos.

-Você sabia que os egípcios já dominavam técnicas como engessamento de membros, produção de cosméticos e cervejas e já conheciam métodos contraceptivos e testes de gravidez?

-Em seguida, faremos uma parada na Idade Média, recordando sobre a Filosofia Natural Islâmica. Será que a Idade Média foi realmente a Idade das Trevas para a Ciência?

-Qual o legado científico medieval deixado pelos pensadores e cientistas?

Veremos que a peste negra, ocorrida na Idade Média, foi um grande obstáculo enfrentado não apenas pelos cientistas dessa época, mas sim por toda a população.

-A Europa levaria anos para voltar a se reerguer depois do grande estrago causado pela peste negra.

-Somente depois disso, observou-se um crescimento científico ainda mais importante que no período medieval.

Como veremos ao longo do curso, os avanços na ótica, obtidos durante a Idade Média, logo iriam gerar aparelhos como o microscópio e o telescópio.

-Esses dois instrumentos juntamente com a prensa móvel, são vistos por muitos como os equipamentos mais importantes já criados para o avanço do conhecimento humano.

-Mas, foram provavelmente o nascimento e desenvolvimento das universidades, juntamente com as primeiras sementes do que se tornaria a metodologia científica contemporânea, as heranças mais importantes do período medieval.

Chegamos então à Idade Moderna, época do Renascimento cultural e científico.

-Nesta parada, vamos falar um pouco sobre a influência da Física na expansão industrial no século X.

-Será que o Renascimento teve alguma contribuição para o desenvolvimento da Ciência?

-Qual a herança científica deixada pelos pensadores que viveram durante a Idade Moderna?

-Nosso destino final será os dias atuais.

-Mas sabemos que essa viagem não chegou ao fim, pois a Física é uma ciência em construção, feita por todos nós, todos os dias.

-Espero que você tire bastante proveito deste curso.

-Conte sempre com todo meu apoio e também com o apoio da equipe de tutores, especialmente escolhida para acompanhar vocês ao longo dessa jornada.

-Bons Estudos.

Neste curso, faremos uma viagem pela história da Física ao longo do tempo. Nosso ponto de partida será a Antiguidade, época do nascimento da Física. Viajaremos pela Grécia Antiga, afinal é preciso destacar a importancia contribuição que o povo grego deu para o surgimento da Física como ciência, nessa época ainda considerada sinônimo de Filosofia Natural. Também faremos uma parada na Idade Média, recordando sobre a Filosofia Natural Islâmica. Nossa próxima parada será no Renascimento, época de grande importância, onde relembraremos o desenvolvimento do método científico. Nosso destino final será os dias atuais. Mas sabemos que essa viagem não chegou ao fim, pois a Física é uma ciência em construção, feita por todos nós, todos os dias.

Antes de começarmos nossa viagem, é preciso conhecer o que é a Física:

Física(do grego antigo: φύσις physis ) é a ciência que estuda a natureza e seus fenômenos em seus aspectos mais gerais.

A Física estuda a matéria nos níveis molecular, atômico, nuclear e subnuclear. Estuda os níveis de organização da matéria, ou seja, os estados sólido, líquido, gasoso e plasmático da matéria assim como as quatro forças fundamentais: a da gravidade (força de atração exercida por todas as partículas do Universo), a eletromagnética (que liga os elétrons aos núcleos), a interação forte (que mantêm a coesão do núcleo) e a interação fraca (responsável pela desintegração de certas partículas -a da radiatividade). Através da Física, busca-se a compreensão científica dos comportamentos naturais e gerais do mundo em nosso redor, desde escalas ínfimas, como as partículas elementares, até escalas macroscópicas, como o Universo como um todo.

As pessoas desde a Antiguidade sempre prestaram atenção nas regularidades da Natureza:

•O Sol nasce todo dia;

•Um ciclo lunar é completado em aproximadamente 28 dias, praticamente o mesmo período de um ciclo menstrual;

•As estrelas ocupam a mesma posição no céu em um determinado momento a cada ano, um objeto sempre cai quando não é apoiado;

•As quatro estações do ano sempre estão ordenadas e se repetem anualmente.

Esta ordenação da Natureza precisava de explicações satisfatórias. E a busca por resposta deu origem à ciência. Basicamente, a Física é uma tentativa de se obter explicações racionais sobre o mundo real, em contraste com explicações metafísicas, mitológicas, religiosas ou mágicas. Tomando Física com base nesta definição, os povos antigos começaram a construí-la em diferentes partes do mundo em diferentes épocas, com propósitos e ênfases diferentes. Então, você está pronto para começar nossa viagem através dos tempos?

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Responsável: Profª. Talita Vasconcelos Universidade Federal do Ceará -Instituto UFC Virtual

TÓPICO02: A CIÊNCIANAMESOPOTÂMIA

Nações antigas, como Egito e Babilônia, contribuíram para o desenvolvimento inicial da Matemática e Astronomia. No Egito, como discutiremos mais adiante, essas ciências se desenvolveram com fins práticos: prever a época de inundações do Nilo, planejar a construção de pirâmides e templos, resolver problemas de irrigação. Além disso, os egípcios inventaram o calendário, dividindo o ano em 365 dias, com doze meses de 30 dias mais 5 dias adicionais. A astronomia da Babilônia, por outro lado, foi um dos primeiros tratamentos científicos do mundo físico. Ao contrário dos egípcios, os astrônomos babilônicos estavam interessados na previsão de fenômenos astronômicos.

O desenvolvimento da Astronomia na Babilônia foi motivado pela agricultura, religião, astrologia e confecção de calendários. A prática da Astronomia tinha um significado político e religioso na Babilônia, tanto que os astrônomos da época trabalhavam em templos religiosos.

Um mapa celeste de 500 a.C. identificava as constelações em 12 segmentos de trinta graus cada e deu origem aos signos do zodíaco. De 500 a 300 a.C., os babilônicos desenvolveram uma técnica na qual manipulavam uma grande quantidade de dados astronômicos e faziam algumas predições bem sucedidas. Puderam, assim, calcular o movimento diário do sol e da lua através do zodíaco e prever o surgimento da lua nova, que para eles indicava o começo de um novo mês. Foram capazes, também de prever eclipses lunares e solares. Os astrônomos babilônicos dividiam o dia em três partes, assim como a noite. No verão, as partes diárias eram mais longas que as partes noturnas, enquanto no inverno acontecia o inverso. Posteriormente, dividiram cada uma dessas partes em quatro, o que resultou em uma divisão

HISTÓRIA DA FÍSICA AULA 01: A ORIGEM DA FÍSICA: O NASCIMENTO DA FÍSICA COMO CIÊNCIA (ANTIGUIDADE) do dia em doze “horas”. Para as subdivisões das horas, os babilônicos usavam a notação sexagesimal (baseada no número 60). Nossa divisão em 60 partes das unidades de tempo e ângulo, usada até hoje, deriva da prática babilônica antiga.

Podemos afirmar que a história da Física nasceu no momento em que a humanidade começou a ver e analisar os fenômenos naturais de modo racional, abando nado explicações místicas ou divinas.

Até então, os homens viviam em um mundo de deuses antropomórficos, que interferiam nos afazeres humanos, onde as intempéries climáticas, desastres ambientais ou doenças eram interpretados como resultado da ira divina e eventos positivos como uma colheita farta e dias prósperos resultavam da benevolência de um Ser Superior. Neste mundo de caprichos, nada poderia ser predito devido às possibilidades ilimitadas da intervenção divina. No entanto, por volta do século VI a.C. novos modelos de pensamento surgiram, embora ainda mesclados com a mitologia. Iniciou-se um questionamento sobre a natureza do mundo no qual se vivia, na tentativa de se compreender qual a origem das coisas. Esta busca de explicação racional para os fenômenos da natureza como terremotos, tempestades e eclipses foi o pontapé inicial para o surgimento da Física como ciência. No momento em que os homens perceberam que havia certa regularidade em alguns fenômenos da natureza, perceberam que eram capazes de desvendar seus segredos, e os deuses mitológicos desapareceram, pouco a pouco, das explicações naturais.

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Responsável: Profª. Talita Vasconcelos Universidade Federal do Ceará -Instituto UFC Virtual

TÓPICO03: A CIÊNCIANOEGITOANTIGO

Sem dúvida, o Egito é uma das civilizações mais importantes da história antiga e exerceu grande influência sobre os demais povos contemporâneos mantendo, durante a sua existência, grande força política, artística, literária e religiosa. Em nossa viagem no tempo, vamos descobrir que, muito mais do que pirâmides e sarcófagos, o povo egípcio nos legou invenções sofisticadas e costumes curiosos que atravessaram os séculos e continuam vivos até hoje.

Mapa do Egito antigo, mostrando grandes cidades (3150 a.C. e 30 a.C.).

Esta região é caracterizada pela existência de grandes desertos (sendo o

Saara o mais conhecido deles) e pela vasta planície do rio Nilo. A parte fértil do Egito, como você pode ver na figura a seguir, é um oásis alongado, proveniente das aluviões(A aluvião é um depósito de sedimentos (areia, cascalho e/ou lama) formados por um sistema fluvial no leito e nas margens da drenagem, incluindo as planícies de inundação nas cheias) depositadas pelo rio. Para controlar as enchentes do Nilo e aproveitar as áreas fertilizadas, o povo egípcio teve que de realizar grandes obras de drenagem e de irrigação, com a construção de açudes e de canais, o que permitiu a obtenção de várias colheitas anuais.

HISTÓRIA DA FÍSICA AULA 01: A ORIGEM DA FÍSICA: O NASCIMENTO DA FÍSICA COMO CIÊNCIA (ANTIGUIDADE)

Embarcação egípcia usada para navegar pelo rio Nilo.

Não se pode falar do Egito sem mencionar a escrita egípcia, fundamental para a divulgação de ideias, comunicação e controle dos tributos que sustentavam a sociedade degípcia. No Egito Antigo, existiam duas formas principais de escrita:

Cursiva, mais simplificada e rápida, usada para assuntos do cotidiano e escrita em pedras, papiros e placas de madeira.

HIERPGLÍFICA Escrita mais complexa e formada por desenhos e símbolos.

A escrita hieroglífica data de 3200 a.C. e é extremamente complexa, pois é composta de cerca de 500 símbolos. Um hieróglifo pode ser uma palavra, um som ou silêncio determinante; e o mesmo símbolo pode servir a diferentes propósitos em contextos diferentes. O hieróglifo é uma escrita formal, usada em papiros, monumentos de pedra e nos túmulos, que pode ser tão detalhada como obras de arte. As paredes internas das pirâmides, por exemplo, eram repletas de textos que falavam sobre a vida do faraó, rezas e mensagens para espantar possíveis saqueadores. Uma nova forma de escrita surgida no século VII a.C., a demótica, tornou-se o estilo de escrita predominante substituindo a escrita hierática. As primeiras tentativas de decifração da escrita egípcia datam do período bizantino, mas apenas em 1822, após a descoberta da Pedra de Roseta e anos de pesquisa de Thomas Young[3]eJean-François Champollion[4]os hieróglifos foram quase totalmente decifrados. A Pedra de Roseta foi escrita de três formas: em hieróglifos formais, em hierática e em grego.

3.2 A MEDICINA

Os médicos egípcios eram bastante renomados no antigo Oriente devido as suas habilidades curativas. Sem dúvida, os egípcios deram enorme contribuição no desenvolvimento da medicina e da farmacologia. Papiros médicos datados de 40 séculos atrás retratam procedimentos médicos e medicamentos usados até hoje por profissionais da área da saúde. O lugar de formação dos médicos levou o nome de Per Ankh ou "Casas de Vida", área do templo que funcionava como biblioteca e arquivo, onde também se ministravam conhecimentos e se copiavam textos. Os papiros egípcios mostram ainda, o conhecimento empírico de anatomia, algumas doenças, e tratamentos práticos.

Os egípcios foram os primeiros a afirmar que as doenças têm causas naturais, o que os motivou a produzir remédios para combatê-las. Eles produziram a primeira farmacopéia. Substâncias como óleo de rícino, ácido acetilsalicílico, própolis para cicatrização e anestésicos já eram conhecidas. Entre os medicamentos, também se usava sangue de lagarto, fezes animais, leite de mulher grávida e livro velho fervido.

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