INTRODUÇÃO À FÍSICA

O QUE É FÍSICA

            A palavra física tem origem grega e significa natureza. Assim, a física é a ciência que estuda a Natureza; daí o nome ciência natural. Em qualquer ciência, acontecimentos ou ocorrências são chamados fenômenos, ainda que não sejam extraordinários ou excepcionais. A simples queda de um lápis, por exemplo, é, em linguagem científica, um fenômeno. Os fenômenos na Natureza são tão variados e numerosos que o campo de estudo da física torna-se cada vez mais amplo. 

Cinemática

            A Cinemática é a parte da Mecânica que descreve os movimentos, determinando a posição, a velocidade e a aceleração de um corpo em cada instante.

            Em todas as questões e fenômenos discutidos, os corpos em estudo, denominados moveis, são considerados pontos materiais. Ponto material é um corpo cujas dimensões não interferem no estudo de determinado fenômeno.

            Quando as dimensões de um corpo são relevantes no estudo de determinado fenômeno, ele é chamado de corpo extenso. Um carro que realiza uma manobra para estacionar numa vaga é um corpo extenso. Já o mesmo carro, em uma viagem ao longo de uma estrada, pode ser tratado como um ponto material.

Referencial

            Um corpo está em movimento quando sua posição muda no decurso do tempo. Considere um trem que parte suavemente de uma estação e se dirige a outra localidade (figura 1). Em relação a um observador fixo na estação, a lâmpada presa ao teto do trem está em movimento, porque sua posição varia com o tempo. Porém, para um observador no interior do trem, a lâmpada está em repouso.

 Figura 1. Os conceitos de repouso e de movimento dependem do referencial adotado.

                                   Desse modo, a noção de movimento e de repouso de um móvel é sempre relativa a outro corpo. Essa noção é imprecisa se não definimos o corpo em relação ao qual se considera o estado de movimento ou de repouso de um móvel.

            O corpo em relação ao qual identificamos se um móvel está em movimento ou em repouso é chamado de referencial ou sistema de referência.

            O ônibus da figura 2 se aproxima de um local onde uma pessoa o aguarda. O passageiro sentado dentro do ônibus está em movimento em relação a um referencial fixo no solo e em repouso em relação a um referencial fixo no ônibus.

Figura 2. O passageiro sentado dentro do ônibus está em movimento em relação à pessoa situada no ponto e em repouso em relação ao motorista.

                                Essas considerações permitem-nos estabelecer a noção de movimento e repouso de um ponto material.

Um ponto material está em movimento em relação a um determinado referencial quando sua posição, nesse referencial, varia no decurso do tempo.

Um ponto material está em repouso em relação a um referencial quando sua posição, nesse referencial, não varia no decurso do tempo.

            A forma da trajetória descrita por um corpo também depende do referencial adotado. Como exemplo, considere um trem em movimento em relação ao solo, conforme a figura 3. A trajetória de uma lâmpada que se desprende do teto do trem é um segmento de reta vertical em relação a um referencial fixo no trem (T). Assim, um passageiro, por exemplo, veria a lâmpada cair verticalmente. Em relação a um referencial (S) no solo, porém, a lâmpada descreve uma curva – um arco de parábola, conforme estudaremos mais adiante, em detalhes.

figura 3.