JORNADA DE F
JORNADA DE FÍÍSICA SICA TETEÓÓRICARICA
INSTITUTO DE F
INSTITUTO DE FÍÍSICA TESICA TEÓÓRICARICA
U.N.E.S.P. U.N.E.S.P.
19 a 23
CAMPOS: CL
CAMPOS: CLÁÁSSICOS, QUSSICOS, QUÂÂNTICOS, DE NTICOS, DE GAUGE E POR AÍ AFORA
GAUGE E POR AÍ AFORA
Jornada de F
Jornada de Fíísica Tesica Teóórica 2010rica 2010
Instituto de F
Instituto de Fíísica Tesica Teóóricarica/UNESP/UNESP Prof. Dr. Alfredo Takashi Suzuki
•• CAMPOS: O QUE SCAMPOS: O QUE SÃÃO ?O ?
•• REALIDADE INVREALIDADE INVÍÍSIVEL CUJOS SIVEL CUJOS EFEITOS VIS
EFEITOS VISÍÍVEIS PODEMOS VEIS PODEMOS
OBSERVAR, ANALISAR, MEDIR… OBSERVAR, ANALISAR, MEDIR…
CAMPOS: CL
CAMPOS: CLÁÁSSICOS, QUSSICOS, QUÂÂNTICOS, NTICOS, DE GAUGE E POR AÍ AFORA
•• CAMPOS: O QUE SCAMPOS: O QUE SÃÃO ?O ? •• … E OLHAR?...… E OLHAR?...
CAMPOS: CL
CAMPOS: CLÁÁSSICOS, QUSSICOS, QUÂÂNTICOS, NTICOS, DE GAUGE E POR AÍ AFORA
CAMPOS: CL
CAMPOS: CLÁÁSSICOS, QUSSICOS, QUÂÂNTICOS, NTICOS, DE GAUGE E POR AÍ AFORA
DE GAUGE E POR AÍ AFORA
•• CAMPOS: O QUE CAMPOS: O QUE S
SÃÃO ?O ?
•• … E APRECIAR …… E APRECIAR …
CAMPOS: CL
CAMPOS: CLÁÁSSICOS, QUSSICOS, QUÂÂNTICOS, NTICOS, DE GAUGE E POR AÍ AFORA
DE GAUGE E POR AÍ AFORA
•• CAMPOS: O QUE CAMPOS: O QUE S
SÃÃO ?O ?
•• … E APRECIAR …… E APRECIAR …
CAMPOS: CL
CAMPOS: CLÁÁSSICOS, QUSSICOS, QUÂÂNTICOS, NTICOS, DE GAUGE E POR AÍ AFORA
DE GAUGE E POR AÍ AFORA
•• EXEMPLOS DE EXEMPLOS DE CAMPOS:
CAMPOS:
CAMPOS: CL
CAMPOS: CLÁÁSSICOS, QUSSICOS, QUÂÂNTICOS, NTICOS, DE GAUGE E POR AÍ AFORA
DE GAUGE E POR AÍ AFORA
•• EXEMPLOS DE EXEMPLOS DE CAMPOS:
CAMPOS:
•• “CLÁSSICO”:“CLÁSSICO”:
SIGNIFICA QUE É ANTERIOR À SIGNIFICA QUE É ANTERIOR À MECÂNICA QUÂNTICA,
MECÂNICA QUÂNTICA, ouou
QUE NÃO INCLUA CONCEITOS DA QUE NÃO INCLUA CONCEITOS DA MECÂNICA QUÂNTICA
MECÂNICA QUÂNTICA
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• EXEMPLOS DE CAMPOS EXEMPLOS DE CAMPOS (CLÁSSICOS): (CLÁSSICOS): •• GRAVITACIONAL,GRAVITACIONAL, •• ELÉTRICO,ELÉTRICO, •• MAGNÉTICO,MAGNÉTICO, •• …… 1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• NOÇÃO DE CAMPO CLÁSSICO É NOÇÃO DE CAMPO CLÁSSICO É ABSTRAÍDO DO CONCEITO DE ABSTRAÍDO DO CONCEITO DE FORÇA. FORÇA. 1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• COMO TAL, CLASSICAMENTE, COMO TAL, CLASSICAMENTE, CAMPOS
CAMPOS** TEM AÇÃO TEM AÇÃO
INSTANTÂNEA SOBRE ELEMENTOS INSTANTÂNEA SOBRE ELEMENTOS DE PROVA COLOCADOS SOB SUA
DE PROVA COLOCADOS SOB SUA AÇÃO. AÇÃO. * * CLÁSSICOS!CLÁSSICOS! 1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS grav grav 2 ˆ grav 2 ˆ mM M G G r m r F F r G r
Tomando-se o raio da Terra como distância do centro à superfície, ou regiões próximas à superfície da Terra, obtém-se a aceleração da gravidade local,
grav grav 2 2 Terra ˆ ˆ M G m r GM R F G r g r
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS elet elet 2 ˆ elet 2 ˆ qQ Q K K r q r F F r E r
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS elet elet 2 ˆ elet 2 ˆ qQ Q K K r q r F F r E r
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
elet
elet elet elet
q
F
E
E
F
gravgrav grav grav
m
F
G
G
F
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
mag
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS mag
q
c
F
v B
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS elet 2 elet 2 2 mag 2 2 2 mag 2 2 mag ˆ ˆ ˆ ˆ 1 ˆ ˆ ˆ qQ Q K K r r qQ v K qQ v r c K r c F r E r F r F r F r v r B v r mag 2 mag Q v q K r c c B F v B
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
m
F
a
Vetor Vetor1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS • FORMALISMO LAGRANGIANO:
• 2a. Lei de Newton… Força em componentes
( ) 1, 2, 3,..., 3 i i i i i d F m v m x i N dt ;
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS • FORMALISMO LAGRANGIANO: • Energia cinética: 2 2 1 1 ( ) 1, 2, 3,..., 3 2 i i 2 i i ; i i K m v m x i N 2 1, 2, 3,..., 3 2 j j ij i i ; j i K m x m x i N x
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS • FORMALISMO LAGRANGIANO: • PORTANTO… ( ) i i i i i i i i d F m x dt d K F K dt x m x x 2a. Lei de Newton
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS •• FORMALISMO LAGRANGIANO:FORMALISMO LAGRANGIANO:
•• Em sistemas Em sistemas conservativosconservativos, a força é o gradiente de um potencial: ( ) 1, 2, 3,..., 3 ; i i i V x F i N x
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS •• FORMALISMO LAGRANGIANO:FORMALISMO LAGRANGIANO:
•• Em sistemas Em sistemas conservativosconservativos…
( ) ( ) i i i i i i i i d K F dt x d K V x dt x x V x F x 2a. Lei de Newton
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS •• FORMALISMO LAGRANGIANO:FORMALISMO LAGRANGIANO:
•• Sistema cartesiano de referência … Sistema cartesiano de referência …
( )
i i iV x
d
K
dt
x
x
2a. Lei de Newton1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS 1 2 3 3 ( , , , ..., ; ) ( ; ) i i N i j q q x x x x t q x t
•• FORMALISMO LAGRANGIANO:FORMALISMO LAGRANGIANO:
•• Coordenadas cartesianas Coordenadas cartesianas Generalizadas Generalizadas
Transformação Inversa (não singular)
( ; )
j j i
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS j j j j i i i dx x x x q dt q t ( ; ) j j i x x q t
•• FORMALISMO LAGRANGIANO:FORMALISMO LAGRANGIANO:
•• Da transformação inversa …Da transformação inversa …
j j x x q q
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS 2 1 ( ) 2 j j j K m x
•• ENERGIA CINÉTICA:ENERGIA CINÉTICA:
j j j j i i j j j j i x K m x q q x m x q
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS •• ENERGIA CINÉTICA:ENERGIA CINÉTICA:
j j j j i i j j j j j j j j i i i x K m x q q x x d K d m x m x dt q q dt q
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS •• ENERGIA CINÉTICA:ENERGIA CINÉTICA:
j j j k k i k i i j j k k i k j j i i x x x d q dt q q q t q x x q q q t dx x q dt q
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS •• ENERGIA CINÉTICA:ENERGIA CINÉTICA:
j j j j j j j j i i i j j j j j j j i j i x x d K d m x m x dt q q dt q x x m x m x q q
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS •• ENERGIA CINÉTICA:ENERGIA CINÉTICA:
2 1 2 j j j j j j j j i i i j j j j j j i i j j j j x x d K m x m x dt q q q x m x m x q q x K F q q
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS •• ENERGIA CINÉTICA:ENERGIA CINÉTICA:
j j j i i i j j j i i i i i x d K K F dt q q q x V K x q q K V V K q q q
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS •• R E S U M I N D O … :R E S U M I N D O … : ( ) i i d K K V dt q q ( ) ( ) i i i i d K V K V dt q q d L L dt q q ) (qi V V
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS •• R E S U M I N D O … :R E S U M I N D O … :
i
i
d
L
L
dt
q
q
L
K
V
EQUAÇÕES DE EULER-LAGRANGE1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS •• PARTÍCULAS CLÁSSICAS: PARTÍCULAS CLÁSSICAS:
SISTEMAS MECÂNICOS DISCRETOSSISTEMAS MECÂNICOS DISCRETOS
•• Vamos considerar o seguinte sistema discreto e Vamos considerar o seguinte sistema discreto e estudar seu movimento oscilatório:
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS •• PARTÍCULAS CLÁSSICAS: PARTÍCULAS CLÁSSICAS:
SISTEMAS MECÂNICOS DISCRETOSSISTEMAS MECÂNICOS DISCRETOS
•• Segunda lei de Newton, e lei de Hooke:Segunda lei de Newton, e lei de Hooke:
1 1
i i i i i
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS •• PARTÍCULAS CLÁSSICAS: PARTÍCULAS CLÁSSICAS:
SISTEMAS MECÂNICOS DISCRETOSSISTEMAS MECÂNICOS DISCRETOS
•• Energia Cinética:Energia Cinética:
2 1 2 i i K mq 2 1 1 2 i i i V k q q Sistema conservativo
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS •• PARTÍCULAS CLÁSSICAS: PARTÍCULAS CLÁSSICAS:
SISTEMAS MECÂNICOS DISCRETOSSISTEMAS MECÂNICOS DISCRETOS
•• Lagrangiana do sistema:Lagrangiana do sistema:
2 2
1 1 2 i i i i L K V mq k q q1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
2 , 1 2 j j j j j i i i j i j i j i i q L m q mq q q q mq mq d L mq dt q 1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• Equação de EulerEquação de Euler--Lagrange:Lagrange:
2 1 1 1 1 1 , 1 1 , 1 1 1 2 j j j i i j j j j j j j i i j j i j j j i j j i i i i L k q q q q q q k q q k q q q q k q q k q q L k q q k q q q
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS •• PARTÍCULAS CLÁSSICAS: PARTÍCULAS CLÁSSICAS:
SISTEMAS MECÂNICOS DISCRETOSSISTEMAS MECÂNICOS DISCRETOS
•• Lagrangiana do sistema:Lagrangiana do sistema:
2 2
1 1 2 i i i i L K V mq k q q1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS •• PARTÍCULAS CLÁSSICAS: PARTÍCULAS CLÁSSICAS:
SISTEMAS MECÂNICOS DISCRETOSSISTEMAS MECÂNICOS DISCRETOS
•• Densidade Lagrangiana (linear) do sistema:Densidade Lagrangiana (linear) do sistema:
2 2 1 1 1 2 2 i i i i i i q q m L a q ka a a a L
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS •• PARTÍCULAS CLÁSSICAS: PARTÍCULAS CLÁSSICAS:
INDO DO DISCRETO PARA O CONTÍNUO:INDO DO DISCRETO PARA O CONTÍNUO:
•• N N ∞∞ 1 N i a dx a dx 1 i i m a ka Y q q q a x
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS •• ONDASONDAS CLÁSSICAS: CLÁSSICAS:
INDO DO DISCRETO PARA O CONTÍNUO:INDO DO DISCRETO PARA O CONTÍNUO:
•• N N ∞∞ 2 2 onde 1 2 L dx q q Y x L L = Note que ( , ) i q q q t x
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS •• ONDASONDAS CLÁSSICAS: CLÁSSICAS:
PRINCÍPIO DE HAMILTONPRINCÍPIO DE HAMILTON
0
0
0
A
dtL
A
dtL
dt dx
L
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS •• ONDASONDAS CLÁSSICAS: CLÁSSICAS:
EQUAÇÃO DE EULEREQUAÇÃO DE EULER--LAGRANGE:LAGRANGE:
0 ' d d dt q dx q q L L L ' dq q dx
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS •• ONDASONDAS CLÁSSICAS: CLÁSSICAS:
PRINCÍPIO DE HAMILTONPRINCÍPIO DE HAMILTON
2 2
1 ' 2 q Y q L = 0; ; ' ' q q q Yq q L L L"
0
q Yq
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS •• ONDASONDAS CLÁSSICAS: CLÁSSICAS:
PRINCÍPIO DE HAMILTONPRINCÍPIO DE HAMILTON
2 2 2 2 '' 0 0 q Yq d q Y d q d t d x
Equação de onda parapropagação linear em um sólido elástico
unidimensional de uma perturbação com velocidade:
Y v
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS •• PARTÍCULAS & ONDASPARTÍCULAS & ONDAS CLÁSSICAS: CLÁSSICAS:
R E S U M O A T É A Q U I R E S U M O A T É A Q U I
•• PartículasPartículas que oscilam harmonicamente geram que oscilam harmonicamente geram
ondas
ondas elásticas no meio em que se propagam.elásticas no meio em que se propagam.
•• Conexão é estabelecida quando passamos do caso Conexão é estabelecida quando passamos do caso discreto para o contínuo.
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):
No caso de sistemas No caso de sistemas nnãão conservativoso conservativos…
j j j i i i x d K K F dt q q q i
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):
No caso de sistemas No caso de sistemas nnãão conservativoso conservativos…
Suponha que as componentes da força generalizada sejam da forma
i i i
d
M
M
Q
dt
q
q
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):
E no caso de sistemasE no caso de sistemas nnãão conservativoso conservativos ……
Exemplo: Cargas elétricas num campo E.M.
?
?
1
F
e E
v
B
c
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):
E no caso de sistemasE no caso de sistemas nnãão conservativoso conservativos ……
Exemplo: Cargas elétricas num campo E.M.
1 A E c t B A
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):
E no caso de sistemasE no caso de sistemas nnãão conservativoso conservativos ……
Exemplo: Cargas elétricas num campo E.M.
( , , ) ( , , ) ( , , ) ( , , ) ( , , ) 1 ( , , ) ( , , ) ( , , ) x y z x y z z x y y z x x y z A E x y z c t A A B y z x z x y 1 A E c t B A
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):
E no caso de sistemasE no caso de sistemas nnãão conservativoso conservativos ……
Exemplo: Cargas elétricas num campo E.M.
( , , ) ( , , ) ( , , ) 1 x y z x y z x y z F e E v B c 1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):
E no caso de sistemasE no caso de sistemas nnãão conservativoso conservativos ……
Exemplo: Cargas elétricas num campo E.M.
1 x y x x z x A A e A A A F e y z x c t c x y z x
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):
E no caso de sistemasE no caso de sistemas nnãão conservativoso conservativos ……
Exemplo: Cargas elétricas num campo E.M.
1 1 1 y x x x z x y z x x A A e A A A F e y z x c t c x y z x A A F e y z y z A x c x x c t y z
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):
E no caso de sistemasE no caso de sistemas nnãão conservativoso conservativos ……
Exemplo: Cargas elétricas num campo E.M.
1 1 1 1 y z x x y x z x A A F e y z y z A x c x x c t y z A A A e x y z x y z A x c x x x c t x y z
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):
E no caso de sistemasE no caso de sistemas nnãão conservativoso conservativos ……
Exemplo: Cargas elétricas num campo E.M.
1 1 1 1 y x z x x x A A A F e x y z x y z A x c x x x c t x y z e v A x y z A x c c t x y z
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):
E no caso de sistemasE no caso de sistemas nnãão conservativoso conservativos ……
Exemplo: Cargas elétricas num campo E.M.
( , , , )
( , , , )
t x y z
A
A t x y z
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):
E no caso de sistemasE no caso de sistemas nnãão conservativoso conservativos ……
Exemplo: Cargas elétricas num campo E.M.
x x x x x x dA A A A A x y z dt t x y z x y z A t x y z
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):
E no caso de sistemasE no caso de sistemas nnãão conservativoso conservativos ……
Exemplo: Cargas elétricas num campo E.M.
x x y z A xA yA zA x v A x 1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):
E no caso de sistemasE no caso de sistemas nnãão conservativoso conservativos ……
Exemplo: Cargas elétricas num campo E.M.
x x x x x A A A A d v A x y z dt x t x y z x y z A t x y z 1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):
E no caso de sistemasE no caso de sistemas nnãão conservativoso conservativos ……
Exemplo: Cargas elétricas num campo E.M.
1 1 0 1 x x x x x A A A A d v A x y z dt x c c t x y z x y z A c t x y z 1 1 0 1 x x x x x A A A A d v A x y z dt x c c t x y z x y z A c t x y z
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):
E no caso de sistemasE no caso de sistemas nnãão conservativoso conservativos ……
Exemplo: Cargas elétricas num campo E.M.
1 1 1 x d F e v A v A dt x c x c d e v A dt x x c
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):
E no caso de sistemasE no caso de sistemas nnãão conservativoso conservativos ……
Exemplo: Cargas elétricas num campo E.M.
1 1 1 1 x y i i i z d F e v A dt x x c d d F e v A F e v A dt y y c dt x x c d F e v A dt z z c MM
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):
E no caso de sistemasE no caso de sistemas nnãão conservativoso conservativos ……
Exemplo: Cargas elétricas num campo E.M.
1 i i i d F M dt x x M e v A c onde1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):
E no caso de sistemasE no caso de sistemas nnãão conservativoso conservativos ……
Exemplo: Cargas elétricas num campo E.M.
j j i j j i j j j i x d M M x Q F q dt x x q
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):
E no caso de sistemasE no caso de sistemas nnãão conservativoso conservativos ……
Exemplo: Cargas elétricas num campo E.M.
j j i j j i j i j j j j j i j i j i x x d M M Q dt x q x q x x x d M M d M dt x q x dt q x q
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):
E no caso de sistemasE no caso de sistemas nnãão conservativoso conservativos ……
Exemplo: Cargas elétricas num campo E.M.
j j j i j j i j i j i x x x d M M M Q dt x q x q x q j j i i x x q q j j i i x x d dt q q j j i i x x q q
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):
E no caso de sistemasE no caso de sistemas nnãão conservativoso conservativos ……
Exemplo: Cargas elétricas num campo E.M.
i i i
d
M
M
Q
dt
q
q
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):FORMALISMO LAGRANGIANO (DE NOVO!):
E no caso de sistemasE no caso de sistemas nnãão conservativoso conservativos ……
Exemplo: Cargas elétricas num campo E.M.
0 1 onde i i d L L dt q q L K M K e v A c RESUMO PARA SISTEMAS NÃO CONSERVATI VOS: CAMPO E.M.
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO HAMILTONIANO:FORMALISMO HAMILTONIANO:
Momento generalizadoMomento generalizado
0 i i i i i i d L L dt q q d L p dt q L p q Se a Lagrangiana não depender explicitamente da coordenada generalizada, o momento se conserva.
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO HAMILTONIANO:FORMALISMO HAMILTONIANO:
Momento generalizadoMomento generalizado
2 1 1 2 i i L K M m q e v A c i i i i L e p mq A q c
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO HAMILTONIANO:FORMALISMO HAMILTONIANO:
Por um lado …Por um lado …
( ,i i , ) i i i i i L L q q t dL L L L q q dt t q q
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO HAMILTONIANO:FORMALISMO HAMILTONIANO:
Por outro lado …Por outro lado …
i i i i i i i i i i d L d L L q q q dt q dt q q L L q q q q
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO HAMILTONIANO:FORMALISMO HAMILTONIANO:
Então, consequentemente …Então, consequentemente …
i i i i i i i i i dL L d L q dt t dt q d L L q L dt q t d L p q L dt t ( i , i , ) i i i H p q t p q L
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO HAMILTONIANO:FORMALISMO HAMILTONIANO:
Por um lado …Por um lado …
( i , i , ) i i i i i i H H p q t H H H dH dt dp dq t p q
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
FORMALISMO HAMILTONIANO: FORMALISMO HAMILTONIANO:
Por outro lado …Por outro lado …
i i i i i i i i i H p q L dH p dq q dp dL
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO HAMILTONIANO:FORMALISMO HAMILTONIANO:
Mas…Mas… ( ,i i , ) i i i i i i i i i i i i L L q q t L L L dL dt dq dq t q q L dL dt p dq p dq t
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO HAMILTONIANO:FORMALISMO HAMILTONIANO:
Então…Então… i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i dH p dq q dp dL L dH p dq q dp dt p dq p dq t L dH dt q dp p dq t
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO HAMILTONIANO:FORMALISMO HAMILTONIANO:
ComparandoComparando--se as duas expressões para se as duas expressões para dHdH……
i i i i i i i i i i i i i i i L H H H H t t dH dt dp dq t p q H q L p dH dt q dp p dq t H p q
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO HAMILTONIANO:FORMALISMO HAMILTONIANO:
Equações de Hamilton para o movimento…Equações de Hamilton para o movimento…
i i i i H H q p p q L H t t
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO HAMILTONIANO:FORMALISMO HAMILTONIANO:
COLCHETES DE POISSON: Se F = F(p,q,t):COLCHETES DE POISSON: Se F = F(p,q,t):
, , i i i i i i i i i i i q p dF F F F F p q dt t p q F F H F H t q p p q F F H t
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO HAMILTONIANO:FORMALISMO HAMILTONIANO:
COLCHETES DE POISSON: Se F = F(p,q,t):COLCHETES DE POISSON: Se F = F(p,q,t):
,
, q p F F F H t
,
, q p i i i i i F H F H F H q p p q 1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• FORMALISMO HAMILTONIANO:FORMALISMO HAMILTONIANO:
COLCHETES DE POISSON ESPECIAIS:COLCHETES DE POISSON ESPECIAIS:
,
,
0;
,
;
i j i j i j ijq q
p p
q p
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• MECMECÂNICA RELATIVISTAÂNICA RELATIVISTA::
ALÉM DA MECÂNICA NEWTONIANA…ALÉM DA MECÂNICA NEWTONIANA…
Da experiência Da experiência –
– Interação instantânea não existe na natureza;Interação instantânea não existe na natureza; –
– O tempo é relativo;O tempo é relativo; –
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• MECMECÂNICA RELATIVISTAÂNICA RELATIVISTA::
EVENTO:EVENTO:
Qualquer fenômeno especificado pelas coordenadas do Qualquer fenômeno especificado pelas coordenadas do local e pelo instante de tempo em que ocorre.
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• MECMECÂNICA RELATIVISTAÂNICA RELATIVISTA::
EVENTO 1:EVENTO 1:
* Emitir um sinal de luz em * Emitir um sinal de luz em
EVENTO 2: EVENTO 2:
* Chegada do sinal de luz em * Chegada do sinal de luz em
1 ( ,1 1, 1 1, )
P x y z t
2 ( 2, 2, 2, 2)
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• MECMECÂNICA RELATIVISTAÂNICA RELATIVISTA::
Distância percorrida pelo sinal luminoso:Distância percorrida pelo sinal luminoso:
Intervalo entre dois eventos:Intervalo entre dois eventos:
2 2 2 2 1 2 1 2 1 2 1 ( ) ( ) ( ) ( ) c t t x x y y z z 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 1 2 1 (x x ) (y y ) (z z ) c t( t ) 0 2 2 2 2 2 12 ( 2 1) ( 2 1) ( 2 1) ( 2 1) s c t t x x y y z z
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• MECMECÂNICA RELATIVISTAÂNICA RELATIVISTA::
Intervalos são invariantes:Intervalos são invariantes:
Intervalo infinitesimal:Intervalo infinitesimal:
2 2 12 '12 s s 2 2 2 2 2 2 ds c dt dx dy dz 2 2 ' ds ds
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• MECMECÂNICA RELATIVISTAÂNICA RELATIVISTA::
Da invariância dos intervalos: Da invariância dos intervalos:
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 ' ' ' ' ds c dt dx dy dz c dt dx dy dz
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• MECMECÂNICA RELATIVISTAÂNICA RELATIVISTA::
No referencial K’, relógios fixos:No referencial K’, relógios fixos:
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 ' ' 1 ds c dt dx dy dz c dt ds dx dy dz dt dt c c dt 2 2 2 2 2 2 2 2 dx dy dz x y z v dt
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• MECMECÂNICA RELATIVISTAÂNICA RELATIVISTA::
No referencial K’, relógios fixos:No referencial K’, relógios fixos:
2 ' ds 1 dt dt c v c
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• MECMECÂNICA RELATIVISTAÂNICA RELATIVISTA::
TRANSFORMATRANSFORMAÇÕES DE LORENTZÇÕES DE LORENTZ
2 ' ' ; '; '; ' ' x x vt y y z z v t t x c 2 1/2 1
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• MECMECÂNICA RELATIVISTAÂNICA RELATIVISTA::
QUADRIVETORES:QUADRIVETORES: 0 1 2 3 , , , x ct x x x y x z
0
0 1 2 3
, , , , x x x x x x x1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• MECMECÂNICA RELATIVISTAÂNICA RELATIVISTA::
QUADRIVETORES:QUADRIVETORES: 0 1 2 3 , , , x ct x x x y x z 0, 0, 1, 2, 3 x x x x x x x
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• MECMECÂNICA RELATIVISTAÂNICA RELATIVISTA::
PRODUTO ESCALAR (INVARIANTE):PRODUTO ESCALAR (INVARIANTE):
3 2 0 0 1 2 3 0 1 2 3 0 2 1 2 2 2 3 2 0 2 2 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) x x x x x x x x x x x x x x x x x x x
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• MECMECÂNICA RELATIVISTAÂNICA RELATIVISTA: : PARTÍCULA LIVREPARTÍCULA LIVRE
AÇÃO E O PRINCÍPIO DE HAMILTON:AÇÃO E O PRINCÍPIO DE HAMILTON:
2 1 t t S L dt 2 2 ' 1 b a b a t t S ds cdt c dt 2 1 L c
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• MECMECÂNICA RELATIVISTAÂNICA RELATIVISTA: : PARTÍCULA LIVREPARTÍCULA LIVRE
AÇÃO E O PRINCÍPIO DE HAMILTON:AÇÃO E O PRINCÍPIO DE HAMILTON:
2 1 L c 2 2 1 1 2 2 v L c c c 1
mc
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• MECMECÂNICA RELATIVISTAÂNICA RELATIVISTA: : PARTÍCULA LIVREPARTÍCULA LIVRE
AÇÃO E O PRINCÍPIO DE HAMILTON:AÇÃO E O PRINCÍPIO DE HAMILTON:
2 2 2 2 2 1 1 v L mc mc c
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• MECMECÂNICA RELATIVISTAÂNICA RELATIVISTA: : PARTÍCULA LIVREPARTÍCULA LIVRE
MOMENTO LINEAR:MOMENTO LINEAR:
i i L p q L p v 2 2 2 2 2 2 1/ 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 2 2 1 v L mc mc c c L mc c c m v v v v v p v
p
m
v
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• MECMECÂNICA RELATIVISTAÂNICA RELATIVISTA: : PARTÍCULA LIVREPARTÍCULA LIVRE
FORÇA:FORÇA: m t p F v
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• MECMECÂNICA RELATIVISTAÂNICA RELATIVISTA: : PARTÍCULA LIVREPARTÍCULA LIVRE
ENERGIA:ENERGIA: H pq L L p v E
1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS
•• MECMECÂNICA RELATIVISTAÂNICA RELATIVISTA: : PARTÍCULA LIVREPARTÍCULA LIVRE
ENERGIA:ENERGIA: 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 m mc c c mc c c c v v v v v v E 2 2 2 1 mc mc E