Conteúdos a Lecionar:

A Física é a ciência que estuda a natureza e os fenómenos que nela ocorrem. É a ciência que descreve e interpreta o mundo material, o seu comportamento e as consequências dos seus fenómenos. Em suma, é a ciência que procura a compreensão científica dos comportamentos naturais e gerais do mundo à nossa volta, desde as partículas elementares até aos gigantescos objetos astronómicos do universo como um todo. Tendo a matemática como linguagem natural é uma ciência que descreve a natureza através de modelos científicos. É considerada a Ciência Fundamental.

Física: Estudo das Partículas Elementares no CERN - Large Hadron Colider

A Física estrutura-se em ramos de saber ou áreas de estudo de acordo com os objetos do seu interesse ou os comportamentos destes e suas interações. Um destes ramos é a Cinemática. A cinemática procura descrever os movimentos dos corpos sem se preocupar com as forças que originam os mesmos.

Na cinemática procura-se descrever e estudar os movimentos dos objetos. São estabelecidas condições e Mecanismos Matemáticos que permitem estimar trajetórias, espaços percorridos, velocidades, acelerações, etc., sem contudo estudar-se o que está na origem destes movimentos.

Cinemática: Lançamento de um Torpedo no USS Preble

Outro ramo da Física é a Dinâmica. A dinâmica estuda as relações entre as forças e os movimentos que por estas são produzidos. A cinemática e a dinâmica em conjunto com a estática, pertencem a um ramo mais vasto da Física designado de Mecânica.

Na dinâmica procura-se relacionar os movimentos com as forças por forma a interpretar a forma como as forças condicionam ou determinam os movimentos dos objetos. Não há uma descrição do movimento, mas antes uma interpretação do papel das forças na origem dos mesmos.

Dinâmica: Movimentos de uma Grua Gigante da Weldex

A Estática é a parte da Física que estuda os sistemas sob a ação de forças que se equilibram. Este ramo da Física também se preocupa com o comportamento das forças, em particular na relação dos esforços e fadigas que as estruturas suportam para garantir as condições de equilíbrio.

Na estática, procura-se determinar quais as condições de equilíbrio para um determinado conjunto de forças concorrentes, em particular na determinação das condições que otimizam o equilíbrio, evitam ou minimizam as condições de fadiga das estruturas que possam levar à rotura.  

Estática: Estrutura Metálica de uma Ponte

Na mecânica o conceito de força define-se de acordo com o modelo de Newton. É por isso geral a utilização da terminologia de Física Newtoniana para a mecânica. Neste modelo, a força é o agente capaz de alterar o estado de repouso ou de movimento de um corpo, ou deformá-lo.

Na mecânica newtoniana, e qualquer que seja o ramo, o conceito de Ponto Material é fundamental, pois este permite a simplificação dos modelos que descrevem as situações físicas. Um ponto material é uma partícula material cuja posição pode ser representada por um único ponto num referencial. Este ponto coincide com o seu Centro de Massa, CM.

Estátua de Isaac Newton: Trinity’s Chapel Cambridge College

O Referencial é o Sistema de Coordenadas em relação ao qual é definido a Posição de um objeto ou ponto. Os referenciais podem assumir inúmeras formas ou serem associados a um variadíssimo número de objetos. Em qualquer caso é sempre um objeto real ou abstrato que permite definir a posição do ponto material em relação ao referencial. O referencial pode permitir a interpretação de acontecimentos no espaço, bem como no tempo.

Noção de Referencial: Localização de um Ponto

Fala-se em movimento quando a posição de um corpo varia no decorrer do tempo em relação a outro que tomamos como referencial. No entanto, a condição de movimento é relativa a esse referencial, isto porque um corpo pode estar em repouso relativamente a um dado referencial, mas em movimento em relação a outro. Por isso, o movimento, tal como o repouso, é relativo.

Um exemplo disso é o que sucede numa viagem de comboio. Nesta situação os passageiros estão em repouso relativamente ao referencial comboio, mas estão em movimento em relação ao referencial estação de onde o comboio partiu, (o referencial estação é diferente do primeiro, referencial comboio).

Para se conhecer e estudar um movimento é portanto necessário fixar-se um referencial em relação ao qual se determinam as grandezas físicas posição, deslocamento, velocidade, aceleração, etc., que permitem descrever o movimento.

Um corpo em movimento relativamente a um dado referencial ocupa, em todos os instantes, diferentes posições que, no seu conjunto, descrevem uma trajetória. Assim, a trajetória é o conjunto das sucessivas posições ocupadas pelo corpo em movimento, no decorrer do tempo. A forma da trajetória de um corpo depende do referencial adotado.

Imagem Estroboscópica: Trajetória de uma Bola de Basquete

A trajetória de um corpo pode ser estudada com recurso a Tecnologias Estroboscópicas, que consistem na obtenção de fotografias sobrepostas de um dado objeto em movimento tiradas em intervalos de tempo muito curtos.

No estudo do movimento, os referenciais podem ser escolhidos por forma a coincidirem com a trajetório dos corpos. É o que sucede quando se descreve a posição de um acidente numa autoestrada indicando, por exemplo, que o acidente sucedeu ao quilómetro 125 da autoestrada A1 no sentido Norte - Sul. Neste caso, o referencial é a própria autoestrada que, assim, se define sobre a trajetória. Noutras situações os referenciais adotados são definidos com recurso a artifícios matemáticos. É o caso dos Referenciais Cartesianos que se constituem como um esquema reticulado que permite a localização de pontos em dimensões. Estes referenciais podem ser unidimensionais (uma só dimensão), bidimensionais (duas dimensões) ou tridimensionais (três dimensões).

Referencial sobre a Trajetória: Sinalização de Advertências ou de Informações de Trânsito