A Equação Mais Difícil da Física

e eu tenho uma rotina eu acordo de manhã faço um café e assistir alguns vídeos lives no YouTube para começar o dia tipo essa TED Talks sobre como nosso cérebro a usina nossa realidade mas toda vez que o óleo pro meu café eu não consigo não perceber que existe uma espécie de vapor saindo dele e eu recomendo que vocês façam mesmo qualquer bebida quente ou comida que a gente serve se vocês acompanharem Esse vapor por tempo suficiente vocês vão perceber que ele tem uma trajetória um tanto quanto complicada alguns redemoinhos aparecem logo depois se desfazem

alguns são maiores enquanto outros são menores outras partes do vapor se parecem mais com ondas em algumas outras tem um aspecto que você nem consegue escrever e se eu dissesse aqui isso que nós acabamos de observar é um dos fenômenos mais complexos que existem no universo tão complexo que é considerado o problema mais difícil da física viram só vocês não precisam ir até buracos negros para encontrar coisas difíceis o vapor saindo do seu café matinal já serve na verdade esse problema é tão difícil que nós não temos nem solução existe inclusive e eu não tô

brincando um prêmio de 1 milhão de dólares para quem provar que existe uma solução Se você não se utiliza disso Vocês não precisam nem encontrar solução para ganhar um milhão de dólares por isso é preciso mostrar que ela existe tudo bem nós vamos com calma eu acho que eu tô me adiantando muito aqui vamos voltar alguns passos esse vídeo sobre a equação mais difícil da física está sendo feita em parceria com a Uniasselvi ter a referência em graduação é a dele para você mandar bem no Messenger mas primeiro eu preciso refrescar algumas coisas as nossas

cabeças sobre o conceito de flores fluido é tudo aquilo que escoa o que foi a água o ar tinta óleo Em certas ocasiões até partículas como poeira ou areia podem ser tratados como flores então quando você abre o chuveiro para tomar o seu banho Você está observando a água fluindo chuveiro até o chão ou quando você acaba quem manda alguma coisa no fogão você observa a fumaça que sai fluindo da panela para o ar e toda glória cidade dessa cena ou até mesmo exemplo que eu dei no início do vídeo da xícara de café com

o vapor saindo de dentro dela todos esses são exemplos de como flores são partes importantes do nosso dia de e furos tem algumas características interessantes por exemplo eles são o ou seja eles têm uma espécie de resistência à deformação por exemplo é muito mais fácil de você escoar água através de uma mesa do que isso cor mel é como se o meu oferecesse uma resistência maior a força que você aplica do que a água e cada flor eu tenho uma viscosidade só que existem alguns pontos em que essas viscosidade muda conforme Você move ele ou

deixar algo dentro dele e esses são os fluidos não newtonianos e um exemplo disso é o sangue a viscosidade do sangue e muda dependendo de como o quanto você mexe e o mesmo acontece com ketchup é por isso que a gente bate na embalagem para ver se ele sai mais rápido porque com uma batida a gente causa o maior estresse nele e a viscosidade diminui vivendo e aprendendo podem falar isso na mesa da janta da próxima vez ele te ensinar todo mundo viscosidade uma das propriedades mais importantes dos sonhos porque ela nos diz como um

fluido se move e quanto que ele pode se mover mas outras propriedades dos fluidos são densidade EA pressão a densidade é basicamente conta a massa eu tenho dentro de um mesmo volume quanto mais massa compactada maior densidade só que até aqui nós estamos falando de e as coisas possuem mesmo quando estão parados mas esse geralmente não é o caso na vida real as coisas na vida real se movem isso pode ser triste mas é verdade por exemplo e um rio água está constantemente esquadro um ponto até o outro e se nós fossemos colocar um medidor

de velocidade em cada ponto do Rio que nós veremos que cada um deles tem uma velocidade e ela pode ser a mesma para todos os pontos ou ela pode ser diferente para cada um e o significa aí aqui a água corre mais rápido em algumas partes ouvindo que em outras Mas agora vamos começar a ir mais fundo perdão pelo trocadilho medidas velocidades em todos os pontos nós podemos adicionar um vetor de velocidade para cada um desses pontos isso nos permite encontrar uma espécie de mapa de velocidades isso tem um nome Campo vetorial esse campo vetorial

é composto por flechas que nos dizem a direção da velocidade ou seja para um de água do rio saindo e o próprio tamanho da Flecha nos diesel com rápido ou devagar a água está fluindo naquele ponto é realmente um mapa que nos diz sobre o movimento daquele Florido e esse a variar com o tempo e aí que a coisa começa a ficar legal e é muito interessante para nós escrevermos o movimento de um fluido e mais do que isso prefiro movimento dele Essa é basicamente a ideia por trás da física Você joga uma bola para

cima e sabendo a velocidade inicial aceleração da gravidade altura que você lançou você é capaz de usar as equações da física para descrever perfeitamente a trajetória que a bola vai fazer e usar as equações da física para escrever alguma coisa e fazer previsões é algo que vai desde arremessar uma bola até descrever um movimento de planetas fazer partículas colidir em uma das outras ou prever o colapso de um buraco negro com também natural desejamos fazer um mesmo curso olhos e de verdade eu sei que parece muito mais fácil de escrever como a água da sua

torneira vai sair do que celular de escrever uma estrela se coloca estando em um buraco negro e é aqui que nós nos enganamos bastante porque não escrever furos é uma das coisas mais difíceis da física e até hoje nós não temos uma solução completa para as equações que regem o movimento dos outros na verdade nós nem sabemos que elas existem as equações que descrevem o as folhas são chamadas de equações de navier-stokes e elas foram introduzidas no século 19 pelos matemáticos Qual o Luiz na via e George Gabriel stokes a ideia das equações de navier-stokes

era meio que se basear na segunda lei de Newton e Cullen flores e vocês devem lembrar na segunda lei de Newton que a gente aprende na escola ela disse que a força resultante é alguns de vocês talvez conheçam como massa vezes aceleração ou m&a é igual a soma de todas as forças aplicadas naquela massa as equações de navier-stokes São praticamente a mesma coisa nós temos que o quanto fluido está se envolvendo Ou seja a aceleração que ele tem é igual a todas as forças tanto internas quanto externas que estão sendo aplicadas Neve juntando tudo isso

estamos na uma equação que tem essa cara daqui essa equação em teoria deveria montar para gente o mapa de velocidades que eu falei agora há pouco e em função do tempo para todas as regiões de qualquer coisa ou seja nós sabemos a direção e magnitude da velocidade de todos os elementos de flores presentes um que nós estamos estudando seja água a fumaça ou é só que resolver essa equação não é nada fácil encontrar esse campo de velocidades não é aula tão simples assim primeiro porque as equações de navier-stokes São equações não lineares Isso quer dizer

que você não consegue somar as soluções existentes e criar uma solução complexa como é o caso das equações lineares e um exemplo famoso de equação linear a equação de should que você consegue somar duas soluções para encontrar outra e segundo porque dependendo dos valores dos termos as equações começam a dar resultados um tanto quanto não físicos podendo chegar até valores infinitos e nós sabemos que bom universo não gosta muito assim de coisas infinitas um exemplo disso a energia cinética de um fluido quando descrita pela equação de navier-stokes nós sabemos que a energia se conserva mas

quando você analisar um fluido turbulento a energia pode explodir para valores infinitos e isso é impossível na prática mas esses valores são Associados algo físico chamado de turbulência e sim é a mesma turbulência que você ouve falar quando viaja de avião entender turbulência Talvez seja um problema mais difícil da e ela foi até considerada pelo físico Richard feynman mas não como problema mais importante ainda não resolvido da física clássica é tão complexo que nós nem sabemos exatamente o que é turbulência ou como ela funciona então você consegue imaginar que prever ela e ter uma equação

para descrever no está bem longe da realidade Isso é uma rápida curiosidade talvez você já viram vídeos de testes de túnel de Vento com carros carros de fórmula 1 aviões ou qualquer outra coisa esses testes são feitos não porque os túneis de Vento são o melhor que nós temos de tecnologia e sim é porque nós literalmente não temos uma equação para não levar turbulência então a gente precisa literalmente testar turbulência vendo ela e isso mostra o quão ignorante nós somos a ser a turbulência mas nós observamos turbulência no nosso dia a dia seja o vapor

criando um redemoinho sou seu café ou o movimento que as ondas do mar fazem quando quebra o alto ou a água escorrendo numa velocidade alta pela pia jorrando para todos os lados e morrendo tudo e todos ou até mesmo quando balançamos a mão no ar apesar de não sabermos em O que é turbulência é o que a comunidade científica concorda o movimento caótico complexo e atualmente imprevisível com as flores podem ter a maior ironia é que nós observamos turbulência mas nós não sabemos defini-la nem pré vela a primeira pessoa registrar esse comportamento de Flores foi

o próprio Leonardo da Vinci inclusive de um nome turbulência para esse fenômeno Ele registrou suas observações em várias anotações muitos anos depois o Aizemberg que é considerado o pai da mecânica quântica também focou sua atenção costura da turbulência e eu acho muito curioso que esse é um dos raros casos em que ele é uma das pessoas mais importantes do surgimento da mecânica quântica e mecânica quântica nem foi o problema mais difícil que ele trabalha ele até supostamente teria dito uma frase famosa Quando eu encontrar Deus eu vou fazer duas perguntas porque a relatividade e porque

turbulência e eu realmente acredito que ele teria uma resposta que a primeira pergunta isso mostra como turbulência é algo complexo que até hoje nós vamos fazer umas ideias de como funciona muito menos prever o comportamento dela e entender a turbulência e prever nos ajudaria muito com aplicações do cotidiano uma delas seria evitar turbulências que os aviões Oi e a outra seria poder fazer previsões de tempo melhores a fórmula 1 também poderia se beneficiar um dos grandes problemas nos carros hoje em dia que é extremamente difícil de seguir o oponente é porque o ar turbulento que

ele deixa para trás e impede o carro de trás de ficar estável no chão a turbulência afeta previsões o tempo EA polícia tem muitas vezes você vê no jornal que um dia vai ter chuva mas na verdade faz sol é difícil prever algo quando esse algo Depende de efeito os turbulentos que é o caso da movimentação do ar e aqui que as equações de navier-stokes e com tão interessantes elas escrevem bem os fluidos mas nós não sabemos se elas tem solução que descrevem eles em todos os pontos o espaço e que conseguem prever exatamente movimentos

do bolex o problema é tão difícil mas tão difícil que o cleimar sumérios incentivos considerou como nos problemas do milênio se você resolveu parabéns você ganha 1 milhão de dólares mas para isso você precisa provar que uma solução existe sem usar aproximações e esta solução tem que valer para todos os pontos do espaço além disso a solução tem que ser suave Isso significa que se você muda um pouquinho as condições em poucas mudanças podem acontecer no resultado nada de explosões de energia cinética preenchimento Lembrando que você precisa apenas provar que a solução existe você não

precisa encontrar ela porque encontrar solução já são muitas 500 mas é importante é ressaltar que algumas soluções para casos muito específicos já existem mas a solução geral ainda permanece um mistério uma solução que consiga descrever beija o vapor do seu café até as ondas do mar da mesma forma que a força gravitacional de Newton explica desde uma bola caiu no chão até o movimento dos planetas ao redor do sol e eu acho esse problema particularmente interessante porque ele mostra como a nossa busca por conhecimento ao longo da história acontece por partes e não como um

todo é um erro comum nós acharmos que nós resolvemos tudo da física clássica antes de desenvolvermos a física moderna Mas o problema de turbulência tá aí a 300 anos para nos mostrar o contrário adquirir conhecimento em solucionar os mistérios do universo ao nosso redor é difícil é por isso que tantas pessoas se sentem um até certo medo disso mas sempre que você resolve um pequeno pedaço a sensação é maravilhosa sei nós temos vivos quando finalmente encontrará a solução para esse problema de mais de 300 anos me diga o quê que vocês acham nos comentários e

eu espero que com esse vídeo feito em parceria com a unha serve a ideia de fluidos densidade pressão viscosidade velocidade Tenho ficado mais fáceis Isso vai ser extremamente importante para qualquer um de vocês que fizeram incêndio então não se esqueçam de se inscrever no canal porque eu ia se alguém temos mais alguns vídeos que nem esse saindo na próxima semana muito obrigado e até a próxima E aí [Música] E aí [Música] E aí [Música]