Teoria do ímpeto

A teoria do ímpeto (do latim ímpeto = empurrar para frente, balançar) é uma teoria ultrapassada para a explicação "dinâmica" do movimento dos corpos, que emergiu de uma crítica cristã à teoria materialista do movimento aristotélico . O ímpeto é uma causa imaterial (imaterial) do movimento, ou melhor, “força” espiritualmente compreendida que é transferida para um corpo a ser movido a fim de realizar seu movimento.

Na Idade Média, a teoria do ímpeto formou uma base importante para a balística . Na Mecânica Clássica , baseada na obra de Isaac Newton , o conceito de ímpeto foi eliminado e seu significado fluiu parcialmente para o movimento inercial sem causa , o momento e a energia cinética .

Investigações em alunos do primeiro ano sobre sua compreensão do comportamento de objetos em movimento mostraram que as explicações intuitivas de grande parte dos sujeitos ainda são muito semelhantes à teoria do ímpeto.

história

A teoria do ímpeto já foi discutida no século 6 pelo falecido estudioso grego antigo Johannes Philoponos . Um precursor da teoria também foi representado por Franz von Marchia no século XIV. O filósofo francês Johannes Buridan desenvolveu então a teoria do ímpeto de forma decisiva. Até mesmo Galileu Galilei usou em seus primeiros escritos e até nos "Discursos" uma descrição de corpos caindo, que se aproximava da teoria do ímpeto, e Leonardo da Vinci passou a descrever movimentos circulares de volta ao conceito de Kreisimpetus. Newton usa a palavra 'ímpeto' nos Principia como uma manifestação de sua 'força de inércia', que mantém o movimento ou o repouso.

Exemplo clássico: problemas balísticos

história

Trajetória de uma bala de canhão de acordo com a teoria do ímpeto estendido

A teoria do ímpeto, como a física aristotélica, presumia que o movimento só era possível enquanto uma causa correspondente do movimento (na perspectiva de hoje, uma força ) estivesse ativa. Para manter um objeto em movimento, ele deve ser movido constantemente por outro corpo. No entanto, essa suposição impossibilitou a explicação do movimento dos projéteis, uma vez que eles não têm contato com nenhum outro corpo sólido após saírem do cano da arma. A teoria do ímpeto resolveu esse problema ao assumir uma força causal imaterial que é impressa no projétil quando ele é disparado - o ímpeto. Para explicar a desaceleração constante do movimento observada em objetos reais, foi ainda assumido que o ímpeto diminui continuamente. Quando o ímpeto se esgotar, o corpo deve cair perpendicularmente ao solo.

Trajetória de um projétil

para Avicena

depois de Albert von Rickmersdorf

De acordo com a descrição do filósofo persa Avicena no século 11, um projétil se move em linha reta na direção do fogo após deixar a arma até que seu ímpeto inicial seja totalmente consumido (A → B). Em seguida, o corpo deve parar por um breve momento (ponto B), para então experimentar um impulso para baixo devido ao seu peso natural, fazendo com que caia verticalmente para baixo (B → C).

O escolástico Albert von Rickmersdorf sugeriu uma descrição mais precisa da trajetória no século XIV. Ele dividiu o movimento em três fases. Inicialmente, o ímpeto é tão alto que supera o peso natural do corpo. O corpo se move em linha reta (A → B). Com o desaparecimento do ímpeto, a influência do peso aumenta e o projétil descreve um arco (B → C). Quando o ímpeto se esgota, o projétil cai perpendicularmente ao solo (C → D).

O mais tardar com a formulação de Pierre Gassendi do princípio da inércia e os experimentos que realizou no século 17, a validade da teoria do ímpeto foi refutada.

Trajetória real

Sem considerar as forças aéreas em um objeto em vôo livre ( atrito de superfície , arrasto de forma , sustentação aerodinâmica ou força descendente ), a trajetória é uma parábola de trajetória . No caso de objetos lentos, a forma parabólica é amplamente mantida mesmo quando as forças aéreas são levadas em consideração (exemplo: jogar uma bola de tênis de uma mão para a outra). Todas as forças aéreas individuais crescem exatamente ou aproximadamente quadraticamente com a velocidade de vôo, de modo que a força total (resultando também a resistência total) aumenta quadraticamente com a velocidade. Em altas velocidades, mais energia cinética é perdida ao superar a resistência do ar, e menos energia é convertida em movimento contra a gravidade ( energia potencial ).

Este fato tem impacto no desenho da trajetória de vôo ideal ou no ângulo de disparo de um projétil. Objetos reais rápidos, como bolas de canhão , uma bola de golfe arremessada, uma lança ou disco lançada ou as gotas de um jato de água pressurizada, movem-se em trajetórias semelhantes às esperadas de acordo com a teoria do ímpeto. A distância máxima não é atingida em um ângulo de lançamento de 45 °, como pode ser calculado para projéteis sem forças aéreas, mas em ângulos menores, ou seja, quanto menores os ângulos, maior a velocidade de lançamento e menor a massa do objeto em relação para a área da seção transversal é. A este respeito, a teoria do ímpeto fornece - embora factualmente incorreta - uma solução aproximada muitas vezes útil para o que pode ser observado a olho nu ou registros de trajetória simples (por exemplo, linha de umidade em uma parede vertical pulverizada).

literatura

• Michael McCloskey: Teoria do Impetus e Intuição em Física. Em: Spectrum of Science: Newtons Universum , Heidelberg 1990, ISBN 3-89330-750-8 , página 18.
• Ed Dellian: A mecânica quântica implica o conceito de ímpeto? , Physics Essays 3 No. 4 (1990), página 365.
• Klaus Hentschel : Sobre a história conceitual e problemática de 'Impetus', em Hamid Reza Yousefi e Christiane Dick (orgs.) O risco do novo. Contexts and Restrictions of Science , Nordhausen: Bautz 2009, pp. 479–499.
• Michael Wolff : História da Teoria do Impetus. Investigações sobre a origem da mecânica clássica . Frankfurt: Suhrkamp, ​​1978.

Evidência individual

1. ↑ A. Caramazza, M. McCloskey, B. Green: Crenças ingênuas em assuntos "sofisticados": Equívocos sobre trajetórias de objetos. In: Cognition 9 (2), 1981, pp. 117-123.
2. ↑ Edgar Fieberg: O conhecimento intuitivo das leis do movimento: Investigações psicológicas do desenvolvimento sobre o conhecimento intuitivo em ação, percepção e julgamento . Waxmann Verlag, 1998, ISBN 978-3-89325-646-4 . 
3. ^ Isaac Newton, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (IB Cohen, ed.), Berkeley: University of California Press 1999