A Teoria de Erros

UNIVERSIDADE FEDERAL DA GRANDE DOURADOS

FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA

LABORATÓRIO DE FÍSICA I

DOURADOS – MS

Introdução

Uma definição precisa do que é Física é difícil. Mas de modo geral, pode-se dizer que a Física estuda as interações entre matérias e as diversas formas de energia. Mas se é difícil caracterizar exatamente o que é Física, definir sua metodologia é algo mais fácil. Você certamente já ouviu dizer que Física é uma ciência exata, e, com certeza já ouviu falar que ela também é uma ciência experimental. Mas, o que de fato, significam estas expressões?

O objeto de estudo de um físico são eventos que ocorrem na natureza e que são percebidos pelos sentidos. Por exemplo, uma pedra que cai, o sol que brilha, um material que queima, etc.; são eventos que sensibilizam nossos órgãos dos sentidos e podemos nos ocupar em responder as questões do tipo: Como posso descrever o movimento de uma pedra que cai? Como posso descrever os processos que ocorrem no interior do sol e o que o fazem emitir um determinado tipo de luz? Como posso descrever os efeitos de troca de energia entre o material que queima e o meio ambiente? Quando fazemos estas perguntas, na realidade, não estamos mais lidando com os fenômenos em si, mas sim, com uma representação mental do mesmo, representação esta feita através de conceitos. Um conceito pode ser definido como uma representação simbólica de regularidades observadas a nossa volta. Por exemplo, após observarmos inúmeros objetos usados pelas pessoas para sentarem, chegamos ao conceito da cadeira. Nesta representação simbólica resumimos todas as propriedades comuns aos objetos usados pelas pessoas para sentarem.

Depois de certo nível, o conceito de cadeira pode ser pensado sem que tenhamos necessidade de visualizá-la. Podemos até projetar um novo tipo de cadeira, que nunca tenha existido, mas que sabemos ser uma cadeira porque exigimos que ela tenha certas propriedades comuns a todas as cadeiras.

Com a Física ocorre algo muito semelhante. Ao olharmos uma série de eventos começamos a observar certas regularidades na sequência na qual os fatos ocorrem. Se um objeto é solto perto da superfície da Terra ele sempre se dirige para o solo. Certamente você nunca observou um objeto abandonado à sua própria sorte dirigir-se para o céu. Uma vez observadas essas regularidades podemos perguntar se poderíamos prever novos eventos a partir daqueles observados. No nosso exemplo poderíamos soltar alguns objetos e após soltá-los, prever o seguinte fato: todo objeto solto perto da superfície da Terra se movimentará em direção ao solo. Ao fazermos isto não estamos mais trabalhando com eventos estamos generalizando sobre conceitos: objetos, solos, movimentos, Terra, superfície, etc.; e criando um modelo de como os objetos se movimentariam quando abandonados. A partir deste modelo podemos fazer previsões relativas ao comportamento de objetos particulares. Veja que o nosso modelo como uma construção lógica sobre conceitos não é certo nem errado. Ele é um modelo. Se este modelo descreve a “realidade” do mundo que vivemos é outra história. Somente a comparação experimental das consequências impostas pelo modelo nos dirá se ele descreve adequadamente o mundo em que vivemos ou não.

Toda teoria Física tem esta característica. A teoria sempre é um modelo de como o mundo é, e sendo um modelo, a teoria não é nem certa e nem errada. Assim, a teoria de Newton não é certa nem errada frente à teoria de Einstein. Tampouco é uma redução desta última. São dois modelos assentados em ideias diferentes. Só que o modelo de Einstein descreve o mundo em que vivemos de forma mais acurada. Mas o que permite fazer estas afirmações?

Como foi dito anteriormente um modelo não pode ser falseado a não ser que descubra inconsistência de caráter lógico na sua construção. O que se pode dizer apenas é que determinado modelo não prevê consequências como observado no mundo físico. Os modelos em física devem ter caráter preditivo, ou seja, a partir das ideias que definem o modelo devemos ser capazes de prever a ocorrência de novos fatos. Se estes fatos se verificam, então as hipóteses do modelo (ou teoria física) são corretas, caso contrário, falsas. Chegamos assim a uma explicação do caráter experimental intrínseco à Física. A experimentação é a confrontação (no sentido de comparação) de previsões feitas a partir das teorias Físicas e o mundo físico.

Assim a teoria de Einstein está em melhor concordância com os fatos observados que a teoria de Newton e por isso hoje em dia ela é mais aceita, mas no futuro quem sabe?

Tudo que foi dito acima é válido no âmbito da pesquisa, porém o laboratório de ensino não está somente interessado em comprovar ou negar os resultados previstos pelas teorias, mas também desenvolver em você certas habilidades e atitudes que serão úteis tanto na sua vida profissional como nas atividades cotidianas.

Neste laboratório você esta começando um treinamento que prosseguirá nos próximos anos.

 Os objetivos do Laboratório podem ser subdivididos em dois grupos: objetivos cognitivos e objetivos formacionais.

1. Objetivos cognitivos

 São aqueles que dizem respeito ao conhecimento de conceitos físicos do experimento. No caso deste laboratório abordaremos ao longo dos experimentos os seguintes conceitos: referencial, força (elástica, gravitacional, de atrito e resultante), aceleração, velocidade, conservação de energia e de momento linear, energia (cinética, potencial, gravitacional e potencial elástica), variação (de posição e de tempo), medida, erro, desvio padrão, proporcionalidade (direta e inversa), peso, massa, grandezas vetoriais e escalares, funções, relação e momentos de inércia. Estes conceitos não serão abordados de uma só vez, mas alternadamente ao longo do experimento e que serão realizados de forma que ao final do curso você os domine.

1. Objetivos formacionais

São aqueles que dizem respeito aos hábitos e atitudes com os quais você não será um bom profissional. Nos hábitos e atitudes a ser trabalhados incluem a observação e precisão na tomada de medidas, construção e interpretação de gráficos, compreensão da estrutura de um experimento, iniciativa pessoal, trabalhos em grupo, pontualidade e concentração e elaboração de relatórios. Estes objetivos devem ser trabalhados ao longo dos anos ate que você os atinja.

1.  Segurança no laboratório

A atividade dentro do laboratório pode ser às vezes uma atividade perigosa, pois você poderá estar lidando com fontes de alta tensão, chamas, materiais cortantes e/ou perfurantes, materiais tóxicos e/ou inflamáveis, etc.