Cinemática

É o primeiro ramo da física para ser estudado.
É a parte da mecânica que estuda o movimento independente da causa.
Só nos preocupamos em descrever o movimento, determinar sua posição, velocidade e a aceleração do corpo num determinado instante de tempo.

Posição numa tragetória
A tragetória é o caminho percorrido por um corpo.
A posição é mais conhecida na física como espaço.
A primeira etapa na cinemática é determinar a posição do corpo em uma tragetória. Como um carro em um determinado local de uma rodovia.
Exemplo:
Um carro está no km 90 de uma rodovia. Não siginifica necessariamente que percorreu 90 quilômetro. Pode ser que ele sair do km 10 e foi até o km 90, ou seja, percorreu 80 quilômetros.
Nesca caso o ponto inicial dele foi de km 10.
Um carro que vem em sentido contrário e para no km 90 também está nessa posição, apenas no sentido inverso. Por isso a posição de um corpo não depende do sentido de movimento.
Numa tragetória um corpo pode estar antes de um marco zero. Por isso o corpo estará numa posição negativa.

Posição negativa
Se um carro está 50km antes do marco zero, então sua posição é -50km. Logicamente que não há km -50 em rodovias, mas em outras tragetórias estudadas pela física sim.

Marco Zero
É uma posição na tragetória com valor de zero. Posições anteriores tem valor negativo e posteriores tem valor positivo.

Referencial
Também chamado de "sistema de referência". Devemos usar uma posição como referência para dar início ao estudo de um movimento.

1. Um carro que sai do km 60 a vai para o km 150 então o km 60 é o referencial.
2. Um trêm sai da estação e segue até a cidade mais próxima. O referencial nesse caso é a estação.
3. Um trem viaja mais rápido que outro. Para calcular a distância que ficou entre um e outro em determinada posição, um desses trens é usado como referência.
4. Outro exemplo importante é que um trem está em movimento para quem vê da estação, mas está em repouso para quem viaja no trêm (Desde que a pessoa esteja parada dentro do trem). Neste caso o referencial pode ser um passageiro na estação ou um passageiro no ônibus. O trem está em repouso para uma lâmpada presa no teto do trem em movimento.
   

"A noção de movimento é relativa e depende do referencial"

"A velocidade, tragetória e posição são diferentes entre um referencial parado e outro em movimento"

Parábola
Parábola é uma linha curvada. Na física é o caminho que um corpo sofre durante um movimento com duas causas.
Exemplo 1:
Uma pedra jogada por uma pessoa cairá em forma de parábola porque sofreu o impulso do braço (1ª causa) e a ação da gravidade (2ª causa).
Será estudada mais adiante. Porém pode ser explicada resumidamente agora.
Exemplo 2:
Imagine que dento de um ônibus em movimento uma das lâmpadas se solte e caia no chão do ônibus. Para um passageiro no ônibus a lâmpada caiu em linha reta. Suponha que uma pessoa na rua também viu a lâmpada caindo, para essa pessoa a lâmpada caiu na diagonal porque ela viu o ônibus em movimento e a lâmpada em movimento junto com o ônibus. Ou seja, para a pessoa na rua a lâmpada além de cair para baixo também estava em movimento para frente e a tragetória que a lâmpada fez foi uma parábola.

Ciclóide
Também é a tragetória de um corpo. Também será estudado mais adiante.
Exemplo:
Imagine o a tragetória que o pedal faz em uma bicicleta em movimento. O pedal gira. Se a bicicleta estivesse parada essa tragetória seria um círculo. Mas com a bicicleta em movimento essa tragetória forma várias parábolas consecutivas chamadas de ciclóide.

Velocidade Média:
É a velocidade sem necessidade de saber se houve aceleração no percurso da tragetória. É simplesmente assim:
Um carro sai da posição km 50 e segue até parar na posição km 230 e levou 3 horas para isso. Então o carro levou três horas para percorrer 180 quilômetros, então ele teve uma velocidade de 60 quilômetros por hora. Abreviado adequadamente fica assim: 60km/h.

A fórmula da velocidade média é:

Onde VM = Velocidade Média, Delta "s" é o espaço percorrido e Delta "t" é o tempo gasto.
O símbolo DELTA significa "variação" e é usado porque em muitos casos há a necessidade de calcular a diferença entre o tempo inicial e final, assim como o tempo inicial e final.

Introdução

O Universo
Todo o universo é composto de átomos. Antigamente o átomo era apenas uma suposição. Posteriormente verificou-se através de experiências que um átomo é constituído, na maioria das vezes de elétron, próton e neutron.
Porém, como já foi dito antes, o átomo é divisível em partículas menores. Sabe-se que dezenas de partículas diferentes surgem com a desintegração de um átomo. Porém essas partículas aindas estão sendo estudadas. Sendo assim, as escolas atualmente ensinam o que já é entendido e comprovado.
Há cerca de 118 átomos diferentes conhecidos. Eles também são denominados de elementos químicos. Podem ter de 1 a 118 elétrons girando em torno do núcleo que é composto por prótons e neutrons. Entretanto um átomo pode ganhar ou perder elétrons se tornando um átomo instável se estiver isolado.
Os átomos formam as moléculas que são estudadas especificamente pela química. Como os átomos formam tudo, a física abrange desde um átomo isolado até galáxias inteiras com bilhões de estrelas.

A física e a matemática
Essas duas ciências estão estreitamente relacionadas. A matemática uma linguagem que permite entender melhor a física que, pela simples observação e suposição, é difícil ser compreendida. Por isso o objetivo da matemática é tornar eficaz essa compreensão. Qualquer interessado em estudar a física deve dominar também equações matemáticas.
Uma das mais famosas equações matemáticas criadas foi a equação de energia desenvolvida por Albert Einstei cuja fórmula é E=M.V2/2.
Pode parecer simples, mas um grande estudo foi feito para chegar a esse resultado que explicou muitos fenômenos desde que foi criado a 100 anos e ainda contribui para isso.


Método em Física
Uma das formas de concluir um experimento é observar repetidas vezes até encontrar um padrão que explique o princípio que rege determinado fenômeno. Para isso um físico recorre a instrumentos de medição como o relógio para medir o tempo, instrumentos de medidas como fitas métricas e instrumentos mais sofisticados para verificar grandezas em pequena escala e compará-las com fenômenos do espaço sideral. Os princípios ou leis são descritos por fórmulas como a fórmula da energia descrita antes.
Por isso a física possui basicamente 3 fases importantes para um método experimental a fim de chegar a uma conclusão:
1- Observação dos fenômenos 2- Medição de suas grandezas 3- Indução ou conclusão dos princípios.
Os experimentos são, em sua maioria, realizados em laboratórios em condições adequadas. Por exemplo: A gravidade pode ser estudada em laboratório quando um corpo é deixado cair através de um tubo a vácuo. A ausência de ar fornece exatidão ao experimento porque o corpo em queda está livre de atrito com o ar.

Medidas de Comprimento e Tempo
A física recorre às medidas para auxiliar num experimento. As dimensões espaciais são estudadas em unidades de metro (com seus múltiplos e submúltiplos) e o tempo é medido com unidades de segundo (com seus múltiplos e submúltiplos também).

O Movimento
Há um ramo da física que estuda especialmente os movimentos. Esse ramo é denominado de "Mecânica". Todo movimento implica que um tempo foi gasto. Se um carro percorrer 20 quilômetros ele gastou um tempo para isso. E a relação entre a distância que ele percorreu com o tempo que gastou é chamado de velocidade. O movimento de um corpo (ou ondas) nada mais é do que a mudança de posição de um corpo (ou avanço das ondas) com o passar do tempo. Vale lembrar que quando um corpo não se movimenta com o passar do tempo então ele está em repouso. Dentro da mecânica há duas disciplinas:
Cinemática é o estudo dos movimentos independente de suas causas.
Dinâmica é o estudo dos movimentos e suas causas.

Velocidade
É a grandeza na física que mede a variação da posição de um corpo com a passagem do tempo.
Se um corpo percorrer 80 quilômetros em uma hora então sua velocidade será de 80 km/h.
Porém a velocidade pode não ser constante, isto é, em um trecho a velocidade foi menor e em outra foi maior. Esse movimento é chamado de movimento uniformemente variado (MUV) enquanto a primeiro é chamado de movimento constante.

Tempo
É uma noção primitiva, aceita sem definição. É necessário para o estudo do movimento.

Ponto material
Também chamado de corpo, móvel ou objeto. É aquilo que está em movimento. Pode ser um carro, um astro ou pessoa.

História da Física

Assim como outras ciências criadas pelo homem, a palavra física tem um significado.
Vem do grego "physis" que quer dizer natureza.
Assim sendo, física é a ciência que estuda a natureza e seus fenômenos nos aspectos mais gerais como o som, a luz, a matéria, o calor, a eletricidade, o magnetismo e a gravidade. Atualmente estamos estudando mais a fundo a matéria e sua mais infima composição que poderá trazer novas fronteiras e novos campos de estudos. É a chamada física quântica que poderemos estudar mais adiante.
A física se originou de uma forma simples e não indicava que fosse se tornar tão ampla. O homem, conforme foi aprimorando sua percepção do mundo, foi percebendo que muitos fenômenos eram misteriosos demais como a luz do relâmpago ou o som do trovão. Aliás, como todos nós sabemos, o som do trovão sempre chega mais tarde que a luz do relâmpago. E isso já incitava a curiosidade do ser humano.
Mas não era só a luz e o som que instigava o homem primitivo. Porque as coisas caíam, porque as estrelas se movimentavam, porque dois corpos não ocupavam o mesmo espaço ao mesmo tempo.
Com o passar dos tempos fomos estudando e criando contas matemáticas para compreender com exatidão os fenômenos. Também fizemos experimentos e observamos muito.
Aprendemos a descrever o mundo que nos cercava através de métodos científicos, ou seja, não bastava apenas observar, tinhamos que experimentar, várias e várias vezes até encontrar um padrão, um fenômeno que se repetisse sempre da mesma forma nas mesmas circunstâncias.
A matemática evoluiu e ainda evolui junto com a física. Ela se tornou a linguagem fundamental para descrever a natureza. E vale lembrar que a natureza para a física envolve tanto os átomos quanto os corpos celestes e como foi dito antes, uma nova física está nascendo porque estamos estudando as partículas que compôem o átomos. Aí já é um mundo desconhecido onde as regras matemáticas não dão certo.
Não há nenhuma ciência mais próxima da verdade por detrás da matéria do que a física. A química e a biologia são ciências que partem a partir da física, ou seja, que tem a física como início. Mas atrás da física ainda não há nada. Talvez a física quântica, quando for bem entendida seja a nova fronteira e a física clássica, a que estudamos na escola hoje em dia, não seja mais a ciência fundamental que dá início às outras.
Você pode não gostar de física, pode achar ela dispensável, apenas uma disciplina que raramente precisamos. Entretanto a partir do momento que você deseja viajar precisará dela. Não estou falando simplesmente em mecânica, ou seja, de movimentos que existem desde o início do universo, mas de carro, bicicleta, moto, avião ou outro tipo de veículo que só foi feito graças à física estudada pelo homem. Pois é, meus caros, pensem bem antes de ignorar a física. As rodas foram uma grande invenção.
Mas não é só de rodas que a vasta lista de benefícios vindos da física é feita. Inventamos motores, controlamos a eletricidade e o magnetismo. Aquela música gostosa de se ouvir não é resultado só da composição mas também de instrumentos musicais e das caixas de som da discoteca ou do fone de ouvido do seu player preferido.
A física ainda está evoluindo. Descobrindo e entendendo novos fenômenos ou antigos como os buracos negros. A física impulsionou as indústrias, principalmente durante a revolução industrial, numa época em que os trens começaram a ser construídos pela primeira vez ou quando a energia elétrica começou a acender as primeiras lâmpadas. Com certeza não há mais ninguém vivo hoje que presenciou esses acontecimentos. Mas o entendimento da físicafica e está desvendando mistérios como a gravidade quântica, que é diferente da gravidade que nos prende à Terra, sem contar no famoso "espaço-tempo" que está sendo estudado a fundo e muitos outros fenômenos curiosos e inesperados surgem a cada dia.
No entanto nem sempre tudo foi bem explicado como é hoje. Os nossos antepassados, aqueles que vireram milhares de anos atrás já sabiam que a lua tinha uma frequência de fases porque a observavam. Tentavam entender esse fenômeno através da metafísica (suposições) e da mitologia. Diferentes povos criaram suas respostas. Muitas das respostas só foram comprovadas centenas de anos depois.
Os indianos, por exemplo, eram um dos povos mais esclarecidos. 600 anos antes de Cristo eles já supunham que os planetas giravam em torno do sol e que tudo era composto de pequenas partes indivisíveis, os átomos. Hoje porém já se sabe que até mesmo essas pequenas partes, consideradas indivisíveis por muito tempo, são sim divisíveis e menores partículas são liberadas.
Tales de Mileto foi um dos primeiros pensadores ocidentais a rejeitar as explicações religiosas e supersticiosas. Afirmava que todo evento físico tinha uma causa natural.
Pitágoras acreditava que o mundo e os números tinha uma unidade mínima que não podia ser dividida. Era um dos primeiros pensamentos acerca do átomo.
Leucipo de Mileto, Demócrito de Abdera e Epicuro impulsionaram a idéia da existência do átomo. A menor partícula indivisível.
Aristarco de Samos defendia que os planetas giravam em torno do sol. Mesmo numa sociedade, onde vivia, onde o geocentrismo (A Terra no centro) prevalecia. Na Grécia de sua época a experiência científica era ignorada porque tinham certos conceitos filosóficos.
Arquimedes dava duro nessa sociedade e realizava experimentos de estática e hidrostática. Muitas descobertas nessa área devem-se a ele como o "empuxo".
Aristóteles, outro grande nome na filosofia, acreditava que não existia vácuo ou infinito. Defendia que tudo era formado de quatro elementos fundamentais: Água, terra, fogo e ar. Até mesmo o quinto elemento, o éter, que preencheria o universo para além da lua. Uma bola impulsionada só continuava em movimento porque deixava um rastro no ar que precisava ser enchido de ar novamente. Era a força de movimento.
Aristarco imaginou e divulgou que todos os planetas giravam em torno do sol (Heliocentrismo) porém foi acusado de heresia
Eudóxio de Cnido desenvolveu um modelo planetário com a Terra no centro. Esse modelo foi evoluindo e incorporando muitos astros do sistema solar.
Hiparco descobriu que a Terra tinha um eixo de inclinação.
Ptolomeu criou um modelo de planetas com mais de 80 astros. Resultou em 13 livros que foi muito usado por árabes e europeus até a Idade Média.

Todos eles foram gregos que constribuíram para enriquecer a física como ciência. Porém há muitos outros cientistas de outras nacionalidades que também ajudaram a entender o universo.

Jean Buridan combateu a idéia da Terra no centro do universo. Ele foi estudioso e reitor na universidade de Paris. Suas idéias permitiram que outros estudiosos iniciassem a ciência moderna.
Nicolau Copérnico melhorou o modelo heliocêntrico. Chegou a calcular com relativa exatidão do movimento dos planetas conhecidos na época. Porém as idéias de Aristóteles e Ptolomeu eram sagradas e impediu a aceitação do modelo de Copérnico.
Galileo Galilei foi o primeiro grande gênio da Ciência moderna. Foi o primeiro a estudar os astros com telescópio e contribuiu para o desenvolvimento da mecânica celeste. Estudou corpos em queda por isso introduziu o modelo experimental.
Johanes Kepler foi contemporâneo de Galileo. Estabeleceu as três leis básicas do movimento planetário.

Mais recentemente houveram valiosas descobertas sobre o magnetismo, eletricidade, eletromagnetismo e o tão almejado ramo da física, a FÍSICA NUCLEAR, que é muito promissora atualmente e já rendeu muitas invenções interessantes benéficas e algumas prejudiciais como a bomba atômica.
Isaac Newton foi um dos grandes nomes da física. Baseou-se nos trabalhos de Galileu e Kepler. Era dotado de uma excepcional habilidade de generalizar os conhecimentos de física. Isso lhe garantiu elaborar a lei da Gravitação Universal. Estabeleceu as leis fundamentais da dinâmica. A dinâmica estuda as causas de um movimento. Além disso Newton realizou trabalhos em outras disciplinas da física.