Um elétron colocado sob uma diferença de potencial “∆V” em um aparelho similar a um acelerador de partículas, terá uma energia potencial elétrica que se transformará totalmente em energia cinética.
domingo, 25 de janeiro de 2026
Quantos volts seriam necessários para acelerar um elétron à velocidade da luz pela Física Clássica ou Mecânica Clássica?
A equação E = mc² como a base de toda a Física
A equação mais famosa do mundo, a qual muitos conhecem a sua expressão mas poucos sabem o seu significado, é E = mc².
Da Teoria da Relatividade de Albert Einstein (1879 - 1955), relaciona matéria e energia nos dando plena noção de que matéria pode ser transformada em energia e vice-versa. Qualquer grama de matéria, seja ela qual for, de qualquer material, pode ser totalmente transformada em energia.
Mas ela também pode nos revelar algo não muito divulgado a respeito do universo onde vivemos, de galáxias ao Sistema Solar, da Terra e dos elementos químicos que formam nossos corpos, e tudo pelo redor de nós mesmos… O ar que respiramos, os alimentos e a água que ingerimos, a cama em que você dorme, o seu celular, computador, tudo!
Veja, quando você olha para a tela do seu computador, levantando uma xícara de café, muitos dos seus músculos dos dedos, do braço, da mão etc., se contraem, não? Mas se contraem porque as fibras musculares que os compõem também se contraem e isso é devido ao deslizamento de moléculas entre si que formam essas fibras. E esse deslizamento é devido a... Forças elétricas entre elas. Olhe aí a energia pois para uma força se manifestar faz-se necessário gasto de energia. No caso, energia elétrica.
Todas as reações químicas são devidas às forças elétricas que átomos, moléculas e íons exercem entre si. Da formação de uma simples molécula de sal de cozinha, o NaCl, até as reações mais elaboradas em nosso cérebro, formando nossa memória, raciocínio, consciência, sentimentos e emoções etc., vêm de forças elétricas. Olhe de novo a energia.
Processos fisiológicos como a respiração, digestão, as batidas do coração, enfim, os fenômenos da vida, estudados pela Biologia, só existem porque, em um nível submicroscópico, as forças entre cargas elétricas, íons, moléculas, existem... E então nós existimos.
Veja que falei de energia e matéria mas, e conceitos como o espaço e o tempo?
E = m.c².
Coloquem do lado esquerdo da equação. Fica:
E/m = c².
Mas “c” é a velocidade da luz, velocidade definida simplificadamente como espaço sobre tempo. Então:
E/m = [espaço/tempo ]²
E agora onze considerações e uma conclusão:
1 - Do espaço e do tempo, que definem a velocidade, você divide essa velocidade pelo tempo e obtém a aceleração, ou seja, toda a cinemática da Física.
2 - A energia pode ser transformada, sempre. E o conceito de força é a de um agente que existe porque houve gasto de energia (o conceito de trabalho) para tanto. Pronto, toda a Dinâmica e a Estática também estão aí.
3 - De "1" e "2" obtemos todo o estudo do movimento (sem a gravitação).
4 - A Termodinâmica é o estudo da energia térmica, incluindo movimento da energia, e das trocas de calor. Calor é a energia térmica em trânsito.
5 - A Ondulatória estuda as ondas mecânicas e sonoras. Nos dois casos existe a necessidade da presença de matéria.
6 - Massa atrai massa em razão direta dos seus produtos e na razão inversa do quadrado da distância (espaço). Temos a gravitação universal com a respectiva energia gravitacional.
7 - Cargas de mesmo sinal se repelem e de sinais opostos se atraem. Força elétrica -> energia. Carga em movimento - variação de espaço no tempo - cria o campo magnético. Força magnética -> energia. Campos elétricos e magnéticos se alternando e se propagando é uma das faces da natureza da luz.
8 - Os fótons possuem massa mesmo que muito pequena. Esta é a outra face da natureza da luz.
9 - Elétrons, que possuem massa e carga, acelerados por uma diferença de potencial, de energia, temos a corrente elétrica, a eletricidade.
10 - E temos a Ótica estudando os fenômenos da luz, sendo ela uma propagação eletromagnética ou uma propagação de fótons.
11 - As forças nucleares forte e fraca. Um átomo de chumbo possui 82 prótons em seu núcleo e, portanto, deve existir uma força muito poderosa para segurá-los juntos. Muita energia tem que estar presente. É a nuclear forte. A força fraca aparece em reações nucleares.
12 - E a Física de Alta Energia? Partículas (massa "m") e energia "E"!
Conclusão: Construímos toda a Física! E o nosso Universo! Eles todos vêm dos quatro conceitos relacionados pela equação de Einstein e então podemos dizer que tudo no Universo é espaço, tempo, matéria e energia?
Sim!
Tente achar outra coisa além desses primeiros quatro conceitos da realidade e você receberá um Prêmio Nobel!
Observação: uma das características mais marcantes de E = mc² é o fato dela não especificar o tipo de matéria e energia que você estiver utilizando. Pode ser energia cinética, nuclear, eletromagnética, etc.; e a massa pode se apresentar em todos os seus estados como sólido, líquido, gasoso ou plasma, e, até mesmo como compostos orgânicos. É uma equação de formato geral.
Hoje procuramos saber a natureza da energia e matéria escuras no universo. Sejam lá como forem, obedecerão a essa equação do Einstein.
segunda-feira, 19 de janeiro de 2026
A incrível abrangência da Segunda Lei de Newton, a força, além da Física
A Segunda Lei diz que se a resultante das forças atuantes em um corpo de massa 'm' for 'F', este sofrerá uma aceleração dada por a=F/m. A força será F=ma, uma das mais conhecidas fórmulas da Física.
No estudo do movimento na Física, F=ma aparece na Dinâmica, sendo um tópico no qual se preocupa com as causas do movimento, as próprias forças.
Na Cinemática não há essa preocupação mas aparece a aceleração acima. Forças são desprezadas. Mas é na Estática que as forças são predominantemente estudadas em problemas nos quais a resultante de todas elas em um corpo nos levam a um valor nulo: F=0 pois não havendo movimento, Δv=0, e 'a'=(Δv/Δt)=0, e, seja lá qual for esse corpo em estudo, ele estará em equilíbrio.
Então, aqui entramos no princípio básico da Engenharia Civil, qual seja, a somatória de todas as forças em qualquer construção deve ser igual a zero ou muito próximo a isto.
Imagine um prédio, por exemplo. Primeiro entra a gravidade pela força peso sendo uma variação de F=ma: P=mg, sendo 'g' a aceleração da gravidade, uma constante. Digamos assim, o peso é contínuo, atraindo para baixo todas as estruturas do prédio sempre. Depois vêm essas estruturas, interligadas entre si, formando verdadeiras redes complexas de unidades de massas "m's", também sujeitas ao peso e precisaram ser muito bem calculadas para não haver nenhuma força resultante. Se houver, o tempo se encarregará de prejudicar essas estruturas.
Evidente uma formulação diferente de F=ma para essas estruturas, mas, o princípio geral a ser seguido é a resultante ser nula.
Em 25/01/2012, na cidade do Rio de Janeiro, um prédio de 20 andares simplesmente desabou e, com isto, outros dois, um de 10 andares e outro de quatro, também desabaram. Em 05/08 deste ano de 2021, o jornal "O Diário do Rio"* publicou uma reportagem na qual as famílias das vítimas, quatro desaparecidas e 16 mortas, receberiam indenização pelo ocorrido. A causa, segundo o jornal pelo resultado judicial foi: " ... a supressão de pilares estruturais do 9º pavimento do edifício ... ". Discussões à parte, porque há muitas, " ... pilares estruturais do 9º pavimento ... ": mexeram em estruturas que, em comparação ao tamanho do edifício provavelmente não eram nada, mas, mesmo sendo em apenas um andar, houve uma alteração no equilíbrio do prédio no qual os andares de cima pressionaram esse embaixo e o desabamento começou.
Tudo isto me faz lembrar dos dois aviões que literalmente "furaram", cada um, alguns andares das "Torres Gêmeas" no famoso 11 de setembro de 2001. O peso da parte de cima das torres começou aqueles dois desabamentos.
Imagine agora um avião de milhares de toneladas exercendo todo o seu peso em alguns eixos e pneus. E não é preciso ir tão longe: carros, caminhões, ônibus, trens, máquinas agrícolas, ou seja, condutores de pessoas e/ou cargas. Até saímos da Engenharia Civil e entramos na Engenharia Mecânica como uma "Introdução", porque agora, além dos pesos temos que pensar nos movimentos.
Combustível explode mexendo peças e transmitindo forças e torques para rodas, eixos, engrenagens, etc. Maior simplificação talvez não exista mas podemos substituir "Combustível explode" por "Eletricidade girando eixos...". Entra aqui a aceleração colocando movimento e olhe F=ma não mais sendo aplicada como tendo resultante nula. E chegamos também a uma grande parte da Engenharia Elétrica que são a Eletrotécnica, a Robótica e a Mecatrônica. Então, de antigos homens colocando forças em carroças das mais esquisitas para nós, facilitando o transporte de cargas, até foguetes de milhões de toneladas subindo ao espaço, temos o nosso complexo mundo funcionando.
E por outro lado desenvolveram-se uma outra engenharia, a de materiais, permeando todas as outras pois, para uma determinada finalidade, o engenheiro de materiais pode optar por um dentre muitos materiais a resistir às tensões, forças, a que são submetidas as estruturas de projetos ainda no papel.
A Engenharia de Materiais é dividida em três áreas principais: Polímeros, Metais e Cerâmicas. Um exemplo na área de polímeros são os sacos plásticos resistentes para armazenar grandes quantidades de alimentos utilizando-se materiais atóxicos, ou seja, não nocivos para nossa saúde. Nos metais é muito comum a utilização de ligas metálicas nas quais pelo menos uma é de metal. Os famosos aços inox são compostos de cromo e níquel, tendo alta resistência à corrosão, resistência a impactos e a variações bruscas de temperatura, três fatores a melhorar muitos produtos submetidos às tensões.
Existem muitos conceitos da Física com grandes variedades de aplicações, mas é inegável que as civilizações humanas, umas mais outras menos, caminharam no sentido das construções e aperfeiçoamento de máquinas. Muitas nem chegaram na concepção de rodas com eixos mas, em nossas necessidades, primeiro de moradias, visando-se segurança e conforto, segundo de irmos mais longe e mais rápidos, e, por último, na produção industrial, não só de bens de consumos frívolos, sendo as primeiras utilizando-se da construção civil e as outras de máquinas cada vez mais sofisticadas, construímos um universo tecnológico a facilitar as nossas vidas.
De alavancas com pontos de apoios das antigas civilizações aos guindastes de hoje levantando edifícios de até um quilômetro de altura; dos "Tunnel Boring Machine" (TBM) apelidados aqui de "tatuzões", abrindo caminhos nas rochas com torques fortíssimos para construção dos "metrôs", e das enormes plataformas móveis a levar foguetes para suas bases de lançamento, a Física se utilizou e muito de F=ma, nos proporcionando grande parte de muito do que temos ao nosso redor.
Nota:
(1) Larissa, V. (2021). Diário do Rio. Disponível em:
https://diariodorio.com/rio-tera-que-indenizar-familias.../.
Acesso em: 14 jan. 2026.

