Guia de Estudos Seletiva

Escrito por Alex de Sousa

Introdução

Então você está classificado para seletiva não é? Excelente, uma porta acabou de ser aberta para você, e agora pode trilhar o caminho para conseguir uma medalha em uma olímpiada internacional com pessoas brilhantes que também competiram para chegar lá (não só pagaram uma taxa). Este guia é para aqueles alunos conseguirem achar seu caminho do sucesso como autodidatas, ou mesmo para auxiliar um pouco aqueles que estão aprendendo numa sala de aula. Espero que este guia seja do seu agrado, e boa sorte nessa caminhada!

Obs: Caso esteja procurando pela versão antiga deste guia, escrita pelo Victor Ivo, esta se encontra aqui.

Uma Barreira Linguística

Infelizmente, não tenho conhecimento de muitos livros brasileiros bons de estudo para as olímpiadas internacionais, com exceção da Coleção do Curso de Física Básica - Herch Moysés Nussenzveig, a qual só era recomendada bem o seu primeiro e segundo volume, com trechos do terceiro volume incluídos. Na resolução de problemas de olímpiadas passadas você terá que resolver problemas em inglês e muitos dos livros bons em português são traduções de livros estrangeiros, que podem conter erros de tradução. Portanto, saber o básico de inglês é uma das partes essenciais para ir bem neste caminho, não vou dizer que não exista um caminho bom todo em português, mas eu não o conheço. Aprender inglês vai lhe ajudar a encontrar versões originais de bons livros, fazer mais problemas e no geral expandir muito o seu leque de opções de estudo. Por isso, neste guia sempre citarei as versões originais dos livros, com as versões traduzidas (se houverem) os acompanhando.

Mas antes, vamos falar sobre as fases da seletiva:

  • 1ª Fase e 2ª Fase:
    • Aqueles medalhistas na OBF do ano X no nono ano do ensino fundamental ou no primeiro ano do ensino médio ou medalhistas de ouro no oitavo ano do ensino fundamental, poderão ser chamados para participar da 1ª Fase do processo seletivo do ano X+2. Por exemplo, se você for bem na OBF desse ano(2024), você participará do processo seletivo do ano 2026, que começará em 2025(geralmente a primeira fase ocorre em setembro do ano X+1). Tendo feito o corte dessa, seguirá adiante para fazer a 2ª Fase. Ambas são teóricas e contém questões dissertativas, e ambas são realizadas de forma online.
  • TBF:
    • Todos os que fizerem a nota de corte da 2º Fase conseguirão realizar esta, depende um pouco do ano, mas em 2024 foram selecionados 70 alunos. Mas juntam-se a esses 70 mais alguns de outros processos seletivos:
      • Torneio de Física para Meninas (TFM): As 5 melhores estudantes daqui serão chamadas para fazer o TBF do ano X+2, caso já não façam parte do processo seletivo.
      • Repescagem OBFEP: Os 15 melhores estudantes de segundo ano participantes da OBFEP do ano X+1 serão chamados para fazer o TBF do ano X+2, caso já não façam parte do processo seletivo ou sejam classificados por um dos processos acima.
      • Repescagem OBF: Os 10 melhores estudantes de segundo ano participantes da OBF do ano X+1 serão chamados para fazer o TBF do ano X+2, caso já não façam parte do processo seletivo ou sejam classificados por um dos processos acima.
    • Ela é feita em um lugar só, ou seja, todos os estudantes devem viajar para o local de realização, onde acontecerão os seguintes eventos:
      • Discussão dos problemas: Os professores de todos os colégios participantes comparecerão a discussões sobre os problemas a serem realizados pelos competidores. Obviamente, desde a primeira discussão até a última prova, os professores não poderão ter contato com os estudantes.
      • Provas: São realizadas uma prova teórica e uma prova experimental, o modelo dessas provas é semelhante ao da IPhO, a Olímpiada Internacional de Física.
      • Moderação: Os alunos poderão fazer a moderação das suas provas depois de obter cópias de suas soluções e das soluções apresentadas pela banca organizadora. A moderação é um processo onde os competidores vão até a pessoa que fez o problema, para discutir algum aspecto da correção, caso sinta que houve algum equívoco por parte do avaliador.
  • Resultado Final:
    • Os 5 primeiros colocados do TBF irão representar o Brasil na IPhO (International Physics Olympiad), os 5 colocados depois destes irão representar na EUPhO (European Physics Olympiad) e os 4 depois destes irão representar na OIbF (Olímpiada Iberoamericana de Física).

Como Estudar Sozinho

  • Não leia um livro sem prestar atenção e ache que está aprendendo. Nós costumamos ler a maioria das coisas sem realmente prestar atenção, na verdade é tão automático, que somente da sua visão passar por palavras você involutariamente começa a lê-las. Mas isso não é admissível na hora de estudar. Você pode pensar que está absorvendo e entendendo tudo porque "tudo faz sentido" ou "não tive nenhuma dúvida". Infelizmente você provavelmente está sendo vítima da ilusão da profundidade de explicação. Fenômeno muito comum onde vaga familiaridade é confundida com profundo entendimento. Ao invés disso, tente pensar ativamente sobre o que está estudando. Quando ver uma ideia nova, não só a aceite de braços abertos, investigue-a, tente achar possíveis falhas (você não vai conseguir obviamente, mas o ponto aqui é tentar quebrar a cabeça para entender porque você está errado). Em uma demonstração de fórmulas ou equações, entenda exatamente qual o raciocínio e informações utilizadas em cada passo.
  • Assim como não se pode ignorar a prática e o raciocínio, não se pode ignorar a teoria. Às vezes, o aluno pode achar que consegue aprender só praticando. Geralmente ele tenta passar rapidamente pelas principais equações e encaixa-as nas questões do jeito que consegue, muitas vezes de maneira errada. Isso pode levar a horas desperdiçadas resolvendo questões que seriam fáceis ou não resolvendo questões que requerem o mínimo de entendimento teórico. A prática só é bem sucedida quando suportada pela teoria. Você não vai ver vídeos do Messi jogando, e subitamente aprender a driblar, se posicionar e chutar. Você precisa aprender o básico e ter a noção de toda a teoria do que faz um jogador como ele funcionar. Vale mais a pena você gastar um bom tempo na teoria, para deixá-la bem sólida para quando você for utilizá-la.
  • Tome tempo para digerir as ideias. Recomendo que tente fazer algo alternativo além de só ler (ler enquanto pensa ativamente!). Há séculos acredita-se que anotar com um lápis ou caneta num caderno é a melhor maneira de aprender. Muitos no entanto, podem só anotar tudo que estão lendo, sem nenhum objetivo em mente, como robôs copiadores, sem ter nenhum fruto do seu árduo trabalho. Outros podem até mesmo aprender sem nenhuma anotação, apenas explicando para eles mesmo a matéria até estarem satisfeitos com sua explicação. Tem muitos jeitos de aprender algo, e recomendo que você tente achar o que funciona pra você.
  • Repetição espaçada é a melhor maneira de fixar. Você talvez já tenha ouvido falar, mas é quando você pratica em tempos espaçados para garantir que você não esqueça com o tempo. Vai tipo assim, você aprende algo num dia, pratica no outro dia, pratica de novo uma semana depois, um mês depois, etc. Não precisa ser desse jeito exatamente, mas o espírito tá aí. Não é feito de maneira consciente quando estiver fazendo um livro compreensivo, pois isso já deve acontecer naturalmente.
  • Você deve resolver questões levemente acima do seu nível. É conhecido por pesquisadores da área de psicologia o efeito que dificuldade tem no aprendizado. Quando alguém realiza tarefas abaixo do seu nível atual, ela as realiza sem nenhum esforço, podendo a entediar e não levando a nenhum aprendizado. Ao mesmo tempo, se tentar realizar tarefas muito acima do seu nível, ela não consegue realizar e nem mesmo compreender o porque, a frustrando ou a cansando por meio de bater a cabeça contra a parede. O ponto ideal do aprendizado é logo acima, onde você nem tem certeza se consegue resolver, mas também tem alguma ideia do que tentar. Essas questões vão conseguir desafiá-lo a realmente expandir seu conhecimento e compreensão.
  • Não pule direto para as soluções. Também acontece do aluno mal tentar uma questão, e já pular direto para olhar as soluções. Isso aqui cai muito no fenômeno citado no primeiro ponto, onde você pode olhar a solução e pensar: "é claro, eu conseguiria pensar nisso". Isso traz novamente, só uma ilusão de entendimento. Toda questão precisa ser puramente analisada, ser muito tentada (você não deve ter um problema com isso se estiver seguindo o ponto anterior) até que você precise de uma solução. E quando a ler, tente entender totalmente todos os pontos que diferiram, os equívocos no seu entendimento, e os argumentos que você não pensou.
  • Por último, cuide de si mesmo. Um corpo e mente saudáveis ajudam no aprendizado. Além do seu bem estar, exercício foi comprovado como algo que ajuda a aumentar o foco mental, e durante o sono profundo é quando o seu cérebro fixa o que você aprendeu durante o dia. Não adianta querer aprender tudo madrugando, já que provavelmente o conhecimento não vai se fixar direito. Longas sessões de estudo também não são efetivas. Eu sei que muitas pessoas podem dizer que: "Mas funciona pra mim", e tem uma chance pequena de que para você realmente funcione, mas o que é realmente muito provável é que elas vão mais ou menos assim:
    --> Começa a estudar, tudo indo bem.
    --> Encontra algo um pouco mais complicado, tenta quebrar a cabeça.
    --> Não dá certo, mas continua tentando, aqui o foco já se perdeu e a mente está com dificuldade de se concentrar.
    --> Sai rápido pra beber água ou ir ao banheiro ou algo assim, para por um pouco mais de tempo.
    --> Volta e consegue entender a ideia.
    Você pode fazer isso, mas é bem melhor só parar de vez em quando pra descansar e evitar esse tempo raciocinando quando você nem consegue mais se concentrar direito no que está fazendo.

Daqui em diante, iremos falar sobre todos os assuntos que os alunos deverão aprender na sua jornada, e bons livros para usar. Ultimamente a SBF não vem dando muita importância para a primeira fase, com geralmente você passando se não zerar a prova. E a segunda fase, pouco menos de 50% passam, com muitos tendo notas baixíssimas, então com um mínimo de esforço para estudar para seletiva você deve conseguir passar dela. Espero que no futuro isto mude, mas considerando o cenário atual, a coisa mais prudente a se fazer é visar ter uma excelente prova no TBF, onde a competição realmente vale a sua vaga em uma internacional e todos estão competindo de verdade. Quero lembrar que como este guia é feito para alunos medalhistas de OBF, já é esperado o conhecimento matemático e físico necessário para dar os próximos passos (Até certo ponto).

Aprendendo o Essencial

Recentemente, tentando escrever este guia, eu vi nas minhas mãos algo que poderia mudar a trajetória de um aluno. Claro que um guia é apenas uma ajuda na decisão, mas muitas vezes ele pode ser muito confuso ou com decisões que não são nada confortáveis e acabar até mesmo atrapalhando. Por isso, vamos começar olhando as matérias cobradas de acordo com o programa da SBF (Sociedade Brasileira de Física, organização que realiza a OBF) no site dela: Programa_SOIF. Este guia será escrito em preparação para o TBF e para a IPhO, que diz aqui as matérias cobradas na edição de 2024. Por serem similares, creio que preparar para uma, serve muito como preparação para outra. Mais sobre a preparação para a EuPhO e a OIbF no final do guia.

Agora que estamos de acordo com as matérias cobradas, você pode ficar bem mais tranquilo seguindo este guia. Continuando, eu queria algo correto e quase garantido para dar certo, e então eu decidi olhar para fora do Brasil. Procurei o que pessoas de outros países estavam estudando, e acabei encontrando a página do Kevin Zhou, ex-olímpico dos Estados Unidos, que conseguiu uma medalha de ouro na IPhO 2013. Ele tem alguns documentos falando sobre estudar para olímpiadas internacionais e muitas listas. Eu gostei bastante do que eu li dele, e acho que neste guia eu posso mudar o jeito de estudar do Brasil para ficar mais similar a algo que funciona em outros países. Dito isso, entendam que o conteúdo aqui apresentado é extensivamente inspirado nos conselhos dele.

Tendo isto em vista estes são os livros que você precisa fazer de cara:

  • Coleção Completa do Physics - 5ª edição - Halliday, Resnick & Krane. Não deve ser confundido de forma alguma com o Fundamentos da Física do Halliday, Resnick e Walter, este segundo é um livro extremamente básico que não servirá para aprender a matéria em nível suficiente para olímpiadas internacionais. Este livro aqui é uma relíquia antiga, que é um dos responsáveis de todos os anos o time dos Estados Unidos levar 4 ou 5 ouros pra casa da IPhO. A sua alternativa traduzida Física - 5ª edição - Halliday, Resnick & Krane pode ser preferida.
  • Quase qualquer livro compreensivo de cálculo. Nós físicos não estamos tão interessados nos intrínsecos de cálculo e formalidades, nós estamos interessados em efeitos práticos. Você pode usar por exemplo o Calculus - 8ª edição - James Stewart, Daniel Clegg & Saleem Watson ou a sua alternativa traduzida Cálculo - 9ª edição - James Stewart, Daniel Clegg & Saleem Watson. Aqui não acho muito importante se você usa a versão traduzida ou não, afinal matemática é uma ferramenta para a física. Acho importante fazer de qualquer maneira o Cálculo para Entender e Usar - João Barcelos Neto, para se obter os casos mais práticos do cálculo. Sugiro fazer o segundo antes, e caso ache que precise de auxílio adicional, ir atrás do primeiro.

Depois de fazê-los, você já deve ter uma bagagem teórica suficiente para as internacionais, mas caso haja tempo, é bom tentar se melhorar ainda mais.

Avançando mais na matéria

Introdução

Sobre

Aqui você irá aprender algumas técnicas importantes para o estudo de física de olímpiadas. Análise Dimensional, Regressão linear, e outras técnicas devem ser aprendidas.

Fontes

  • Introduction to Classical Mechanics - David Morin. Este é um fantástico livro de mecânica clássica e relatividade restrita, feito para o curso de mecânica de Harvard. Ele tem algumas ideias matemáticas no meio que não são tão úteis, mas legais de pensar. Você deve fazer o capítulo 1.
  • Error Analysis for IPhO Contestants - Heikki Mäntysaari. Este documento foi escrito (conforme o nome) para ensinar análises de erros experimentais para competidores da IPhO. Não consegui achar ele na internet, mas deixarei aqui o link dele. Também tem esse quadrinho legal sobre medidas.
  • A Summary of Error Propagation. Este documento é um resumo de análises de erros experimentais. Não consegui achar ele na internet, mas deixarei aqui o link dele.
  • Physics Olympiad - Basic to Advance Exercises - The Committee of Japan Physics Olympiad. Este livro possui problemas legais reunidos pelo comitê organizador das olímpiadas de física japonesas. Na Parte II ele explica de forma prática a parte experimental das olímpiadas, portanto o recomendo para completar essa preparação experimental (Você ainda deve fazer muitos experimentos após).

Cinemática e Estática

Fontes

  • An Introduction to Mechanics - Daniel Kleppner & Robert Kolenkow. Para revisão de cinemática, faça o capítulo 1.
  • Introduction to Classical Mechanics - David Morin. Para revisão de estática, faça o capítulo 2.
  • Competitive Physics Mechanics and Waves - Jinhui Wang & Bernard Ricardo. Este livro foi escrito por um professor do time de física da Indonésia, ele conseguia bons resultados e este livro possui ideias muito interessantes. Para aprofundamento de estática, faça o capítulo 7.
  • Physics of Continuous Matter: Exotic and Everyday Phenomena in the Macroscopic World - B Lautrup. Para ver tensão superficial, faça o capítulo 5.
  • The Feynman Lectures on Physics - Richard Feynman. Richard Feynman foi um dos maiores físicos do século XX, sendo conhecido por participar no projeto Manhattan, ter ganhado um Nobel de física por uma importante contribuição ao eletromagnetismo e pelo método Feynman. Considerado por muitos um dos melhores professores do mundo, ele gravou uma série de aulas para a Universidade de Caltech, disponibilizadas gratuitamente aqui. Elas não possuem exercícios e não acho que devam ser usadas como um material solo, mas são ótimas para uma outra perspectiva na teoria. Podem ser vistos os capítulos I-1 a I-8 por diversão.

Dinâmica, Energia, Momento Linear e Oscilações

Fontes

  • Introduction to Classical Mechanics - David Morin. Para ver dinâmica, energia e momento linear, faça os capítulos 3 e 5. Para ver oscilações, faça o capítulo 4.
  • Vibrations and Waves - A. P. French. Para aprofundamento em oscilações, faça os capítulos 1 a 6.
  • Waves (Draft) - David Morin. Alternativamente você também pode usar a teoria desse livro para se aprofundar, principalmente com os capítulos 1 a 3.
  • O físico Jaan Kalda, participante da banca organizadora da GPhO (Olímpiada de Física do Golfo), da NBPhO (Olimpíada Báltica Nórdica de Física), da Physics Cup e da EuPhO, escreveu sobre duas ideias legais, a variante adiabática e técnicas-quase-Langragianas.
  • The Feynman Lectures on Physics - Richard Feynman. Podem ser vistos os capítulos I-9 a I-14, I-19, I-21 a I-25 e I-38 por diversão.

Eletromagnetismo Parte I

Fontes

  • Introduction to Electrodynamics - David J. Griffiths. Um ótimo livro de eletromagnetismo. Ele é bem avançado e tem uns conceitos muito interessantes apresentados de forma didática. Faça o capítulo 1 para uma introdução a matemática vetorial necessária para este curso. E mais tarde, volte para fazer a seção 3.2 e ver com mais detalhes o método das imagens.
  • Electricity and Magnetism - Edward M. Purcell & David Morin. Para ver eletrostática, magnetostática e circuitos CD (corrente direta), faça os capítulos 1 a 6.
  • Competitive Physics Thermodynamics, Electromagnetism and Relativity - Jinhui Wang & Bernard Ricardo. Para aprofundamento em circuitos CD, faça o capítulo 9.
  • The Feynman Lectures on Physics - Richard Feynman. Podem ser vistos os capítulos II-1 a I-9, II-12 a II-15 e II-29 por diversão.

Gravitação, Dinâmica Rotacional e Fluidos

Fontes

  • Introduction to Classical Mechanics - David Morin. Para ver dinâmica rotacional, faça o capítulo 8. Para ver gravitação, faça os capítulos 7 e 10.
  • Competitive Physics Mechanics and Waves - Jinhui Wang & Bernard Ricardo. Para ver fluidos, faça o capítulo 9.
  • The Feynman Lectures on Physics - Richard Feynman. Podem ser vistos os capítulos I-18, I-19, II-40 e I-41 por diversão.

Termodinâmica

Fontes

  • Competitive Physics Thermodynamics, Electromagnetism and Relativity - Jinhui Wang & Bernard Ricardo. Faça os capítulo 2 a 4.
  • Concepts in Thermal Physics - Stephen J. Blundell & Katherine M. Blundell. Um casal de físicos decidiu escrever este livro explorando muitos conceitos dentro da termodinâmica. Tem poucos exercícios mas a teoria é bem explicada. Primeiramente faça os capítulos 1 a 9, 19 e 20. Depois de aprender um pouco mais, faça os capítulos 10 a 16, 18, 21 e 23. Finalizando, faça os capítulos 17,26 e 28.
  • The Feynman Lectures on Physics - Richard Feynman. Podem ser vistos os capítulos I-39 a I-46 por diversão.
  • Thermodynamics - Jaan Kalda. Todos os materiais dele estão aqui (Você também pode só pesquisar o nome dele no Google). No final da seção 3, deve ser feita a parte dedicada a tensão superficial.

Eletromagnetismo Parte II

Fontes

  • Electricity and Magnetism - Edward M. Purcell & David Morin. Para ver indução eletromagnética, circuitos CA (corrente alternada), ondas eletromagnéticas e eletromagnetismo na matéria, faça os capítulos 7 a 11.
  • The Feynman Lectures on Physics - Richard Feynman. Podem ser vistos os capítulos II-16, II-17, II-22, II-23, II-28, II-32, II-18, II-20, II-21, II-24, II-21, II-10, II-11, I-31 e II-32 por diversão.
  • Electrical Circuits - Jaan Kalda. Todos os materiais dele estão aqui (Você também pode só pesquisar o nome dele no Google). Este material tem muitas questões de circuitos com ideias fantásticas, você com certeza vai se sentir um mestre da engenharia elétrica depois disso.

Relatividade Restrita

Fontes

  • Introduction to Classical Mechanics - David Morin. Faça os capítulos 11 a 13.
  • The Feynman Lectures on Physics - Richard Feynman. Podem ser vistos os capítulos I-15 a I-17 por diversão.

Ondas

Fontes

  • Competitive Physics Mechanics and Waves - Jinhui Wang & Bernard Ricardo. Faça os capítulos 13 e 14.
  • Waves (Draft) - David Morin. Alternativamente você também pode usar a teoria desse livro para se aprofundar, principalmente com os capítulos 4 a 9.
  • The Feynman Lectures on Physics - Richard Feynman. Podem ser vistos os capítulos I-47 a I-50, I-29 e I-30 por diversão.

Física Moderna

Fontes

  • Modern Physics - Kenneth S. Krane. Faça os capítulos 3 a 6, 10, 12 e 14.
  • The Feynman Lectures on Physics - Richard Feynman. Podem ser vistos os capítulos I-37, I-38, I-52 e o volume III por diversão.

Recomendações Específicas

TBF

Você já deve estar preparado suficientemente para esta fase de forma teórica, o que falta agora é simular provas. Infelizmente não tem muitas provas boas da seletiva e com solução, portanto gostaria de complementar isso com olímpiadas estrangeiras num estilo semelhante. Recomendo fazer as provas passadas de física da IZHO (Olímpiada Internacional de Zhautykov), e além disso simularia as provas da GPhO (Olímpiada de Física do Golfo) e as provas do TBF a partir de 2022. Hong Kong também tem uma olímpiada de física chamada Pan Pearl River-Delta Physics Olympiad, com ótimas provas para simular e fazer. Depois disso, é só focar na prova e ter sucesso.

IPhO

Parabéns! É ótimo que tenha sido um dos 5 selecionados. Agora com aproximadamente 4 meses para estudar (geralmente o TBF ocorre em Março, e a IPhO em Julho), você não tem muito o que fazer. Recomendo fazer as IPhOs passadas até uns 5 anos antes e fazer todas as APhOs (Olímpiada Asiática de Física) passadas. Revise algum contéudo se necessário e simule pelo menos as últimas 8 IPhOs passadas (eu pessoalmente não acho que simular tantas provas é necessário, mas você pode simular mais se quiser).

EuPhO

Parabéns! É ótimo que tenha sido um dos 5 selecionados. Agora com aproximadamente 3 meses para estudar (geralmente a EuPhO ocorre em Junho), você não tem muito o que fazer. Recomendo fazer as NBPhOs (Olímpiada Nórdica-Báltica de Física) passadas e fazer os materiais do Jaan Kalda. Revise algum contéudo se necessário e simule todas as EuPhOs passadas.

OIbF

Parabéns! É ótimo que tenha sido um dos 4 selecionados. Honestamente, esta é bem mais fácil e o Brasil frequentemente pega 5 ouros com pouco esforço, mas você deveria mirar pelo prêmio de melhor prova experimental ou teórica. Sugiro simular as provas e revisar o conteúdo para não ficar enferrujado dado que ela geralmente ocorrem em Setembro.