A Mecânica é um importante campo de estudo que possui diversas aplicações no dia a dia. Teve origem na Idade Moderna com a Mecânica Clássica desenvolvida por Galileu Galilei, Isaac Newton e Johannes Kepler.
No século XIX, Albert Einstein propôs a Teoria da Relatividade e propagou as ideias da Mecânica Relativista. Já Mecânica Quântica tem como base conhecimentos do campo da Física e da Química e estabeleceu seus alicerces na primeira metade do século XIX.
Origem e evolução da Mecânica
Embora não seja fácil estabelecer a origem dos estudos da Mecânica, há registros que ela tenha ligação com as observações de astros celestes desde as mais antigas civilizações.
A curiosidade em entender o regimento do corpo celeste foi pontapé inicial para que, mais tarde, a Mecânica pudesse se tornar objeto de estudo para ciência universal.
Por volta do ano 2.700 a.C., a observação da periodicidade do movimento dos astros possibilitou o surgimento dos primeiros calendários mesopotâmicos
Na Grécia Antiga houve uma evolução nessa área e os estudos gregos prevaleceram por muito tempo. A filosofia natural da busca pela verdade fez com que nomes como Aristóteles e Arquimedes se tornassem os principais referências dessa fase.
Para Aristóteles, o movimento era um atributo do ser em movimento. Já Arquimedes estudou sobre Estática e Hidrostática.
Mesmo com esses dois grandes pensadores, modernizações ideológicas relacionadas à Mecânica só ocorreram no século XV com o Renascimento – precursor no nascimento da Ciência Moderna, que teve como principal nome o cientista Galileu Galilei.
Galileu desenvolveu estudos essenciais para o melhor entendimento do que, de fato, circunda a atmosfera do movimento e suas nuances.
Dentre as suas teorias estão:
- Teoria do Sol como centro do Sistema Solar, chamada de Heliocentrismo;
- Periodicidade do movimento através da utilização do Pêndulo Simples – o Pêndulo Simples é um dispositivo composto por um fio que não pode ser estendido e que realiza movimentos alternados em torno de uma localização;
- Movimento Uniforme Acelerado – esse movimento permite destacar que no decorrer do tempo a velocidade escalar é uniforme, ou seja, não apresentará variação.
- Galileu não foi o inventor do telescópio, mas foi o primeiro a fazer uso cientifico do equipamento para construção de observações astronômicas.
Alguns anos mais tarde, Isaac Newton apresentou outras teorias e experiências embasadas na Mecânica Clássica.
Newton revolucionou o desenvolvimento da ciência no mundo e propôs as três leis fundamentais da dinâmica em sua obra denominada “Princípios matemáticos da filosofia natural”, publicada em 1687.
Suas contribuições foram ganhando grandes proporções e inovadoras fundamentações, originando novos pilares. Daí surgiu a perspectiva da Mecânica analítica e Racional, bem como a chamada Mecânica Newtoniana ou Mecânica de Newton, que suscitou a universalização das três leis da física:
- 1ª Lei de Newton (Lei da Inércia)
- 2ª Lei de Newton (Princípio Fundamental da Dinâmica)
- 3ª Lei de Newton (Lei da Ação e Reação)
Newton também desenvolveu as leis básicas da dinâmica e a gravitação, que contemplam outras perspectivas sobre o movimento. Seus estudos abriram horizontes para novos pesquisadores, período classificado como Mecânica Pós-Newton.
Os estudos de Newton descreveram regras do movimento no planeta que, mais tarde, foram aceitos universalmente. No entanto, no início do século XX, Albert Einstein publicou a Teoria da Relatividade que introduziu a Mecânica Relativista.
Ao contrário da Mecânica Clássica, a Mecânica Relativista defende que nenhum corpo pode viajar a uma velocidade superior à velocidade da luz. Para essa teoria, os eventos físicos são os mesmos para quaisquer referenciais com velocidade relativa constante.
Desse modo, as Leis de Newton passaram a ser consideradas válidas apenas para velocidades muito menores do que a da luz, pois os seus estudos são suficientes para analisar os movimentos observados na superfície da Terra. Portanto, as teorias de Newton são consideradas relevantes para a Física Clássica.
Mecânica Clássica
A Mecânica Clássica é o campo da Física que analisa o movimento, as variações de energia e as forças que atuam sobre um corpo.
Dentre as formulações mais utilizadas pela Mecânica Clássica, destacam-se as formulações de Lagrange, Hamilton e Jacobi. Elas são as três principais formulações anteriores à Teoria da Relatividade.
As teorias desses cientistas foram os responsáveis pela concepção de novas ferramentas aplicadas ao fenômenos físicos em sistemas complexos, que serviram para suprimir as dificuldades no cálculo vetorial de sistemas em movimento.
Divisão da Mecânica Clássica
- Estática – campo que estuda a causa dos movimentos (forças).
- Cinemática – campo que compreende o estudo do movimento, sem consideração das suas causas. É a Cinemática que aborda os temas: movimento uniforme, movimento uniformemente variado e movimento circular.
- Dinâmica – campo que estuda o movimento com suas causas. As bases de estudo da Dinâmica são as três leis de Newton: Princípio da Inércia, A Força e Lei da Ação e Reação.
Mecânica Relativista
A Mecânica Relativista encontra sua base nos estudos do físico alemão Albert Einstein, com a Teoria da Relatividade. Ela mostra que o espaço e o tempo em velocidades próximas ou iguais ao da luz não são conceitos relativos
Segundo a Teoria da Relatividade, a percepção das medidas de tempo e de espaço é diferente de um observador parada para outro em alta velocidade.
Mecânica Quântica
A Mecânica Clássica é um ramo da Física com ampla aplicação que estuda o movimento de pequenas partículas. Esse campo é a base teórica experimental de diversos campos da Física e da Química. Dentre eles podemos citar a física da matéria condensada, física do estado sólido, física atômica, física molecular, química computacional, química quântica, física de partículas e física nuclear.