TODA A FÍSICA Explicada em 20 minutos

física a mãe de todas as ciências matéria energia interações O que é a física a física é a área da ciência que investiga as leis mais fundamentais do Universo no que diz respeito à matéria e energia e claro suas interações leis que estão além do nosso controle entender como elas regem o universo significa ser capaz de prever eventos fenômenos ou criar diversos tipos de tecnologias ela é a base central de quase todas as ciências química biologia medicina arquitetura geologia meteorologia todas as áreas da engenharia e outras mais mas é claro meu objetivo não é apenas

te dar uma lista de conceitos ou áreas da física isso você acha em qualquer lugar aqui explicarei os conceitos que considero mais importantes e como eles se relacionam com o seu dia a dia no entanto para facilitar é útil fazer algumas distinções a física pode ser subdividida em física clássica e física moderna essencialmente a física clássica explica a maior parte dos fenômenos do cotidiano enquanto a física moderna lida com os fenômenos que ocorrem em escala Muito pequenas como partículas subatômicas e em velocidades próximas a da Luz ela inclui principalmente a relatividade à mecânica quântica vamos

mapear cada tópico e compreender as principais leis que governam o nosso universo [Música] Esse é o cara da gravidade a maioria das pessoas o chama de Isaac Newton uma coisa importante que ele disse é que força é igual a massa vezes aceleração mas o que essa equação realmente significa bem força é apenas um empurrão ou Puxão em algo em alguma direção específica a massa diz quanto de algo existe e também é uma medida de inércia mas isso veremos mais à frente já a aceleração é a derivada da velocidade em relação ao tempo Ok Isso tá

muito difícil pro meu gosto Então vamos dizer que a aceleração é só o quão rápida a velocidade está mudando o ponto principal aqui é que se você aplicar uma força a uma massa fixa você obterá uma quantidade previsível de aceleração ou seja se você conhece todas as forças agindo em uma bola de futebol você pode prever com 100% de certeza se a bola vai entrar no Gol ou não Ei pera aí uma maçã acabou de cair em minha cabeça sim Newton caiu Hum isso deve ter acontecido por algum motivo disse Newton enquanto descobria que duas

massas se atraem no caso a terra fazendo a maçã cair sim até você não importa o quão feio você pense que é atrai Praticamente todo o universo ainda que seja com uma força muito pequena Ei Newton você pode colocar isso no papel é para já meu caro disse ele enquanto escrevia a lei da gravitação universal em outras palavras dois corpos se puxam de acordo com a sua massa e distância multiplicado por uma constante maior massa maior Puxão maior distância menor Puxão na real um puxão muito menor e isso é previsto na equação você vê a

medida que a distância aumenta a força diminui pela raiz quadrada isso meu caro é a lei do Inverso do quadrado a gravidade também é um motivo pelo qual os planetas em nosso sistema solar orbitam o sol eles receberam uma velocidade inicial quando o sistema solar se formou a partir de gás giratório e como não há nada no espaço para impedi-los de se moverem eles continuarão se movendo Ei mas esa aí essa já é a primeira lei de Newton o sol é tão massivo que a força da gravidade continua puxando os planetas em direção a ele

mas os planetas estão rápidos o suficiente para essencialmente não cair em direção a ele mas passar reto por ele e isso continua para sempre criando uma órbita circular resumo da Ópera a terra está girando em órbita e a sua velocidade orbital equilibra a atração do sol um detalhe adicional é que essa órbita não é tão circular ass 100 na verdade a maioria delas são elípticas ou seja mais parecidas como um ovo nesse caso a gravidade é o que chamamos de uma força centrípeta outra coisa comum é que muita gente confunde massa com peso mas eles

não são a mesma coisa a massa indica a quantidade de matéria em um objeto enquanto o peso é a força gravitacional que esse objeto Experimenta então a Sua massa é sempre a mesma em qualquer lugar tanto na Terra quanto na lua por exemplo mas o peso que você sentiria seria diferente porque a gravidade na lua é mais fraca ou seja há uma força menor agindo sobre a sua massa podemos concluir então que talvez você não esteja tão acima do peso talvez só esteja no planeta errado ok já chega de você Newton se você já viu

a escala de dureza de alguns materiais deve sentir saudade desse telefone ele quebrava o chão sem sofrer arranhões hoje em dia tudo quebra mais fácil Se você já deixou seu celular cair Pode parecer assim mas chão Por que você fez isso bem a resposta é energia Você sabe aquela coisa que as crianças TM de sobra e você não sabe onde desliga energia tem unidade em Jauli Não é com a força não tem direção é apenas um número que representa uma propriedade de alguma coisa você deve lembrar que há dois tipos principais de energia energia cinética

e energia potencial em linguagens bem simples energia de movimento e energia armazenada devido a alguma circunstância Por exemplo quando você segurava o seu celular ela armazenava a energia potencial gravitacional por estar acima do chão a uma certa altura tem energia ali uma vez que você o deixou cair a energia potencial foi convertida em energia cinética enquanto o celular caía então ele se chocou contra o chão e o celular absorveu parte da energia fazendo a tela quebrar e os seus olhos lacrimejarem em função do prejuízo gerado ou seja realizar coisas é uma coisa que energia faz

e realizar coisas nada mais é do que exercer um trabalho é daí que vem o significado da palavra energia ela tem origem no grego ergos e esse nome estranho significa trabalho trabalho aqui não significa que você vai assinar um documento e passar a ter responsabilidade trabalho é definido como a força aplicada sobre uma distância por exemplo se você levantar uma maçã por 1 m você teria feito cerca de um JA de trabalho isso aconteceu convertendo a energia química armazenada em seu corpo em potencial gravitacional armazenada na maçã como você pode ter notado energia e trabalho

tem a mesma unidade Jaul então elas devem ser a mesma coisa certo errado energia é a quantidade total de trabalho que uma coisa poderia Possivelmente fazer trabalho é apenas o que realmente aconteceu e exigiu energia sim são coisas diferentes você sabe força aplicada sobre uma distância o que na maioria das vezes implic em converter energia de uma forma para outra se você tentar levantar um peso que é muito pesado para você você sentiria que isso exigiu muito trabalho certo bem sim mas infelizmente a física não se importa com seus sentimentos matematicamente nenhum trabalho foi feito

porque o trabalho é a força aplicada sobre uma distância E como você não moveu o peso nenhuma distância significa nenhum trabalho i sorry a coisa mais importante a lembrar sobre energia é que ela não pode ser criada ou destruída apenas convertida ou seja conservação de energia Ok mas um carro que está em movimento tem energia cinética quando o carro para assumindo que o carro não bate em parede nenhuma para onde vai essa energia quando você freia há atrito entre os freios e as rodas fazendo o carro desacelerar e gerando calor como subproduto esse calor é

então dissipado para o ar ao redor e isso faz com que as moléculas no ar se movam mais rápido e coisas que se movem mais rápido T mais energia cinética então em última análise a energia cinética é transferida do carro para o ar com esse conhecimento podemos definir que a temperatura é apenas a medida de energia cinética dos átomos em um sistema então todos os átomos vibram não apenas as moléculas do ar com isso quanto mais rápido eles se movem mais quent as coisas ficam isso é temperatura e por falar em Temperatura já estamos chegando

em termodinâmica a termodinâmica nos diz que pular em lava é provavelmente uma má ideia mas mais importante ainda é que ela é subdividida em quatro leis fundamentais a primeira lei da termodinâmica lei da conservação de energia afirma que a energia não pode ser criada nem destruída apenas transformada de uma forma para outra Como já vimos anteriormente sendo bem breve quando um sistema recebe calor parte da energia recebida pode realizar um trabalho essa diferença é a quantidade de energia interna do sistema termodinâmico a segunda lei da termodinâmica introduz o conceito de pia que é uma medida

da desordem em um sistema indicando o número de estados possíveis que um sistema pode estar por exemplo Pegue um cubo de gelo e coloque-o no sol o sol vai derreter o cubo de gelo e transformá-lo em Água olhando para a estrutura do Gelo e da água podemos ver que o gelo é mais organizado do que a água que simplesmente vai para todo lado além disso a água poderia apcer assim ou assim ou até mesmo assim mas o gelo sempre terá um visual mais ou menos assim no total o sistema passou de baixa entropia para alta

entropia significando mais desordem e mais microestados possíveis essa tendência se aplica a tudo todo o universo está em um caminho inevitável em direção a uma entropia maior é também o motivo pelo qual o tempo parece seguir apenas pra frente ou pelo menos é o que acreditamos até o momento na prática a entropia nos diz que algumas formas de energia são mais úteis para realizar trabalho do que outras queime um pouco de Gasol in e o seu carro Se moverá emitindo calor e gás esse calor e gás são basicamente gasolina apenas da forma de maior entropia

E como você pode imaginar essa forma de gasolina com menor entropia é mais útil para realizar trabalho Ok mas se você colocar um pouco de água no freezer a entropia não vai diminuir sim mas o refrigerador não é um sistema isolado e aquecerá o ambiente mais do que resfriar a água entropia Total já a terceira lei da termodinâmica estabelece que à medida que a temperatura de um sistema se aproxima do zero absoluto a entropia do sistema tende a alcançar um valor mínimo constante no zero absoluto a entropia de um cristal perfeito seria Zero no entanto

o zero absoluto é infelizmente inatingível eu sei é decepcionante passamos a infância inteira acreditando nisso finalmente a lei zero da termodinâmica define o conceito de temperatura e equilíbrio térmico afirma que se dois sistemas estão em equilíbrio térmico com um terceiro sistema então eles estão em equilíbrio térmico entre si ponto final o que está acontecendo aqui meu jovem objetos têm uma coisa sofisticada chamada carga pode ser positiva ou negativa ou se você tiver a mesma quantidade de ambos um objeto é neutro elétrons TM uma única carga negativa o fluxo de elétrons é chamado de corrente elétrica

para descrevê-la usamos três parâmetros corrente tensão e resistência corrente é a quantidade de elétrons passando por um fio em determinado tempo tensão é o que impulsiona os elétrons A se moverem mas simplificando é uma diferença de potencial elétrico então você pode imaginar como uma inclinação que vai de um potencial alto para um baixo onde o fluxo de corrente segue descendo e a resistência é uma grandeza que mede a oposição de um material a um fluxo de corrente elétrica ela representa o quanto um componente ou material dificulta a passagem dos elétrons através dele Esta é a

lei de coulumb Ei pera aí eu já vi isso antes Isso é apenas a lei da gravitação de Newton disfarçada isso nos diz que as cargas elétricas se atraem da mesma forma que as massas os opostos querem se aconchegar enquanto as cargas semelhantes literalmente não conseguem pensar em nada mais no gento do que estar uma com a outra Ok essas quatro equações explicam Praticamente todo o eletromagnetismo mas não fique assustado só porque elas parecem ser assustadoras não que elas não sejam Na verdade são mas é mais simples do que parece a primeira diz que se

há uma carga elétrica haverá um campo elétrico ou este grande e emergindo dela adicione outra e você terá um campo eletrostático essas linhas nos dizem Em qual direção uma partícula C carregada sentiria uma força em qualquer ponto dado a segunda nos diz o mesmo para Campos magnéticos mesmo que as cargas elétricas sejam legais e possam estar sozinhas os polos magnéticos não são sempre haverá um polo norte junto com o Polo Sul e um único Polo nunca pode ficar sozinho OK Agora o negócio começa a ficar esquisito você sabe como as cargas elétricas só agem uma

sobre as outras e os ímã só afetam os outros ímã bem isso só é verdade se não estiverem se movendo a terceira e a quarta equações Maxon nos dizem que um ímã em movimento cria um campo elétrico e uma carga em movimento ou um campo elétrico cria um campo magnético uma consequência disso é que a corrente Pode parecer vir do nada ao mover um ímã próximo a um condutor o ímã em movimento cria um campo magnético que faz os elétrons dentro dos condutores ficarem loucos isso é chamado de indução é a razão pela qual o

seu celular carrega quando você coloca o carregador em fio Mesmo que não seja conectado diretamente a um cabo em outras palavras Campos elétricos e magnéticos estão tão intimamente ligados que são duas partes do mesmo grande todo Digamos que temos uma carga como ela não se move ela tem um campo elétrico estático se acelerarmos a carga haverá um campo magnético ao redor dela esse campo magnético interage com o campo elétrico que novamente muda o campo magnético e isso é uma espécie de reação em cadeia que faz o campo eletromagnético irr ar para fora no espaço com

uma onda eletromagnética dependendo da frequência o olho humano pode realmente ver isso que é chamado de luz mas a maioria da parte do espectro é invisível para o olho humano bem eu já mencionei que a luz é a coisa mais rápida do universo sim aqui aqui e aqui e provavelmente em vários outros lugares do canal para ser exato 299.792 458 m/s no vácuo O que é bastante rápido além disso a luz é uma onda porque se você a passa por duas fendas Muito pequenas ela cria um padrão elegante devido à interferência que é apenas uma

coisa de onda então quando duas ondas se cruzam elas podem Se somar ou se cancelar Esses vãos são os lugares onde elas se cancelam então neste caso a luz se comporta como uma onda Ah mas Dane isso tudo disse Einstein provavelmente enquanto fumava um beck depois de ouvir sobre o efeito fotoelétrico e descobrir que a luz vem em pacotes muito pequenos chamados fótons aen lançou uma bomba absoluta em todo o campo da física com sua teoria da relatividade ele assumiu que a velocidade da luz é sempre a mesma em qualquer referencial ele também assumiu que

as leis da física são as mesmas para todos Independente se estão se movendo ou em repouso agora pense sobre isso se duas pessoas ligarem uma lanterna mas uma pessoa está parada e outra está em um trem em movimento a pessoa parada não veria a luz da outra pessoa em mais rápido que a velocidade da luz bem a resposta é não como disse a velocidade da luz é a mesma qual que é referencial só que para isso ser verdade o tempo tem que passar mais devagar para essa pessoa da perspectiva daquela pessoa em outras palavras se

a velocidade da luz é constante o tempo deve ser relativo Ok eu só não espero que por causa disso só por causa disso surge uma nova área da física oh oh calma Einstein não se contorço no túmulo os comentaristas profissionais vão dizer que tudo isso é uma farça além disso a gravidade não é realmente uma força foi mal Newton Mas isso é consequência da curvatura do espaço tempo pelas massas Einstein pensou que o universo é uma Malha de espaço tempo e qualquer coisa com massa dobra esse tecido Além disso todos os objetos se movem livremente

em linha reta ao se deslocar no espaço tempo Curvo isso é gravidade basicamente a maçã caiu na cabeça de Newton por um motivo e esse motivo é que o tecido do Universo ao redor da terra estava curvado então a maçã apenas seguiu o caminho mais reto disponível vamos voltar à moléculas de água sim do que elas são feitas as moléculas de água são feitas de átomos os átomos são compostos por um núcleo e alguns elétrons o núcleo é composto por prótons e nêutrons ambos feitos por quarks mas a além deles temos os bosons e os

leptons essas três categorias contam com 17 partículas fundamentais tudo isso constitui o modelo padrão que acreditamos ser as menores coisas do universo pelo menos essa é a desculpa que temos por não saber do que são feitos os quarks mas também podemos separarem dois grupos de partículas os fermos e os bosons os fermos não podem ocupar o mesmo estado quântico ou seja não podem ocupar o mesmo lugar no espaço ao mesmo tempo Diferentemente dos bons que podem ocupar o mesmo l lugar ao mesmo tempo os caras muito inteligentes acreditam que isso tem a ver com o

Spin já que os fermion são sempre semi inteiros e os bosons sempre inteiros Isso é muito difícil mas faz algum sentido avançando um pouco mais dependendo do número de prótons no núcleo você obtém elementos diferentes dependendo do número de nêutrons no núcleo você obtém isótopos diferentes do mesmo elemento a maioria dos quais são um pouco pesados e muito estáveis então eles se desintegram em átomos menores isso libera radiação ionizante Não brinque com átomos radioativos meu jovem essas coisas vão te matar se você tiver uma amostra de átomos você pode prever quando a metade deles irá

se desintegrar isso é conhecido como meia vida dependendo de quão instável o isótopo é ele sobreviverá por um certo período de tempo alguns vivem pouco outros realmente não querem viver mas alguns viverão muito mais do que você bem aen considerou a luz como uma partícula e por esse motivo acidentalmente surgiu um campo totalmente novo na física a mecânica quântica Max plk disse sim Einstein você está certo a luz vem em pequenos pacotes na verdade toda a energia vem em pequenos pacotes ou quanta que significa quantidade quer saber onde um elétron está no átomo bem ele

está aqui aqui e ali e em todo os lugares ao mesmo tempo isso é chamado de superposição ele não está em um único estado mas em vários estados ao mesmo tempo pelo menos até você medir então ele escolh um ponto confortável para estar shig nos deu uma equação que oferece um modelo probabilístico de onde você pode encontrá-lo você pode imaginar isso como uma nuvem e quanto mais densa mais provável encontrar o elétron para os químicos isso é chamado de densidade eletrônica o elétron interagem como uma uma partícula e se propaga Como Uma Onda apresentando assim

um comportamento Dual onda partícula essa dualidade impede que a gente possa prever a posição e a velocidade simultaneamente com precisão é simples de entender se compreendemos o processo de medição para enxergar a posição de um elétron a luz do microscópio precisa colidir com uma partícula e refletir para chegar aos nossos olhos é assim que enxergamos mas a treta é que os elétrons são muito pequenos de massa muito pequena após que com ele faz com que ele seja empurrado para alguma direção modificando a sua velocidade a própria medição da posição altera sua velocidade e consequentemente o

seu momento em resumo Você nunca saberá a posição e a velocidade exata de uma partícula quântica essa impossibilidade de medição precisa é o princípio da incerteza de heberg OK agora pense no experimento da dupla fenda sabemos que um feixe de luz se comporta como várias ondas e gera interferência mas aqui está a parte estranha mesmo que você envie fótons individuais depois de enviar o suficiente e detectá-los você obtém interferência tipo Mas como isso é possível uma única partícula interferiu com o qu bem pensamos que interferiu com ela mesma porque agiu como uma onda e passou

pelas duas fendas ao mesmo tempo isso é superposição Ok então vamos medir por qual fenda ela passa quando você começa a medir por qual fenda o fóton passa ele para de agir como onda e o padrão de interferência desaparece engraçadinho um dos maiores mistérios da física que acabou virando papo de coaches sobre consciência e escolhas Ok E falando em Escolha você também pode escolher aprender conteúdos de física de forma totalmente lúdica e interativa assim como eu faço quase que diariamente para isso basta você escolher a brilliant Ah João mas heem nunca ouvi falar mas eu

conheço e tô te falando a brilliant é uma plataforma onde você aprende na prática com milhares de aulas interativas em matemática ciência de dados programação Inteligência Artificial e muito mais o método da brilliant é comprovadamente seis vezes mais eficaz do que ficar assistindo horas e horas de palestras em vídeo cada lição é repleta de exercícios práticos que te ajudam a entender os conceitos de forma ativa e envolvente além disso a brilliant desenvolve suas habilidades de pensamento crítico por meio da resolução de problemas fortalecendo a sua capacidade de aprendizado sem depender da memorização que é um

porre isso sem falar claro dos conteúdos específicos em análise de dados aqui você vai aprender a analisar um conjunto enorme de dados facilitando a sua interpretação em matérias como física por exemplo Então seja rápido para experimentar tudo que a brilliant tem a oferecer gratuitamente por 30 dias completos visite brilliant.org barci enci mapeada ou escaneie o que H recode na tela ou ainda você pode clicar no link da descrição você também receberá 20% de desconto em sua assinatura Premium anual Muito obrigado a brilliant por ter patrocinado esse vídeo espero ter contribuído minimamente no seu crescimento intelectual

um abraço e até o próximo vídeo [Música]