Instituto de Educação Infantil e Juvenil
Outono, 2015. Londrina,
Nome:
de
Ano:
Tempo Início:
Término:
Edição 4 MMXV
Fase 3
Total:
grupo A
EINSTEIN, 100
Uma luz sobre a luz
Na antiga Grécia já eram conhecidos e estudados alguns fenômenos óticos, tais como, reflexão,
refração, decomposição da luz em prismas e havia também alguns grupos que definiam a natureza da luz
conforme o preceito básico que defendiam. O filósofo grego Aristóteles (384–322 a.C.) foi a primeira
pessoa, que se tem notícia, a adotar a natureza ondulatória da luz, pois para ele a luz era uma espécie de
fluído imaterial que chegava aos nossos olhos, vindo dos objetos visíveis, através de ondas. Empédocles
(492–432) considerava que a luz era parte de um dos quatro elementos, o fogo, sem, contudo se confundir
com este. Contrariamente a Pitágoras (582-500), que pensava ser a visão causada exclusivamente por algo
emitido pelo olho, Empédocles acreditava que os corpos luminosos emitiam algo que encontrava os raios
emanados dos olhos. Alguns filósofos antigos, adeptos do atomismo, consideravam a luz um fogo visual
composto de partículas, diferentes, no entanto, das que compunham o restante dos objetos por serem bem
menores. Tal concepção foi adotada por Epicuro (342-270), mas anteriormente havia sido modificada por
Anaxágoras (500-428) que substituiu as partículas, semelhantes aos objetos, por partículas com
propriedades individuais, tal como a cor, por exemplo. Euclides (330–270) foi partidário e grande defensor
da teoria pitagórica que dizia ser a luz proveniente do olho, demonstrou, baseado na ideia de raio luminoso
e da propagação retilínea, as leis da reflexão. Ptolomeu (90–147 ou 168?) tinha as mesmas concepções
sobre a luz que Euclides, pensava que a cor era uma propriedade inerente aos corpos e fez estudos sobre
campo visual e refração da luz demonstrando que uma moeda oculta no fundo de um copo poderia ser
vista caso este fosse preenchido com água.
Em 1905, portanto há cem anos atrás, Einstein publicou cinco artigos bastante revolucionários,
dentre estes, um explicando a natureza da luz com o t´título Sobre um ponto de vista heurístico a respeito
da produção e transformação da luz. Neste artigo ele se apossa do conceito de quanta, proposto por Planck,
e diz: . . . na propagação de um raio de luz emitido por uma fonte puntiforme, a energia não é
continuamente distribuída sobre volumes cada vez maiores de espaço, mas consiste em um número finito
de quanta de energia, localizados em pontos do espaço que se movem sem se dividir e que podem ser
absorvidos ou gerados somente como unidades integrais. Em decorrência deste trabalho ele ganhou o
prêmio Nobel de 1921 e, a partir de 1926, esses quanta passaram a ser denominados de fótons.
A cor de um corpo
A cor de um corpo é composta pela reflexão determinada pelo tipo de luz que esse
corpo reflete. O branco é a combinação entre a reflexão de todas as cores.
A cor de um corpo é composta pela reflexão determinada pelo tipo de luz
(caracterizado por uma intensidade ou por um comprimento de onda) que este
corpo reflete.
A luz do Sol é conhecida como luz branca e é formada pela soma de sete cores
diferentes:
Essas cores também possuem velocidade, cuja ordem decrescente dessa velocidade vai do vermelho (maior
velocidade) ao violeta (menor velocidade).
As cores que enxergamos são, na verdade, a decomposição que acontece com a luz branca. Isso significa
que quando incididas todas essas cores apenas uma será refletida, exemplo:
• Quando um corpo de cor branca recebe a luz branca significa que ele reflete todas as sete cores que
formam essa luz branca.
• Um corpo violeta tem essa cor porque recebe luz branca e reflete apenas a violeta, absorvendo as outras.
• Um corpo negro absorve todas as cores e não reflete nenhuma delas. Vemos então que o branco é a
combinação entre a reflexão de todas as cores, enquanto o preto é a ausência dessa reflexão, isso porque
ele apenas absorve a luz. As cores são divididas em primárias e secundárias. As cores primárias são as
encontradas na natureza e incapazes de se decomporem. Exemplo de cores primárias: amarelo, azul e
vermelho. Já as cores secundárias se decompõem, podendo então se misturar com outras. Exemplo de
cores secundárias: verde, laranja e violeta.
Podemos concluir que nem todos os seres conseguem enxergar a cor de um corpo; esse é um privilégio de
poucos, e nós, os humanos, o possuímos.
Questão 1
I. Ana Maria, modelo profissional, costuma fazer ensaios fotográficos e participar de desfiles de moda. Em
trabalho recente, ela usou um vestido que apresentava cor vermelha quando iluminado pela luz do sol.
Ana Maria irá desfilar novamente usando o mesmo vestido. Sabendo que a passarela onde ela vai desfilar
será iluminada agora com luz monocromática verde, podemos afirmar que o público perceberá seu vestido
como sendo:
a) verde, pois é a cor que incidiu sobre o vestido.
b) Preto, porque o vestido só reflete a cor vermelha.
c) De cor entre vermelha e verde devido à mistura das cores.
d) Vermelho, pois a cor do vestido independe da radiação incidente.
II. Explique como você pensou.
Questão 2
I. Durante o final da Copa do Mundo, um cinegrafista, desejando alguns efeitos especiais gravou cena em
um estúdio completamente escuro, onde existia uma bandeira da “Azzurra” (azul e branca) que foi
iluminada por um feixe de luz amarela monocromática. Quando a cena foi exibida ao público, a bandeira
apareceu:
a) verde e branca
b) verde e amarela
c) preta e branca
d) preta e amarela
e) azul e branca
II. Explique como você pensou.
Questão 3
Einstein e a prova definitiva da existência dos átomos
Ainda na faculdade, Albert Einstein (1879-1955) sonhava em encontrar uma prova concreta de que
os átomos existiam. Ele sabia que os átomos estavam em constante movimento e, assim como hoje, era
impossível observá-los diretamente. Muitos já tinham tentando explicar o movimento incessante de
partículas em um meio líquido, conhecido como “movimento browniano” – em homenagem ao botânico
escocês Robert Brown –, mas foi Einstein que teve êxito.
Brown observou o movimento de grãos de pólen em um meio líquido. Isso foi em 1827. Oitenta
anos depois, em 1905, Albert Einstein descobriu que se tratava da consequência dos choques das moléculas
do fluído com as partículas do pólen. Era a evidência experimental da existência dos átomos.
I. Quais desses diagramas representa a estrutura da matéria, começando com as partículas mais
complexas no topo e terminando com as partículas mais fundamentais na base.
II. Explique como você pensou.
Questão 4
Para além do visível - Einstein e a gravidade
Por que motivo os objetos caem?
Os estudos de Galileu Galilei e, mais tarde, de Isaac Newton, sobre o movimento e a gravidade colocaram
um problema difícil à física do século XVII. A massa de um objeto parecia ter duas características explicáveis
por dois fenômenos diferentes. Um objeto oferece resistência às alterações do seu movimento, ou seja, a
aceleração, mas por outro lado, é afetado pela gravidade, que provoca a sua queda. Como é que estas duas
características, conhecidas como massa inercial e gravitacional, podem combinar-se? Albert Einstein
ponderou durante muitos anos sobre esta questão.
Einstein observou que uma pessoa dentro de um elevador fechado no espaço não poderia distinguir se a
sua sensação de peso se devia à aceleração do elevador ou à gravidade. Isto levou Einstein a desenvolver a
teoria geral da relatividade, segundo a qual a massa inercial e gravitacional são a mesma coisa. O conceito
de Einstein veio mais tarde a ser verificado através de experiências.
No dia-a-dia, é difícil compreender a diferença entre a massa gravitacional e inercial. Os astronautas
analisaram esta diferença atirando objetos na Lua. A massa inercial é a mesma que na Terra, por isso os
objetos saem disparados quando são atirados, tal como na Terra. No entanto, devido à reduzida gravidade
da Lua, os objetos tornam-se menos pesados e, por isso, são projetados para mais longe na Lua do que na
Terra.
A gravidade atuando sobre um paraquedista
A FAMA DE EINSTEIN (Como, quando e onde começou)
O ECLIPSE DE 1919
Uma das observações científicas mais importantes de toda a história da Astronomia foi realizada no Brasil,
em Sobral (CE), por astrônomos da Royal Astronomical Society de Londres, durante o eclipse total do Sol de
1919.
Segundo a Teoria Geral da Relatividade, publicada por Einstein em 1915, matéria (massa) "distorce" o
espaço e o tempo em suas proximidades. Como uma consequência dessa distorção, um feixe de luz, ao
passar próximo a uma grande massa, deve ser desviado (mudança em sua direção de propagação) por uma
quantidade maior do que previa a Teoria da Gravitação formulada por Isaac Newton no século XVII e até
então inquestionável. A luz de uma estrela ao passar próxima ao Sol deveria ser desviada, segundo Einstein,
por 1,75 segundos de arco, desvio esse duas vezes maior que o previsto pela teoria de Newton.
O astrônomo Arthur Eddington, da Universidade de
Cambridge, rapidamente reconheceu a importância dessa
teoria e o fato dela poder ser verificada durante a
totalidade de um eclipse solar, quando podemos ver
estrelas que naquele momento se encontram quase atrás
do Sol. As posições dessas estrelas, nesse momento, seriam
vistas deslocadas pela quantidade prevista por Einstein? O
eclipse de 29 de maio de 1919 ofereceria as condições
ideais para essa verificação, quando o Sol eclipsado ficaria,
visto da Terra, bem próximo a estrelas relativamente
brilhantes.
Duas expedições foram organizadas pela Royal
Astronomical Society para a observação desse fenômeno.
Uma delas, chefiada pelo astrônomo Andrew Crommelin
veio para Sobral (CE), cidade com 2.000 habitantes na
época. Uma outra, chefiada pelo próprio Eddington, se
dirigiu para a Ilha do Príncipe, localizada na costa atlântica
da África, nas proximidades da Guiné Equatorial. Esses
eram os sítios apontados pelos cálculos astronômicos como
aqueles que apresentariam as melhores condições para a
observação do fenômeno.
Em 1913 Einstein escreve a um astrônomo sobre
sua nova teoria
Na Ilha do Príncipe o mau tempo prejudicou o trabalho. Na
hora do eclipse o céu estava bastante nublado, fazendo
com que apenas duas das várias fotografias efetuadas apresentassem imagens de estrelas. Em Sobral as
condições meteorológicas foram muito melhores. Aqui foram obtidas sete boas imagens do fenômeno.
No início de novembro a Royal Astronomical Society anunciou que os resultados obtidos confirmavam a
teoria de Einstein.
Fotografia do eclipse de 1919, obtida em Sobral
As linhas verdes marcam as posições das estrelas usadas para a
verificação da Teoria Geral da Relatividade
Questão 5
REPERCUSSÃO MUNDIAL
O mundo estava exausto com a Primeira Grande Guerra, carente por sinais da nobreza
humana. Eis então que surge um modesto gênio, com interesses aparentemente apenas
intelectuais, nos dando uma visão revolucionária do universo.
Após a divulgação dos resultados das observações do eclipse de 1919, Einstein se
tornou notícia nos principais jornais do mundo. O London Times, por exemplo, no dia 8 de
novembro publicava um grande artigo na primeira página intitulado "Revolução na Ciência:
Einstein X Newton". Dois dias depois o New York Times, também em primeira página,
publicava: "A Teoria de Einstein triunfa".
Mudou-se significativamente a visão humana acerca do Universo. Rapidamente Einstein
se transformou em herói e mito.