demonstrar a estrutura do sistema do mundo

PROFIS – Experimentando - IFUSP
Universidade de São Paulo
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Isaac Newton e a busca de “demonstrar a estrutura do sistema do mundo”
“O que sabemos é uma gota, o que não sabemos é um oceano”.
(Sir Isaac Newton, 1643-1727)
Depois do apanhado histórico do texto anterior, vamos ver como surgiu a idéia de força que
é trabalhada nas escolas de Ensino Médio, tal como apresentada por Sir Isaac Newton, em
Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Princípios Matemáticos de Filosofia Natural).
Newton inicia o Principia dando uma série de definições, nas quais
apresenta os conceitos de quantidade de matéria ou massa, de força inata
da matéria (é um poder de resistir, através do qual todo corpo, estando em
um determinado estado, mantém este estado, seja ele de repouso ou de
movimento uniforme em linha reta) e de força centrípeta (incluindo nesta
definição forças do tipo gravitacional e magnética).
Isaac Newton
Mais adiante, Newton enuncia os famosos axiomas ou leis do
movimento. A primeira lei nos diz que “todo corpo continua em seu estado
de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que ele seja forçado a mudar
aquele estado por forças imprimidas sobre ele”. A segunda lei nos diz que “a mudança de
movimento é proporcional à força motora imprimida, e é produzida na direção da linha reta na qual
aquela força é imprimida”. E a terceira lei nos diz que “a toda ação há sempre oposta uma reação
igual, ou, as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas a partes
opostas”.
Depois de apresentar suas definições e as leis de movimento, Newton apresenta seu
estudo do movimento geral dos corpos em três livros.
No livro I, ele apresenta um estudo das forças centrípetas, utilizando idéias relacionados à
força gravitacional (como a relação direta com a massa e com o inverso do quadrado da
distância). Analisa diversas formas de forças centrípetas, tentando assim descrever os
movimentos elípticos dos planetas.
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No livro II, Newton discute o movimento dos corpos em meios
resistentes, nos quais a resistência é proporcional à velocidade ou ao
quadrado da velocidade, obtendo assim a famosa lei de Newton da
viscosidade de fluidos reais.
Já no livro III, ele aplica tudo o que demonstrou e determinou
anteriormente para demonstrar a estrutura do “sistema do mundo” por
intermédio da Lei da Gravitação Universal. Ele diz neste livro que “A
gravidade (...) opera (...) proporcionalmente à quantidade de matéria
(...) e propaga sua virtude para todos os lados a distâncias imensas,
descrevendo sempre como o inverso do quadrado da distância”.
Esse breve resumo de estudos pré-newtonianos e dos
Principia de Isaac Newton
“Principia” de Newton nos leva a algumas conclusões. Em primeiro lugar, desde o início do seu
trabalho, Newton deixa claro que para manter o movimento não é necessário existir força, e assim
dá um significado mais preciso para o ímpetus de Filopono e Buridan, que já se opunham à visão
de Aristóteles da necessidade de uma força para manter o movimento. Em segundo lugar, a força,
segundo Newton, é necessária para alterar o movimento - e assim, surge a separação necessária
dos conceitos de velocidade e força. Em terceiro lugar, Newton descobre a necessidade da
existência de força para os movimentos circulares, algo que passou desapercebido mesmo para
Galileu, levando ao conceito vetorial de força. E, finalmente, ao utilizar argumentos físicos
baseados em “corpos terrestres” para explicar os “corpos celestes”, em oposição a Aristóteles e
aprofundando a idéia iniciada por Buridan, Newton fez com que este conceito de força fosse algo
universal, não diferenciando assim os movimentos dos “corpos celestes” e dos “corpos terrestres”.
Assim, as experiências a seguir têm o intuito de trabalhar com essas “leis de movimento”,
proposta por Isaac Newton.
Apoio: Fundo de Cultura e Extensão da Pró-Reitoria de Cultura e Extensão Universitária da Universidade de São Paulo