quarta-feira, 15 de junho de 2011

Galileo e o Pêndulo

Galileu Galilei nasceu a 15 de Fevereiro de 1564, em Pisa, Itália. Foi o primogénito de sete filhos de um músico. Estudou medicina por vontade do pai na Universidade de Pisa, desistindo dois anos mais tarde para passar a estudar matemática. Como isto não agradou o seu pai, foi obrigado a abandonar a Universidade. Desempenhou um papel essencial na Revolução Científica ao contribuir para várias áreas da física e da astronomia, introduzindo o método científico e tentando descrever os fenómenos da física através da linguagem matemática.

A concepção da Física que vigorava na altura era a de Aristóteles, que afirmava que corpos mais pesados caíam mais rapidamente que os mais leves no mesmo meio e Galileu supunha que a diferença das suas velocidades de queda se devesse à diferença de densidade entre os corpos. O problema do movimento de corpos suspensos foi-lhe naturalmente aliciante. Reza a história que o seu interesse por pêndulos surgiu quando assistia a uma missa na Catedral de Pisa, na época em que frequentava a Universidade local em 1588. Galileu observou a forma como os candelabros pendurados na Catedral oscilavam e ficou surpreendido pelo facto de candelabros com uma amplitude de oscilação maior parecerem levar o mesmo tempo a percorrer a uma determinada distância que candelabros com menor amplitude.

Só em 1602 é que apresentou a um amigo seu pela primeira vez a ideia do isocronismo de pêndulos, isto é, que o seu período de oscilação de um pêndulo é independente da sua amplitude (para pequenas oscilações apenas). Foi o inicio do estudo do movimento harmónico simples. No ano seguinte, um outro amigo com quem partilhou a descoberta começou a usar pêndulos para medir a pulsação dos seus pacientes, com um instrumento a que chamou pulsilogium.

Galileu investigou as características de pêndulos e chegou à conclusão não só que eram isócronos, característica que, repete-se, só é válida em regime de pequenas oscilações, como também voltavam praticamente à altura a que tinham sido largados, o que hoje se admite como manifestação da conservação
de energia, um conceito ainda não introduzido na época. Além disso, observou que pêndulos mais leves cessavam a sua oscilação mais rapidamente que os que possuíam pesos maiores e que o quadrado do período de oscilação é proporcional ao comprimento do pêndulo.

Os relógios que estavam ao dispor no tempo de Galileu eram francamente pouco precisos. Tratavam-se de relógios mecânicos que tinham vindo substituir os relógios de água e foram sendo aperfeiçoados, tornado-se mais pequenos e ganhando precisão, mas que se adiantavam ou atrasavam de forma imprevisível, o que os fazia inadequados até para observações astronómicas. Galileu efectuava todas as medições do período dos pêndulos usando como cronómetro a sua pulsação cardíaca. Os pêndulos passaram também a ser utilizados como metrónomos para estudantes de música. Em 1641, quando Galileu já estava completamente cego, ocorreu-lhe que talvez fosse possível adaptar o pêndulo a relógios, utilizando pesos ou molas. Ele acreditava que os defeitos dos relógios convencionais pudessem ser corrigidos pelo movimento periódico intrínseco aos pêndulos. Numa ocasião que o seu filho Vicenzio o visitou, ele contou-lhe as suas intenções e pediu-lhe para desenhar esboços da máquina. Decidiram construí-la, para verificar a existência de erros inesperados teoricamente. Foi a descoberta de Galileu que permitiu o florescer de novos relógios muito mais precisos, porque o período do pêndulo depende do seu comprimento, uma variável fácil de controlar, ao invés da sua amplitude, como se julgava e que é de difícil controlo. A aplicação deste princípio encontra-se patente tanto nos antigos relógios de pêndulo quanto nos relógios em que oscila uma mola ou os que possuem um cristal de quartzo a oscilar. Quinze anos depois da sua morte, em 1657, Christiaan Huygens, autor que também demonstrou que o pêndulo não é precisamente isócrono, publicou um livro em que descrevia o relógio de
pêndulo, marcando efectivamente o início do desenvolvimento destes aparelhos.

Na época dos descobrimentos marítimos, Cristóvão Colombo navegou para Ocidente convicto de que era possível chegar à Índia desse modo. Quando desembarcou na América pensou estar na Índia porque o sistema de navegação da altura era incapaz de fornecer uma medida precisa da longitude. Para a latitude
bastava medir a altitude em graus da estrela Polar acima do horizonte, mas a longitude requeria medidas precisas de tempo, que o relógio de uma caravela após meses de viagem não conseguia estimar. Só mais de um século depois da descoberta de Galileu foi possível construir um relógio adequado à navegação marítima.

Natacha Violante Gomes Leite

Referências:

http://galileo.rice.edu/lib/student_work/experiment95/galileo_pendulum.html
http://galileo.rice.edu/bio/narrative_2.html
http://cnx.org/content/m11929/latest/
http://www.suite101.com/content/galileos-pendulum-a15031

2 comentários:

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