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Prof. Dr. Alfredo Takashi Suzuki

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Academic year: 2021

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(1)

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

(2)

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

(3)

•• 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

(4)

•• 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

(5)

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 …

(6)

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 …

(7)

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:

(8)

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:

(9)

•• “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

(10)

•• EXEMPLOS DE CAMPOS EXEMPLOS DE CAMPOS (CLÁSSICOS): (CLÁSSICOS): •• GRAVITACIONAL,GRAVITACIONAL, •• ELÉTRICO,ELÉTRICO, •• MAGNÉTICO,MAGNÉTICO, •• …… 1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS

(11)

•• 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

(12)

•• 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

(13)

1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS

(14)

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   

(15)

1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS

(16)

1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS

(17)

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   

(18)

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   

(19)

1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS

(20)

1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS

elet

elet elet elet

q

F

E

E

F

grav

grav grav grav

m

F

G

G

F

(21)

1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS

mag

(22)

1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS

(23)

1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS

(24)

1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS mag

q

c

F

v B

(25)

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     BFv B 

(26)

1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS

m

F

a

Vetor Vetor

(27)

1. 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     ; 

(28)

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 xiN 2 1, 2, 3,..., 3 2 j j ij i i ; j i K m x m x i N x       

(29)

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

(30)

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     

(31)

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

(32)

1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS •• FORMALISMO LAGRANGIANO:FORMALISMO LAGRANGIANO:

•• Sistema cartesiano de referência … Sistema cartesiano de referência …

( )

i i i

V x

d

K

dt

x

x

 

2a. Lei de Newton

(33)

1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS 1 2 3 3 ( , , , ..., ; ) ( ; ) i i N i j qq x x x x tq x t

•• FORMALISMO LAGRANGIANO:FORMALISMO LAGRANGIANO:

•• Coordenadas cartesianas Coordenadas cartesianas  Generalizadas Generalizadas

Transformação Inversa (não singular)

( ; )

j j i

(34)

1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS j j j j i i i dx x x x q dt q t          ( ; ) j j i xx q t

•• FORMALISMO LAGRANGIANO:FORMALISMO LAGRANGIANO:

•• Da transformação inversa …Da transformação inversa …

j j x x q q       

(35)

1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS 2 1 ( ) 2 j j j Km 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               

(36)

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                           

(37)

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                                                 

(38)

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                      

(39)

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                                

(40)

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                                 

(41)

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 

(42)

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-LAGRANGE

(43)

1. 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:

(44)

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

(45)

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

(46)

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 LKV mq  k q q

(47)

1. 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                         

(48)

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                                                     

(49)

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 LKV mq  k q q

(50)

1. 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

(51)

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       

(52)

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 qqq t x

(53)

1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS •• ONDASONDAS CLÁSSICAS: CLÁSSICAS:

PRINCÍPIO DE HAMILTONPRINCÍPIO DE HAMILTON

0

0

0

A

dtL

A

dtL

dt dx

 

L

(54)

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

(55)

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



(56)

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

(57)

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.

(58)

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

(59)

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

(60)

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

(61)

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             

(62)

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             

(63)

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       

(64)

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                                  

(65)

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                                                        

(66)

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                                                            

(67)

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                                                        

(68)

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

(69)

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                                  

(70)

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                

(71)

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                                        

(72)

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                                                 

(73)

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                         

(74)

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

(75)

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                 onde

(76)

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 j j i x d M M x Q F q dt x x q                 

(77)

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                               

(78)

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       

(79)

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

(80)

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.

(81)

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.

(82)

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       

(83)

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                

(84)

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                                

(85)

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

(86)

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         

(87)

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      

(88)

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                  

(89)

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                             

(90)

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                                       

(91)

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               

(92)

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                             

(93)

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          

(94)

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 ij

q q

p p

q p

(95)

1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS

(96)

1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS

(97)

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;

(98)

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.

(99)

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, )

Px y z t

2 ( 2, 2, 2, 2)

(100)

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 ttxxyyzz 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 1 2 1 (xx )  (yy )  (zz )  c t( t )  0 2 2 2 2 2 12 ( 2 1) ( 2 1) ( 2 1) ( 2 1) sc ttxxyyzz

(101)

1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS

•• MECMECÂNICA RELATIVISTAÂNICA RELATIVISTA::

 Intervalos são invariantes:Intervalos são invariantes:

 Intervalo infinitesimal:Intervalo infinitesimal:

2 2 12 '12 ss 2 2 2 2 2 2 dsc dtdxdydz 2 2 ' dsds

(102)

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        

(103)

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         

(104)

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    

(105)

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  

(106)

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 x

(107)

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  xxx  xxxx

(108)

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

(109)

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

(110)

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

(111)

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      

(112)

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

(113)

1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS

•• MECMECÂNICA RELATIVISTAÂNICA RELATIVISTA: : PARTÍCULA LIVREPARTÍCULA LIVRE

 FORÇA:FORÇA: m t     p F v  

(114)

1. CAMPOS CLÁSSICOS 1. CAMPOS CLÁSSICOS

•• MECMECÂNICA RELATIVISTAÂNICA RELATIVISTA: : PARTÍCULA LIVREPARTÍCULA LIVRE

 ENERGIA:ENERGIA: H pq L L     p v    E

(115)

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

2

0

mc

E

Referências

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