ÍNDICE de parafísica

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VI. Inércia - O princípio da Terra em movimento (em breve!)

V. Do chão para o céu - O relógio solar e as estações do ano

IV. Defenestração, base jump de skate e balística - A Física dos lançamentos

III. A dança dos grãos de pólen - Uma breve história do átomo e do vazio

II. Paraquedismo e aerodinâmica - Alguns exemplos da força de resistência do ar

I. Queda livre e resistência do ar- Galileu estava certo!

V. Do chão para o céu - O relógio solar e as estações do ano

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Se podemos dizer que o início da medição do espaço está ligado à Geometria no Egito Antigo, a medição do tempo está ligada a outro ramo da Física ainda mais antigo: a Astronomia. A origem da palavra Astronomia é grega (astro = astro, nomos = lei) e significa lei dos astros. Ao contrário da massa e do espaço, não é possível escolher uma amostra de tempo e tomá-la nas mãos. Por isso, a observação e a descrição do movimento dos astros (Sol, Lua, estrelas e planetas) foram o ponto de partida para a medição do tempo.


Uma das maneiras mais antigas de se medir o tempo é através do relógio solar, um dos mais antigos instrumentos astronômicos, cujos primeiros exemplares datam de 1500 a.C.. Seu uso reflete uma determinada consciência do tempo, o que, articulado com as atividades dos homens ao longo do dia e do ano, transformaram-no num importante instrumento social para a determinação das horas do almoço, das rezas, dos negócios e das festas ao longo do ano, principalmente daquelas pessoas que moravam em cidades.

 Relógio solar segurado por um anjo na Catedral de Chartres, construída no século XIII, na França. Numa determinação do Papa Sabiniano, no século VII d.C., os relógios solares tinham que ser colocados nas igrejas, pois determinavam as horas das orações.

Os relógios solares podem apresentar os mais diferentes formatos e tamanhos, mas todos possuem um ponteiro e uma superfície sobre a qual as horas do dia são determinadas. Relógios solares podem também apresentar um calendário solar, que, além das horas, determinam também os meses do ano. 

Exemplos de relógios solares: enquanto o relógio solar da esquerda mede apenas as horas, o da direita é também um calendário solar.

Por mais diferentes que sejam, todos os relógios solares medem o tempo a partir da sombra que o ponteiro faz sobre a superfície sobre a qual as horas estão indicadas. O ponteiro do relógio solar, por sua vez, é também conhecido com gnómon. Essa palavra de origem grega, antes de se referir ao ponteiro do relógio solar, se referia a pessoas que tinham uma “regra para avaliar e distinguir as coisas”. Por esse motivo, o ponteiro do relógio solar foi chamado de gnómon, indicando uma regra ou medida para diferenciar as horas do dia. 

As sombras projetadas pelo gnómon ao longo do dia.

IV. Defenestração, base jump de skate e balística - A Física dos lançamentos

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Você sabe o que é defenestração? Veja abaixo e depois leia o conto Defenestração, de Luís Fernando Veríssimo, para conhecer o significado dessa palavra.

Defenestração de um computador

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Mas nenhuma palavra me fascinava tanto quanto defenestração. A princípio foi o fascínio da ignorância. Eu não sabia o seu significado, nunca me lembrava de procurar no dicionário e imaginava coisas.
Defenestrar devia ser um ato exótico praticado por poucas pessoas. Tinha até um certo tom lúbrico. Galanteadores de calçada deviam sussufrar no ouvido das mulheres:
— Defenestras?
A resposta seria um tapa na cara. Mas algumas... Ah, algumas defenestravam.
Também podia ser algo contra pragas e insetos. As pessoas talvez mandassem defenestrar a casa. Haveria, assim, defenestradores profissionais.
Ou quem sabe seria uma daquelas misteriosas palavras que encerravam os documentos formais? "Nestes termos, pede defenestração..." Era uma palavra cheia de implicações.
Devo até tê-la usado uma ou outra vez, como em:
— Aquele é um defenestrado.
Dando a entender que era uma pessoa, assim, como dizer? Defenestrada. Mesmo errada, era a palavra exata.
Um dia, finalmente, procurei no dicionário. E aí está o Aurelião que não me deixa mentir. "Defenestração" vem do francês "defenestration". Substantivo feminino.
Ato de atirar alguém ou algo pela janela.
Ato de atirar alguém ou algo pela janela!
Acabou a minha ignorância mas não a minha fascinação. Um ato como este só tem nome próprio e lugar nos dicionários por alguma razão muito forte. Afinal, não existe, que eu saiba, nenhuma palavra para o ato de atirar alguém ou algo pela porta, ou escada abaixo. Por que, então, defenestração?
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Aqui você não descobrirá o porquê da palavra defenetração (leia o conto inteiro, pois vale a pena!), mas explicações, exemplos e experiências desse e outros lançamentos. Esperamos que você por motivo algum queira defenestrar seu computador; pelo contrário, esperamos que se lance na imagens e palavras a seguir e, como elas, se divirta e aprenda com um assunto que parece sem graça, mas se mostrará muito interessante.

O arremesso de pesos é um dos muitos exemplos de lançamentos.

Muitos de vocês talvez já tenham estudado lançamentos em Física, mesmo sem lembrar ou entender. Mas com certeza o que você verá a seguir será diferente, entre outras razões, porque, além de muitos exemplos de lançamentos, você verá também como ele foi explicado, desde a Grécia Antiga por Aristóteles até Galileu. Então, para um um bom começo, um vídeo incrível: assista o skatista Bob Burniquist realizando um salto de base jump de 500 metros de altura depois de descer uma rampa de 12 metros, no Grand Canyon (Arizona, EUA).

Mas afinal de contas, o que a defenestração de um computador e o salto do skatista Bob Burnquist têm em comum? São exemplos de lançamentos, que foi pela primeira vez analisado corretamente por Galileu, em 1638, no livro Discursos e demonstrações matemáticas acerca de duas novas ciências, conhecido também simplesmente por Discursos.

  

Galileu (1564 - 1642) e a capa de sua obra Discursos e demonstrações matemáticas acerca de duas novas ciências, publicada na Holanda em 1638.

III. A dança dos grãos de pólen - Uma breve história do átomo e do vazio

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Hoje sabemos que a matéria é formada por átomos, mas nem sempre foi assim. Essa é uma história longa, que começou há cerca de 2.500 anos com Leucipo e Demócrito. Eles foram dois filósofos gregos que viveram nos séculos V e IV a.C., tendo Demócrito sido aluno de Leucipo e seu sucessor na direção da escola na cidade de Abdera. Sistematizador da doutrina atomista, Demócrito escreveu muitos livros, porém não podemos distinguir com suficiente segurança o que se deve a Demócrito e o que se deve a Leucipio, ou mesmo aos membros da escola de Abdera.

Leucipo (500 - 430 a.C.) e Demócrito (460 - 370 a. C.)

Demócrito acreditava que a matéria fosse formada por partículas muito pequenas chamadas de átomos (palavra de origem grega, que significa sem divisão: a - tomo), impossíveis de serem vistas. Além disso, ele acreditava que os átomos (infinitos em número) se movessem no vazio (infinito em extensão). Para Demócrito, os átomos seriam todos idênticos, mas poderiam se agrupar e formar blocos de diferentes tamanhos e formas, dando forma a todas as coisas que conhecemos. Assim, as diferenças entre as coisas seriam puramente quantitativa: seus átomos seriam diferentes em forma, posição e velocidade. O movimento dos átomos no vazio permitiria que eles se chocassem, determinando o nascimento das coisas por agragação e a morte delas por desagregação.

À esquerda: até quanto podemos dividir a matéria? Fazendo isso, chegaríamos a sua menor parte, indivisível. Essa menor parte foi chamada de átomo. À direita, os tijolos são a menor parte de um muro, assim como os átomos o são da matéria.

Com essa idéias, Demócrito conseguiu resolver muitos problemas, por exemplo a digestão: nesse processo, os átomos que formariam os alimentos seriam quebrados, podendo então ser agrupados para dar forma ao nosso corpo, da mesma maneira como a disposição das letras do alfabeto pode transformar uma tragédia em comédia. Outro exemplo que pode ser resolvido pela teoria atômica de Demócrito é o fogo: segundo ele, o fogo seria formado por grupos de átomos menores e mais redondos, pois são aqueles que se movimentam mais rápido.

O movimento dos átomos no vazio explicaria também as diferenças entre as sensações de quente e frio, seco e úmido, amargo e doce, etc. Todas as sensações, também chamadas de qualidades sensíveis, acontecem por causa da interação entre os átomos em movimentos e o nosso corpo; porque os átomos possuem formas diferentes e o nosso corpo muda de uma situação para outra, nosso corpo é afetado por essas formas de maneiras diferentes, produzindo sensações diferentes. Por exemplo, sentimos alguma coisa azeda, pois os átomos que formam essa coisa são pontudos, enquanto os átomos que formam a coisa doce são redondos e pequenos. Além disso, dependendo do estado do nosso corpo, por exemplo estando doente, podemos sentir amargo o que era doce e quente o que era frio. Assim, nossas sensações seriam puras convenções, enquanto o que de fato existiria seria o movimento dos átomos no vazio.

Mas a resposta mais ousada de Demócrito foi aquela à pergunta de outro filósofo, Tales de Mileto: como surgiu o universo? Segundo Demócrito, se os átomos se movem no vazio e estão constantemente se chocando uns contra os outros, um redemoinho poderia ser formado. Depois de observar que num redemoinho de água ou vento, os corpos maiores tendiam para o centro, Demócrito transpôs esse fato para a origem do universo: o redemoinho faria com que o grupo de átomos maiores fossem para o centro, formando a Terra, cujos átomos se agruparam de tal maneira que a fizeram dura, pois não se movimentavam muito; já os grupos de átomos mais leves, como os que formariam a água o ar e o fogo, ao contrário dos da Terra, se movem mais rápido e se acomodaram ao seu redor.

A filosofia atomista não se restringiu apenas às explicações dos fenômenos naturais. Se Leucipo se preocupou mais com questões cosmológicas, Demócrito, contemporâneo de Sócrates, também pensou sobre questões éticas e das técnicas.

Assim como toda a filosofia grega, a escola atomista procurava explicações racionais para os fenômenos da natureza. Em Leucipo, o racionalismo da filosofia grega está colocado, por exemplo, no seguinte fragmento: “nenhuma coisa se engendra ao acaso, mas por razão e necessidade”, isto é, nada do que existe é contingente ou casual, mas tudo é racional e necessário.

Demócrito, depois, utiliza essa concepção para o homem e a sociedade, deixando de lado as explicações míticas para suas origens. Para ele, no inicio da sociedade, o homem era marcado pelo medo e pela morte. Depois, percebendo as vantagens da ajuda mútua, passaram a se reunir. Por causa do medo também, surgiram explicações da natureza como intervenções contínuas dos deuses, assim como as coisas e técnicas humanas teriam sido invenções humanas. Com a reunião entre os homens, surge a linguagem, que permite a criação da experiência, ou seja, a capacidade de intervir sobre as coisas de modo regular, estável e contínuo, coisa que está no fundamento em qualquer tipo de trabalho, como o trabalho técnico e artístico. Assim, para Democrito, as técnicas e as artes são descobertas humanas, não tendo sido dadas pelos deuses, por “razão e necessidade”, como dizia Leucipo: criaram a medicina para entender e curar as doenças, criaram a pedagogia para a educação, criaram a polícia para viver em sociedade com leis e instituições publicas.

Depois de Leucipo e Demócrito, a teoria atômica foi levada a diante por Epicuro (341 – 270 a.C.) e Lucrécio (94 - 50 a.C.). Lucrécio usou uma comparação ilustrativa para explicar o movimento dos átomos: esse movimento pode ser comparado com o movimento dos grãos de poeira que vemos quando um feixe de raio solar penetra numa sala escura.

À esquerda, os bustos de Epicuro e Lucrécio; à direita, o incessante movimento dos grãos de poeira sob um feixe de luz foi comparado por Lucrécio ao movimento dos átomos no vazio.

II. Paraquedismo e aerodinâmica - Alguns exemplos da força de resistência do ar

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Quando soltamos uma maçã e uma pena, vemos a maçã chegar antes ao chão. Mas cuidado: isso não acontece porque a maçã é mais pesada do que a pena! Veja a foto abaixo.

Nessa foto, a maçã e a pena caem ao mesmo tempo, apesar da maçã ser mais pesada. Isso acontece, pois a maçã e a pena foram soltas numa câmara de vácuo, ou seja, numa câmara onde todo o ar foi retirado. Assim, eliminamos a força de resistência do ar sobre a pena e a maçã, fazendo com que elas caiam ao mesmo tempo.

São vários os exemplos do efeito da força de resistência do ar sobre os mais diferentes corpos. Existem aqueles corpos que tentam aumentar a força de resistência do ar sobre eles, diminuindo suas velocidades, como os paraquedistas. Por outro lado, existem também aqueles corpos que tentam diminuir a força de resistência do ar, de maneira que se movimentem o mais rápido possível; são exemplos disso os carros de fórmula 1 e todas as novidades da Jabulani, a bola da Copa do Mundo de Futebol de 2010, exemplos que dizem respeito à aerodinâmica.

Antes de vermos alguns exemplos para entendermos os efeitos da força de resistência do ar, assista abaixo um divertido vídeo sobre queda livre.

Apesar de se chamar Queda livre, o vídeo acima não trata exatamente da queda livre. Isso porque a queda livre é aquela que os corpos sofrem quando a força de resistência do ar não atua sobre eles, o que não acontece no vídeo. O quati sofre o efeito da força de resistência do ar durante todo o seu movimento de queda, aumentado esse efeito quando seu paraquedas é aberto.

Felizmente, hoje o paraquedas é um equipamento muito seguro e são poucos os acidentes fatais (cerca de uma morte para cada 100 mil saltos, um risco bem menor do que dirigir um carro). Para a Física, o importante é entender o movimento do paraquedista em termos das forças atuando sobre ele e saber o que determina a força de resistência do ar. Na figura abaixo, as setas indicam as forças que agem sobre o paraquedista: a força para baixo é a força da gravidade e a força para cima é a força de resistência do ar. É por causa da força de resistência do ar que a queda dos paraquedistas é amortecida. Esse amortecimento, por sua vez, é tanto maior quanto maior for a área de contato do paraquedas com o ar, fazendo com que o paraquedista caia mais devagar.

Existem relatos de uso de paraquedas na China há mais de 2.000 anos. Porém, o primeiro projeto de uma paraquedas que conhecemos é do famoso Leonardo da Vinci, de 1.483. Já o primeiro salto de paraquedas foi realizado em 1.797, na cidade de Paris, quando Andrew Jacques Guarnerin realizou um salto de 600 metros de altura. No ano 2.000, o paraquedista inglês Adrian Nicholas realizou um salto de 3.000 metros de altura num paraquedas construido a partir do projeto de da Vinci, feito de madeira, cordas e tecido de algodão cru, em forma de pirâmide e que pesava 85 kg.

Entre o projeto de da Vinci, à esquerda, e o salto de Nicholas, à direita, foram esperados 517 anos.

I. Queda livre e resistência do ar - Galileu estava certo!

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Quando soltamos uma pena e um martelo juntos, quem chega ao chão antes? Veja o vídeo e confira!

Quando soltamos uma pena e um martelo juntos aqui na Terra, o martelo chega antes ao chão. Isso não acontece por causa da massa do martelo que é maior, mas sim porque sobre a pena age uma força para cima que faz ela cair mais devagar; essa força é a força de resistência do ar. E por que na Lua a pena e o martelo chegam juntos ao chão? Isso acontece, pois na Lua não existe atmosfera, eliminando assim a força de resistência do ar sobre a pena. Ao contrário, a Terra é envolvida por uma camada de ar que dificulta o movimento dos mais diferentes corpos sobre ela.

Um exemplo interessante do efeito da força de resistência do ar são os meteoros, também conhecidos como estrelas cadentes. 

Uma enorme quantidade de materiais rochosos e metálicos, pedaços de asteróides e cometas, vagueiam pelo espaço. Eles são chamados de meteoróides e suas massas variam de algumas gramas até várias  toneladas e seus tamanhos vão desde pequenos grãos de areia a enormes prédios. Aqueles meteoróides que atingem a Terra são chamados de meteoros. Quando os meteoros entram em contato com a atmosfera da Terra, por causa da força de resistência do ar, a temperatura deles aumenta muito, deixando-os incandescentes, sendo também por isso chamados de estrelas cadentes.

Recentemente, uma estrela cadente foi fotografada e filmada riscando e iluminando o céu dos EUA; veja as imagens abaixo.