A teoria analítica do calor de Joseph Fourier: uma análise das bases conceituais e epistemológicas

Abstract

Em um ambiente marcado pelo paradigma newtoniano, Fourier estabeleceu sua teoria da propagação do calor em corpos sólidos mantendo a mesma tradição da mecânica racional, a qual reduzia os fenômenos naturaisà análise matemática. Contudo, ele rompeu com a abordagem tradicional ao ignorar as hipóteses sobre a natureza do calor e criar um modelo físico no qual as leis da mecânica não se aplicam aos fenômenos do calor. Os trabalhos em história da ciência, que abordam as obras de Fourier, são massivamente direcionadosà matemática e muito poucoé explorado do ponto de vista da física. Neste trabalho pretendemos promover esse enfoque com uma análise das bases conceituais e epistemológicas envolvidas na construção da teoria da condução do calor de Fourier, além de demonstrar que seu trabalho nessaárea emerge como uma abordagem autônoma. Quanto ao ensino de física, o resultado dessa pesquisa pode contribuir para uma visão mais clara da natureza da ciência através de seus procedimentos, seu alcance e suas limitações. Palavras-chave: Joseph Fourier, história da ciência, condução do calor. In an environment ruled by the Newtonian paradigm, Fourier established his theory of heat propagation in solids focused on the same traditional conception from rational mechanics, which reduced the natural phenomena to the mathematical analysis. However, he challenged that principle by ignoring the hypotheses about the nature of heat and creating a physical model in which the laws of mechanics do not apply to the phenomena of heat. The most of the studies on Fourier's works in the field of the history of sciences are based on mathematics, and a very few of them are on physics. This study aims to add that missing approach with an analysis of the conceptual and epistemological bases involved in the formulation of the Fourier's theory of heat propagation; it also intends to show that his work emerged as a unique approach. About the area of the teaching of physics, the results here obtained can contribute to a clearer view of the nature of science through its procedures, scope, and limitations.

Solução numérica da equação de Laplace através do método da relaxação

“…Influenciado pelo desenvolvimento do cálculo e suas aplicações, no ano de 1807, apresentou seu primeiro manuscrito voltado ao tema, com título Mémoire sur la propagation de la chaleur dans les corps solides. Tendo se debruçado sobre o tema por mais alguns anos, Fourier publicou a versão final [9] do seu trabalho sobre a condução de calor no ano de 1822, sob o título Théorie analytique de la chaleur, nesse trabalho ele não apenas apresentou a formulação da equação de calor em sua forma de equação diferencial parcial, como conhecemos hoje, como também descreveu a solução para algumas condições específicas, utilizando a técnica de soma de séries trigonométricas.…”