Compreendendo o Universo numa Perspectiva Newtoniana

Abstract

As descobertas e avanços científicos devem tornar-se acessíveis a estudantes de graduação e da educação básica. Neste artigo, discutimos as principais ideias cosmológicas atuais utilizando conceitos de gravitação newtoniana, fluidos e as leis da termodinâmica. A abordagem apresentada aqui pode ser feita em um curso introdutório de graduação daárea de ciências exatas. Palavras-chave: Universo, gravitação, termodinâmica.Scientific discoveries and advances must become accessible to undergraduate and basic education students. In this paper, we discuss the main current cosmological ideas using concepts of newtonian gravitation, fluids and the laws of thermodynamics. The approach presented here can be made in a introductory undergraduate course in the area of exact sciences. Keywords: Universe, gravitation, thermodynamics. IntroduçãoDesde a mais remota antiguidade que o homem tem tentado formular explicações para os fenômenos observados a sua volta e no céu noturno. Uma das indagações mais elementar que o homem sempre se fez e até hoje permanece sem uma resposta definitivaé: Como o Universo começou? Ao longo da história, cada civivilização tentou encontrar respostas para essa questão baseando-se em crêndices, preceitos religiosos ou conhecimentos até então desenvolvidos. Dessa forma, cada civilização desenvolveu a sua própria cosmologia, ou seja, sua história sobre o cosmos como um todo.Até a década de 20 do século passado a cosmologia não era considerada uma ciência, visto que seu objeto de estudo -o Universo como um todo -não era factível de ser observado. A partir de então a cosmologia passou a ganhar status científico com os trabalhos teóricos de Einstein e Friedmann incorporado as observações feitas por Hubble. E finalmente, graças a descoberta ocasional da radiação cósmica de fundo por Penzias e Wilson, em 1964, a cosmologia tornou-se definitivamente uma ciência, umaárea de pesquisa bem definida dentro da astronomia e da física.Atualmente, a cosmologia pode ser entendida como sendo aárea da física que investiga a estrututra, composição e evolução do Universo como um todo. Sob esse ponto de vista, seu objetivo principal consiste em estabelecer um modelo cosmológico que prediga ou pelo menos explique os resultados das observações astronômicas forne- * Endereço de correspondência: ernandesmatos@ufersa.edu.br. cendo uma compreensão global sobre a estrututra, composição e evolução do Universo.Em escalas cosmológicas a interação dominanteé a gravitacional, portanto, a construção de um modelo cosmológico necessita a priore de uma teoria de gravitação. Historicamente, a primeira teoria para descrever a gravidade foi proposta por Newton, na segunda metade do século XVII. No contexto newtoniano a gravidadeé entendida como sendo uma força atrativa, que surge devido as massas dos corpos. Essa força decai com o quadrado da distância entre os corpos, istoé,onde G = 6, 67 × 10 −11 Nm 2 /kg 2é a constante gravitacional determinada experimentalmente pela primeira vez por Henry Cavendish.A gravitação newtoniana foi de extrema imp...

O ensino de gravitação universal na educação básica: uma reflexão a partir de pesquisas brasileiras

“…A gravitação newtoniana foi de suma importância para a nossa concepção de mundo moderno, possibilitando, por exemplo, a conquista espacial na segunda metade do século XX e, até hoje, apresenta-se como uma teoria consistente para descrever fenômenos cosmológicos, com raras exceções (Costa, 2018). Logo, não é por coincidência que seu ensino se encontra presente na Base Nacional Comum Curricular do Ensino Médio (BNCC), contemplada como um dos objetos de estudo das competências obrigatórias na área das Ciências da Natureza e suas Tecnologias (BNCC, 2018).…”