Física Básica I

Este curso usa as leis da Mecânica newtoniana para ampliar a familiaridade com o método científico, da mesma forma que usamos uma academia de ginástica. Portanto, participação ativa é fundamental. Não há qualquer benefício em observar passivamente os aparelhos numa sala de ginástica. As ferramentas matemáticas necessárias serão construídas e/ou reconstruídas, bem como procedimentos científicos, na medida da necessidade. Conhecimentos de Cálculo (derivadas e integrais), Geometria (pontos, curvas, vetores e sistemas de coordenadas) e Computação (simulação, visualização e computação algébrica) serão colocados juntos na descrição de alguns sistemas mecânicos via o conceito de modelo científico.

Estudaremos em Cinemática os conceitos de posição, velocidade, aceleração e trajetórias, sem nos preocuparmos com as suas causas. Procuraremos construir ferramentas matemáticas adequadas a uma descrição elegante e prática destas grandezas físicas.

Em geral, um objeto qualquer move-se em um determinado espaço, geralmente o espaço euclidiano tridimensional. Portanto, precisaremos construir uma forma efetiva de representar posição, velocidade, aceleração e trajetória deste objeto em cada instante de tempo neste espaço. Para efetuarmos esta representação, precisaremos de ferramentas matemáticas. Precisaremos de pontos para localizar nossos objetos físicos e de curvas espaciais para representar suas trajetórias. Precisaremos de vetores para representar posição, velocidade, aceleração e forças. Precisaremos de um sistema de coordenadas para descrever pontos, vetores e trajetórias. Precisaremos de produtos escalares e vetoriais para extrairmos informações mensuráveis de vetores, bem como construir novos vetores. Também precisaremos de ferramentas do Cálculo (derivadas e integrais) para expressar taxas de variação (no tempo) e espaço percorrido. Computação é indispensável para simularmos e visualizarmos movimentos em sistemas mecânicos, além de realizar operações algébricas tediosas de serem realizadas manualmente (computação algébrica).

No decorrer de nossas atividades desenvolveremos também a (incrível) capacidade de construir modelos, onde sistemas mecânicos são descritos matematicamente, possibilitando e facilitando a descoberta de informações novas (previsões). Um bom modelo tem uma forma circular (perfeita). Observações sobre um sistema leva a uma descrição matemática que leva a informações novas (dificilmente descobertas pela experimentação direta). Naturalmente, o modus operandi trabalhado nesta construção de modelos pode ser aplicado a qualquer área da ciência.