Introdução

A pergunta do título — Ciência, por onde começar? — pode ser respondida de diversas maneiras. Este texto oferece apenas uma das muitas formas de conhecer o mundo científico e a incrível riqueza e beleza do modo como é possível compreender a realidade através da ciência. Portanto, não pretende ser um guia definitivo.

O termo ‘Ciência‘, utilizando uma definição ostensiva [1], indica, aqui, áreas do conhecimento como a física, química, biologia, geologia, astronomia, etc., áreas em que a Natureza (o experimento e a observação) [2] tem sempre a última palavra. Em outro momento, sob os tópicos de Filosofia da Ciência e Metafísica, irei abordar as nuances e dificuldades que envolvem o conceito de ciência.

 

Objetivo

O objetivo deste texto é responder à pergunta do título, oferecendo uma perspectiva introdutória à ciência. Uma base conceitual que ajude a reconhecer quando de fato uma afirmação, argumento ou teoria é apresentada sob uma perspectiva cientifica. De certa forma, apresentar uma abordagem inspirada no trabalho realizado pelos professores que participaram do GREF, ou seja, uma iniciação à compreensão científica tão simples quanto possível, sem adentrar em detalhes técnicos ou formalistas [3].

 

Contexto

O desenvolvimento do olhar científico, de mogo geral, envolve a compreensão de dois contextos ou aspectos, que conjuntamente, fundamentam a investigação científica, o metodológico (como se faz ciência) e o objeto de estudo (o que é investigado pela ciência) [4]. Os dois aspectos possuem características particulares a cada campo de investigação científica, no entanto, é possível estabelecer uma base comum a todas as áreas científicas em relação a esses dois aspectos.

Neste texto, o foco será a compreensão “básica” dos objetos de estudo que são fundamentais a todo saber científico, a matéria e a energia [5, 6, 7, 8, 9, 20]. Em outro momento, também sob os tópicos de Filosofia da Ciência e Metafísica, caberá uma discussão sobre monismo materialista que poderá elucidar os motivos para essa delimitação dos objetos investigados. Dessa forma, deixarei para um próximo texto uma explanação sobre o método científico.

Sem mais delongas, vamos à apresentação das estrelas deste texto, a matéria e a energia.

 

Matéria

Noção

Matéria é tudo aquilo que ocupa espaço, tem massa e pode ser percebido, de forma direta ou indireta, pelos sentidos humanos, que pode assumir os estados sólido, líquido e gasoso [6, 9, 10, 11].

Aspectos

Corpo | Ciência, por onde começar?Corpo

A matéria analisada sob o aspecto da quantidade, quantidade limitada de matéria [8, 9, 10].

Substância | Ciência, por onde começar?Substância

A matéria analisada sob o aspecto da qualidade, “… com abstração total de forma, dimensão e massa …” [9, 10].

Objeto | Ciência, por onde começar?Objeto 

Porção limitada de um corpo, a matéria trabalhada e com determinado uso para o ser humano [9, 10].

Tipos de substâncias

Substância Pura | Ciência, por onde começar?Substância pura 

Quando a matéria apresenta composição química característica e um conjunto definido de propriedades, cuja fusão e ebulição ocorrem a uma temperatura constante, dada uma pressão e densidade característica em determinada temperatura e pressão [6, 9, 10].

Mistura | Ciência, por onde começar?Mistura

Duas ou mais substâncias agrupadas, apresenta variação na temperatura de fusão e ebulição e densidade diferente das substâncias puras que a compõe, ou seja, sua composição e propriedades são variáveis [6, 9, 10, 11].

Propriedades gerais

As propriedades gerais são aquelas comuns a todo tipo de matéria. Por exemplo: massa, extensão, impenetrabilidade, elasticidade, compressibilidade, divisibilidade, indestrutibilidade, descontinuidade e inércia [9, 10, 12, 30].

Compressibilidade | Ciência, por onde começar?Compressibilidade

Capacidade da matéria ter seu volume reduzido, diminuir o espaço vazio entre suas partículas, quando submetida a pressão [9, 11, 12].

Elasticidade | Ciência, por onde começar?Elasticidade

Após sofrer compressão, a matéria é capaz de retomar seu volume de forma total ou parcial [9, 11, 12].

Descontinuidade | Ciência, por onde começar?Descontinuidade

A nível microscópico a matéria possui espaços vazios entre suas partículas [6, 12, 13].

Divisibilidade | Ciência, por onde começar?Divisibilidade 

A matéria pode ser dividida em porções menores [9, 10, 11, 12].

Extensao ou Volume | Ciência, por onde começar?Extensão ou volume

Capacidade de ocupar lugar no espaço, também indica, como grandeza física, a quantidade de matéria presente em um corpo [6, 9, 10, 11, 12, 30].

Indestrutibilidade | Ciência, por onde começar?Indestrutibilidade

Propriedade da matéria não ser suscetível à completa destruição, a matéria não pode ser criada nem destruída, apenas transformada [9, 10, 12].

Impenetrabilidade | Ciência, por onde começar?Impenetrabilidade 

Dois ou mais corpos não podem ocupar simultaneamente o mesmo lugar no espaço [9, 10, 11, 12, 25].

Inércia | Ciência, por onde começar?Inércia 

Tendência natural da matéria manter seu estado de movimento ou repouso, resistência que a matéria oferece à mudança de movimento [8, 11, 12, 16, 25, 30].

Massa | Ciência, por onde começar?Massa 

Quantidade de matéria em um corpo, propriedade que pode ser determinada a partir da propriedade inercial da matéria [6, 8, 9, 10, 11, 12, 15, 16, 19, 30].

Propriedades específicas

Propriedades que permitem estabelecer os diferentes tipos de matéria, diferenciar uma da outra ou identificar cada uma individualmente, elas estão correlacionadas ao tipo de substância que compõe a matéria. Podem ser classificadas em propriedades organolépticas, físicas e químicas [9, 10, 14].

Propriedades Organilépticas | Ciência, por onde começar?Propriedades organolépticas

Aquelas percebidas pelos órgãos dos sentidos: som, odor, sabor, textura, estado físico, cor, brilho, etc [9, 10, 14].

Propriedades Físicas | Ciência, por onde começar?Propriedades físicas

Propriedades da matéria que se manifestam sem que ocorra mudança na composição da substância observada. Por exemplo: ponto de fusão, ponto de ebulição, densidade absoluta, propriedade magnética, maleabilidade, ductilidade, dureza, tenacidade, solubilidade, condutibilidade térmica, condutibilidade elétrica, etc. [9, 10, 11, 14].

Conductibilidade Térmica | Ciência, por onde começar?Condutibilidade térmica

Capacidade que a matéria possui de conduzir calor (energia térmica) [10, 17, 28].

Conductibilidade Elétrica | Ciência, por onde começar?Condutibilidade elétrica

Capacidade que a matéria possui de conduzir corrente elétrica [6, 11, 18, 28].

Densidade | Ciência, por onde começar?Densidade 

A quantidade de matéria contida em dada unidade de volume, expressa a relação (razão) entre a massa e o volume de um corpo em determinadas condições de temperatura e pressão [6, 9, 10, 14, 28].

Ductilidade | Ciência, por onde começar?Ductilidade

Propriedade que, principalmente, os metais possuem de serem transformados em fios [9, 10].

Dureza | Ciência, por onde começar?Dureza

Propriedade relativa a capacidade de um material oferecer resistência ao risco por outra substância ou de riscar outra substância [9, 10, 11, 14].

Maleabilidade | Ciência, por onde começar?Maleabilidade

Capacidade que a matéria tem de sofrer deformações quando laminada ou martelada [9, 10, 14].

Propriedade Magnética | Ciência, por onde começar?Propriedade magnética

O nome que se dá a capacidade que algumas substâncias têm de atrair pedaços de ferro e níquel [9, 10, 11].

Ponto de Ebulição | Ciência, por onde começar?Ponto de ebulição

A capacidade de passar do estado líquido da matéria para o gasoso, quando submetida ao aquecimento e sempre em relação a determinada pressão [6, 9, 10, 11, 14].

Ponto de Fusão | Ciência, por onde começar?Ponto de fusão

Propriedade que a matéria tem de passar do estado sólido para o líquido, sob determinada pressão [9, 10, 11 14].

Solubilidade | Ciência, por onde começar?Solubilidade

A capacidade que determinada substância (soluto) apresenta de ser dissolvida por outra substância (solvente) [10, 11, 20].

Tenacidade | Ciência, por onde começar?Tenacidade

Propriedade da matéria resistir à fratura durante o choque mecânico com outra matéria [9, 10, 14].

Propriedades Químicas | Ciência, por onde começar?Propriedades químicas

Propriedades da matéria que demandam transformações (reações) químicas para que sejam observadas, propriedades que definem os tipos de transformações possíveis de efetuar na matéria [9, 10, 11, 14].

Propriedades funcionais

Características que permitem agrupar diferentes tipos de matéria em relação a propriedades químicas semelhantes (função química). Citando somente as inorgânicas, as principais são: ácidos, bases, sais e óxidos [6, 10, 14].

Ácidos | Ciência, por onde começar?Ácidos

De modo geral, substâncias que apresentam sabor azedo [6, 10, 14].

Bases | Ciência, por onde começar?Bases

De modo geral, substâncias que apresentam sabor adstringente, que “amarra” na boca [6, 14].

Sais | Ciência, por onde começar?Sais

De modo geral, substâncias que apresentam sabor salgado e são formadas através da reação entre uma base e um ácido [6, 10, 14].

Óxidos | Ciência, por onde começar?Óxidos

De modo geral, substâncias de composição binária formada por oxigênio e um outro elemento qualquer [6, 10, 14].

Fenômenos

Em relação a matéria, qualquer transformação química ou física. Em um sentido mais amplo, qualquer fato ou ocorrência de interesse científico que pode ser descrito e explicado cientificamente [8, 9, 10, 11].

Fenômenos Físicos | Ciência, por onde começar?Fenômenos físicos

Fatos ou eventos que não demandam a transformação da matéria para serem estudados, fenômeno que ocorre sem a alteração da estrutura fundamental da matéria [9, 10, 11].

Fenômenos Químicos | Ciência, por onde começar?Fenômenos químicos

Fatos ou eventos que demandam a transformação da matéria para serem estudados, fenômeno que ocorre com a alteração da estrutura fundamental da matéria [9, 10, 11].

 

Energia

Propor uma compreensão sobre energia é um pouco mais desafiador, porque é difícil falar em um consenso bem estabelecido sobre o tema [8, 21]. Proponho pensá-la, inicialmente, a partir do que a energia não é.

energia não existe como algo concreto, como uma rocha, por exemplo. Por essa perspectiva, a energia é entendida como um conceito abstrato que permite racionalizar certos fenômenos que observamos na realidade [11, 22, 23].

Noção

A energia pode ser entendida como uma propriedade atribuída ao estado de corpos ou sistemas, que expressa a capacidade destes de sofrerem transformações (mudanças de estado) ou de provocarem mudanças ao interagir com outros; algo que se transforma e se transmite, se apresenta de diversas formas, tem um caráter sistêmico e relativo e, fixado um sistema, se conserva. Quantidade abstrata que usualmente se associa a capacidade de realização de trabalho por um sistema físico, corpo ou substância [6, 8, 9, 10, 11, 19, 21-24, 28].

Caráter sistêmico e relativo

Como a energia só pode ser medida em decorrência de sua transformação ou transferência, é preciso considerá-la sempre em um contexto. Por exemplo: discutimos a “energia potencial do sistema pedra-Terra” e não a “energia potencial da pedra”; discutimos a energia cinética de um corpo em relação a um referencial” e não apenas a “energia cinética de um corpo” [3, 6, 23].

Estado de corpos ou sistemas

Caracterização que permite estabelecer as condições em que se encontra um corpo ou sistema. Por exemplo, se um corpo está em movimento ou não, estados (sólido, líquido ou gasoso) da matéria, etc. [10, 11, 22].

Trabalho

Está associado à conversão da energia para alguma finalidade útil, relativo a variação produzida em um corpo através da aplicação de uma força [8, 10, 11, 19, 22, 23].

Conservação

A energia não pode ser criada ou destruída, apenas transformada. Em processos de conversão de uma forma de energia em outra (s), a quantidade total de energia ao final do processo é igual a quantidade de energia inicial [3, 8, 10, 11, 19, 21-25, 30].

Formas

Existem diferentes tipos ou formas de energia, há propostas que sugerem de duas a quatro formas básicas de energia (((energia cinética e potencial) energia de repouso) energia de campo). Desse modo, outras formas de energia podem ser compreendidas como manifestações dessas formas básicas [9, 10, 11, 19, 23, 24].

Energia Cinética | Ciência, por onde começar?Energia cinética

Energia associada ao movimento de um corpo ou sistema [3, 8, 9, 10, 11, 19, 23, 24, 28, 30].

Energia Potencial | Ciência, por onde começar?Energia potencial

Energia associada a posição em que se encontra um corpo ou sistema [3, 8, 9, 10, 11, 19, 23, 24, 28, 30].

Energia de Repouso | Ciência, por onde começar?Energia de repouso

Energia associada a massa de um corpo em repouso, ou a energia interna de uma partícula ou sistema de partículas em repouso [11, 18, 23, 24, 26, 27, 32, 33].

Energia de Campo | Ciência, por onde começar?Energia de campo

Energia associada aos campos (regiões que se encontram sob a influência de alguma força) gravitacional e eletromagnético [8, 11, 23, 26, 29, 31, 32].

 

Considerações finais

Gostaria de reforçar o caráter introdutório dos conceitos apresentados. Portanto, é possível avançar em níveis mais precisos e objetivos de compreensão, certamente, trarei novas contribuições nesse sentido.

Sobre o porquê de “definir“, conceitualmente ou empiricamente, o que pode ser estudado cientificamente, resumidamente, está relacionado a um princípio importante em ciência, a necessidade de submeter à verificação experimental os nossos raciocínios sobre a realidade. Ou seja, hipóteses científicas devem ser verdadeiras ou falsas [1, 4]. O que só é possível se o objeto de estudo permitir que alegações a seu respeito possam passar pelo critério da falseabilidade.

Por fim, expresso meu desejo de que este texto ajude a ampliar o horizonte de compreensão da realidade através da ciência.

 

P.S.: As propriedades gerais e específicas da matéria são um recurso conceitual que permite compreender a matéria de uma forma gradual. Essa abordagem reflete, de maneira geral, a filosofia de trabalho que permeia toda a Ciência, ou seja, compreender o objeto de estudo de uma forma incremental.

Crédito das imagens: Sofia Iervolino.

 

Referências

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  3. Grupo de Reelaboração do Ensino de Física. Física 1: Mecânica / GREF. 7ª ed. 1ª reimp. – São Paulo : Editora da Universidade de São Paulo, 2002, páginas 15, 107, 111.
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  5. Bezerra, Daniel; Pura picaretagem : como livros de esoterismo e autoajuda distorcem a ciência para te enganar. Saiba como não cair em armadilhas! / Daniel Bezerra, Carlos Orsi. –São Paulo: LeYa, 2013, páginas 91-93.
  6. Usberco, João; Química, volume 1 : química geral / João Usberco, Edgard Salvador. — 14. ed. reform — São Paulo : Saraiva, 2009, páginas 34, 35, 36, 37, 38, 41, 54, 69, 129, 306, 311, 327, 337, 358.
  7. Lopes, Sônia; Biologia : volume 1 / Sônia Lopes ; Sergio Rosso. — 2. ed. — São Paulo : Saraiva, 2010, página 21.
  8. Ramalho Júnior, Francisco, 1940-. Os fundamentos da física 1 / Francisco Ramalho Júnior, Nicolau Gilberto Ferraro, Paulo Antônio de Toledo Soares. — 9. ed. rev. e ampl. — São Paulo : Moderna, 2007, páginas 2, 3, 189, 191, 196, 197, 262, 282, 283, 286, 365.
  9. Gowdak, Demétrio Ossowski; Ciências novo pensar : química e física 9º ano / Demétrio Ossowski Gowdak, Eduardo Lavieri Martins ; colaboradores Alaíde Maria de Souza, Júlio César Tonon, Antonio Carlos Pezzi. – 1. ed. – São Paulo : FTD, 2012, páginas 9, 10, 12, 13, 14, 15, 17, 18, 19, 23, 24, 25, 29.
  10. Barbosa, Addson Luorenço, Dicionário de Química / Addson Lourenço Barbosa. – Goiânia : AB Editora, 2007, páginas 100, 108, 119, 120, 123, 128, 138, 151, 157, 164, 196, 197, 228, 229, 230, 237, 251, 256, 280, 281, 300, 307, 309, 314, 333.
  11. Roditi, Itzhak; Dicionário Houaiss de física / Itzhak Roditi. – Rio de Janeiro : Objetiva, 2005, páginas 35, 47, 49, 61, 67, 69, 70, 75, 78, 86, 92, 98, 104, 121, 122, 144, 147, 153, 185, 213, 226, 237.
  12. Sites:
    http://www.omundodaquimica.com.br/academica/intro_propger,
    https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Oitava_quimica/materia.php,
    https://www.grupoescolar.com/pesquisa/propriedades-gerais-da-materia.html,
    https://www.todamateria.com.br/propriedades-da-materia/.
  13. Experimento de Rutherford: https://www.youtube.com/watch?v=AHXD9pgmkPQ.
  14. Sites:
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    https://brasilescola.uol.com.br/quimica/propriedades-materia.htmhttps://www.todamateria.com.br/solubilidade/,
    http://e-escola.tecnico.ulisboa.pt/topico.asp?hid=350,
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    https://brasilescola.uol.com.br/quimica/propriedades-dos-oxidos.htm
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    https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-energia.htm.
  15. Revista Brasileira de Ensino de Física vol. 15 nºs (1 a 4), 1993 – O conceito de Massa I. Introdução Histórica, página 110: http://www.sbfisica.org.br/rbef/pdf/vol15a13.pdf.
  16. Newton, Isaac, Sir, 1642-1727. Principia: Princípios Matemáticos de Filosofia Natural – Livro I / Isaac, Sir Newton. – 2. ed., 1. reimpr. – São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, 2008, páginas 39, 53.
  17. Ramalho Júnior, Francisco, 1940-. Os fundamentos da física 2 / Francisco Ramalho Júnior, Nicolau Gilberto Ferraro, Paulo Antônio de Toledo Soares. — 9. ed. rev. e ampl. — São Paulo : Moderna, 2007, página 3.
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  19. Resnick, Robert, 1923-Física 1 / Robert Resnick, David Halliday, Kenneth S. Krane ; com a colaboração de Paul Stanley ; tradução Pedro Manuel Calas Lopes Pacheco, … [et al.] – [Reimpr.] – Rio de Janeiro : LTC, 2003, páginas 52, 258, 269, 289, 313.
  20. Mahan, Bruce M. Química: um curso universitário / Bruce M. Mahan, Rollie J. Myers; coordenador Henrique Eisi Toma; tradutores Koiti Araki, Denise de Oliveira Silva, Flávio Massao Matsumoto. — São Paulo: Blucher, 1995, páginas 1, 76.
  21. Cadernos UniFOA v. 7, n. 20 (2012) – Energia em diferentes contextos: uma proposta atual para sua definição, página 62: http://web.unifoa.edu.br/cadernos/edicao/20/53-63.pdf.
  22. A energia não existe: https://www.youtube.com/watch?v=rUwwMWAiU2g.
  23. Textos de Apoio ao Professor de Física, v.17 n.2, 2006. Instituto de Física – UFRGS Programa de Pós – Graduação em Ensino de Física Mestrado Profissional em Ensino de Física, páginas 20, 22, 23, 24, 25: https://www.if.ufrgs.br/tapf/v17n3_Bucussi.pdf.
  24. Moreira, Marco Antonio; Energia, entropia e irreversibilidade/ M.A. Moreira. – Pono
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  26. Resnick, Robert, 1923-Física 2 / Robert Resnick, David Halliday, Kenneth S. Krane ; com a colaboração de Paul Stanley ; tradução Pedro Manuel Calas Lopes Pacheco, … [et al.] – [Reimpr.] – Rio de Janeiro : LTC, 2003, páginas 18, 193.
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