kepler o grande cometa de 1577 - fisica-interessante.com · 12-fev-2014 © 3/84 kepler ... •...
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6 - A Revolução Copernicana
História e Epistemologia
da Física
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Kepler(1571–1630)
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Kepler
• matemático, astrônomo e astrólogo alemão luterano
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O Grande Cometa de 1577
• aos seis anos observou o Grande Cometa de 1577
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Elipse
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Horóscopo
• fazia horóscopos
• não separava da Astronomia
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Tycho Brahe
• forneceu dados astronômicos para Kepler
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Tycho Brahe
• astronomia óptica sem telescópio
• dados precisos a 1/60 de grau
• acurácia: média de medições repetidas
• procedimento inovador para a época
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Sistema planetário
• tentou solução platônica
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Óptica
• estudou Óptica e o olho humano
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Supernova
• o céu muda!
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Marte retrógrado
• tentou ajustar a órbita de Marte a círculo mas não conseguiu: ⇒órbitas elípticas
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Conjetura de Kepler
• estudou teoria atômica e ‘empacotamento’
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Cratera Kepler
• em sua homenagem
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O Desabrochar da Mecânica
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Galileu Galilei(1564-1642)
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Galileu
• “Nossa nova cultura deve seu desenvolvimento ao fato de Newton ter
nascido no ano da morte de Galileu”
(Whitehead)
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Momento histórico
• Renascimento × Inquisição• fim do Feudalismo e ascensão da burguesia
• comércio desenvolvido mas ...• velocidade de transporte terrestre: 9km/h
• navegação de cabotagem × grandes navegações (bússola e relógio de longitudes)
• Industrialização
• Artilharia (sec. XV): Tartaglia
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Momento histórico
• queda do poder da Igreja e reforma protestante
• valorização do trabalho e da razão
• Mundo físico: de ‘local de tentações’ a ‘objeto de exploração científica e comercial’
• Empirismo (Hobbes & Locke): Estado convencional, dessacralizado
• Racionalismo (Descartes): virada antropocêntrica
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Descendência filosófica
• rejeitou o Aristotelismo• contrapõe o empirismo à escolástica• Neoplatônico: formas ideais• Neoarquimediano: física matemática,
dedutiva e abstrata• evita o ‘porquê’ do movimento e
concentra-se no ‘como’: como a pedra cai (qual é a Lei?)
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Galileu
• microscópio
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Galileu
• “só o livro da natureza é o objeto próprio da ciência e este livro é interpretado e lido
apenas pela experiência”
• “só o raciocínio pode estabelecer as relações matemáticas entre os fatos da
experiência e construir uma teoria científica dos próprios fatos”
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Galileu
• “só a experiência pode oferecer o incentivo para a formulação de uma hipótese”
• “as deduções que derivam matematicamente destas hipóteses devem ser confrontadas com a experiência e confirmadas com experimentos repetidos antes de poderem ser declaradas válidas”
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Ruptura
• passagem da Filosofia à Ciência• começa a cisão:
– filosofia moral (ciências humanas)
– filosofia natural (ciências naturais)
• separação sujeito × Universo
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Galileu
• experimentação ×Escolástica
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O pseudoexperimentalista
• propõe a indução a partir das observações.
• experiências mentais (KOYRÉ, 1992)– a da Torre de Pisa não aconteceu
• geometrização (matematização) da ciência
• objetos ideais: sem atrito, deformação, etc. (KOYRÉ, 1992)
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Mudanças
• passagem da geometria (espaço) à cinemática (tempo)
• introdução da variável ‘tempo’ (conscientização)
• abstração: física dos objetos ideais (KOYRÉ, 1992)
• ‘repouso’ adquire status ontológico de ‘estado’, como o ‘movimento’
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Plano inclinado
• aumentou o tempo de queda
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Movimento horizontal
• não previsto por Aristóteles (DRAKE, 1964)
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Dificuldades
• Escola de Merton (Oresme, Ockham): não concebia ‘velocidade’ como quociente de grandezas ontologicamente distintas: ‘espaço’ e ‘tempo’
• resquício geométrico: quocientes como proporções: a:b::c:d
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“Discurso sobre Duas Novas Ciências”
• ofendeu o Papa
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Julgamento
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Túmulo de Galileu
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Snell(1580-1626)
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Snell
• astrônomo e matemático holandês• 1617: melhoria do valor do raio da Terra,
medindo a distância entre duas cidades separadas por 1°de longitude
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A Lei da Refração
• mencionada em um manuscrito de Ibn Sahl (c. 984)
• 1621: descobriu a Lei da Refração mas não a publicou
ϕ ω ω= − = −
⇒= = ⇒ =
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A Lei da Refração
• Descartes a derivou novamente em 1637 por conservação de momento mas é acusado de se ter baseado no trabalho de Snell
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Isaac Newton(1643-1727)
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Momento histórico
• sec. XVII• surgem as academias de
ciências (Royal Societyde Londres (1660), Circulo Pinelli de Pádua (1590), etc.) e os periódicos científicos (Philosophical Transactions of the Royal
Society, p.ex.) mas...• clima ainda Aristotélico
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Newton
• nasceu em Woolsthorpe, próxima de Grantham, em Lincolnshire, Inglaterra
• prematuro e pequeno, o médico não deu esperança de vida
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Newton
• a mãe, Hannah Ayscough Newton, administrava a propriedade rural da família
• seu pai havia morrido algumas semanas antes
• sua mãe casou-se novamente, com o pastor Barnabas Smith, quando Isaac tinha três anos e foi viver em North Witham, deixando-o em Woolsthorpe para ser criado pelos avós.
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Grantham
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Trinity College, Cambridge
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Descendência filosófica
• sábios antigos (!?): Pitágoras, Tales, Virgílio, Moisés, Salomão, etc.
• retorno às ‘causas finais’: Deus
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Newton, o místico
• interessado em Alquimia, em profecias das Escrituras e na ‘cronologia dos antigos reis de Israel’
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Newton, o místico
• “o último dos mágicos” (Keynes)
• 1.200.000 palavras sobre Alquimia (!)
• Universo como um enigma a ser decifrado através de ‘chaves místicas’
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Alquimia
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Templo de Salomão
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Hooke• sete anos mais velho que Newton,
filho de clérigo• estudou no Christ College, em Oxford• gregário: gostava de animadas fofocas
nas tavernas e a companhia de amantes
• foi assistente de laboratório de Boyle• foi Curador de Experiências na Royal
Society
• interessava-se por todos os campos da ciência mas nunca terminava uma pesquisa: considerado diletante.
• alegava descobertas científicas que, depois, não conseguia demonstrar
• dizia que Newton havia plagiado seu livro Micrographia e sua demonstração das órbitas planetárias
• e que Huygens haveria roubado sua prioridade no relógio de pêndulo.
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Halley
• de família rica, um gentleman, • astrônomo respeitado• discreto, elegante, paciente e
refinado, sabia avaliar as pessoas e manipulá-las.
• estudou o cometa, que depois levou seu nome, quando apareceu em 1680.
• atribuiu-se a tarefa de mediar o irascível Newton e a belicosa comunidade da Royal Society.
• conseguiu publicar os Principiade Newton
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Loucura
• intoxicado por mercúrio, devido aos experimentos alquímicos
• ‘doença do chapeleiro’ (chapeleiro maluco da história da Alice)
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Diretor da Casa da Moeda
• eleito em 1700• reorganizou e aumentou a produção• caçou falsificadores• contratou informantes• mandou enforcar muitos
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Presidente da Royal Society
• presidências ocupadas por celebridades
• Sociedade dividida
• “colégio de médicos”• eleito em 1703
• salvou a Sociedade
• removeu os retratos de Hooke
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A Física Newtoniana
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Conceito de Força
• “O conceito central da Mecânica Newtoniana é força.”
(HESTENES, WELLS & SWACKHAMER, 1992 , p. 142)
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Força como interação
• “Uma força é uma extremidade de uma interação; a interação acontece entre dois
corpos, atuando com a mesma intensidade em direções opostas.”
(HELLINGMAN, 1992, p. 115)
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Newton
• Lei da Gravitação Universal– F = G⋅m⋅M/r2
– explica as órbitas – dela deduzem-se as Leis de Kepler
• Máquina Universo• Universo físico × Universo vivo
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Mecânica Newtoniana
• queda livre: diferenças das massas compensam as dos pesos
• F=P
• ma=mg
• ma=mg
• a=g(independentemente da massa)
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Leis de Newton
• 1ª Lei: se não há força resultante a velocidade mantém-se constante (inércia )
• 3ª Lei: as forças entre dois corpos em interação são iguais e opostas
• 2ª Lei: uma força atua sobre um corpo variando sua quantidade de movimento
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Corolários da 3ª Lei de Newton
• um corpo isolado não pode sofrer força• um corpo isolado não pode realizar força • em todos os momentos, a força que um corpo A
exerce sobre o corpo B tem magnitude exatamente igual à da força que B exerce sobre A
• ambas as forças acontecem simultaneamente• a força que A exerce sobre B está no sentido
exatamente oposto ao da força que B exerce sobre A
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Sucessos
• sistema nocional: força, massa, aceleração
• Leis do movimento• Lei da Gravitação• explicação e previsão
das marés• explicação das
órbitas planetárias e cometárias
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Mecânica
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Misticismos
• “pertence à Filosofia Natural discorrer sobre Deus a partir das aparências das
coisas”(!)
• “um espírito sutil permeia e se esconde em todos os corpos materiais; pela sua
ação, as partículas se atraem, a luz é emitida, os sentidos são excitados e os
músculos se movem”
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Óptica
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Óptica
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Cálculo
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Túmulo de Newton
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A Bolha das Tulipas
• “Eu posso calcular o movimento dos corpos celestes mas não a loucura das pessoas.” após perder uma fortuna na especulação da South Sea Company
(1720)
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Sucessos
• construção geométrica (Euclides)• articulação das conquistas anteriores num sistema• Mecânica Racional• paradigma da Ciência por séculos!
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Gottfried Wilhelm von Leibniz (1676-1716)
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Leibniz
• polimata alemão• filho de um professor de Filosofia Moral
em Leipzig• estudou em sua biblioteca a partir dos 7
anos• aprendeu sozinho Latim aos 12 anos• entrou na Universidade aos 14 anos• Universidade recusou sua monografia Ars
Combinatoria mas Altdorf concedeu-lhe o doutorado
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Leibniz
• foi um faz-tudo para as casas de Brunswick e de Hanover
• ajudou à Lei do Estabelecimento de 1701 que levou Georg Ludwig ao trono de Inglaterra como Jorge I
• foi impedido de acompanhar Georg a Londres por causa de Newton
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Leibniz
• ligado à postura filosófica Otimismo• concluiu que, se Deus é onipotente e
onisciente, o mundo que ele criou deve ser “o melhor dos mundos possíveis”
• foi ridicularizado por Voltaire em Cândido
• abandonada após o Terremoto de Lisboa de 1755
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Leibniz
• autodidata em Matemática e Física com Huygens como mentor
• inventou o sistema binário de numeração
• introduziu símbolos: – ∫ p/ integral e – d p/ diferencial
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Cálculo
• 1674: começa a trabalhar
• 1675/6: utiliza p/ área sob y=x
• 1675/6: visita a Londres (teria visto trabalhos de Newton?)
• 1677: carta a Newton
• 1676: Newton emprega fluxões
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Leibniz
• introduz o conceito de ‘força viva’ (energia cinética)
• também estabelece laços entre a estática e a dinâmica.
• assim fica estabelecida a continuidade entre causa e efeito.
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Referências
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Referências
• GOTTSCHALL, Carlos Antonio Mascia. Do mito
ao pensamento científico: A busca da realidade, de Tales a Einstein. São Paulo : Atheneu, 2004.
• WOORTMANN, Klaas. Religião e Ciência no
Renascimento. Brasília: UNB, 1996• REIS, J. C.; GUERRA, A.; BRAGA, M.: Ciência
e arte: relações improváveis? História, Ciências,
Saúde – Manguinhos, out./2006. Disponível em http://www.scielo.br/pdf/hcsm/v13s0/04.pdf
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Referências
• DRAKE, Stillman. Galileo and the Law of Inertia. American Journal of Physics, v. 32, n. 8, pp. 601-608, Aug. 1964.
• KOYRÉ, Alexandre. Estudos Galilaicos. Lisboa : Dom Quixote, 1992, pp. 95-100.
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Referências
• http://pt.wikipedia.org/wiki/Jean_Buridan
• http://pt.wikipedia.org/wiki/Copérnico
• http://pt.wikipedia.org/wiki/Leonardo_da_Vinci• http://pt.wikipedia.org/wiki/Barroco
• http://pt.wikipedia.org/wiki/Caravaggio
• http://pt.wikipedia.org/wiki/Johannes_Kepler• http://pt.wikipedia.org/wiki/Galileu
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Referências
• http://pt.wikipedia.org/wiki/Perspectiva_(visão)
• http://pt.wikipedia.org/wiki/Perspectiva_(gráfica)