A física é uma disciplina super importante para os alunos, pois ela está diretamente ligada à nossa vida. Esta matéria é um dos campos de informação subjacentes ao universo físico e se aplica continuamente à vida normal das pessoas. Ela pode ser tão fundamental quanto a conversão de energia elétrica em calor para fazer o café da manhã ou tão complexa quanto traçar a trajetória do vôo de um ônibus espacial na órbita da Terra.

Mesmo que alguns conceitos sejam inicialmente difíceis de apreender, a recompensa quanto à satisfação e ao conhecimento pode fazer todo o esforço valer a pena.

Estudar física traz benefícios que duram a vida toda. Tal disciplina é responsável pela aquisição de consciência e habilidades que são valorizadas pela maioria das empresas, quando chegada a hora de enfrentar o mercado de trabalho. Elas incluem, por exemplo, uma abordagem prática para a solução de problemas, a capacidade de raciocinar com clareza e de se interconectar bem.

A física é um estudo do funcionamento e das limitações das leis da natureza. Quer você ainda esteja na escola ou optando por um diploma universitário, apresentamos abaixo alguns aspectos que mostram como esta disciplina é importante e fascinante!

Veja ainda nossa compilação com tudo sobre física.

Qual a importância da física para a sociedade?

O futuro de qualquer país e sua contribuição para a economia global estão ligados à sua capacidade de desenvolver seu capital humano no campo da ciência e da engenharia. Por meio de seus cientistas e engenheiros, ele é capaz de desenvolver infraestrutura para o comércio e a indústria.

A física estuda uma série de tópicos interessantes que vão desde matéria, energia e suas interações. Esta disciplina possui uma linguagem internacional que desempenha um papel proeminente no futuro do progresso e da sobrevivência da humanidade.

Várias equações de física escritas em giz sobre um quadro.
Estudar física pode ser desafiador e ao mesmo tempo fascinante!

Sendo assim, a física e a pesquisa dentro deste campo é importante para a sociedade porque:

  • É uma emocionante aventura intelectual que inspira os jovens e expande as fronteiras do nosso conhecimento sobre a Natureza.
  • Gera conhecimentos fundamentais necessários para os futuros avanços tecnológicos que continuarão a impulsionar os motores econômicos do mundo.
  • Contribui para a infraestrutura tecnológica e fornece pessoal treinado necessário para aproveitar os avanços e descobertas científicas.
  • É um elemento importante na educação de químicos, engenheiros e cientistas da computação, bem como de praticantes de outras ciências físicas e biomédicas.
  • Amplia e aprimora nossa compreensão de outras disciplinas, como ciências terrestres, agrícolas, químicas, biológicas e ambientais, além da astrofísica e cosmologia - assuntos de importância substancial para todos os povos do mundo.
  • Melhora nossa qualidade de vida, fornecendo o conhecimento básico necessário para o desenvolvimento de novos instrumentos e técnicas para aplicações médicas, como tomografia computadorizada, imagem por ressonância magnética, tomografia por emissão de pósitrons, imagem ultrassônica e cirurgia a laser.

Descubra 5 aspectos que permanecem um mistério dentro da física.

Analisando o gabarito dos tópicos listados acima, dá para perceber que a importância da física para a nossa sociedade é enorme e que não se restringe apenas aos aspectos mostrados. No entanto, já dá para perceber o quão relevante ela é para a nossa vida!

Qual a origem da palavra física?

O dicionário de etimologia online define a origem da palavra "física" como sendo de 1580. Segundo a fonte, ela quer dizer "ciência natural, a ciência dos princípios operantes na natureza orgânica". A física tendo sentido de "ciência natural".

Baseado no latim physica (neutro plural), do grego ta physika, o que significa literalmente "as coisas naturais", este foi também o título do tratado de Aristóteles sobre a natureza.

O sentido restrito da palavra que utilizamos atualmente, sendo ele o de "tratamento científico das propriedades da matéria e energia", surgiu em 1715.

Química e física andam de mãos dadas.
Aulas de física ajudam as aulas de química, já que as duas disciplinas andam de mãos dadas em determinados momentos.

O Online Etimology Dictionary diz ainda que "antes do aparecimento da ciência moderna, a física era geralmente definida como a ciência daquilo que é móvel, ou a ciência dos corpos naturais. Era comumente feita para incluir todas as ciências naturais. Atualmente, os fenômenos vitais não são considerados objetos da física, que se divide em física geral e física aplicada."

Agora que você já sabe o significado do nome desta disciplina tão importante para compreendermos o mundo em que vivemos, que tal conhecer quais são os conceitos básicos que a constituem? Então continue com a gente!

Quais os conceitos básicos da física?

Sempre quis aprender o básico da física?

Então prepare-se para encontrar logo abaixo explicações muito simplificadas sobre 5 conceitos fundamentais da física. Eles te ajudarão a começar a estudar para suas aulas, assim como a darem uma ideia do que os físicos fazem no dia-a-dia. Abordaremos, então, os seguintes princípios:

  1. Gravidade;
  2. Fótons e dualidade onda / partícula;
  3. Quarks;
  4. Leis de movimento de Newton;
  5. Leis da termodinâmica.

Gravidade

A gravidade é uma das quatro forças encontradas naturalmente no universo. É a força de atração entre dois objetos com massa. Isso mesmo, quaisquer dois objetos com massa serão atraídos um pelo outro. A força atrativa é proporcional à massa dos objetos e ao quadrado da distância entre eles, criando a equação:

Equação para cálculo da gravidade nas aulas de física.
Equação para o cálculo da gravidade: um dos fundamentos básicos que você vai aprender durante um curso de física.

A força gravitacional produzida é igual à constante gravitacional, representada pelo G maiúsculo (6,67408 × 10-11 m3 kg-1 s-2 . Esta é uma das muitas constantes físicas, ou seja, um número que permanece o mesmo para todos os casos), multiplicado pela massa do objeto 1, multiplicado pela massa do objeto 2 (ambos em quilogramas), tudo dividido pelo raio ao quadrado (em metros). Isso dá a você uma força de atração entre as duas forças em newtons.

É por isso que um objeto massivo como a Terra é capaz de conter tudo sobre ele, como nós, água e uma atmosfera, porque nossa massa é atraída pela massa da Terra.

Veja como aplicar as principais fórmulas de física após entende-las. 

Você aprenderá mais tarde como a aplicação de uma força a um objeto faz com que ele acelere na direção daquela força, explicando por que quando você solta um objeto em um campo gravitacional, ele acelera em direção à grande massa. Quanto maior a massa, maior a força aplicada a outras massas e mais rápido elas irão acelerar em sua direção.

Fótons e dualidade onda / partícula

Até o final do século 19, acreditava-se que a luz era uma onda. Muitos ainda pensam desta maneira, e isso é porque faz muito mais sentido tal explicação quando não se tem conhecimento física quântica.

Os fótons são pequenos feixes de luz - como se fossem pequenos "pacotes" ou "bolas" de luz sem qualquer massa -, trilhões dos quais são liberados do sol a cada segundo, refletindo em vários objetos e atingindo nossos olhos, o que nos permite de vê-los.

O que é confuso é que eles são uma partícula E uma onda. É confuso, mas eles mostram propriedades de ambos, e isso é conhecido como dualidade onda / partícula. Isso quer dizer que é uma onda pelo fato de ser descompactada ao passar por uma pequena fenda ou lente, e é uma partícula por causa do efeito fotoelétrico.

Efeito fotoelétrico

O efeito fotoelétrico é quando a luz incide sobre uma folha de metal e os fótons colidem com os átomos do metal, transferindo sua energia e fazendo com que elétrons sejam liberados do metal proporcionalmente à velocidade com que o fóton inicial estava indo (sua energia cinética). Este é o básico de como os painéis solares funcionam.

Átomos em movimento.
A física consegue explicar algumas reações provocadas pelos movimentos dos átomos.

Equação para energia do fóton

A energia em cada fóton é dada por uma equação muito simples:

E = hv ou às vezes escrito como E = hf

Isso significa que a energia (em joules) é igual à constante de Plank (6,63 × 10-34 Js) multiplicada pela frequência da luz / onda.

A frequência é a quantidade de ciclos de onda completos que passam por segundo, medidos em Hertz. Devido ao fato de que a constante de Plank é constante, a energia de um fóton é proporcional apenas à sua frequência.

Quarks

Quarks são os blocos de construção das partículas.

O que são quarks?

Só para deixar claro, todos os átomos são compostos de elétrons, prótons e nêutrons. Quarks são as partículas menores que formam os prótons e nêutrons e muitas outras partículas. Elétrons são partículas fundamentais, o que significa que eles - assim como os quarks - são indivisíveis, e não são feitos de blocos menores.

Os tipos de quarks

Os 3 tipos de quarks com os quais você precisa se preocupar para começar são chamados de "para cima", "para baixo" e "estranho". Quarks são os blocos de construção de um átomo, mas não podem existir sozinhos. Não existe um quark único por si só.

A estrutura do próton é uud, ou "para cima", "para cima", "para baixo" (up, up, down em inglês, e por isso uud). A estrutura do nêutron é udd ou "para cima", "para baixo", "para baixo" (up, down, down em inglês, e por isso udd).

Existem muitas outras partículas com 2 ou 3 quarks que envolvem partículas ascendentes, descendentes e estranhas, mas também incluem outras antipartículas de quarks que demorariam muito para explicar, então leia a física de partículas se isso lhe interessar, pois ficaria muito confuso para explicarmos em poucas palavras.

Que tal entender porque é tão bom ter um professor particular de física?

Leis de movimento de Newton

Retrato de Isaac Newton
Conheça Isaac Newton, o responsável pelas Leis de Newton tão importantes para entendermos o mundo como ele é hoje.

Primeira Lei de Newton

Se nenhuma força atuar sobre um objeto, ele permanecerá inerte ou manterá uma velocidade constante indefinidamente. É por isso que, se um foguete no espaço desligar seus motores, ele continuará funcionando para sempre (ou até que outra força aja sobre ele).

Segunda Lei de Newton

Se uma força for aplicada a um objeto, ele irá acelerar com uma velocidade proporcional à força aplicada e à sua massa.

Isso cria a famosa equação:

F = ma

(a Força em newtons é igual à massa do objeto em quilogramas multiplicada por sua aceleração em metros por segundo ao quadrado).

Isso explica por que a Primeira Lei de Newton não se aplica quando você joga uma bola de tênis diretamente para cima na terra: conforme a bola sobre sobe, uma força gravitacional em direção à terra é aplicada, fazendo com que ela acelere para baixo.

Terceira Lei de Newton

Toda ação tem uma reação igual e oposta.

Isso quer dizer que se você aplicar uma força a um objeto, ela aplicará uma força igual na direção oposta.

Exemplos:

  • Um motor de avião força cargas de ar para trás, o que faz o avião ir para a frente.
  • Quando você nada, você empurra a água para trás, e ela empurra você para a frente.
  • Quando você dispara uma arma, a bala acelera para frente e a arma salta para trás.

Leis da termodinâmica

Termodinâmica: calor, energia, partículas em movimento e muito mais!

Calor

O calor é apenas o movimento das partículas. Se uma partícula vibra rapidamente, ela fica quente; se uma partícula se move lentamente, ela fica fria. Porém, curiosamente, a frieza não existe; ela é simplesmente a falta de calor!

Quando você toca em um cubo de gelo, ele não está transferindo frio para você, isso não é possível. A verdade é que ele está removendo calor da sua mão. Portanto, não é o gelo que torna sua bebida fria, mas sim sua bebida que torna o gelo quente ao abrir mão do seu calor!

Equilíbrio térmico

Quando uma partícula de alta energia colide com uma partícula de energia mais baixa, elas podem trocar energia (uma esfria e a outra aquece) até que atinjam o que é chamado de equilíbrio térmico.

Leis da termodinâmica

A termodinâmica é uma grande parte da física e existem algumas regras a serem seguidas.

Lei zero

Esta lei foi descoberta depois que a primeira lei foi descoberta, por isso é chamada de lei zero. Ele simplesmente explica que dois objetos em equilíbrio térmico (a mesma temperatura) não experimentarão nenhuma mudança líquida na energia térmica. Obviamente, as partículas irão colidir e a energia será trocada, mas no geral não haverá movimento líquido de energia / calor.

Primeira lei

A energia é sempre conservada, nunca criada ou destruída, mas apenas transferida de uma forma para outra.

Exemplos:

  • Para aquecer o seu jantar, você precisa fornecer energia na forma de eletricidade para um micro-ondas ou à gás para o seu fogão.
  • Se você levanta uma caneta, você está trabalhando nela e aumentando sua energia potencial gravitacional. Quando você a solta, muda sua energia para energia cinética (movimento) e, quando quando ela atinge o chão, essa energia cinética é convertida em energia térmica e, talvez, em algum som.
Limonada com gelo.
A termodinâmica é a parte da física responsável por explicar o porquê das nossas bebidas ficarem geladas quando colocamos gelo.
Segunda lei

Ela afirma que qualquer processo espontâneo aumenta a entropia (desordem) do universo.

Uma boa analogia é que, quando você come um hambúrguer, ele se divide em elementos menores (mais desordenados) e nunca mais se transformará espontaneamente (sem intervenção externa) em um hambúrguer novamente.

A ideia de que o universo se torna naturalmente mais desordenado não parece ideal, mas é o que permite que a maioria das reações químicas ocorra. Felizmente, você pode trabalhar para aumentar a entropia em uma área diminuindo a entropia em outra, mas sempre haverá uma perda líquida de entropia no universo, e ele sempre ficará mais desordenado.

Terceira lei

Antes de entendê-la, é preciso ter uma compreensão do zero absoluto. Os cientistas geralmente não usam Celsius ou Farenheit para medir temperaturas em equações: eles usam Kelvin (ou K). Ele começa em zero Kelvin, pois este é o ponto mais frio que se acredita que qualquer coisa pode ir (aproximadamente -273,15 Celsius ou -459,67 Farenheit).

Conforme a temperatura de uma partícula cai, o mesmo acontece com sua energia e, portanto, se removermos toda a energia de um objeto, ele ficará frio. Da mesma forma, se levarmos uma partícula a essa temperatura, ela perderá toda a sua energia, não se moverá e o tempo ficará congelado. Legal certo?

Bem, desculpe decepcionar, mas a terceira lei diz que isso não é possível. Devido à natureza quântica da partícula (não se preocupe com o que isso significa), suas energias flutuam naturalmente e, portanto, nunca podem atingir exatamente o zero absoluto. Em outras palavras, toda entropia precisaria ser removida, o que não é possível em qualquer número de etapas.

Porque se deve aprender física?

A física é um assunto fantástico para se estudar no Ensino Médio ou na universidade, por uma ampla variedade de razões.

Esteja você pensando em cursos de física na universidade ou gostaria de combinar a física com outra disciplina, como matemática ou química, saiba que existem muitos motivos pelos quais estudar física até um determinado nível pode beneficiá-lo, como por exemplo:

  • Descubrir porque o mundo funciona da maneira que funciona;
  • Resolver problemas;
  • Explorar uma ampla gama de oportunidades de carreira;
  • Se manter atualizado e bem informado;
  • Complementar diferentes disciplinas, como matemática;
  • Ser desafiado;
  • Melhorar as chances de trabalhar no exterior;
  • Adquirir habilidades valiosas para o mercado de trabalho;
  • Apreciar melhor a tecnologia moderna;
  • Aproveitar as oportunidades de pesquisa de pós-graduação.

E então, pronto para se lançar no fascinante mundo dos estudos em física?

Precisando de um professor de Física ?

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Camila

Aventureira linguística, curiosa por natureza, artista por opção, viajante apaixonada e redatora por vocação.