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História da Física, Origem do UniversoTRANSCRIPT
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História da Física
Prof. Roberto de A. Martins
A passagem do mito à filosofia e à ciência: a origem do universo (5)
http://www.ghtc.usp.br/
Roberto de Andrade Martins 1
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Transição à cosmogonia científica
Antigüidade: teorias mitológicas e filosóficas sobre origem do universo
Idade Média: predominância do mito cosmogônico bíblico
Roberto de Andrade Martins 2
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Transição à cosmogonia científica
Surgimento da Ciência Moderna: século XVII (época de Galileo, Newton, etc.)
Roberto de Andrade Martins 3
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Transição à cosmogonia científica
Os pensadores do início do século XVII estavam mais preocupados em saber qual a estrutura do universo.
A origem do universo era vista como um problema teológico.
Roberto de Andrade Martins 4
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O modelo de Copérnico
Em meados do século XVI, Nicolau Copérnico divulgou seu modelo heliocêntrico do universo.
Um século depois, o modelo de Copérnico era aceito por quase todos os pensadores da época.
Roberto de Andrade Martins 5
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René Descartes
O primeiro pensador conhecido do século XVII que propôs uma cosmogonia de natureza científica foi René Descartes (1596-1650)
Roberto de Andrade Martins 6
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René Descartes
Obras em que Descartes fala sobre a origem do universo:
• “O mundo” [não publicou por medo das reações]
• “Discurso do método” - 1637
• “Princípios da filosofia” - 1644
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O universo de Descartes
Idéias gerais de Descartes sobre o universo:
• o Sol e as estrelas são semelhantes
• as estrelas não estão todas à mesma distância de nós
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O universo de Descartes
Idéias gerais de Descartes sobre o universo:
• a Terra e os planetas são semelhantes
Roberto de Andrade Martins 9
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O universo de Descartes Os céus não são
perfeitos
• surgem estrelas “novas”
• os cometas estão acima da Lua
• o Sol tem manchas
Roberto de Andrade Martins 10
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O universo de Descartes Manchas solares: estudadas por Thomas
Harriot e Galileo
Roberto de Andrade Martins 11
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O universo de Descartes
Movimento dos planetas
• deslocam-se em torno do Sol
• os movimentos não são exatamente circulares
• todos giram no mesmo sentido
• movimentos são quase em um plano
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A matéria de Descartes
• Não existem espaços vazios
• matéria é constituída por partículas, mas não por “átomos”
• o espaço entre os astros é cheio de uma matéria invisível (“os céus são líquidos”)
• essa matéria transporta os planetas em torno do Sol Roberto de Andrade Martins 13
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Justificativa de Descartes
Descartes afirmava acreditar que o universo foi criado como está descrito na Bíblia
Porém, “fingindo” que o universo teve uma evolução, poderíamos compreendê-lo melhor
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Justificativa de Descartes
Não duvido que o mundo tenha sido criado no prinçipio com toda perfeição que tem [agora] de modo que o Sol, a Terra, a Lua, as Estrelas tenham existido desde então, e que a terra tinha em si não apenas as sementes das plantas, mas as próprias plantas cobriam uma parte dela; e que Adão e Eva não foram crianças, mas criados com a idade de homens perfeitos.
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Justificativa de Descartes
A Religião Cristã quer que nós o acreditemos, e a razão natural nos persuade absolutamente desta verdade, pois, considerando a onipotência de Deus, devemos julgar que tudo isso que ele fez deve ter tido desde o início toda a perfeição que deveria ter.
Roberto de Andrade Martins 16
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Justificativa de Descartes
No entanto, como se conheceria muito melhor qual é a natureza de Adão e a das árvores do Paraíso se tivermos examinado como as crianças se formam pouco a pouco no ventre das mães e como as plantas se formam de suas sementes, do que se tivermos apenas considerado como eram quando Deus os criou; ...
Roberto de Andrade Martins 17
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Justificativa de Descartes
... da mesma maneira, entenderemos melhor qual é a natureza de todas as coisas que estão no mundo se pudermos imaginar alguns princípios que sejam muito compreensíveis e muito simples, dos quais façamos ver claramente que os astros e a terra, e enfim todo o mundo visível, poderia ter sido produzido assim como de algumas sementes, embora nós saibamos que ele não foi produzido dessa forma.
Roberto de Andrade Martins 18
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Início do universo
Início: uma matéria única, imóvel, preenchendo todo o espaço
Deus dividiu toda a matéria em partes iguais de tamanho “médio”
Movimentos das partes:
• rotação
• translação
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Transformações da matéria
Movimento se conserva (lei da natureza)
As partes da matéria não eram redondas
Pelas suas rotações e choques, elas vão quebrando suas pontas e se tornando redondas
Sobram algumas não redondas para preencher os espaços intermediários Roberto de Andrade Martins 20
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Transformações da matéria
Surgem vários tipos de partículas:
• tamanho semelhante ao inicial, porém redondas (“primeiro elemento”)
• partículas menores (“pó” produzido pelo atrito e choques) – movimento rápido (“segundo elemento”)
• partículas maiores (agregados) – movimento lento (“terceiro elemento”)
Roberto de Andrade Martins 21
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Criação dos turbilhões
Os movimentos de translação das partículas são em todas as direções
A matéria se estrutura em turbilhões por causa desses movimentos
Roberto de Andrade Martins 22
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Separação dos elementos As partículas menores
(“segundo elemento”) vão aumentando em quantidade por causa do atrito e colisões das partículas iniciais
Quando há um excesso, além de preencher os espaços entre as partículas médias, elas vão para os centros Roberto de Andrade Martins 23
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Separação dos elementos As partículas menores
vão aumentando em quantidade e
• partículas menores vão para o centro
• partículas médias ficam em torno
• partículas maiores se agrupam
Roberto de Andrade Martins 24
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Separação dos elementos Partículas menores no
centro de cada turbilhão:
• formam um corpo esférico
• agitação produz uma pressão que se propaga = luz
• cada centro = uma estrela
Roberto de Andrade Martins 25
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Circulação da matéria
Os movimentos dos diversos turbilhões não se atrapalham
Os pólos de cada turbilhão estão sobre os “equadores” dos outros
Roberto de Andrade Martins 26
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Circulação da matéria
A rotação dos turbilhões expulsa continuamente partículas menores pelo “equador”
Ao mesmo tempo eles recebem um fluxo de novas partículas, pelos seus pólos
Roberto de Andrade Martins 27
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Circulação da matéria
Esse tipo de circulação de partículas só ocorre para as menores (“segundo elemento”), que circulam livremente entre as de tamanho médio
Roberto de Andrade Martins 28
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Circulação da matéria As de tamanho médio
(“primeiro elemento”) de cada turbilhão impedem a circulação das partículas dos turbilhões próximos
Mas elas podem circular dos pólos para o centro e do centro para a periferia Roberto de Andrade Martins 29
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Circulação da matéria
As partículas mais rápidas se distanciam mais do centro.
As mais lentas vão dos pólos para o centro, e nesse movimento podem se agrupar e formar partículas maiores e ainda mais lentas
Roberto de Andrade Martins 30
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Manchas solares
As partículas maiores, que entram nas estrelas por seus pólos, são empurradas pelas partículas menores e mais rápidas para a superfície entre o primeiro e o segundo elementos
Lá elas se agrupam e formam grupos opacos que “flutuam” sobre a superfície das estrelas = manchas solares
Roberto de Andrade Martins 31
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Manchas solares
As manchas solares se formam mais no “equador” do Sol do que perto dos pólos
Elas possuem formas irregulares
Elas giram com o Sol, como uma espuma
As colisões das partículas menores e mais rápidas acabam destruindo essas manchas
Essas partículas maiores são quebradas e formam uma esfera semelhante ao ar em torno de cada estrela Roberto de Andrade Martins 32
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Manchas solares
Algumas vezes as manchas poderiam ir aumentando em torno de uma estrela, até cobri-la totalmente
• essa casca poderia depois se romper e a estrela poderia reaparecer bruscamente = “estrela nova” de 1572
• a estrela poderia perder o brilho e a casca ir ficando cada vez mais grossa
Roberto de Andrade Martins 33
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Extinção das estrelas
Quando uma estrela se extingue, a circulação de matéria no turbilhão é impedida
O turbilhão pode se destruir, e a antiga estrela é capturada por um turbilhão vizinho e se transforma em:
• um planeta ou
• um cometa Roberto de Andrade Martins 34
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Extinção das estrelas
Corpos “mais sólidos” = maior proporção do 3° elemento
As partículas menores (1° e 2° elementos) passam através dos sólidos
Apenas o 3° elemento se desloca realmente com o corpo, e é o responsável por sua tendência a continuar em movimento
Roberto de Andrade Martins 35
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Extinção das estrelas
Quando uma estrela se extingue:
• planeta: baixa “solidez” – é capturado pelo turbilhão
• cometa: maior “solidez” – passa de turbilhão em turbilhão
Roberto de Andrade Martins 36
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Formação do sistema solar
Planetas aproximam-se do centro até uma região cujas partículas têm a mesma tendência a continuar a se mover em linha reta que eles
Roberto de Andrade Martins 37
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Formação do sistema solar
Se descerem mais: encontram partículas com maior agitação que lhe dariam mais movimento e o fariam subir
Se subirem mais, encontram partículas com menor agitação, que diminuiriam seu movimento e o fariam descer.
Roberto de Andrade Martins 38
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Formação do sistema solar
Primeiramente, diversas estrelas, grandes e pequenas
As menores se extinguem antes, e são capturadas pelas outras
Essas, por sua vez, também se extinguem, e são capturadas pela maior de todas (o Sol), carregando consigo as menores (satélites)
Roberto de Andrade Martins 39
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Formação do sistema solar
Esse modelo explica diversos fatos astronômicos:
• os planetas giram todos no mesmo sentido em torno do Sol
• eles se movem quase em um plano
Roberto de Andrade Martins 40
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Formação do sistema solar
A rotação do Sol, dos planetas e o movimento dos satélites é no mesmo sentido
Roberto de Andrade Martins 41
![Page 42: Histfis a5 Origem Universo Libre](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051517/55cf933b550346f57b9cf907/html5/thumbnails/42.jpg)
Formação do sistema solar
Planetas mais próximos do Sol são os menos “sólidos”
Os mais próximos do Sol giram mais rapidamente (menor período) mas possuem menor velocidade
O Sol gira mais rapidamente do que o movimento dos planetas (em período)
Roberto de Andrade Martins 42
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Estrutura da Terra
Os planetas contêm ainda dentro deles uma parte central do “segundo elemento”, com partículas pequenas rápidas
• interior da Terra deve ser quente e líquido
• isso explicaria a formação das montanhas, terremotos, vulcões
Roberto de Andrade Martins 43
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Origem da gravidade
A Terra gira, e em torno dela (e dos outros planetas) existe um turbilhão secundário, que transporta a Lua
A matéria invisível desse turbilhão tende a se afastar do centro da Terra
Roberto de Andrade Martins 44
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Origem da gravidade
Um objeto que não esteja girando em torno da Terra sofre um empuxo, produzido por essa matéria invisível, em direção ao centro da Terra
Isso explicaria a gravidade
Roberto de Andrade Martins 45
![Page 46: Histfis a5 Origem Universo Libre](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051517/55cf933b550346f57b9cf907/html5/thumbnails/46.jpg)
Análise da cosmogonia cartesiana
O trabalho de Descartes é um mito, é científico ou filosófico?
• único elemento mítico: Deus divide a matéria e a coloca em movimento
• elementos filosóficos: existe uma única matéria prima, não existem espaços vazios
• elementos científicos: tentativa de explicar fenômenos observáveis através de processos físicos compreensíveis Roberto de Andrade Martins 46
![Page 47: Histfis a5 Origem Universo Libre](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051517/55cf933b550346f57b9cf907/html5/thumbnails/47.jpg)
Análise da cosmogonia cartesiana
Problemas:
• Descartes utilizou explicações qualitativas e vagas
• Os detalhes da cosmogonia parecem arbitrários: poderia ser diferente
• Partindo dos fenômenos conhecidos, ele “força” as explicações Roberto de Andrade Martins 47
![Page 48: Histfis a5 Origem Universo Libre](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051517/55cf933b550346f57b9cf907/html5/thumbnails/48.jpg)
Análise da cosmogonia cartesiana
Não é uma cosmogonia detalhada nem rigorosa, mesmo para os padrões da época
Os defeitos que existem na proposta de Descartes não são muito diferentes dos que existem até hoje
Roberto de Andrade Martins 48
![Page 49: Histfis a5 Origem Universo Libre](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051517/55cf933b550346f57b9cf907/html5/thumbnails/49.jpg)
Análise da cosmogonia cartesiana
Representou um grande avanço em relação às idéias anteriores:
• abandonou a versão religiosa (bíblica)
• tentou explicar um grande número de fenômenos conhecidos por processos naturais
Foi uma importante tentativa de elaboração de uma cosmogonia científica
Roberto de Andrade Martins 49
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FIM
Próxima aula: início de um novo bloco
Conceitos de ciência: do conhecimento grego ao método experimental
Roberto de Andrade Martins 50