Entenda três conceitos de Física usando Mario Kart
Já se perguntou por que o kart demora para parar, mesmo quando apertamos o freio?
A saga de dois irmãos encanadores para resgatar uma princesa sequestrada é a base de uma das franquias mais famosas do mundo dos videogames. “Super Mario Bros.” é um sucesso que ultrapassa os consoles, cravando nomes como Mario, Luigi, Princesa Peach e Bowser no imaginário popular de crianças e adultos. Mas para além de consertar canos e salvar princesas, Mario acabou desenvolvendo uma função inesperada nesses quase 40 anos de carreira: ensinar Física.
Falando especificamente do game “Mario Kart“, um jogo onde os personagens se desafiam em uma corrida, é possível observar, na prática, alguns conceitos da disciplina que aprendemos na escola. Mas, calma, ninguém está dizendo que o game é didático ou deve ser encarado como lei quando o assunto é Física – o objetivo final do videogame é o entretenimento. Mas que serve para entender uns conceitos, isso serve.
O GUIA DO ESTUDANTE separou três conceitos de Física que podemos observar enquanto jogamos “Mario Kart”. Afinal, às vezes fica difícil entender conceitos teóricos – treinar o olho para observar no dia a dia conteúdos que vemos em sala de aula é uma das principais dicas para aprender com mais eficiência.
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Mas antes…
Antes de dispararmos nessa corrida, uma breve contextualização. A maior parte dos conceitos que veremos a seguir fazem parte do campo da Física conhecido como “Mecânica“. Ela estuda, de forma geral, os movimentos dos corpos, englobando áreas como Cinemática, Dinâmica e Elástica.
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Enquanto os estudos da Cinemática se preocupam apenas em descrever os movimentos dos corpos, sem se prender a suas causas e consequências, a área da Dinâmica é o campo da Física que estuda as causas dos movimentos. O que coloca um corpo em movimento? O que é preciso para manter um corpo se movendo? O que provoca as variações de direção, sentido e intensidade em um movimento?
Essas são algumas das questões explicadas pela Dinâmica e que podem ser vistas no contexto de “Mario Kart”.
Parte dessas respostas devem ser creditadas a um dos maiores gênios da ciência: o físico e matemático inglês Isaac Newton – que, inclusive, já apareceu em um dos games da franquia. No final do século 17, Newton publicou um dos maiores livros científicos de todos os tempos, “Princípios Matemáticos da Filosofa Natural“, em que formulou três princípios essenciais para a compreensão dos movimentos, as chamadas “leis de Newton”.
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Pois então, sem mais delongas, vamos às aplicações no mundo de “Mario Kart”.
1 – Primeira lei de Newton
Newton baseou-se nas conclusões de Galileu para afirmar que os corpos podem estar, na natureza, em dois estados: em repouso ou em Movimento Retilíneo Uniforme (MRU). Na ausência de forças, ou no caso em que a força resultante é nula, a tendência é que o corpo se mantenha em seu estado natural.
Corpos em estado natural são aqueles que estão em equilíbrio. Este equilíbrio pode ser estático (o corpo está em repouso) ou dinâmico (o corpo está em MRU). Este estado só é alterado pela intervenção de uma força qualquer. Foi assim que Newton formulou sua primeira lei, também chamada princípio da inércia.
Vejamos um exemplo dia a dia: quando um ônibus freia bruscamente, os passageiros são projetados para a frente. Na frenagem, a velocidade do ônibus diminui graças à força dos freios sobre as rodas. Mas os passageiros não são desacelerados. E, por inércia, tendem a se manter no MRU.
“Todo corpo persiste em seu estado de repouso, ou de movimento retilíneo uniforme, a menos que seja obrigado a mudar de estado pela ação de forças aplicadas sobre ele”.
No mundo de “Mario Kart”, esta talvez seja a aplicação mais clara. Entendendo que um corpo tende a persistir no seu estado de equilíbrio (seja ele em movimento ou em repouso), observamos que quando apertamos o botão de acelerar com o kart parado, estamos incidindo uma força que alterará a tendência dessa inércia. Neste caso, iniciando o movimento do carro.
Da mesma forma, quando paramos de apertar esse botão, o kart não para automaticamente: vai, gradualmente, perdendo o movimento até ficar parado novamente, graças ao atrito. Assim como o ônibus na vida real, o corpo vai cedendo à tendência de manter o equilíbrio.
Isto explica também porque, antes da corrida começar, já devemos apertar o botão de acelerar durante a contagem regressiva. Nos momentos finais do “3, 2, 1, Go!”, o jogador já deve começar a apertão o botão para o kart ir vencendo a tendência de seu repouso e começar a ganhar velocidade. Mas cuidado! Acelerar muito antes da partida pode fazer o carro derrapar.
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2 – Segunda lei de Newton
Agora, o que acontece quando a força resultante que atua em determinado corpo não for nula? Isaac Newton também pensou nisso! E divulgou suas conclusões em sua segunda lei, também chamada de princípio fundamental da dinâmica.
A fórmula geral usada na Segunda Lei de Newton é F = m.a (sendo “F” a força; “m” a massa e “a” a aceleração).
“A aceleração que um corpo adquire é diretamente proporcional à resultante das forças que atuam sobre ele e tem a mesma direção e o mesmo sentido dessa resultante.”
Detalhando: uma força provoca uma aceleração no corpo. A intensidade da aceleração causada por essa força tem a mesma direção e o mesmo sentido. E é inversamente proporcional à massa desse corpo – o que quer dizer que quanto menor for a massa, maior será a aceleração.
Portanto, a força resultante e a aceleração são duas grandezas físicas intimamente associadas. E a resultante das forças aplicadas sobre um corpo é igual ao produto de sua massa pela aceleração que o corpo adquire. Quanto maior for a intensidade da força resultante aplicada sobre um corpo, maior será a aceleração adquirida.
Isto é, mesmo se aplicarmos a mesma força em corpos com diferentes massas, vamos obter diferentes acelerações.
Em “Mario Kart”, ao escolher um piloto com uma massa maior, como o vilão Bowser, observamos que é necessário mais força para o kart se mover na mesma aceleração que o de um personagem de massa menor, como o Toad – ainda que o kart do Bowser atinja maior velocidade com o tempo. Ao escolher o vilão, levamos mais tempo para ganhar velocidade depois que pressionamos o botão de acelerar.
Assim como Newton descreve, podemos observar que quanto maior for a massa de um corpo, maior será a força resultante necessária para produzir determinada aceleração.
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3 – Colisão elástica
Na Física, em qualquer choque entre dois ou mais corpos (dentro de um sistema fechado), haverá sempre a conservação da quantidade de movimento. No entanto, diferentes situações podem ocorrer.
Quando, por exemplo, dois corpos se chocam e continuam unidos, verifica-se o chamado choque inelástico. Neste caso, embora a quantidade de movimento se conserve, acontece uma perda significativa de energia cinética do sistema. É como se os corpos “grudassem” entre si. Um exemplo seria uma bola de argila sendo disparada na parede: a bola é deformada e não “quica” de volta, fixando-se na parede.
Se, por outro lado, o choque ocorrer sem deformações permanentes, pode ser classificado como choque elástico. Neste cenário, conserva-se a quantidade de movimento bem como a energia cinética do sistema. Mas esta é uma situação idealizada, impossível de acontecer na vida real.
Na prática, qualquer colisão resulta em alguma perda de energia – que pode ser dispersada, por exemplo, em forma de som (energia sonora) ou calor (energia térmica). Um cenário ilustrativo seria duas bolas de bilhar batendo entre si: elas batem e voltam, sem se deformarem ou grudarem.
Existem ainda os choques parcialmente elásticos, que abrangem toda a gama de possibilidades entre os extremos do choque elástico e do inelástico.
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Em “Mario Kart”, observamos que os dois tipos de colisão estão presentes. A mais comum é a elástica. Quando dois karts batem entre si, eles não grudam ou se destroem na colisão, mas sim quicam elasticamente. Movimento semelhante acontece quando o kart pula em cogumelo gigante: em vez de se prender à superfície ou ter seu formato alterado, o choque parece gelatinoso e o kart quica. No universo do game, o fungo funciona como uma cama elástica.
Um exemplo de colisão ineslática seria quando o item Blooper borrifa tinta preta nos jogadores e a visão da tela é prejudicada, dificuldade a navegação pela estrada. A tinta é jogada na tela e gruda, não quicando de volta.
É claro que há outros inúmeros conceitos de Física que podemos encontrar no jogo – o atrito entre as rodas e a superfície da estrada, os diferentes tipos de aceleração usados durante a corrida, a força centrípeta das curvas – a Física, afinal, está em todo lugar. O objetivo aqui foi selecionar os exemplos mais óbvios e intuitivos de compreender.
E aí, bora começar uma nova corrida?
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