Leis da física, conheça as principais!

Em Tecnologias inovadoras por André M. Coelho

Ao longo dos anos, uma coisa que os cientistas descobriram é que a natureza é geralmente mais complexa do que podemos imaginar. As leis da física são consideradas fundamentais, embora muitas delas se refiram a sistemas idealizados ou teóricos que são difíceis de replicar no mundo real.

Como outros campos da ciência, novas leis da física constroem ou modificam as leis existentes e a pesquisa teórica. A teoria da relatividade de Albert Einstein, que ele desenvolveu no início dos anos 1900, baseia-se nas teorias desenvolvidas mais de 200 anos antes por Sir Isaac Newton. Mas todas elas estão ao nosso redor, todos os dias, acontecendo independente de nossas vontades.

Leis da física da Gravitação Universal

O trabalho inovador de Sir Isaac Newton em física foi publicado pela primeira vez em 1687 em seu livro “Os Princípios Matemáticos da Filosofia Natural”, comumente conhecido como “Os Principia”. Nele, ele delineou teorias sobre gravidade e movimento. Sua lei da gravidade física afirma que um objeto atrai outro objeto em proporção direta à sua massa combinada e inversamente relacionado ao quadrado da distância entre eles.

Três leis de Newton

As três leis do movimento de Newton governam como o movimento dos objetos físicos muda. Elas definem a relação fundamental entre a aceleração de um objeto e as forças que atuam sobre ele.

Primeira lei: um objeto permanecerá em repouso ou em um estado de movimento uniforme, a menos que esse estado seja alterado por uma força externa.

Segunda lei: força é igual à mudança de momento (massa vezes velocidade) ao longo do tempo. Em outras palavras, a taxa de variação é diretamente proporcional à quantidade de força aplicada.

Terceira lei: para toda ação na natureza, há uma reação igual e oposta.

Juntos, esses três princípios delineados por Newton formam a base da mecânica clássica, que descreve como os corpos se comportam fisicamente sob a influência de forças externas.

As principais leis da física ajuda na compreensão de como o mundo funciona e as leis que regem os acontecimentos ao nosso redor. (Foto: The Mind Unleashed)

Lei da conservação de Massa e Energia

Albert Einstein introduziu sua famosa equação E = mc² em uma publicação de 1905 intitulada “Sobre a eletrodinâmica dos corpos em movimento”. O artigo apresentou sua teoria da relatividade especial, baseada em dois postulados:

Princípio da relatividade: as leis da física são as mesmas para todos os referenciais inerciais.

Princípio da constância da velocidade da luz: a luz sempre se propaga através do vácuo a uma velocidade definida, independente do estado de movimento do corpo emissor.

O primeiro princípio simplesmente diz que as leis da física se aplicam igualmente a todos em todas as situações. O segundo princípio é o mais importante. Ele estipula que a velocidade da luz no vácuo é constante. Ao contrário de todas as outras formas de movimento, ele não é medido de maneira diferente para observadores em diferentes referenciais inerciais.

Leis da termodinâmica

As leis da termodinâmica são, na verdade, manifestações específicas da lei de conservação da energia de massa, no que se refere aos processos termodinâmicos. O campo foi explorado pela primeira vez na década de 1650 por Otto von Guericke na Alemanha e Robert Boyle e Robert Hooke na Grã-Bretanha. Todos os três cientistas usaram bombas de vácuo, pioneiras na von Guericke, para estudar os princípios de pressão, temperatura e volume.

A Lei zero da Termodinâmica torna possível a noção de temperatura.

A Primeira Lei da Termodinâmica demonstra a relação entre energia interna, adição de calor e trabalho dentro de um sistema.

A Segunda Lei da Termodinâmica refere-se ao fluxo natural de calor dentro de um sistema fechado.

A Terceira Lei da Termodinâmica afirma que é impossível criar um processo termodinâmico que seja perfeitamente eficiente.

Leis eletrostáticas

Duas leis da física governam a relação entre partículas eletricamente carregadas e sua capacidade de criar força eletrostática e campos eletrostáticos.

A lei de Coulomb é nomeada para Charles-Augustin Coulomb, um pesquisador francês que trabalha na década de 1700. A força entre duas cargas pontuais é diretamente proporcional à magnitude de cada carga e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre seus centros. Se os objetos tiverem a mesma carga, positiva ou negativa, eles se repelirão. Se eles têm cargas opostas, eles se atraem.

A Lei de Gauss é nomeada para Carl Friedrich Gauss, um matemático alemão que trabalhou no início do século XIX. Esta lei estabelece que o fluxo líquido de um campo elétrico através de uma superfície fechada é proporcional à carga elétrica fechada. Gauss propôs leis semelhantes relacionadas ao magnetismo e ao eletromagnetismo como um todo.

Além da física básica

No campo da relatividade e da mecânica quântica, os cientistas descobriram que essas leis ainda se aplicam, embora sua interpretação exija algum aperfeiçoamento, resultando em campos como a eletrônica quântica e a gravidade quântica.

Quais outras leis da física vocês conhecem? Como aprenderam cada uma delas?

Sobre o autor

Engenheiro eletricista, André sempre foi interessado em novas tecnologias. Na primeira década dos anos 2000, atuou como consultor tecnológico em empresas, ajudando as empresas a escolherem as melhores tecnologias para suas necessidades. Desde então, continuou estudando o assunto e hoje compartilha o que aprendeu e continua aprendendo através do site Tecnologia É.

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