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PANORAMA DA FÍSICA
CONTEMPORÂNEA
Disciplina: Evolução dos conceitos da Física
Professor: Moacir Pereira de Souza Filho
Física no final do Século XIX
FÍSICA
Mecânica Termodinâmica
Eletromagnetismo Óptica
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
Determinismo Mecanicista
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
Óptica
Eletromagnetismo
Óptica
Eletromagnetismo
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 e sua irmã Maja
Vida e hobbies
Mesmo após formado, ele não consegui emprego como Professor
Ao lado dos amigos Habicht e Solovine...
Com Mileva e os filhos Hans e Edward
O professor “Einstein”
Sua “Matemática” era mediana
Einstein ficou famoso com a comprovação da
Teoria da Relatividade Geral
Rabiscando suas equações...
A música era sua inspiração: violino e piano
Gostava de velejar e apreciava um “bom” tabaco...
Em sua residência nos EUA...
Com o filho de Enhrenfest no colo...
Recebendo a medalha “Max Planck”
Einstein era um “pacifista”
Preocupação com as consequências de E=mc²
Em busca da teoria unificada...
Einstein já aposentado em Princeton...
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 (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.
