A IMPORTÂNCIA DA MATEMÁTICA PARA FÍSICA E PARA O DESENVOLVIMENTO DO ELETROMAGNETISMO

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FACULDADE PROFESSOR MIGUEL ÂNGELO DA SILVA SANTOS – FeMASS

 

IMPORTÂNCIA DA MATEMÁTICA PARA FÍSICA E PARA O DESENVOLVIMENTO DO ELETROMAGNETISMO

MELISSA AMARAL OLIVEIRA

MACAÉ

2021

“A matemática é a linguagem a qual Deus escreveu o universo” foi como Galileu Galilei descreveu a importância dessa ciência exata. Ela foi usada para o desenvolvimento do método científico por filósofos e matemáticos dos séculos XVI e XVII e está presente em praticamente tudo no universo. Pode-se encontrar padrões matemáticos na quantidade de pétalas em flores, nos espirais contidos por toda a natureza, nas ondas de luz/som, na música e basicamente em tudo que se denomina como tecnologia.

Na verdade, tudo o que se conhece comprovadamente como descoberta da Física, teve que ser escrita em forma de cálculos matemáticos. Para a física, a matemática é uma ferramenta utilizada para concretizar teorias e conceitos. Para a matemática, a física é fonte de inspiração que impulsiona a descoberta de novos cálculos e padrões.

Tomemos como exemplo um dos maiores nomes da ciência de todos os tempos, Isaac Newton. Ao descobrir a força da gravidade, Newton percebeu que a matemática existente na época, não era suficiente para descrever e calcular esse fenômeno. Dessa forma, a saída foi ele mesmo desenvolver as equações. Até os dias atuais, tanto as famosas “3 Leis de Newton” como os cálculos e equações relativas a elas, são usadas, tal como, no lançamento de sondas espaciais.

Ao longo de toda a história, matemática e física andaram juntas. Através delas, revoluções industriais ocorreram, domínios políticos cessaram e novas tecnologias surgiram. Desde a construção de arranha céus, como o Empire State, até chips que cabem em um comprimido, essas duas ciências sempre complementaram-se intrinsecamente.

Além de Newton, outro importante nome na física é Michael Faraday. Ele foi um dos primeiros cientistas a desenvolver teorias sobre a eletricidade e o magnetismo, consagrando-se com a célebre “Lei de Faraday”. De forma simples, essa lei mostra como um fio em movimento em um campo magnético tem seus elétrons empurrados, criando uma corrente elétrica. Entretanto, Faraday não aprofundou-se nas formulações matemáticas de campos eletromagnéticos. A formalização matemática veio somente anos depois com William Thomson.

Thomson (1824 – 1907) era um matemático com profundos conhecimentos em mecânica analítica e utilizou analogias entre eletrostática, fluxo de calor e hidrodinâmica para desenvolver equações que descrevessem o eletromagnetismo. Utilizando essas ideias, Thomson estudou fenômenos físicos totalmente diferentes entre si, como problemas de fluxo de calor, atração eletrostática e atração gravitacional e notou que tais fenômenos poderiam ser descritos por equações do mesmo tipo, bastando atribuir os significados próprios a cada símbolo nelas utilizado.

Para tentar criar uma imagem mental dos fenômenos elétrico e magnético, Thomson desenvolveu um outro tipo de analogia: a analogia com movimentos em um meio elástico. Faraday acreditava que as forças elétrica e magnética se propagavam por meio de tensões em um meio elástico, mas não tentou explicar essas tensões em termos de tensões mecânicas específicas pois achava que a dinâmica matemática não era capaz de explicar os conceitos em que sua física estava baseada. Thomson pensava de forma diferente. Acreditava que as forças elétrica e magnética se propagavam de forma análoga a tensões em um meio elástico.