PANORAMA DA FÍSICA
CONTEMPORÂNEA
Disciplina: Evolução dos conceitos da Física
Física no final do Século XIX
FÍSICA
Mecânica
Termodinâmica
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
Mecânica
Netuno, primeiro planeta encontrado por uma previsão matemática.
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.
Termodinâmica
Temperatura está relacionada com a energia cinética média.
Pressão com as colisões com o recipiente. Calor é um processo de transferência de energia.
Mecânica
Termodinâmica
Mecânica
Estatística
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
Explicava os fenômenos
elétricos e magnéticos
Os efeitos elétricos e
magnéticos eram
manifestações devido a
cargas elétricas
Eletromagnetismo
A luz é um tipo de
onda eletromagnética.
Explicava os fenômenos
ópticos baseado no
modelo ondulatório.
Natureza das cores, os
eclipses, difração,
interferência, polarização,
refração e aplicações
Eletromagnetismo
Óptica
A Física estava “quase” concluída
restando apenas alguns problemas
a serem resolvidos (Lorde Kelvin:
“pequenas nuvens”).
Problemas... “pequenas nuvens”
PROBLEMAS
Radiação do
corpo negro
O efeito
fotoelétrico
O experimento de
Michelson-Morley
Precessão do periélio
de Mercúrio
Mecânica Quântica
Teoria da Relatividade
Einstein ficou famoso com a comprovação da Teoria da Relatividade Geral
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 (onda-partícula).
[...] 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 matéria, movimento e energia
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.
