A física do Universo, da roça e de Candeias

⚛️ O que é física?

Física é a ciência que estuda a matéria, a energia, o movimento, o espaço e o tempo: do menor pedacinho do átomo até as galáxias.

Ela explica por que as coisas caem, por que o céu é azul, como a luz chega dos olhos ao cérebro, como o celular conversa com a antena e como o Sol brilha. A química estuda do que as coisas são feitas; a física estuda as regras que valem para tudo.

O jeito do físico trabalhar é sempre o mesmo: observar, medir, fazer uma ideia, testar com experiências e conferir com números. Se a natureza diz que a ideia está errada, a ideia vai embora, por mais bonita que seja.

As áreas da física

• 🚗MecânicaMovimento, forças, gravidade e energia.
• 🌡️TermologiaCalor, temperatura, motores e geladeiras.
• 🔊OndasSom, vibrações, terremotos e música.
• 🌈ÓpticaLuz, cores, lentes, óculos e arco-íris.
• 🧲EletromagnetismoEletricidade, ímãs, motores, rádio e celular.
• ⚛️Física modernaRelatividade, quântica, átomos e partículas.
• 🌌AstrofísicaEstrelas, planetas, buracos negros e o Big Bang.
• 🏥Física médicaRaio X, tomografia, ultrassom e ressonância.

💡 As grandes ideias da física

Onze ideias explicam quase tudo o que acontece à nossa volta. Leia com calma, uma de cada vez.

2Gravidade

Tudo o que tem massa puxa tudo o que tem massa. A Terra puxa você para baixo, e você também puxa a Terra, só que bem de leve. Quanto mais massa e mais perto, mais forte o puxão.

• Newton percebeu que a força que derruba a maçã é a mesma que segura a Lua girando em volta da Terra.
• Einstein explicou, em 1915, que a gravidade é o espaço e o tempo se curvando em volta das massas, como uma cama elástica afundando com uma bola pesada no meio.
• A gravidade da Lua puxa a água dos oceanos e faz as marés.
• Massa e peso são diferentes: a massa (em kg) é a quantidade de matéria e não muda. O peso é a força da gravidade e muda de planeta para planeta. Veja quanto você pesaria em cada um.

5Ondas: som e luz

Onda é um jeito de levar energia de um lugar para outro sem levar a matéria junto. A pedra jogada no açude faz ondas, mas a água não vai até a margem: ela só sobe e desce.

• Som é vibração do ar (ou da água, ou da parede). Precisa de algo para viajar: no espaço vazio não há som. No ar, anda cerca de 340 metros por segundo.
• Luz é uma onda elétrica e magnética e atravessa o espaço vazio a quase 300 mil km por segundo, a maior velocidade que existe.
• A cor depende do tamanho da onda. O céu é azul porque o ar espalha mais a luz azul do Sol.

A luz que vemos é só uma parte das ondas eletromagnéticas:

RádioMicro-ondasInfravermelhoLuz visívelUltravioletaRaio XRaio gama

← ondas grandesondas pequenas →

Rádio, TV, celular, Wi-Fi e GPS usam ondas de rádio; o forno de micro-ondas agita a água da comida; o controle remoto usa infravermelho; o raio X atravessa a pele e mostra os ossos.

6Eletricidade e magnetismo

A matéria tem cargas elétricas: os prótons são positivos e os elétrons, negativos. Cargas iguais se empurram e diferentes se atraem. Corrente elétrica é o caminhar dos elétrons dentro do fio.

• Tensão (volts): é o "empurrão" que faz a corrente andar. Em casa, 127 V ou 220 V.
• Corrente (ampères): quanta carga passa por segundo.
• Potência (watts): tensão × corrente. Mostra quanto o aparelho gasta.
• Resistência: o que dificulta a passagem. No chuveiro, a resistência esquenta de propósito.

Eletricidade e magnetismo são irmãos: corrente no fio cria um ímã (é o motor do liquidificador), e ímã se mexendo cria corrente (é o gerador da usina). A Terra inteira é um ímã gigante: por isso a bússola aponta para o norte.

Choque mata. Desligue o disjuntor antes de mexer em tomada ou chuveiro, nunca mexa com a mão ou o pé molhado e chame um eletricista para instalações.

7Relatividade

Em 1905 e 1915, Albert Einstein mostrou que o espaço e o tempo não são fixos: eles podem esticar e encolher.

• Relatividade restrita (1905): a velocidade da luz é sempre a mesma, para todo mundo. Para isso dar certo, o tempo passa mais devagar para quem anda muito rápido. Nas velocidades do dia a dia, a diferença é pequena demais para perceber.
• E = mc²: massa e energia são a mesma coisa. Um pouquinho de massa vale muita energia. É assim que o Sol brilha.
• Relatividade geral (1915): a gravidade é a curvatura do espaço e do tempo. Perto de uma massa grande, o tempo passa mais devagar.

Está no seu bolso: os satélites do GPS andam rápido (o relógio atrasa) e ficam longe da gravidade da Terra (o relógio adianta). Somando tudo, eles adiantam uns 38 milionésimos de segundo por dia. Parece nada, mas, sem a correção de Einstein, o mapa do celular erraria vários quilômetros por dia.

9Átomos, partículas e o Modelo Padrão

O átomo tem um núcleo de prótons e nêutrons e, em volta, os elétrons. Os prótons e nêutrons são feitos de partículas ainda menores, os quarks, colados pelos glúons.

O Modelo Padrão é a "tabela periódica" das partículas fundamentais, aquelas que não se dividem em nada menor. São 17:

6 quarksformam prótons e nêutrons

6 léptonso elétron, o neutrino e seus primos

4 bósons de forçafóton, glúon, W e Z

1 bóson de Higgsligado à massa das partículas

Para descobrir partículas, os físicos fazem prótons baterem quase na velocidade da luz em aceleradores, como o LHC, e olham os pedaços que voam. Foi assim que o bóson de Higgs foi encontrado, em 2012.

O Modelo Padrão ainda não explica tudo: falta a gravidade e falta descobrir o que são a matéria escura e a energia escura, que formam a maior parte do Universo.

10O bóson de Higgs

Por que as partículas têm massa? Em 1964, Peter Higgs, François Englert, Robert Brout e outros propuseram que o Universo inteiro está cheio de um campo invisível, o campo de Higgs. As partículas que "conversam" muito com ele ficam pesadas; as que não conversam, como o fóton da luz, não têm massa.

Para provar, era preciso achar a partícula desse campo, o bóson de Higgs. Ela só apareceu 48 anos depois: em 4 de julho de 2012, os cientistas do CERN anunciaram a descoberta, com os detectores ATLAS e CMS. No ano seguinte, Higgs e Englert ganharam o Nobel de Física.

Mais de 10 mil cientistas de dezenas de países trabalham no CERN, inclusive brasileiros.

11Astrofísica: estrelas, buracos negros e o Big Bang

• O Sol é uma estrela. No miolo dele, a 15 milhões de graus, núcleos de hidrogênio se juntam e viram hélio: é a fusão nuclear, que solta energia pelo E = mc².
• As estrelas nascem, vivem e morrem. As grandes explodem como supernovas e espalham ferro, cálcio e oxigênio pelo espaço. O ferro do seu sangue veio de estrelas que explodiram antes de a Terra existir.
• Buraco negro é um lugar onde a massa ficou tão apertada que nada escapa da gravidade dele, nem a luz.
• O Big Bang: o Universo começou há cerca de 13,8 bilhões de anos, muito quente e apertado, e se expande até hoje.
• Ondas gravitacionais: quando buracos negros se chocam, o próprio espaço treme, e o tremor chega até a Terra.

Nunca olhe direto para o Sol, nem com óculos escuros, binóculo ou máquina fotográfica: queima a vista. Para ver eclipse, use filtro próprio.

Veja os planetas e o céu de Candeias na seção Espaço.

🎮 Simuladores: brinque com a física

Mexa, teste e descubra. Funcionam no celular e no computador, até sem internet depois que a página abriu.

Os números dos simuladores são arredondados. A queda "sem ar" é o que aconteceria numa câmara de vácuo; com ar, a pena desce devagar, a cerca de 1 metro por segundo.

🎓 Os grandes físicos

Gente curiosa, de vários países e épocas, que fez perguntas e mediu as respostas. Toque em Saiba mais para ler a história de cada um.

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  Arquimedes

  c. 287 a 212 a.C. · Siracusa (colônia grega na Sicília)

  Alavanca e empuxo

  Explicou por que o barco boia e como a alavanca multiplica a força.

  Saiba mais

  Descobriu que tudo o que está na água recebe um empurrão para cima, o empuxo, igual ao peso da água que foi tirada do lugar. Também estudou a alavanca. A frase "Deem-me um ponto de apoio e eu moverei o mundo" é atribuída a ele. A história do "Eureka!" na banheira foi contada séculos depois e pode ser lenda.

• 

  Galileu Galilei

  1564 a 1642 · Itália

  Queda dos corpos e telescópio

  Mostrou que, sem o ar atrapalhar, uma pedra e uma pena caem juntas.

  Saiba mais

  Mediu o movimento de bolas descendo rampas e descobriu que tudo cai com a mesma aceleração quando o ar não atrapalha. Em 1609 e 1610, apontou um telescópio para o céu e viu as montanhas da Lua, as luas de Júpiter e as fases de Vênus. Defendeu que a Terra gira em volta do Sol e, por isso, foi julgado pela Inquisição em 1633. É chamado de pai da ciência moderna, porque testava as ideias com experiências e medidas.

• 

  Isaac Newton

  1643 a 1727 · Inglaterra

  Leis do movimento e gravitação

  Explicou com as mesmas leis a maçã que cai e a Lua que gira em volta da Terra.

  Saiba mais

  Em 1687 publicou o livro "Princípios Matemáticos da Filosofia Natural", com as três leis do movimento e a lei da gravitação universal. Mostrou com um prisma que a luz branca é a mistura de todas as cores do arco-íris e inventou um telescópio com espelho. Também criou o cálculo, ao mesmo tempo que o alemão Leibniz. A maçã que caiu no jardim foi contada pelo próprio Newton, mas ela não caiu na cabeça dele.

• 

  Michael Faraday

  1791 a 1867 · Inglaterra

  Eletricidade e magnetismo

  Descobriu como fazer eletricidade mexendo um ímã: é assim que Furnas gera energia.

  Saiba mais

  Filho de ferreiro, estudou pouco na escola e aprendeu lendo os livros da oficina onde trabalhava como encadernador. Em 1831 descobriu a indução eletromagnética: um ímã se mexendo perto de um fio enrolado faz aparecer corrente elétrica. Todo gerador de usina e todo transformador de poste funcionam assim. Também gostava de ensinar e dava palestras de Natal para crianças em Londres.

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  James Clerk Maxwell

  1831 a 1879 · Escócia

  Ondas eletromagnéticas

  Descobriu que a luz é uma onda elétrica e magnética. Daí vieram o rádio, a TV e o celular.

  Saiba mais

  Juntou tudo o que se sabia sobre eletricidade e magnetismo num conjunto de equações. Com elas, calculou que essas ondas andam na velocidade da luz e concluiu que a própria luz é uma onda eletromagnética. Anos depois, o alemão Heinrich Hertz produziu essas ondas em laboratório, e nasceu o rádio. Maxwell também mostrou, em 1861, uma das primeiras fotografias coloridas.

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  Max Planck

  1858 a 1947 · Alemanha

  Começo da física quântica

  Descobriu que a energia da luz vem em pacotinhos. Foi o começo da física quântica.

  Saiba mais

  Em 1900, para explicar a cor da luz que sai das coisas quentes, como o ferro em brasa, ele supôs que a energia só pode ser trocada em pacotinhos, os "quanta". Achava que era só um truque de conta, mas era a natureza funcionando assim. Ganhou o Nobel de Física em 1918.

• 

  Marie Curie

  1867 a 1934 · Polônia e França

  Radioatividade

  Primeira mulher a ganhar um Nobel e única pessoa premiada em duas ciências diferentes.

  Saiba mais

  Estudou os raios invisíveis que saem de certos materiais e criou a palavra "radioatividade". Com o marido, Pierre Curie, descobriu o polônio e o rádio. Ganhou o Nobel de Física em 1903, junto com Pierre e Henri Becquerel, e o Nobel de Química em 1911. Na Primeira Guerra Mundial, levou aparelhos de raio X em carros até os hospitais de campanha.

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  Ernest Rutherford

  1871 a 1937 · Nova Zelândia

  O núcleo do átomo

  Descobriu que o átomo tem um núcleo pequenininho, com quase toda a massa.

  Saiba mais

  Em 1911, depois de uma experiência de Geiger e Marsden, que atiravam partículas numa folha finíssima de ouro, ele concluiu que o átomo é quase todo vazio, com um núcleo minúsculo no meio. Se o átomo fosse um estádio de futebol, o núcleo seria uma bolinha de gude no centro do campo. Ganhou o Nobel de Química em 1908.

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  Lise Meitner

  1878 a 1968 · Áustria

  Fissão nuclear

  Explicou como o núcleo do urânio se parte e solta muita energia.

  Saiba mais

  Em 1938 e 1939, com o sobrinho Otto Frisch, explicou a fissão nuclear: o núcleo de urânio se parte em dois e solta muita energia. É o que acontece nas usinas nucleares, como as de Angra dos Reis. O Nobel de Química de 1944 foi só para Otto Hahn, com quem ela trabalhou por décadas, e hoje muitos historiadores consideram isso uma injustiça. O elemento 109, o meitnério, leva o nome dela.

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  Albert Einstein

  1879 a 1955 · Alemanha, Suíça e Estados Unidos

  Relatividade

  Mostrou que o tempo e o espaço se esticam e que massa é energia: E = mc².

  Saiba mais

  Em 1905, com 26 anos, publicou trabalhos que mudaram a física: a relatividade restrita, a fórmula E = mc² e a explicação do efeito fotoelétrico, que mostrou que a luz chega em pacotinhos, os fótons. Em 1915 criou a relatividade geral: a gravidade é o espaço e o tempo se curvando em volta das massas. Ganhou o Nobel de Física de 1921 pelo efeito fotoelétrico. Em 1919, a observação de um eclipse em Sobral, no Ceará, ajudou a confirmar a teoria dele. Visitou o Brasil em 1925.

• 

  Niels Bohr

  1885 a 1962 · Dinamarca

  Modelo do átomo

  Explicou que os elétrons ficam em "andares" e pulam de um para outro soltando luz.

  Saiba mais

  Em 1913 propôs que os elétrons só podem ficar em certos níveis de energia em volta do núcleo. Quando o elétron pula de um nível para outro, solta ou absorve luz de uma cor certinha. Por isso cada elemento tem sua "impressão digital" de cores. Ganhou o Nobel de Física em 1922 e criou em Copenhague um instituto onde se formou boa parte da física quântica.

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  Erwin Schrödinger

  1887 a 1961 · Áustria

  Equação de onda

  Criou a equação que descreve como as partículas se comportam como ondas.

  Saiba mais

  Em 1926 escreveu a equação de Schrödinger, usada até hoje para calcular átomos, moléculas e materiais. Ganhou o Nobel de Física de 1933, junto com Paul Dirac. Ficou famoso também pelo "gato de Schrödinger", uma história imaginada em 1935 para mostrar como a física quântica parece estranha. Nenhum gato de verdade foi usado.

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  Werner Heisenberg

  1901 a 1976 · Alemanha

  Princípio da incerteza

  Descobriu que não dá para saber, ao mesmo tempo e com toda a precisão, onde está e quão rápido anda uma partícula.

  Saiba mais

  Em 1925, com 23 anos, criou uma das primeiras formas da mecânica quântica. Em 1927 enunciou o princípio da incerteza: quanto melhor se sabe a posição de uma partícula, pior se sabe a velocidade dela, e vice-versa. Não é defeito do aparelho de medida: é a natureza que funciona assim. Ganhou o Nobel de Física de 1932.

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  Paul Dirac

  1902 a 1984 · Inglaterra

  Antimatéria

  Previu com uma equação a existência da antimatéria, antes de alguém vê-la.

  Saiba mais

  Em 1928 juntou a física quântica com a relatividade numa equação. Ela trazia uma surpresa: para cada partícula deveria existir uma "irmã" com carga oposta, a antipartícula. Em 1932, Carl Anderson encontrou o pósitron, o antielétron. Dirac dividiu o Nobel de Física de 1933 com Schrödinger. Era famoso por falar muito pouco.

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  Mário Schenberg

  1914 a 1990 · Brasil (Recife)

  Física das estrelas

  Um dos maiores físicos teóricos do Brasil, estudou como as estrelas morrem.

  Saiba mais

  Em 1941, com o russo George Gamow, descreveu o "processo Urca": partículas chamadas neutrinos levam energia para fora do miolo da estrela, que esfria e desaba, levando à explosão de supernova. O nome é uma brincadeira com o Cassino da Urca, no Rio, onde o dinheiro dos jogadores sumia rapidinho, como a energia da estrela. Com o indiano Chandrasekhar, calculou um limite importante para a vida das estrelas. Também foi um respeitado crítico de arte.

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  Richard Feynman

  1918 a 1988 · Estados Unidos

  Luz e matéria (eletrodinâmica quântica)

  Explicou como a luz e os elétrons conversam, e era um professor apaixonante.

  Saiba mais

  Criou os "diagramas de Feynman", desenhos simples que ajudam a calcular como partículas trocam luz. Ganhou o Nobel de Física de 1965, com Julian Schwinger e Sin-Itiro Tomonaga. Morou no Rio de Janeiro em 1951, deu aulas no Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas e tocou frigideira numa escola de samba. Em 1986, mostrou na TV, com um copo de água gelada, por que o ônibus espacial Challenger tinha explodido: a borracha das vedações endurecia no frio.

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  César Lattes

  1924 a 2005 · Brasil (Curitiba)

  Partículas: o méson pi

  Com 23 anos, ajudou a descobrir uma partícula nova, o méson pi.

  Saiba mais

  Em 1947, trabalhando na Inglaterra com Cecil Powell e Giuseppe Occhialini, encontrou o méson pi (píon) em chapas fotográficas levadas ao alto do monte Chacaltaya, na Bolívia, onde chegam muitos raios cósmicos. Em 1948, nos Estados Unidos, com Eugene Gardner, detectou píons fabricados num acelerador. Ajudou a criar o Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) e o CNPq. A Plataforma Lattes, o currículo dos pesquisadores brasileiros, leva o nome dele.

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  Peter Higgs

  1929 a 2024 · Inglaterra

  A partícula que dá massa

  Previu em 1964 a partícula encontrada no CERN em 2012, o bóson de Higgs.

  Saiba mais

  Em 1964, ele e outros físicos, como François Englert e Robert Brout, explicaram como as partículas ganham massa: elas "atravessam" um campo invisível que existe em todo o Universo, o campo de Higgs. A teoria previa uma partícula, que só foi encontrada 48 anos depois, no maior acelerador do mundo. Higgs e Englert ganharam o Nobel de Física em 2013.

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  Stephen Hawking

  1942 a 2018 · Inglaterra

  Buracos negros

  Descobriu que os buracos negros soltam um brilho fraquinho e podem até evaporar.

  Saiba mais

  Aos 21 anos descobriu que tinha uma doença que paralisa os músculos aos poucos (ELA). Continuou trabalhando por mais de 50 anos e falava com a ajuda de um computador. Em 1974 mostrou que, pela física quântica, os buracos negros soltam uma radiação, hoje chamada radiação Hawking. O livro "Uma Breve História do Tempo" (1988) vendeu milhões de exemplares.

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  Marcelo Gleiser

  nasceu em 1959 · Brasil (Rio de Janeiro)

  Cosmologia e divulgação

  Físico e escritor, ensina o Universo para milhões de brasileiros.

  Saiba mais

  É professor de física e astronomia no Dartmouth College, nos Estados Unidos. Pesquisa a origem do Universo e da vida e escreveu livros como "A Dança do Universo". Em 2019 ganhou o Prêmio Templeton, o primeiro latino-americano a receber esse prêmio.

A foto mais inteligente da história

Em outubro de 1927, os maiores físicos do mundo se reuniram em Bruxelas, na Bélgica, para discutir a nova física quântica. Einstein e Bohr discordaram sobre o acaso na natureza, numa conversa que durou anos. Einstein dizia que "Deus não joga dados"; os experimentos feitos depois deram razão à visão de Bohr.

Hoje a física é feita por milhares de pessoas no mundo todo, inclusive no Brasil: no CBPF, no Rio; no Instituto de Física da USP; na Unicamp; na UFMG, em Belo Horizonte; e em dezenas de outras universidades. Muitos físicos brasileiros trabalham no CERN e em telescópios espalhados pelo mundo.

📜 Linha do tempo da física

1. c. 250 a.C.

   Alavanca e empuxo

   Arquimedes explica a alavanca e por que as coisas boiam.

2. 1543

   O Sol no centro

   Nicolau Copérnico propõe que a Terra e os planetas giram em volta do Sol.

3. 1609 e 1610

   O telescópio de Galileu

   Galileu vê as crateras da Lua e quatro luas de Júpiter.

4. 1687

   As leis de Newton

   Newton publica as três leis do movimento e a gravitação universal.

5. 1800

   A primeira pilha

   O italiano Alessandro Volta cria a pilha elétrica. A palavra "volt" vem do nome dele.

6. 1831

   Eletricidade com ímã

   Faraday descobre a indução: a base dos geradores e das usinas.

7. 1865

   A luz é onda

   Maxwell mostra que a luz é uma onda elétrica e magnética.

8. 1895

   O raio X

   O alemão Wilhelm Röntgen descobre o raio X, que atravessa a pele e mostra os ossos.

9. 1896 a 1898

   A radioatividade

   Henri Becquerel, Marie e Pierre Curie descobrem que certos materiais soltam raios sozinhos.

10. 1900

    Os pacotinhos de energia

    Max Planck dá o primeiro passo da física quântica.

11. 1905

    O ano milagroso de Einstein

    Relatividade restrita, E = mc² e os fótons, a luz em pacotinhos.

12. 1911

    O núcleo do átomo

    Rutherford descobre que o átomo tem um núcleo minúsculo.

13. 1915

    Relatividade geral

    Einstein explica a gravidade como a curvatura do espaço e do tempo.

14. 1919

    O eclipse de Sobral

    Cientistas fotografam um eclipse em Sobral (CE) e na ilha do Príncipe, na África, e confirmam que a gravidade do Sol desvia a luz das estrelas.

15. 1925 a 1927

    A física quântica

    Heisenberg, Schrödinger, Bohr, Dirac e outros constroem a mecânica quântica.

16. 1938 e 1939

    A fissão nuclear

    Otto Hahn e Fritz Strassmann partem o urânio; Lise Meitner e Otto Frisch explicam o que aconteceu.

17. 1947

    O méson pi e o transistor

    César Lattes ajuda a descobrir o píon. No fim do ano, nos Estados Unidos, é criado o transistor, a pecinha que está em todo chip.

18. 1960

    O laser

    Theodore Maiman faz funcionar o primeiro laser, uma aplicação da física quântica.

19. 1964

    A ideia do bóson de Higgs

    Peter Higgs, François Englert e outros explicam de onde vem a massa das partículas.

20. 1969

    O homem na Lua

    A missão Apollo 11 pousa na Lua, guiada pelas leis de Newton.

21. 1974

    Buracos negros brilham

    Stephen Hawking mostra que buracos negros soltam radiação.

22. 1990

    O telescópio Hubble

    O telescópio espacial Hubble vai para o espaço. Em 2021 viria o James Webb.

23. 2012

    O bóson de Higgs

    O CERN anuncia a descoberta da partícula prevista 48 anos antes.

24. 2015

    Ondas gravitacionais

    O LIGO "ouve" o choque de dois buracos negros. Nobel de 2017.

25. 2019

    A foto do buraco negro

    O Event Horizon Telescope mostra a primeira imagem da sombra de um buraco negro.

26. 2022

    Fusão e inteligência artificial

    Uma IA controla o plasma de um reator de fusão na Suíça, e o laboratório NIF, nos Estados Unidos, tira da fusão mais energia do que os lasers entregaram ao combustível.

27. 2024

    Nobel para as redes neurais

    John Hopfield e Geoffrey Hinton ganham o Nobel de Física pelas bases da inteligência artificial.

28. 2025

    Quântica num circuito

    John Clarke, Michel Devoret e John Martinis ganham o Nobel pelos circuitos que deram origem aos computadores quânticos.

☕ A física no dia a dia de Candeias

Não precisa ir ao laboratório: a física trabalha na lavoura, na estrada, na cozinha e no céu de Minas.

💧 Furnas: a água que vira luz

A barragem segura a água do Rio Grande lá em cima. A água guardada tem energia de altura. Quando ela desce pelos tubos, ganha velocidade e gira as turbinas. Cada turbina está presa a um gerador: um ímã enorme girando dentro de bobinas de fio, exatamente como Faraday descobriu em 1831.

1. Água no alto
2. Queda
3. Turbina gira
4. Gerador
5. Linhas de transmissão
6. Sua casa

A Usina de Furnas tem potência de cerca de 1.216 megawatts. O lago, o "Mar de Minas", fica pertinho de Candeias. Antes de chegar às casas, a tensão é aumentada nos transformadores para viajar longe com menos perda, e depois é baixada de novo, no poste da rua.

🚜 O trator, a colhedora e a alavanca

• Marcha reduzida: o trator troca velocidade por força. As engrenagens fazem a roda girar mais devagar, mas com mais força para puxar a grade ou subir o morro.
• Pneu largo: espalha o peso numa área maior. A pressão no solo fica menor e o trator afunda menos na terra molhada.
• Lastro: peso na frente do trator ajuda a roda dianteira a não levantar quando ele puxa muita carga. Trator empinando e tombando é um dos acidentes mais graves da roça.
• Alavanca: o pé de cabra, o carrinho de mão, a tesoura de poda e o alicate multiplicam a força. Quanto mais longe do apoio você faz força, menos força precisa. Teste no simulador.
• Colhedora de café: varetas que vibram derrubam os grãos maduros, que são mais pesados e se soltam mais fácil do galho.

🔥 O calor do torrador de café

No torrador, o grão recebe calor dos três jeitos ao mesmo tempo:

• Condução: o grão encosta no tambor de metal quente.
• Convecção: o ar quente circula entre os grãos. O tambor gira para tudo esquentar por igual.
• Radiação: as paredes quentes do tambor irradiam calor.

Por volta dos 200 °C, a água de dentro do grão vira vapor, a pressão aumenta e o grão estala, como pipoca: é o "primeiro crack", que o torrador escuta para saber o ponto. Na saída, o café vai para uma bandeja com ventilador, que tira o calor rápido para a torra parar na hora certa. A química do que acontece dentro do grão está na seção Química.

⚡ A cerca elétrica do pasto

O eletrificador manda pulsos curtinhos, mais ou menos um por segundo, com tensão alta (alguns milhares de volts) e muito pouca energia. O fio fica em cima de isoladores, para a corrente não escapar pelos mourões.

O choque só acontece quando o circuito fecha: o animal encosta no fio e a corrente passa pelo corpo dele, entra no chão e volta pela terra até a haste de aterramento do aparelho. Por isso, com chão muito seco ou aterramento ruim, a cerca fica fraca. Passarinho pousado no fio não leva choque: ele não está tocando no chão.

Segurança: use só eletrificador próprio e certificado, nunca ligue o arame direto na tomada, coloque placas de aviso e mantenha as crianças longe. Desligue antes de consertar e não use arame farpado eletrificado.

📱 O celular, o GPS e a física moderna

O celular é um resumo da física: a tela de toque percebe a eletricidade do seu dedo; o chip tem bilhões de transistores, que só funcionam graças à física quântica; a câmera transforma luz em eletricidade; e a antena conversa com a torre por ondas de rádio.

O GPS calcula onde você está medindo quanto tempo os sinais de vários satélites levam para chegar. Como a luz anda 300 mil km por segundo, um erro de um milionésimo de segundo dá 300 metros de erro. Por isso os relógios dos satélites são corrigidos pela relatividade de Einstein.

A foto ao lado é do LIGO, que mede tremidas do espaço menores que um próton. Ele usa laser e espelhos, e a mesma precisão de relógio e de luz que existe, em versão menor, dentro do seu celular.

🌩️ Raios em Minas: física que salva vidas

O raio é uma faísca gigante entre a nuvem e o chão. Dentro da nuvem de tempestade, gelo e gotas se chocam e separam cargas elétricas. Quando a diferença fica grande demais, o ar não aguenta e a eletricidade passa de uma vez, esquentando o ar a cerca de 30 mil °C. O ar quente se expande de repente e faz o estrondo: o trovão.

O Brasil é o país com mais raios do mundo: em média, quase 78 milhões por ano, segundo o INPE. Minas Gerais está entre os estados com mais mortes por raio. A maioria das vítimas estava ao ar livre, muitas vezes no trabalho do campo.

• Ouviu trovão? Você está perto o bastante para ser atingido. Procure abrigo: casa ou carro fechado (a lataria funciona como gaiola de Faraday).
• Não fique debaixo de árvore sozinha, no meio do pasto, perto de cerca de arame, no açude ou no rio.
• Saia de cima do trator ou da moto e não segure ferramentas de cabo comprido.
• Dentro de casa, fique longe do chuveiro e de aparelhos ligados na tomada durante a tempestade.
• Espere uns 30 minutos depois do último trovão para sair.

Conte os segundos do relâmpago no simulador · Guia de sobrevivência

🤖 Física com inteligência artificial e os avanços de hoje

A física ajudou a criar a inteligência artificial, e agora a IA ajuda os físicos a analisar montanhas de dados, controlar máquinas e descobrir coisas novas. Tudo o que está aqui foi publicado em revistas científicas ou premiado.

Prêmio Nobel de Física 2024

A física por trás da inteligência artificial

John Hopfield criou em 1982 uma rede que guarda e recupera "lembranças", usando a mesma matemática que os físicos usam para estudar ímãs. Geoffrey Hinton partiu dela e criou, com colegas, a "máquina de Boltzmann", que usa ideias da física do calor para aprender sozinha a reconhecer padrões.

Essas redes neurais são a base das IAs de hoje, que reconhecem voz e fotos, traduzem textos e conversam. Em 2024, os dois ganharam o Nobel de Física "por descobertas que permitem o aprendizado de máquina com redes neurais artificiais".

Prêmio Nobel de Física 2025

Física quântica que dá para pegar na mão

Nos anos 1980, na Universidade da Califórnia, em Berkeley, John Clarke, Michel Devoret e John Martinis mostraram que um circuito elétrico do tamanho de uma unha, feito de material supercondutor e resfriado quase ao zero absoluto, se comporta como um único átomo: atravessa barreiras pelo "tunelamento" e só aceita certos níveis de energia.

Esses circuitos viraram os qubits dos computadores quânticos de hoje. Em 2025, os três ganharam o Nobel "pela descoberta do tunelamento quântico macroscópico e da quantização da energia num circuito elétrico".

🔥 IA que segura o "sol" da fusão

Para fazer fusão nuclear na Terra, o gás a milhões de graus (o plasma) precisa ficar preso por ímãs, sem tocar nas paredes. Em 2022, a Google DeepMind e o Swiss Plasma Center, da EPFL, publicaram na revista Nature que uma IA aprendeu a controlar sozinha os ímãs do reator TCV e dar ao plasma várias formas diferentes.

No mesmo ano, o laboratório NIF, nos Estados Unidos, tirou de uma reação de fusão mais energia do que os lasers entregaram ao combustível, pela primeira vez. A energia de fusão nas tomadas ainda deve levar décadas.

🔎 IA caçando partículas no CERN

No LHC acontecem cerca de um bilhão de colisões por segundo. Não dá para guardar tudo: programas de aprendizado de máquina ajudam a escolher, em frações de segundo, quais colisões são interessantes, e a separar os sinais raros, como os do bóson de Higgs, do "barulho" de fundo.

🌌 A foto de um buraco negro

Em abril de 2019, o projeto Event Horizon Telescope juntou radiotelescópios do mundo inteiro, como se fossem um só do tamanho da Terra, e mostrou a sombra do buraco negro da galáxia M87, a 55 milhões de anos-luz, com 6,5 bilhões de vezes a massa do Sol. Em 2022 veio a imagem do buraco negro do centro da nossa galáxia, a Via Láctea. Montar as imagens exigiu programas de computador novos.

〰️ Ouvindo o espaço tremer

Em 14 de setembro de 2015, os dois detectores do LIGO, nos Estados Unidos, registraram ondas gravitacionais pela primeira vez: o choque de dois buracos negros a mais de 1 bilhão de anos-luz. Einstein tinha previsto essas ondas cem anos antes. Rainer Weiss, Barry Barish e Kip Thorne ganharam o Nobel de 2017. Hoje, programas de IA ajudam a achar esses sinais no meio do ruído.

💻 Computadores quânticos

Em vez de bits que são 0 ou 1, eles usam qubits, que aproveitam as regras quânticas. Em 2019, o Google disse que seu chip Sycamore fez em minutos um cálculo que levaria milhares de anos num supercomputador comum; outros cientistas contestaram o tamanho dessa vantagem. Em 2024, o chip Willow mostrou que dá para corrigir os erros dos qubits melhor à medida que se usam mais deles. Ainda são máquinas de pesquisa.

🌦️ IA na previsão do tempo

A previsão do tempo usa as leis da física do ar e da água, calculadas em supercomputadores. Desde 2023, modelos de IA treinados com décadas de dados, como o GraphCast, do Google DeepMind, publicado na revista Science, fazem previsões de vários dias em menos de um minuto, com qualidade parecida ou melhor em muitos casos. Os serviços de meteorologia usam as duas coisas juntas.

E o que a IA não faz? Ela pode errar e não substitui a experiência. Cada resultado achado com ajuda de IA precisa ser conferido pelos cientistas, com medidas de verdade, antes de virar conhecimento.

🤩 Curiosidades da física

• 💡Sete voltas e meia

  A luz anda quase 300 mil km por segundo. Num segundo, daria umas 7 voltas e meia em volta da Terra.

• ☀️A luz do Sol é do passado

  A luz que chega agora saiu do Sol há uns 8 minutos e 20 segundos. A da Lua leva pouco mais de 1 segundo.

• ⚡Mais quente que o Sol

  O ar por onde passa um raio chega a cerca de 30 mil °C, umas cinco vezes a temperatura da superfície do Sol.

• 🌍Você está correndo

  Por causa do giro da Terra, Candeias anda mais de 1.500 km/h para o leste. E a Terra viaja cerca de 107 mil km/h em volta do Sol.

• 🌕A Lua está indo embora

  A Lua se afasta da Terra uns 3,8 centímetros por ano, mais ou menos o quanto a unha cresce.

• 👣Pegada eterna

  Na Lua não tem vento nem chuva. As pegadas dos astronautas de 1969 devem durar milhões de anos.

• 🔊Som na água

  O som anda cerca de 340 metros por segundo no ar e mais de 1.400 na água: mais de quatro vezes mais rápido.

• ⚛️Quase tudo é vazio

  Se o núcleo de um átomo fosse uma bolinha de gude no meio do Mineirão, os elétrons estariam rodando lá pelas arquibancadas.

• 👻Partículas fantasmas

  Trilhões de neutrinos que vêm do Sol atravessam o seu corpo a cada segundo, sem você sentir nada.

• 🚀Mais alto no espaço

  Sem o peso apertando a coluna, os astronautas ficam alguns centímetros mais altos. Voltando à Terra, encolhem de novo.

• 🌌Olhando o passado

  Quando você vê uma estrela, vê a luz que saiu dela há anos, séculos ou milhares de anos.

• ⏳Um dia maior que o ano

  Vênus gira tão devagar que um dia lá (243 dias da Terra) é mais comprido que o ano dele (225 dias).