PANORAMA DA FÍSICA
CONTEMPORÂNEA
Disciplina: Evolução dos conceitos da Física
Professor: Moacir Pereira de Souza Filho
Física no final do Século XIX
Mecânica
Termodinâmica
FÍSICA
Eletromagnetismo
Óptica
Mecânica
A Mecânica explicava
com precisão os
movimentos dos corpos
terrestres e celestes
Conhecendo as forças
agem num corpo e suas
condições iniciais era
possível prever sua
trajetória
Netuno, primeiro planeta encontrado
por uma previsão matemática.
Termodinâmica
Explicava os fenômenos
térmicos, temperatura,
calor, transformação de
calor em trabalho
mecânico e vice-versa.
Os conceitos empíricos
da termodinâmica foram
explicado usando a
mecânica estatística.
Temperatura está relacionada com a energia
cinética média.
Pressão com as colisões com o recipiente.
Calor é um processo de transferência de
energia.
Mecânica
Mecânica
Estatística
Termodinâmica
Determinismo Mecanicista
Se imaginarmos uma
inteligência capaz de conhecer
todas as forças da Natureza e
conhecer o estado de todas as
partes da qual ela é composta –
uma inteligência
suficientemente grande para
analisar todos esses dados –
então, ela seria capaz de uma
fórmula para expressar o
movimento dos maiores corpos
do Universo, bem como dos
menores átomos. Para tal
inteligência nada seria incerto e
o futuro, bem como o passado,
estaria aberto a seus olhos
Eletromagnetismo
Explicava os fenômenos
elétricos e magnéticos
Os efeitos elétricos e
magnéticos eram
manifestações devido a
cargas elétricas
A luz é um tipo de
onda eletromagnética.
Óptica
Explicava os fenômenos
ópticos baseado no
modelo ondulatório.
Natureza das cores, os
eclipses, difração,
interferência, polarização,
refração e aplicações
Eletromagnetismo
Eletromagnetismo
Óptica
A Física estava “quase” concluída
restando apenas alguns problemas
a serem resolvidos (Lorde Kelvin:
“pequenas nuvens”).
Problemas... “pequenas nuvens”
Mecânica Quântica
O efeito
Radiação do
fotoelétrico
corpo negro
PROBLEMAS
O experimento de
Michelson-Morley
Precessão do periélio
de Mercúrio
Teoria da Relatividade
Einstein e sua irmã Maja
Na época do ginásio
Vida e hobbies
Funcionário do escritório de Patentes
Mesmo após formado, ele não consegui emprego como Professor
Com Mileva e os filhos Hans e Edward
Congresso de Solvay - 1911
O professor “Einstein”
Sua “Matemática” era mediana
Elsa sua segunda mulher (sua prima)
Einstein ficou famoso com a comprovação da
Teoria da Relatividade Geral
Einstein o “brincalhão”
Rabiscando suas equações...
A música era sua inspiração: violino e piano
Gostava de velejar e apreciava um “bom” tabaco...
Ao lado dos amigos Habicht e Solovine...
Em sua residência nos EUA...
Com o filho de Enhrenfest no colo...
Recebendo a medalha “Max Planck”
Einstein era um “pacifista”
Em momentos de descontração...
Preocupação com as consequências de E=mc²
Em busca da teoria unificada...
Einstein já aposentado...
Fim...
Os trabalhos e o ano
miraculoso da Física
Annus mirabilis ou “ano milagroso” foi um termo usado para
designar dois momentos revolucionários da Física: o ano de
(1666) em que Newton, aos 23 anos, publicou o “Principia”
que rege a Mecânica Clássica e o ano de (1905) em que
Einstein, um funcionário do Escritório de Patentes, aos 25
anos, publicou 5 artigos que são a base da Física Moderna.
Eles não tinham muitas coisas em comum: Einstein tinha
uma condição financeira modesta; lutou para conseguir um
emprego de professor e, tinha
mulher
e
filhos para
sustentar. A família de Newton tinha posses; ele já era
reconhecido na Academia e “dizem” que ele morreu virgem.
A
semelhança
é
que
esses
“gênios”,
quando
jovens,
produziram trabalhos extraordinários que formam a base
da Física.
Einstein (foto à direta) escreveu para seu amigo Habicht (esquerda):
Eu lhe prometo quatro artigos [...]
[...] O primeiro trata da radiação e das propriedades energéticas da luz, e
é “muito revolucionário” como você verá. [...]
Segundo esse trabalho, a luz é constituída por um
número finito de “pacotes” de energia, podendo ser
emitida ou absorvida apenas em quantidades discretas
(grãos). Essa ideia era realmente “revolucionária”,
pois a luz era considerada uma onda e, surgiu a ideia
de “quantum luz” (fóton).
No efeito fotoelétrico, os elétrons são arrancados de
uma placa metálica pela incidência da luz.
A
quantidade de elétrons arrancados não depende da
intensidade, mas sim, da frequência da luz incidente.
Com este trabalho, Einstein ganhou o Prêmio Nobel de
1921.
Em um de seus “momentos visionários”, Einstein
propôs uma fusão das características ondulatórias e
corpusculares
da
radiação
luminosa
(ondapartícula).
[...] O segundo é uma determinação dos verdadeiros tamanhos dos átomos [...]
Este artigo está relacionado sua
tese de doutorado. Na época,
moléculas e átomos não podiam
ser
observados
diretamente
através dos microscópios, e o
trabalho de Einstein permitiu
fazer
uma
boa
estimativa
dessas dimensões.
[...] O terceiro prova que, baseado na hipótese
da teoria molecular do calor, corpos da ordem
de 1/1000 mm, suspensos em líquidos, devem
executar um movimento térmico; [...}, os quais
chamamos de “movimento browniano” .[...]
O movimento irregular de uma partícula pequena
mergulhada em um fluido é ocasionada pela agitação
térmica. Einstein supôs que essa energia térmica está
relacionada com a teoria cinética do calor, ou seja, quanto
mais quente um corpo maior é o grau de agitação de suas
moléculas.
[...] O quarto artigo, neste momento é apenas um rascunho grosseiro, e é
uma eletrodinâmica de corpos em movimento que utiliza uma
modificação da teoria do espaço e do tempo [...]
Teoria da relatividade especial:
Dois eventos simultâneos para um observador em
repouso (na estação), não são para um observador em
movimento (no trem).
Portanto, o tempo flui de maneira diferente para
observadores em movimento relativo entre si; tanto os
intervalos de tempo quanto os comprimentos medidos,
variam
com
o
observador,
dando
origem,
respectivamente, ao que se convencionou chamar
dilatação temporal e contração espacial.
Na Física Clássica um corpo resiste a inércia de
movimento quanto maior for sua massa. Em relatividade,
essa inércia depende não só da massa, mas também da
velocidade do corpo.
Teoria da relatividade geral:
Imagine uma pessoa num elevador fechado:
• Se ela não sentisse o efeito da gravidade sobre seu
corpo, ela não saberia se estaria em queda ou em um
local sem gravidade.
• Se ela sentisse o efeito da gravidade em seus pés, ela
não saberia se estaria sendo acelerada ou se o elevador
estaria em repouso num campo gravitacional (chão)
A gravidade, deduziu Einstein, era
uma deformação do espaço e do
tempo,
e
ele
apresentou
as
equações que descrevem como a
dinâmica dessa curvatura resulta
da
interação
entre
movimento e energia
matéria,
Uma consequência dessa equivalência é que a gravidade,
como Einstein notou, deveria curvar um raio de luz.
O que ele não disse ao amigo, pois ainda não lhe
ocorrera, foi que produziria um “quinto artigo”
naquele ano, um pequeno complemento ao quarto
artigo, em que postulava uma relação entre energia
e massa. Dele surgiria a equação mais conhecida de
toda a física: E=mc².
Isso é tudo pessoal!!!