Conceito de Movimento

Ángel Zamora Ramírez | Janeiro 2023
Licenciado em Física

O movimento é a mudança na posição aparente de um corpo em relação a um marco de referencia, cujo estudo é um dos principais eixos da Física. É um fenômeno que faz parte do nosso dia a dia. Nós nos movemos de um lugar para outro, as outras pessoas e seres vivos ao nosso redor fazem o mesmo, o ar está em constante movimento, a Terra gira em seu próprio eixo e, ao mesmo tempo, se move em sua órbita ao redor do Sol, o Sistema Solar gira em torno do centro da Via-Láctea e esta, por sua vez, se move em relação a outras galáxias. Por mais que possamos evitar, o movimento não é alheio à nossa existência, porém, apesar do caráter cotidiano do movimento, descrevê-lo e conhecer suas causas em diferentes escalas não tem sido uma tarefa fácil.

Movimento segundo Aristóteles

O filósofo grego Aristóteles foi um dos primeiros a estudar o movimento, segundo Aristóteles todos os corpos tinham um lugar natural no universo e tendiam a se mover em direção a esse lugar. Segundo Aristóteles, havia dois tipos de movimentos que os corpos podiam seguir: movimento natural e movimento violento. O primeiro compreendia o seguimento dos corpos em direção ao seu lugar natural, por exemplo, coisas pesadas como pedras caíam porque seu lugar era a Terra, enquanto corpos leves como fumaça subiam porque seu lugar natural era o ar. O movimento violento era um fenômeno imposto que deslocava um corpo para fora do seu lugar natural e por isso precisava da intervenção de um fator externo para poder realizá-lo, um exemplo disso seria uma carruagem sendo puxada por cavalos, essa ideia foi talvez a primeira visualização do conceito de força. Para Aristóteles e muitos pensadores da época, a Terra era imóvel no centro do Universo, que era seu lugar natural, e todas as estrelas se moviam em torno dela seguindo um movimento natural.

A revolução da Galiléia

Por quase dois mil anos as ideias de Aristóteles sobre o movimento não foram questionadas, até a chegada de Galileu Galilei. Galileu iniciou seus estudos de movimento fazendo experimentos com esferas metálicas e planos inclinados, desenvolveu um sistema de dois planos inclinados, um voltado para o outro, conectados por uma trajetória horizontal. Galileu observou que, ao deixar cair uma bola de um plano inclinado, ela aumentava sua velocidade ao descer e depois desacelerava ao subir o outro plano inclinado até atingir a altura inicial de onde foi lançada, isso independentemente do ângulo. que fazia os planos inclinados em relação à trajetória horizontal, esse movimento se repetia de um plano inclinado para o outro até que a bola finalmente parasse.

Com esses experimentos, Galileu argumentou que os corpos não precisavam de uma força atuando constantemente sobre eles para se moverem, ao contrário, os corpos tendiam a manter seu estado de movimento até que algo os desacelerasse, neste caso a bola desacelerou devido ao atrito que sofreu ao longo de sua jornada e não buscando seu lugar natural como defendia Aristóteles. Galileu disse que, se um corpo é empurrado na ausência de atrito, ele continuará se movendo infinitamente, a menos que algo o diminua.

Uma das ideias de Aristóteles era que um corpo caia mais rápido quanto mais pesado for, Galileu também desafiou essa ideia com seus famosos experimentos na Torre de Pisa, de onde deixou cair objetos da mesma morfologia, mas com pesos diferentes. Galileu com esses experimentos mostrou que todos os objetos independentemente de seu peso atingiram o solo ao mesmo tempo, estabelecendo assim que os corpos em queda livre aceleram uniformemente e que na ausência da resistência do ar todos os corpos atingiriam o solo com a mesma velocidade.

As três leis de newton

Em 1687, Isaac Newton publicou sua famosa obra "Principia", o ponto culminante de todos os seus trabalhos sobre mecânica. Esta obra é considerada por muitos, como a maior da história da ciência, e nela estão as três leis do movimento de Newton, para constituir os fundamentos da Física Clássica.

Primeira Lei: Todos os corpos mantêm seu estado de repouso ou movimento retilíneo uniforme, a menos que uma força externa atue sobre eles. Nessa lei, Newton dá praticamente sentido a todo o trabalho anterior de Galileu sobre cinemática e acaba derrubando a ideia de que uma força deve ser constantemente aplicada a um corpo para que ele se mantenha em movimento.

Segunda Lei: Se uma força é aplicada a um corpo, sua aceleração será diretamente proporcional à força aplicada e inversamente proporcional à sua massa.
Este é o conceito de força, matematicamente escrito como:

Isso significa que quanto maior a força aplicada a um corpo, maior a aceleração alcançada por ele, por sua vez, quanto maior a massa do referido corpo, mais força terá que ser aplicada a ele para atingir uma aceleração específica. Como a aceleração é a taxa de variação da velocidade em relação ao tempo, daí podemos entender o fato de que um corpo em repouso ou com velocidade constante tende a manter esse estado, a menos que uma força externa o force a mudar seu movimento.

Terceira Lei: A toda ação corresponde uma reação de igual magnitude, mas em sentido contrário. Isso significa que se um corpo A exerce uma força sobre outro corpo B, o corpo B exercerá a mesma força sobre o corpo A, mas no sentido oposto. Esta é a razão pela qual uma bola lançada contra uma parede quica, por que os veículos se deformam em um acidente, por que há marés, etc.

Com o conceito de força era possível explicar praticamente qualquer movimento conhecido naquela época, inclusive o movimento das estrelas. Newton com sua Lei da Gravitação Universal terminou de moldar o quebra-cabeça do movimento celeste precedido por Copérnico, Kepler e Galileu e demonstrou que o movimento das estrelas se deve a uma força chamada "gravidade".

Temperatura é movimento

Em meados do século XIX, começou a se desenvolver a Mecânica Estatística, ramo da Física que, utilizando as ferramentas da probabilidade e da estatística, estuda sistemas macroscópicos compostos por um grande número de elementos menores. A Mecânica Estatística vê um gás, por exemplo, como um conjunto de um grande número de partículas que se movem e interagem entre si.

Sob esse conceito, a Mecânica Estatística se encarrega de relacionar o estado de todas as partículas que compõem o sistema com grandezas macroscópicas que podem ser medidas em laboratório como pressão, temperatura, etc. Foi assim que se chegou à conclusão de que a temperatura é uma manifestação da energia cinética média (energia de movimento) das partículas que compõem um sistema, portanto cada vez que medimos a temperatura de algo estamos medindo o movimento dos elementos que ele é feito de.

Mecânica relativística

Albert Einstein em 1905 publicou sua Teoria da Relatividade Especial marcando um ponto de virada na história da Física. Einstein desenvolveu praticamente toda a sua teoria partindo do fato de que a velocidade da luz é uma constante universal.

Vamos imaginar o seguinte: Uma pessoa está em cima de uma nave espacial que viaja a uma velocidade próxima a velocidade da luz e fora dela existe outra pessoa imóvel em um referencial, em um determinado momento a pessoa na nave liga um laser e junto com a pessoa de fora, eles decidem medir a velocidade com que a luz do referido laser viaja. Como a velocidade da luz é uma constante universal, a pessoa na nave veria a luz do laser se afastando da nave na velocidade da luz, mas a pessoa de fora também veria exatamente a mesma coisa, mesmo que a nave esteja viajando a uma velocidade próxima à da luz. Como é possível que duas pessoas em situações tão diferentes meçam que a velocidade da luz é exatamente a mesma?

Einstein concluiu que isso só seria possível se a percepção do tempo e do espaço mudasse à medida que nos aproximássemos da velocidade da luz. Ao contrário da mecânica newtoniana, onde há um espaço e tempo imutáveis ​​e universais para todos os referenciais, na mecânica relativística esse espaço-tempo não é absoluto, mas muda à medida que um corpo se move mais rápido. Para descrever o movimento na mecânica relativística, as três dimensões espaciais não são suficientes, mas uma quarta dimensão temporal e outras equações são necessárias para poder descrever adequadamente o movimento de corpos que viajam a uma velocidade próxima à da luz. Outra conclusão relevante a que chega a Teoria da Relatividade é que nenhum corpo com massa pode viajar mais rápido que a luz, a velocidade da luz é o limite universal. Da mesma forma que Newton explicou o movimento das estrelas como a causa de uma força que atua entre elas, anos depois Einstein desenvolveu a Teoria da Relatividade Geral que explica a gravidade como uma curvatura do espaço-tempo e não como uma força invisível.

Macânica quântica

Durante o século XX, desenvolveu-se a Mecânica Quântica, uma teoria física que descreve o mundo subatômico. As previsões feitas pela Mecânica Quântica não são muito intuitivas e fogem do nosso senso comum, porém, é uma teoria que continua a ser confirmada por experimentos.

O Princípio da Incerteza de Heisenberg na Mecânica Quântica afirma que a posição e a velocidade de uma partícula não podem ser medidas com precisão suficiente simultaneamente, medindo com precisão uma dessas quantidades aumentaria a incerteza da outra. Isso torna a medição do movimento no mundo subatômico realmente complicada e apenas cálculos probabilísticos podem ser feitos a esse respeito.

Artigo de: Ángel Zamora Ramírez. Licenciado em Física. Cursando Mestrado em Engenharia e Física Biomédica.

Referencia autoral (APA): Zamyrami Ramírez, A.. (Janeiro 2023). Conceito de Movimento. Editora Conceitos. Em https://conceitos.com/movimento/. São Paulo, Brasil.

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