A Física Clássica corresponde a uma etapa da Física que se desenvolveu antes de 1900, e que por sua vez se subdivide em diferentes ramos conforme a área de estudo, dedicada ao movimento e comportamento dos objetos em escala macroscópica, e relacionada ao estudo do espaço, tempo, matéria e energia. Especificamente, a Física Clássica abrange desde a mecânica clássica até as leis eletromagnéticas descritas por Maxwell em 1865.
As leis da Física Clássica permitem prever o resultado futuro observando os dados atuais sobre parâmetros como posição, velocidade, massa e outras variáveis, além de descrever padrões gerais para sistemas complexos, sem a necessidade de realizar pesquisas detalhadas sobre corpos individualmente e suas interações particulares e com o ambiente em que estão localizados.
Apesar dos avanços da Física, para fenómenos que envolvem movimentos a velocidades muito inferiores à velocidade da luz, a Física Clássica continua a dar resposta a estes problemas, razão pela qual é parte fundamental de toda a formação académica. Imagem de Tradition SM.
Em geral, a Física é uma ciência muito ampla, razão pela qual costuma ser dividida em diferentes ramos, dependendo da natureza dos fenômenos que estuda. Os principais ramos da Física Clássica são descritos a seguir:
Existem vários critérios que podem ser usados para analisar a Física Clássica em suas áreas, um deles de acordo com as áreas que ela estuda, conforme mostrado neste esquema.
Mecânica clássica
A Física Mecânica é um dos ramos mais antigos e fundamentais da Física, pois estuda os movimentos, o comportamento e a estrutura do mundo material por meio da análise matemática. Este ramo foi desenvolvido ao longo dos séculos para explicar o funcionamento do Universo em termos quantitativos.
Agora, a mecânica clássica lida com o movimento relativo entre partículas individuais sujeitas a forças externas, como a gravidade ou outros campos conservativos. Ela estabelece leis para prever como tais partículas se moverão sob diferentes condições iniciais e inclui conceitos comuns como velocidade média, momento linear e trabalho realizado em um sistema fechado durante sua evolução no tempo.
Em sua forma mais simples, a mecânica lida com o conceito de força comumente descrito pelas leis da mecânica de Newton. Da mesma forma, a lei universal da gravitação de Newton explica como os objetos interagem uns com os outros por meio de forças gravitacionais quando estão separados por uma certa distância. Além disso, existem outros princípios importantes relacionados a este tópico: conservação de energia, mecânica dos fluidos, movimento e outros conceitos associados, como impulso, trabalho, potência mecânica, para citar alguns.
A compreensão das leis fundamentais da Física, particularmente da mecânica clássica, tornou possível explorar regiões mesmo fora dos limites do nosso planeta.
Termodinâmica
Este é outro dos ramos da Física Clássica que estuda os sistemas físicos e suas propriedades termodinâmicas, através da análise e aplicação de leis fundamentais para descrever o comportamento térmico de um sistema. A teoria clássica foi desenvolvida por Nicolas L. Sadi Carnot no início do século XIX e é considerada a base de toda a termodinâmica moderna.
Os princípios fundamentais da Termodinâmica Clássica incluem os postulados de conservação de energia e entropia. Além disso, abrange conceitos como trabalho realizado por forças externas e internas em um sistema. Da mesma forma, a Termodinâmica se encarrega de determinar o calor transferido para o interior ou exterior de um sistema ou também trata do entendimento dos processos reversíveis e irreversíveis dentro dele. Estudando estes princípios é possível determinar se existem variações iniciais ou finais em qualquer variável física relevante (temperatura, pressão, entalpia, volume, etc).
Ainda hoje a Termodinâmica continua a responder a muitas das necessidades da humanidade, por exemplo, a produção de eletricidade a partir de centrais termoelétricas que operam com ciclos termodinâmicos.
Eletromagnetismo
O eletromagnetismo clássico é um ramo da física que estuda os campos elétrico e magnético e suas interações, datado do início do século XIX, quando foi descoberto por Hans Christian Oersted em 1820. Está relacionado a outros tópicos importantes da física que serviram de base para seu desenvolvimento, como as leis de Coulomb, Ohm, Gauss, Ampère e Faraday.
Desde a sua criação, o eletromagnetismo tem sido amplamente utilizado para desenvolver dispositivos eletrônicos avançados, como motores elétricos, geradores, transformadores e até antenas que permitem a transmissão a longas distâncias sem perda significativa de energia.
Antes de 1884, o eletromagnetismo era descrito por meio de vinte equações, mas naquele ano, O. Heaviside e W. Gibbs as agruparam em quatro equações diferenciais vetoriais. Porém, nesta redução, um termo elementar do eletromagnetismo, que está contido na força de Lorentz, não foi considerado. No eletromagnetismo clássico, os fenômenos eletromagnéticos podem ser analisados a partir da força de Lorentz e das equações de Maxwell.
Óptica
A óptica clássica é um campo da física que se concentra na compreensão dos princípios básicos do comportamento óptico e como eles podem ser usados para aplicações práticas, por meio do estudo de tópicos como refração, reflexão, interferência e dispersão de ondas. Também inclui conceitos como lentes convergentes ou divergentes, prismas e superfícies curvas.
A óptica permitiu o desenvolvimento de dispositivos comumente conhecidos hoje, como telescópios astronômicos, microscópios binoculares e até mesmo lentes usadas para corrigir defeitos na visão humana. Também foram projetados complexos sistemas integrativos baseados em leis ópticas que permitem a visualização remota de imagens através de fibra óptica ou a transmissão de informações digitais sem cabos metálicos tradicionalmente utilizados para esse fim.
A óptica é essencial para a concepção de dispositivos compostos por lentes e espelhos que permitem a visualização desde partículas microscópicas até corpos celestes localizados a grandes distâncias do nosso planeta.
Acústica
A acústica clássica refere-se à área da Física Clássica que estuda o som em toda a sua amplitude, ou seja, desde sua geração e propagação, passando por sua gravação e reprodução, até suas características no processo auditivo. Contempla também o estudo dos instrumentos e equipamentos para realização das medições sonoras e das condições espaciais para sua propagação. Como ramo, a acústica se desenvolveu durante o século XIX, principalmente por meio das contribuições de Hermann von Helmholtz e Lord Rayleigh, e seus fundamentos foram preservados desde o final daquele século.
Do ponto de vista técnico, desde o século XX é notável o progresso da acústica, principalmente no que diz respeito aos sistemas de gravação e reprodução do som.
Artigo de: Evelyn Maitee Marín. Engenheira industrial com mestrado em Ciências Físicas Aplicadas e doutorado em Ciências da Educação. Professora universitária.
Referencia autoral (APA): Marín, E. M.. (Agosto 2023). Conceito de Física Clássica. Editora Conceitos. Em https://conceitos.com/fisica-classica/. São Paulo, Brasil.
