Alquimista, filósofo, teólogo, astrônomo, cientista, físico, matemático... sim, é possível ser tudo isso ao mesmo tempo, e ainda ser lembrado de geração em geração como um dos maiores gênios da humanidade. Assim foi Isaac Newton que, quase 300 anos após a sua morte, ainda é admirado, respeitado e tem suas teorias estudadas nas escolas de todos os países. Consegue imaginar a importância desse cientista para a humanidade?
As leis descobertas por ele estão contidas em sua obra "Princípios Matemáticos da Filosofia Natural", considerada uma das mais influentes da história da ciência. Se você odeia as aulas de física pode ser que não tenha entendido completamente o que essa matéria estuda. Aconselho você a ler sobre a trajetória e as descobertas de Newton. Aposto que sentirá até vontade de frequentar uma aula desse assunto após entender como funcionava o seu trabalho.
Para começar, continue lendo abaixo. Esse artigo foi escrito em homenagem a Newton.
Física: Quem foi Isaac Newton?
Newton nasceu na Inglaterra, em 4 de janeiro de 1643. Foi um bebê prematuro, cujo pai faleceu durante a gestação de sua mãe. Aos 3 anos, ele passou a viver com a avó materna, já que não concordava com o novo casamento da mãe. Era uma criança introvertida.
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Uma das primeiras escolas na qual estudou foi The King's School, em Grantham ainda conserva a sua assinatura sobre o parapeito da janela da biblioteca. Entretanto, aos 17, voltou ao convívio da mãe, então viúva pela segunda vez. A mãe queria fazer dele agricultor mas, contrariando a tradição à época, nunca demonstrou interesse em ser o sucessor a administrar os negócios da família. Ademais, odiava lidar com agricultura.
Preferiu então voltar a estudar e há afirmações de que a matemática que ele estudava antes de ser enviado a Cambridge estava à frente de sua época. Conta-se também que ele era um aluno mediano e, após ser desafiado por um colega de classe em uma briga, decidiu que se tornaria o primeiro da classe.
A primeira graduação veio em 1665. Seu trabalho foi influenciado por um professor, por ideias iluministas, por René Descarts, por Galileu Galilei e também por outros importantes nomes da ciência. Seu interesse particular por números teria surgido quando Newton tinha apenas 20 anos: ele comprou um livro de astrologia e encontrou dificuldades para entender os cálculos utilizados. Quis então, estudá-la mais a fundo.
Todo o estudo matemático que se seguiu foi no modelo autodidata, até chegar aos primeiros contatos com o tema gravitação universal. Seu primeiro teorema teria sido o Binômio de Newton, segundo o qual é possível escrever o polinômio correspondente à potência de um binômio de maneira relativamente intuitiva.
No vídeo abaixo, você vai entender como funciona o Binômio de Newton.
Newton foi professor de matemática na universidade na qual se formou e foi eleito membro da Royal Society.
Até hoje, é considerado por muitos como o mais respeitado cientista de todos os tempos, já que a lei que governa tudo só poderia ser descoberta uma vez, e ele teve a "sorte" de fazê-lo. Suas pesquisas abriram as portas para diversas outras descobertas futuras. Faleceu em 20 de março de 1727, vitimado por complicações decorrentes de seus problemas renais. Há pessoas que acreditam que ele teve um único romance em toda a sua vida, com a filha de um farmacêutico e teria morrido virgem.
Principais descobertas científicas de Newton
Em um período de reclusão, Newton desenvolveu a lei da gravitação universal e estudou a origem das cores. Sabe aquele primeiro telescópio pelo qual se observou a decomposição da luz solar ao incidir sobre um prisma? Pois bem, foi Newton que o construiu, em 1668.
Newton teve grandes contribuições para diversas áreas.
Na matemática, por exemplo, ele teve participação significativa na descoberta do cálculo infinitesimal e suas bases para cálculos geométricos até hoje provocam surpresa naqueles que se propõem a estudar o assunto mais a fundo. Suas descobertas entraram, de certa fora, em conflito com a teoria de Leibniz naquele tempo, sendo que esse último chegou até a ser acusado de plágio em certa ocasião. Além disso, o operador da diferença e as coordenadas polares podem ser atribuídas a ele.
Em óptica, ele estudou a projecção das cores ao passar por um prisma, descobrindo assim que ele refrata de formas diferentes de acordo com cada um de seus ângulos. Foi ele que descobriu, inclusive, que a luz branca nada mais é que a soma de todas as cores, que podem ser desmembradas.
A palavra espectro, inclusive, surgiu a partir de suas pesquisas sobre a luz. Ele foi o primeiro a utilizá-la. Foi a partir dessa questão que surgiram, mais tarde, novas pesquisas sobre a interação entre luz e matéria, chamado espectroscopia. Ele percebeu que os telescópios sempre apresentariam um problema, já que a luz se torna em diversas reflexões quando passa por uma lente. Foi então que ele criou o telescópio refletor. Todas essas pesquisas sobre luz estão contidas em sua obra "Opticks".
Após inspirar-se em alguns dos seus professores, Newton muito estudou e escreveu sobre a alquimia. Entretanto, o acesso a esse material só veio mais tarde, já que o tema era proibido naquele tempo.
Do ponto de vista religioso, há uma crença de que o interesse por teologia foi o que fez com que o espírito de Newton se inspirasse às suas descobertas. Seu interesse também abrangia filosofia, idiomas e literatura. Mesmo não tendo se ordenado clérigo, acreditava em Deus, o qual descrevia como "um Ser que tudo sabe e tudo pode".
Em sua linha de estudo, chegou a considerar o Apocalipse, realizando uma "previsão" de que o mundo não deve acabar antes de 2060, mas também pode exceder essa data. Foram tantas descobertas e pesquisas que homens e mulheres se lembrariam dele.
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Newton e a lei da gravidade
Nas aulas de física, o nome de Newton é frequentemente associado à lei da gravidade. Aliás, talvez seja esse o primeiro assunto que lhe veio à mente quando começou a ler este artigo. Isso porque essa foi, sem dúvidas, a sua maior descoberta como cientista.
Este último, sendo amigo de Newton, lhe fez uma visita e propôs uma questão que não haviam conseguido resolver. A temática estava relacionada à órbita dos planetas que eram atraídos no sistema solar .Ele já tinha a resposta pronta: disse que a forma de órbita planetária era uma elipse. Halley ficou desconcertado e o questionou sobre de onde teria surgido essa conclusão, e ouviu de Newton que já havia resolvido esse problema há algum tempo.
Porém, ele não encontrou o papel com a solução do problema e ficou de reconstituí-lo para enviar à Halley. Isso só ocorreu em novembro do mesmo ano. O título do documento era "Sobre o movimento dos corpos em órbita". Foi Halley que convenceu Newton a publicar tais descobertas, e foi assim que ele começou a escrever "Principia". Halley também financiou a publicação, já que a Royal Society andava meio mal financeiramente.
A fórmula dessa famosa lei é a seguinte: 
| Representação | Elemento |
|---|---|
| F12 | Força, medida em newtons |
| G | Constante da gravitação universal |
| m1 e m2 | Massas dos corpos que se atraem |
| r | Distância entre os corpos, medida em metros |
| ^ r | vetor que liga os corpos |
Os cálculos que o levaram a essa conclusão estão no livro "Princípios Matemáticos da Filosofia Natural", no qual relata que a gravidade não é uma força exercida apenas pelo Sol sobre os planetas, mas também vice-versa, como um resultado da interação entre diversas forças e reações existentes. Um verdadeiro clássico entre os físicos!
Ele acreditava que a atração entre dois corpos podia ser mútua e que os corpos celestes mantinham sempre movimentos irregulares. Além disso, o corpo com a maior massa possui maior poder de atrair do que o menor. A capacidade de atrair de um objeto é denominada força gravitacional. Para preservar as órbitas, reajustes contínuos precisavam ser realizados, os quais ele atribuía à intervenção divina. A ideia de estudar o tema teria surgido a partir da queda de uma maçã, observada por Newton enquanto passeava pelo jardim.
Ele descobriu que não era só o chão que atraía a fruta, mas também vice-versa. Isso porque os objetos não são somente atraídos pela Terra, eles também a exercem sua ação gravitacional sobre ela. O mesmo acontece entre um planeta e outro! Aliás, cada planeta tem a sua força de gravidade, conforme tabela abaixo.
| Planeta | Aceleração da gravidade (m/s2) |
|---|---|
| Sol | 273,42 |
| Mercúrio | 3,78 |
| Vênus | 8,6 |
| Terra | 9,8 |
| Marte | 3,72 |
| Júpiter | 24,8 |
| Saturno | 10,5 |
| Urano | 8,5 |
| Netuno | 10,8 |
| Plutão | 5,88 |
| Lua | 1,67 |
Se compararmos a ação gravitacional da Lua com a da Terra, veremos que essa primeira é bem menor. É por isso que os objetos parecem "pesar" menos nesse satélite do que na Terra.
A gravitação e a maré
É por essa questão que Sol e Lua atuam sobre diversos aspectos terrestres, até mesmo da maré. Você já ouviu falar em maré astronômica? A maré brasileira, por exemplo, enche e esvazia duas vezes ao dia, enquanto em outros locais, isso pode acontecer somente uma vez diária (locais em latitude acima de 50 graus). Em outros, isso varia de acordo com a fase do ano.
O ponto mais alto da maré, chamado preamar acontece normalmente nos dias de Lua Nova e Cheia, enquanto a baixamar (ou maré baixa) tende a acontecer nas Luas Minguante a Crescente. Por isso, a associação das variações de maré com as fases lunares não são meras superstições, existe uma explicação científica para elas!
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Newton X Einsten
Embora Newton tenha sido o primeiro a observar a principal das teorias que regem essa matéria, que explicaria diversos fenômenos nunca antes explorados, podemos dizer que, anos mais tarde, as observações de Albert Einstein complementaram a sua pesquisa. De acordo com publicações de Newton, que estudava tais questões desde 1666, a gravitação e a aceleração eram fenômenos distintos. Einstein comprovou, após 300 anos, que trata-se de um mesmo fenômeno, visto sob aspectos distintos.
Nesse mesmo assunto, podemos ainda falar sobre o espaço tempo que, para Newton também representa uma dimensão, que sofre deformações devido aos corpos de grandes massas. Esse fenômeno seria também uma das causas pelas quais os corpos se movimentam.
As três leis de Newton
Além de uma das mais famosas teorias dos estudos físicos, Newton é conhecido e citado pela descoberta de três outras principais, também bem importantes. Elas foram publicadas em 1687, a partir de um extenso trabalho de pesquisa.
Primeira lei - Lei da inércia
Um corpo só muda de seu estado de repouso (ou de deslocamento em linha reta), quando uma força externa incide sobre ele. Podemos observar isso na prática em um jogo de sinuca, por exemplo. As bolinhas permanecem paradas e só se movem quando tocadas pelo taco (ou por outra bolinha). O mesmo acontece quando um ônibus arranca (os passageiros movem-se para trás) ou freia (eles movem-se para frente). A inércia pode, portanto, ser considerada uma propriedade genuína da matéria. E também existem variações: quanto menor a massa de um corpo, menor também a inércia.
Segunda lei - Princípio da dinâmica
Só é possível compreender essa lei, uma vez que conhecemos o princípio da inércia. Ela diz que só é possível fazer um corpo sair da inércia, ou seja, mover-se, pela aplicação da força. A mudança ocorrida a partir de tal força está diretamente relacionada à intensidade da mesma e à massa do objeto. Isso significa que uma mesma ação aplicada a corpos com massas diferentes pode ocasionar uma aceleração maior ou menor, sempre inversamente proporcional à essa massa.
“A quantidade de movimento é a medida do mesmo, que o origina em conjunto da velocidade e da massa”.
Definição relacionada à Segunda Lei de Newton
Na prática, há certas situações que podemos observar.
- Em um plano inclinado, o que atua sobre o corpo é o seu peso (diretamente ligado à atração gravitacional da Terra) e a reação da superfície, considerando que não haja atrito;
- Se prendermos um corpo a um centro por um barbante, peso e força se cancelam, já que estão na mesma direção, embora em sentidos opostos. Assim, o que prevalece é a força centrípeta, a tensão, também considerando que não haja atrito na superfície.
Terceira lei - Lei da ação e reação
"Para cada ação, há uma reação." Parece até dito popular, não é mesmo? No entanto, trata-se de ciência! Também as ações mútuas entre dois corpos são sempre iguais e dirigidas a partes opostas. Um bom exemplo é quando caminhamos. A mesma força que exercemos sobre a Terra, ela exerce sobre nós. Mas por que então somente nós nos movemos? Simples! Lembra que, quanto maiores as massas dos corpos, menores suas acelerações? O mesmo fenômeno explicaria por que os satélites é que orbitam em torno dos planetas, e não vice-versa. Quando as forças de ação e reação são aplicadas a corpos diferentes, elas não se equilibram e nem se cancelam.
Curiosidades sobre Isaac Newton
Um isolamento social devido a uma doença, um experimento que quase levou à cegueira, a alquimia que traria o segredo da vida eterna e uma distração que deu até polícia... Newton não teve uma vida perfeita! Mas ele, com sua inteligência e persistência contornou todos esses obstáculos e ainda conseguiu enxergar em cada situação adversa uma oportunidade para exercer seu trabalho. Conheça agora cinco curiosidades sobre esse grande cientista!
1. A descoberta durante a peste bubônica
Recentemente, passamos por um período de isolamento social devido à pandemia da Covid-19. Graças à internet, a maioria de nós conseguiu manter uma rotina de trabalhar e estudar sem sair de casa. Mas você consegue se imaginar passando por uma situação como essa sem acesso à rede? Foi mais ou menos o que aconteceu em Londres entre 1665 e 1666. Uma epidemia de peste bubônica invadiu a Inglaterra. Então, a Universidade de Cambridge, escola na qual Newton estudava foi fechada, liberando os estudantes para retornarem às suas casas. Foi então que ele passou um ano fechado na casa da mãe, estudando sozinho e trabalhando em suas descobertas.
Com tempo ocioso e sem Netflix, ele colocou em dia todos os seus problemas que ainda estavam por resolver (tais pesquisas deram origem ao cálculo moderno mais tarde), dedicou-se a analisar os prismas e teve tempo para filosofar sobre a maçã que caiu da árvore. Percebe como essa época coincide com a ocasião na qual ele descobriu a lei da gravitação universal? Em 1667, quando finalmente pôde retornar à universidade, já tinha as teorias consolidadas. Daí para o título de fellow e o cargo de professor, foi um passo!
2. Interesse por cores até a cegueira
Newton estava disposto a provar que a teoria da Óptica Física que dizia que as cores que enxergamos não existiam de fato, mas eram resultado da pressão aplicada ao nervo óptico não condizia com a realidade. Para isso, ele se encarregou de ser a sua própria cobaia. Os experimentos consistiam em colocar uma agulha por dentro dos olhos para pressionar o nervo ou de passar um longo período olhando para o sol, sem proteção. O resultado foi uma cegueira que só passou após ele ficar três dias imerso em um quarto totalmente escuro.
"Eu peguei a agulha e a coloquei entre meus olhos e o osso perto da parte de trás, pressionando o meu olho no final de modo a alcançar a sua curvatura. Então apareceram vários círculos brancos e coloridos..."
Trecho de um diário escrito pelo cientista
3. Solidão, pobreza, rebeldia e preguiça
Newton era de família pobre. Newton ficou com os avós quando tinha apenas 3 anos e a mãe, viúva, decidira casar-se novamente. Na universidade, ele trabalhava como garçom e ajudava a arrumar as acomodações de outros alunos em troca de um auxílio para estudar. Uma briga na escola o teria motivado a tornar-se aluno exemplar. No convívio social, desde criança, tendia a preferir a solidão, tanto que há até especulações de que ele poderia sofrer de algum transtorno, como autismo.
4. Distração que virou caso de polícia
A mãe de Newton era uma pessoa humilde, que nunca teve acesso à escola. Talvez por isso, acreditava que estudar não era tão necessário. Na adolescência, ele passou um período fora da escola, dedicando-se à casa de campo da família. Criados e animais eram de sua responsabilidade. Mas a sua verdadeira paixão era a ciência... ele acabava se distraindo pensando nela! Tais distrações, certa vez, fizeram com que deixasse os animais fugirem e destruírem plantações vizinhas. A ocorrência virou caso de polícia, resultando em passagem e multa. Não tinha jeito: ele era dos estudos! Até mesmo sua mãe precisou render-se a essa constatação. De volta à escola, formou-se e foi direto para a universidade.
Mas os episódios de distração não pararam por aí. Já como professor, ele continuava a mergulhar nos livros, a ponto de se esquecer de comer ou dormir. Certa vez, foi avisado por seu assistente de que havia passado direto pelo refeitório, sem se alimentar. Ele disse que havia se alimentado sim, afinal, acabara de sair do recinto... e dirigiu-se ao seu quarto.
5. Muito além de um físico
Anos mais tarde, descobriu-se que a sua dedicação aos estudos ia muito além das leis da física e dos números. Ele também tinha interesse pela alquimia, cabala, cronologia e interpretação da Bíblia. A alquimia era a química da Idade Média, cuja teoria buscava a cura para doenças físicas e morais. Seus seguidores acreditavam na lendária pedra filosofal, que conteria o elixir da eterna juventude. Aliás, a pedra era tema de estudos bíblicos e hinduístas. E não é que Newton tentou produzí-la?
Entenda, no vídeo abaixo, o que é, afinal, a pedra filosofal...
No fim das contas, ela nunca foi descoberta e, talvez hoje em dia, isso nem importe tanto, embora a ideia de jamais envelhecer ainda nos pareça atraente. Pesquisas revelam que, durante a sua trajetória, Newton escreveu mais de um milhão de palavras sobre a alquimia. Ele pode não ter descoberto o segredo da eterna juventude mas, sem dúvidas, tornou-se imortal na história da humanidade.
Que tal sugerir ao seu professor que fale sobre Newton em sua próxima aula dessa matéria? Ou ficar de ouvidos ligados da próxima vez que ouvir esse nome?
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Maravilha de texto sobre nosso admirável Isaac Newton,fico com pena quando alguém me diz; não gosto de física!