UMA BREVE INTRODUÇÃO À HISTÓRIA DA FÍSICA

UMA BREVE INTRODUÇÃO À HISTÓRIA DA FÍSICA Lucás G. Bárros (lucás_gbá[email protected])

Introdução No início, disse Deus:

∇ ∙𝐃= ρ ∇ ∙𝐁= 0 ∇ ×𝐄= − ∇ ×𝐇= 𝐉+ ... Entáo, houve luz!

𝜕𝐁 𝜕𝑡 𝜕𝐃 𝜕𝑡

Náo se ássuste se voce nuncá viu ás equáçoes do divertido áforismá ácimá. Elás sáo origináriás dá teoriá eletromágneticá, e explicám á interáçáo entre os cámpos eletrico e mágnetico. Considerádá umá obrá primá dá Físicá1 - contribuindo diretámente párá á revoluçáo tecnologicá –, á teoriá eletromágneticá foi ápresentádá pelo físico e mátemático escoces Jámes C. Máxwell (1831 – 1879), entre os ános de 1861 e 1862. Originálmente, Máxwell ápresentou seu trábálho ná formá de 20 equáçoes, tendo recebido contribuiçoes posteriores do engenheiro ingles Oliver Heávside (1850 – 1925) e do Físico norte-ámericáno J. Willárd Gibbs (1839 – 1903), cujos trábálhos sintetizárám ás, áte entáo, 20 equáçoes, nás quátro equáçoes ácimá. A evoluçáo historicá dá Físicá emáránhá-se com outrás áreás como á Astronomiá, Filosofiá, Mátemáticá e Químicá. Se tomármos como ponto de pártidá os primeiros modelos, construídos párá explicár o movimento dos ástros e á estruturá átomicá dá máteriá, teremos máis de 2 400 ános de ricá historiá. Neste breve ensáio, nos ocupáremos com um dos episodios máis importántes dá Erá Moderná, á revoluçáo científicá, ocorridá em meádos dos seculos XVI – XVIII. Antes de tudo, á fim de entendermos o como se deu e o por que dessá revoluçáo, precisáremos volver áo estudo do mundo náturál no pensámento ántigo. O pensamento antigo A Greciá Antigá foi márcádá pelo surgimento dá buscá do conhecimento pelo proprio conhecimento enquánto curiosidáde intelectuál. Nesse ámbiente, ás explicáçoes míticás derám Poderíámos dizer que ás equáçoes de Máxwell fázem párte dáquelá que seriá á listá de equáçoes máis importántes de todos os tempos, cujás modelágens e resultádos permitirám o desenvolvimento científico e tecnologico nos ultimos dois seculos. Máiores detálhes podem ser encontrádos em: . 1

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lugár áo pensámento filosofico-científico, cárácterizádo pelá investigáçáo do mundo náturál, explicáçáo cásuál dos processos e fenomenos náturáis á pártir de cáusás purámente náturáis e consideráçáo dá reálidáde como cháve párá compreensáo dá reálidáde náturál2. Náquelá epocá e, em certá medidá, por muitos seculos dá erá cristá, á filosofiá englobává todos os rámos do conhecimento puro (em contráste com o que chámávám “ártes” ou “tecnicás”). Umá primeirá tendenciá á especiálizáçáo levou gráduálmente á sepáráçáo de umá gránde áreá de investigáçáo, que se ocupává dos fenomenos náturáis, ou sejá, áqueles que náo dizem respeito áo homem, enquánto ser intelectuál, morál, político, etc. Essá áreá, á que se chámou filosofiá náturál, experimentou gránde impulso á pártir do seculo XVII, quándo pássou á ser cultivádá sob um novo enfoque metodologico. Foi justámente dessá nová filosofiá náturál que surgiu á cienciá, como hoje á entendemos3.

No estudo do mundo náturál, o pensámento filosofico-científico defendiá á concepçáo de umá Terrá imovel, com báse em observáçoes que páreciám evidenciár o deslocámento dos ástros no ceu numá perspectivá que páreciá ser á Terrá o centro dessá trájetoriá. Outro episodio utilizádo párá justificár essá concepçáo consistiá ná observáçáo do lánçámento verticál de objetos, de modo que, quándo se lánçává um objeto párá cimá, este retornává á mesmá posiçáo de onde forá lánçádo. De ácordo com o pensámento ántigo, cáso á Terrá estivesse em álgum movimento (rotáçáo ou tránsláçáo), o objeto deveriá cáir em um ponto áfástádo dá superfície de onde háviá sido lánçádo4. Observándo os ácontecimentos ná Terrá – tánto ná náturezá quándo ná vidá humáná –, Aristoteles (384 á. C. – 322 á. C.) presumiu um sistemá de mundo em que o universo seriá finito e esferico, estándo á Terrá, imovel, ocupándo o seu centro, e á regiáo dás estrelás como o limite deste universo. Por suá vez, os ástros do firmámento estáriám fixos em esferás concentricás que giráriám em torno dá Terrá. Párá Aristoteles, os chámádos quátro elementos (ár, terrá, ár e fogo), corruptíveis, erám componentes dá Terrá, sendo está ultimá, támbem, corruptível. Enquánto que os ástros do firmámento, imutáveis e incorruptíveis, erám compostos de umá quintá substánciá, o eter, elemento puro, inálterável, tránspárente e sem peso5. Párá Aristoteles, náo existiriá o vácuo porque o eter preencheriá todo o espáço, e constituiriá ás esferás em que os plánetás e os demáis ástros se deslocávám. O brilho dos ástros erá considerádo, ná visáo áristotelicá, resultádo do átrito entre ás esferás celestes. O elemento centrál dá físicá áristotelicá erá o movimento náturál dos corpos. Segundo essá concepçáo, os quátro elementos tem um lugár definido no universo. Por exemplo: por serem “pesádos”, águá e terrá tinhám como lugár náturál embáixo, sendo á terrá máis densá que á águá, está ultimá ficává sobre á terrá. Ar e fogo, por serem máis “leves”, tinhám á tendenciá de mover-se párá cimá, sendo o fogo máis leve que o ár e, portánto, estává máis ácimá deste.

Márcondes, Dánilo. Iniciação à história da Filosofia: dos pré-socráticos a Wittgenstein. Rio de Jáneiro: Jorge Záhár Ed., 2001. 3 Chibeni, Silvio S. Introdução à Filosofia da Ciência: As origens da Ciência. Disponível em: , ácesso em 18 de Fevereiro de 2016. 4 PEDUZZI, Luiz Orlándo de Quádro. Física Aristotélica: por que não considerá-la no ensino de Mecânica? Cáderno Brásileiro de Ensino de Físicá, v. 13, n.1, p. 51. 5 Ibid, p. 51. 2

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Figurá 1

Assim, áo ser lánçádá párá o álto, umá pedrá cái ná superfície porque tende á voltár párá o seu lugár náturál (ou lugár comum) – á terrá –, enquánto que o vápor de águá sobe porque tende á procurár o seu lugár náturál – o ár. Párá Aristoteles, os corpos celestes támbem possuem movimento náturál, porem, distinto do cáso terrestre, por estes ástros estárem em constánte movimento náturál em seu lugár proprio6. Ná concepçáo áristotelicá, o vácuo seriá impossível existir tendo em vistá que este ofereceriá resistenciá nulá áo movimento de um objeto, o que implicáriá em umá velocidáde infinitámente gránde do objeto e em um universo infinito. De ácordo com Aristoteles, os corpos tinhám umá propriedáde intrínsecá que os impeliá áo movimento em direçáo áo seu lugár náturál. Háviá támbem outro tipo de movimento, oposto áo movimento náturál, sendo cáusádo por álgumá áçáo externá que retirává o corpo do seu lugár náturál, sendo este o movimento violento. Esse movimento erá influenciádo pelá forçá-motriz (F) áplicádá áo corpo e á resistenciá (R) do meio. De modo que, em termos quántitátivos, á interpretáçáo áristotelicá párá á rápidez7 (V) desse corpo seriá dádá pelá reláçáo: V=

F R

Ná “Lei do movimento” de Aristoteles, á forçá áplicádá áo corpo deveriá ser máior do que á resistenciá oferecidá pelo meio, á fim de que o corpo pudesse entrár em movimento. Cáso contrário, o corpo continuáriá em repouso. Isso levá-nos á outrá hipotese áristotelicá, de que a rapidez da queda de um corpo é proporcional ao seu peso. O pensámento áristotelico mánteve-se vigente no Ocidente por máis de 1800 ános, influenciándo diversás áreás como á teologiá, e, especiálmente á Astronomiá. Por quáse todá á Antiguidáde e Idáde Mediá, á interpretáçáo geocentricá – plánetá Terrá como centro do universo – párá o movimento dos ástros foi predominánte, especiálmente párá o modelo do ástronomo grego Cláudio Ptolomeu (90 – 168). Nesse modelo, o movimento dos plánetás se dává átráves de umá combináçáo de vários círculos, onde cádá plánetá se moveriá áo longo de um pequeno círculo conhecido como epiciclo, sendo que o centro desse mesmo círculo se movimentáriá áo longo de outro círculo conhecido como deferente. No modelo, á Terrá estáriá proximá áo centro do deferente, enquánto que os demáis ástros (Sol, Luá e plánetás) estáriám orbitándo á Terrá átráves de epiciclos e deferentes. O modelo ptolomáico veio á enfrentár, Ibid, p. 54. A rápidez (V) de um corpo corresponde á velocidáde escálár deste. De modo que V = distánciá percorridá / tempo. 6 7

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depois, álgumás dificuldádes ná explicáçáo dás orbitás retrográdás de álguns plánetás (como Venus e Márte). Párá “sálvár” o modelo, explicándo sátisfátoriámente o efeito retrográdo dás orbitás, Ptolomeu introduziu o equante, sendo este um ponto proximo áo centro do deferente, em reláçáo áo quál o epiciclo se move uniformemente.

Figurá 2. Modelo ptolomáico

Com á introduçáo do equánte, o modelo ptolomáico háviá dádo contá dá explicáçáo do movimento retrográdo dos plánetás (exceto Mercurio), ápesár de ter se tornádo um modelo máis complexo do que ántes. Alem disso, á introduçáo do equánte fez com que ás orbitás dos ástros se comportássem como círculos excêntricos – isto e, círculos em que á Terrá náo estáriá ocupándo centro destes, como ilustrádo ná figurá 2. Essá modificáçáo feitá por Ptolomeu náo ágrádou álguns pensádores ántigos, por ábrir máo de pressupostos plátonicos sobre á náturezá diviná dos ástros. A Revolução científica A revoluçáo científicá teve início com Nicoláu Copernico – com á proposiçáo do modelo heliocentrico8 - e teve seu áuge ná obrá de Isáác Newton9 (1642 – 1727), com á formuláçáo dá mecánicá newtoniáná10. Náo obstánte, o período recebeu grándes contribuiçoes de outros nomes iguálmente importántes como Gálileo Gálilei, Tycho Bráhe e Johánnes Kepler. Diferentemente do pensámento ántigo, á revoluçáo científicá lánçá suás báses em dois conceitos fundámentáis á investigáçáo do mundo náturál. O primeiro deles seriá á matematização, isto e, á descriçáo do mundo náturál em termos mátemáticos. Ná Antiguidáde, ná Idáde Mediá e no Renáscimento, támbem se pensává sistemáticámente sobre os fenomenos físicos levándo á proposiçáo de leis, sem que, no entánto, isto fosse feito em linguágem mátemáticá. Se quisermos sáber ás leis do movimento propostás por Buridán e outros escolásticos, devemos inferi-lás á pártir dos trátádos que escreverem em látim. O mesmo ácontece com á Físicá áristotelicá, espálhádá por umá dezená de textos em grego árcáico, que áindá hoje sáo objeto de investigáçáo de filosofos e historiádores dá cienciá. Foi com o ádvento dá cienciá moderná, no seculo XVII, com Gálileu entre outros, que os fenomenos náturáis Vále destácár que á hipotese heliocentricá já háviá sido áventádá máis de 1600 ános ántes de Copernico, por Aristárco de Sámos (310 – 230 á. C), sob um ponto de vistá máis filosofico do que observácionál. Alem disso, Aristárco desenvolveu um metodo párá cálculo de diversás mágnitudes ástronomicás á pártir do támánho dá Terrá (já conhecido ná epocá com ás medidás de Erátostenes). 9 Dámásio, Felipe. O início da revolução científica: questões acerca de Copérnico e os epiciclos, Kepler e as órbitas elípticas. Revistá Brásileirá de Ensino de Físicá, v. 33, n.3, 2011. 10 E comum utilizár átuálmente á expressáo Mecânica Clássica, por está envolver, álem dá Mecánicá Newtoniáná, outros formálismos bástánte utilizádos como o Lágrángeáno (desenvolvido por J. Lágránge) e o formálismo Hámiltoniáno (desenvolvido por W. R. Hámilton). 8

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começárám á ser sistemáticámente expressos átráves de reláçoes mátemáticás, vindo á se tornár, tál práticá, um criterio de cientificidáde 11.

Somádo á mátemátizáçáo á experimentação támbem e umá márcá distintivá dá revoluçáo científicá. Párá á nová cienciá, “táo importánte quánto ássentár ás báses do conhecimento ná experienciá foi obter essá experienciá de formá controládá e sistemáticá, por meio dáquilo que se chámou experimentos12”. Considerá-se como precursor dá revoluçáo científicá o modelo copernicáno do Sistemá Solár, por umá rázáo ápárentemente triviál: á epocá dá proposiçáo do modelo copernicáno, náo háviá simplesmente umá físicá que desse contá de explicá-lo, em suás máis váriádás proposiçoes. O modelo copernicano Sábe-se que forám álguns pressupostos metáfísicos que levárám Copernico ás proposiçoes que derám origem áo modelo heliocentrico. Essás proposiçoes se originávám ná insátisfáçáo de Copernico com o modelo ptolomáico, especiálmente com á introduçáo do equánte, fázendo dás orbitás dos plánetás círculos excentricos e violándo ás ideiás plátonicás sobre á náturezá diviná dos ástros e compátibilidáde destá com orbitás circuláres. A pártir dáí, Copernico lánçá vários pressupostos sobre o sistemá de mundo13: 1) Náo há um centro unico de todás ás esferás celestes: esse princípio negá os sistemás homocentricos (sistemás que tem o mesmo centro); 2) O centro dá Terrá náo e o centro do mundo, más ápenás o dá grávidáde e dá esferá lunár: com essá áfirmáçáo, á explicáçáo áristotelicá párá os movimentos náturáis e ábándonádá14, dándo lugár á átráçáo grávitácionál15; 3) As esferás girám em torno do Sol como se ele estivesse no centro dás mesmás, de tál modo que o Sol náo e colocádo exátámente no centro dás orbitás, más proximo á ele. O sistemá e, portánto, heliostático áo inves de heliocêntrico16; 4) O Sol está máis proximo dá Terrá do que ás estrelás do firmámento; 5) O movimento ápárente no firmámento se deve áos movimentos dá Terrá: isso inclui támbem o movimento dás nuvens e do ár; 6) O movimento ápárente em torno do Sol e devido áos movimentos dá Terrá e á esferá

Pietrocolá, Máurício. A matemática como estruturante do pensamento físico. Cáderno Brásileiro de Ensino de Físicá, v. 19, n.1, p. 89 – 109, 2002. 12 Chibeni, op. cit, p. 2. 13 [1] Medeiros, Alexándre; Monteiro, Máriá Ameliá. A invisibilidade dos pressupostos e das limitações da teoria copernicana nos livros didáticos de Física. Cáderno Brásileiro de Ensino de Físicá, v. 19, n.1, p. 29 – 52, 2002, p. 34 – 35; [2] Lopes, Máriá Helená Oliveirá. A retrogradação dos planetas e suas explicações: as orbes dos planetas e seus movimentos, da Antiguidade a Copérnico. Dissertáçáo de mestrádo. Sáo Páulo: PUC – SP, 2001. 14 Apesár de romper com á trádiçáo áristotelicá, esse áspecto do modelo copernicáno náo lhe páreceriá fávorável, visto que, náquele período, “ábándonár á físicá áristotelicá náo erá um ponto positivo e sim negátivo dá teoriá, pois Copernico náo dispunhá de umá físicá álternátivá párá substituir á físicá áristotelicá” (LOPES, 2001, p. 194). 15 Vále lembrár que á concepçáo de átráçáo grávitácionál, como á conhecemos hoje, áindá náo erá conhecidá por Copernico. No entánto, Copernico mencionává á quedá dos graves (corpos pesádos) em direçáo áo centro dá Terrá. 16 Lopes, op. cit., p. 196. 11

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celeste17 e, finálmente; 7) Os movimentos dá Terrá explicám ás irreguláridádes no movimento de álguns plánetás: esse ultimo pressuposto destituíá á introduçáo do equánte no modelo ptolomáico, tránsferindo párá os movimentos dá Terrá á cáusá de ánomáliás ápárentes, observádás no movimento de álguns plánetás. Os pressupostos os quáis Copernico constroi seu sistemá de mundo sáo ápresentádos em duás dás suás principáis obrás – o Commentariolus e De Revolutionibus18. Um dos pressupostos máis incisivos residiá ná ádmissáo copernicáná de umá Terrá dotádá de movimentos, indo frontálmente de encontro áo pensámento áristotelico sobre á imobilidáde dá Terrá. No entánto, diferentemente do que e comum encontrár em lendáriás historiás dá revoluçáo científicá, á ádmissáo copernicáná dá imobilidáde dá Terrá náo ocorreu báseádá em observáçoes ou fátos identificádos por Copernico. Ná reálidáde, em suás obrás, o proprio Copernico náo conseguiu explicár sátisfátoriámente á hipotese de á Terrá possuir movimentos. Copernico considerá que possui um forte árgumento, más esse árgumento náo e umá justificátivá de cádá um dos princípios, e sim á forçá do resultádo finál obtido – umá teoriá máis simples e hármoniosá do que á de Ptolomeu. Assim, no Commentariolus, ele náo ápresentou motivos filosoficos ou físicos párá ádmitir que á Terrá se move e que o Sol está párádo19. Ná obrá de Copernico, á concepçáo revolucionáriá de movimento dá Terrá e iniciálmente um resultádo ánomálo de tentátivás dos ástronomos em reformárem ás tecnicás empregádás no cálculo dás posiçoes dos plánetás 20.

O modelo copernicáno enfrentou támbem outros problemás. Ao ádmitir os movimentos de rotáçáo e tránsláçáo terrestres, ás velocidádes seriám extremámente grándes. Por exemplo, á velocidáde dá Terrá em torno do Sol álcánçáriá os 30 quilometros por segundo! Por que, entáo, náo sentiríámos nenhum efeito dessá gránde velocidáde? Por que, se pulássemos ná superfície dá Terrá, náo ficáríámos párá trás em reláçáo áo movimento dá Terrá? Quáis provás háveriám de indicár que á Terrá está em movimento, tánto de rotáçáo como de tránsláçáo?21 Umá dás objeçoes máis contundentes á rotáçáo dá Terrá erá, sem duvidá, á suposiçáo de que, cáso á Terrá estivesse em movimento de rotáçáo, este seriá de gránde velocidáde, cáusándo á expulsáo de corpos dá superfície terrestre e o despedáçámento dá Terrá (movimento violento). Isso porque desde á Antiguidáde já se sábiá o válor do ráio dá Terrá, com á mediçáo feitá por Erátostenes22. Sendo o ráio dá Terrá conhecido, á velocidáde de rotáçáo no Equádor seriá ábsurdámente gránde, provocándo ássim á expulsáo dos corpos dá A Esferá Celeste corresponde áo firmámento, regiáo do ceu onde se encontrám os ástros (Sol, Luá, plánetás e estrelás). 18 Em portugues: [1] Commentárioulus: pequeno comentário de Nicoláu Copernico sobre suás propriás hipoteses ácercá dos movimentos celestes; [2] A revoluçáo dos orbes celestes. 19 Ibid, p. 197 – 198. 20 Kuhn, Thomás S. The Copernican Revolution. Hárvárd University Press, 1957, p. 136. 21 Dutrá, Glenon. A Teoria da Evolução é uma boa Teoria Científica? Disponível em: , ácesso em: 13 de Fevereiro de 2016. 22 Umá explicáçáo párá á mediçáo do ráio dá Terrá feitá por Erátostenes pode ser encontrádá em: . 17

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superfície em direçáo áo espáço. A respostá de Copernico á essá objeçáo náo e sátisfátoriá, “ele árgumentá que o movimento de rotáçáo dá Terrá e um movimento náturál e que, por isso, náo produz os mesmos efeitos de dispersáo que se observá nos movimentos violentos de rotáçáo23”. A máioriá dos elementos essenciáis pelos quáis conhecemos á revoluçáo copernicáná – cálculos simples e ácurádos dá posiçáo dos plánetás, áboliçáo dos epiciclos e equántes, á dissoluçáo dás esferás [plánetáriás], o Sol como umá estrelá, á expánsáo infinitá do Universo – esses e muitos outros náo sáo encontrádos em nenhum lugár nos trábálhos de Copernico24.

Contudo, ápesár dás dificuldádes, o modelo copernicáno foi de extremá importánciá áo ábrir portás párá á revoluçáo científicá, áo pásso que os pressupostos lánçádos por Copernico náo erám explicádos pelá físicá áristotelicá dá epocá. As propriás evidenciás observácionáis párá o modelo copernicáno so ápáreceriám seculos depois ápos á morte de Copernico, como o pendulo de Foucáult – utilizádo párá demonstrár os efeitos dá rotáçáo terrestre – e á páráláxe estelár – demonstrándo o efeito dá tránsláçáo dá Terrá em torno do Sol, tendo sido descobertá em 183825. Por esses e outros motivos, o modelo copernicáno sofreu resistenciás á epocá em que foi proposto. Alem dá báse observácionál, á báse teoricá que álicerçou á teoriá copernicáná veio no seculo XVII, com á criáçáo de umá nová Físicá, recebendo contribuiçáo de nomes como Gálileo, Bráhe, Kepler e Newton26. Trábálhándo em seu proprio observátorio em umá ilhá ná Dinámárcá, Tycho Bráhe (1546 – 1601) fez diversás observáçoes precisás dos ástros duránte vinte ános, utilizándo instrumentos que ele mesmo háviá construído. Posteriormente, o ástronomo e mátemático álemáo Johánnes Kepler (1571 – 1630) trábálhou como áuxiliár de Bráhe, tendo herdádo ás observáçoes ápos á morte de Bráhe, em 1601. Estudándo o movimento dos ástros á pártir dás observáçoes feitás por Bráhe, Kepler estudou profundámente ás orbitás plánetáriás. Entre os ános de 1609 e 1619, publicou trábálhos que ápresentárám áo mundo ás leis que regem o movimento plánetário e que levám o seu nome ná átuálidáde, sendo elás: 1ª Lei: os planetas se movem em órbitas elípticas focadas no Sol

Figurá 3

Mártins, Roberto de Andráde. Galileo e a Rotação da Terra. Cáderno Brásileiro de Ensino de Físicá, v. 11, n.3, p. 196 – 211, dez. 1994, p. 198. 24 Kuhn, op. cit., p. 135. 25 Damasio, op. cit., p. 1. 26 Martins, op. cit. 23

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2ª Lei: os planetas se movem com velocidade areolar27 constante

Figurá 4

3ª Lei: A relação entre o cubo dos eixos maiores (a) das elipses e os quadrados dos períodos (T) dos movimentos planetários é constante para todos os planetas. Mátemáticámente, isso significá que: T2 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 a³ Isto e, quánto máior á distánciá do plánetá em reláçáo áo Sol, máior será o seu período orbitál, como mostrádo no quádro ábáixo párá álguns plánetás do Sistemá Solár (válores árredondádos). Mercúrio Vênus Terra Marte Semi-eixo máior 70,00 109,00 152,00 249,00 (milhoes de km) Período orbitál (diás) 88 108 365 687 Quádro 1. Compárátivo entre os períodos orbitáis dos plánetás do Sistemá Solár28

Destácá-se támbem á contribuiçáo do mátemático e ástronomo itáliáno Gálileo Gálilei (1564 – 1642). Antes de prosseguirmos, e necessário destácár álguns equívocos quánto ás experienciás reálizádás por Gálileo, dentre elás, estáriá á fámosá experienciá feitá ná Torre de Pisá, em que Gálileo teriá deixádo objetos cáírem do álto dá Torre párá refutár ás hipoteses dá físicá áristotelicá. Esse episodio e considerádo pelá máioriá dos historiádores dá cienciá como um mito, visto que náo há registros que átestem essás experienciás reálizádás por Gálileo29. Sábe-se, contudo, que Gálileo reálizou experienciás com o pláno inclinádo, contrápondo á concepçáo áristotelicá de rápidez proporcionál áo peso de um corpo, e introduzindo á noçáo de que objetos de mássás diferentes cáiriám com á mesmá velocidáde A velocidáde áreolár corresponde á rázáo entre á áreá várridá pelo plánetá (representádá pelá áreá cinzá dá figurá 4) e o tempo gásto párá o plánetá percorrer esse trecho dá orbitá. 28 O Sistemá Solár: Cárácterísticá e Dinámicá. Disponível em: < http://www.if.ufrgs.br/oei/solár/solár04/solár04.htm>, ácesso em 18 de Fevereiro de 2016. 29 Gálileo Gálilei e á experienciá dá Torre de Pisá. Disponível em: , ácesso em: 20 de Fevereiro de 2016. 27

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(exceto quándo for o cáso de objetos máis leves áo sofrerem efeitos dá resistenciá do ár). Por fim, umá dás contribuiçoes máis significátivás de Gálileo áo modelo copernicáno se deu quándo este, por tentátivá e erro, construiu o seu proprio telescopio em 1609. Náquele mesmo áno, Gálileo utilizou seu instrumento párá observáçáo do ceu, identificándo quátro sátelites de Jupiter (que, á epocá, o mesmo háviá interpretádo como pequenos plánetás) e á presençá de cráterás ná Luá. Ambás ás observáçoes colocávám em xeque o modelo áristotelico, tánto pelá contestáçáo dá existenciá de um mundo suprálunár perfeito e regulár (incompátível com á presençá de cráterás), como támbem á constátáçáo de pequenos corpos que orbitáriám corpos máiores (como os sátelites e Jupiter). Gálileo támbem observou outros ástros e identificou á presençá de mánchás soláres no Sol. Este resultádo támbem se mostrává como duro golpe áo modelo áristotelico, que interpretává o Sol como ástro perfeito e imutável30 (e, portánto, incompátível com á existenciá de ánomáliás em suá superfície).

Figurá 5: á) Gálileo Gálilei (1564 – 1642); b) replicá dá lunetá construídá por Gálileo em 1609/10

No Diálogo31, umá dás suás principáis obrás ácercá do sistemá heliocentrico de mundo, Gálileo lánçá máo de árgumentos á respeito dá persistenciá inerciál do movimento, átráves do diálogo de dois personágens: Sálviáti (representánte do novo pensámento científico) e Simplício, pensádor ántigo e defensor do modelo áristotelico. Sálviáti propoe á Simplício á questáo de como se dárá o movimento, livre de resistenciás, de um corpo, como por exemplo umá esferá, sobre um pláno inclinádo. Conforme á experienciá nos indicá, o movimento de subidá do corpo pelo pláno se dárá de formá desácelerádá, áte que o corpo páre por completo. Já no cáso de um movimento de descidá sobre o pláno, á velocidáde do corpo áumentárá indefinidámente. A conclusáo de Sálviáti emerge dá perguntá seguinte: se o corpo áo subir sobre o pláno tem suá velocidáde diminuídá áte zero e áo descer sobre o mesmo pláno tem suá velocidáde áumentádá indefinidámente, táo máis lentámente quánto menor for á inclináçáo do pláno, o que ocorreriá se náo houvesse inclináçáo álgumá? A respostá impostá á Simplício e á de que o movimento continuáriá indefinidámente, sem quálquer álteráçáo ná velocidáde, sejá de diminuiçáo ou de áumento 32. Umá ánálise máis profundá e detálhádá dás contribuiçoes de Gálileo áo desenvolvimento dá Cienciá Moderná, pode ser encontrádá em: [1] Penereiro, Julio Cesár. Galileo e a defesa da cosmologia copernicana: a sua visão do universo. Cáderno Brásileiro de Ensino de Físicá, v. 26, n.1, p. 173 – 198, 2009; [2] Cuzinátto, R. R.; Moráis, E. M.; Souzá, C. N. As observações galileanas dos planetas mediceanos de Júpiter e a equivalência do MHS e MCU. Revistá Brásileirá de Ensino de Físicá, v. 36, n.2, 2014. 31 Diálogo sobre os dois máximos sistemás de mundo ptolomáico e copernicáno. 32 Porto, C. M.; Porto, M. B. D. S. M. Galileu, Descartes e a elaboração do princípio da inércia. Revistá Brásileirá de Ensino de Físicá, v. 31, n.4, 2009. 30

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Os dádos experimentáis e observácionáis de Gálileo e Kepler (juntámente com ás tres leis párá o movimento plánetário) teráo vitál importánciá párá á fundámentáçáo dá mecánicá newtoniáná. A pártir dá publicáçáo dos Principia – umá dás principáis obrás de Isáác Newton que reune ás tres leis do movimento e á lei dá grávitáçáo universál 33 – ás ideiás de Newton se difundem pelá Europá, provocándo o ábándono progressivo do cártesiánismo34. A mecánicá newtoniáná páreciá explicár sátisfátoriámente todás ás coisás, lográndo gránde exito no estudo do movimento dos ástros e sistemás plánetários, permitindo á obtençáo de distánciás e posiçoes dos ástros do Sistemá Solár, e cálculándo á mássá de estrelás distántes.

Figurá 6. Isáác Newton (1642 – 1727)

Outro episodio diretámente relácionádo á mecánicá newtoniáná foi á descobertá do plánetá Netuno. Em 1781, o plánetá Uráno foi descoberto por Williám Herschel, sendo este o primeiro ástro á ser descoberto utilizándo um telescopio. Duránte álgumás decádás o movimento de Uráno foi estudádo e modeládo pelás equáçoes dá mecánicá newtoniáná. Porem, o comportámento de Uráno áo longo dá suá orbitá náo condiziá com ás previsoes dá mecánicá de Newton. Posteriormente, sugeriu-se que á ánomáliá dá orbitá do plánetá se deviá á perturbáçoes grávitácionáis provocádás por outro plánetá proximo á Uráno. De máneirá independente, John Adáms e Urbáin Leverrier previrám á posiçáo deste plánetá “oculto”, áte entáo desconhecido. Apos váriás observáçoes, á menos de 1 gráu dá posiçáo previstá teoricámente, Netuno foi descoberto em 1846. Utilizámos á Mecánicá Newtoniáná áte hoje, quándo estudámos ás interáçoes entre corpos no mundo mácroscopico. E possível áfirmár que, gráçás á esses conhecimentos, o homem conseguiu chegár á Luá, umá vez que á Mecánicá Newtoniáná possibilitou o estudo dá interáçáo grávitácionál entre á Luá e á Terrá e o movimento de corpos sob essá interáçáo. Porem, nem todos os fenomenos náturáis forám explicádos sátisfátoriámente pelá mecánicá de Newton. No seculo XIX, cálculos feitos sobre ás perturbáçoes dá orbitá de Mercurio divergiám dás observáçoes que erám reálizádás, e á Mecánicá Newtoniáná náo ofereceu respostás sátisfátoriás á essá divergenciá. Somente em meádos dá decádá de 1910 e que e ánomáliá dá orbitá do plánetá pode ser explicádá sátisfátoriámente, com o surgimento dá Certámente, ás tres leis do movimento de Newton sáo conhecidás pelá máioriá dás pessoás: á primeirá lei diz respeito áo conceito de inerciá, em que um corpo tende á permánecer em seu estádo de repouso ou de movimento retilíneo uniforme, á menos que sofrá á áçáo de forçás externás que álterem essá condiçáo; ná segundá lei, á áçáo de forçás sobre um corpo tem como resultádo umá áceleráçáo produzidá no mesmo; finálmente, ná terceirá lei, quándo o objeto exerce forçá sobre outro objeto, este ultimo exerce umá forçá iguál e contráriá sobre o primeiro. Já á Lei dá Grávitáçáo Universál relácioná umá forçá fundámentál (forçá grávitácionál) á interáçáo entre corpos que possuem mássá. Por meio dessá lei, Newton demonstrou que dentre ás consequenciás dá mesmá, estáo, exátámente, ás tres leis de Kepler do movimento plánetário! 34 Interessánte destácár o embáte entre newtoniános e cártesiános em meádos do seculo XVIII, ná esferá teologicá. Párá os newtoniános, á intervençáo diviná no universo erá negádá ná concepçáo cártesiáná. 33

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Teoriá dá Relátividáde Gerál. Sugestões de leitura 1. Gálileu e á teoriá copernicáná. Luiz Orlándo Q. Peduzzi. In: Peduzzi, L. O. Q. Força e movimento de Thales a Galileu. Floriánopolis – SC: UFSC, 2008, p. 92 – 117. 2. Gálileu e á revoluçáo científicá do seculo XVII. Alexándre Koyre. In: Alexándre Koyre. Estudos de História do Pensamento Científico. Brásíliá: Editorá dá UnB, 1982, p. 181 – 196. 3. Do mundo fechádo áo universo infinito. Alexándre Koyre. Rio de Jáneiro: Forense Universitáriá, 2006. 4. Os fundádores dá Astronomiá Moderná. Joseph Bertránd. Rio de Jáneiro: Contráponto, 2005. 5. Gálileo e á rotáçáo dá Terrá. Roberto de Andráde Mártins. Disponível em: < https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisicá/árticle/view/7147>. 6. O início dá revoluçáo científicá: questoes ácercá de Copernico e os epiciclos, Kepler e ás orbitás elípticás. Felipe Dámásio. Disponível em: .

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