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FISIQUIPÉDIA - Físico-Química / 8.º ano Como medir a velocidade da luz na cozinha FISIQUIPÉDIA - Físico-Química / 8.º ano.

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1 FISIQUIPÉDIA - Físico-Química / 8.º ano Como medir a velocidade da luz na cozinha FISIQUIPÉDIA - Físico-Química / 8.º ano

2 A luz é mesmo muito rápida… ~ 300 km Um carro demoraria ~ 3 horas… O som demoraria ~ 15 minutos! A luz demoraria 0,001 s = 1 ms!

3 FISIQUIPÉDIA - Físico-Química / 8.º ano A velocidade da luz Devido ao enorme valor da velocidade da luz, foi muito difícil estabelecer que a luz não era instantânea. Era preciso medir com grande precisão um intervalo de tempo bastante pequeno, correspondente à propagação da luz por distâncias na ordem dos metros ou dos quilómetros. Galileu terá sido um dos primeiros a tentar fazer uma experiência para medir a velocidade da luz: Galileu destapava uma lanterna e, a uma certa distância, um colaborador destapava a sua lanterna quando via o clarão. Galileu tentou medir o intervalo de tempo entre os dois clarões. Com a precisão de que dispunha, Galileu foi incapaz de estabelecer que a velocidade da luz era finita, mas soube reconhecer que a sua experiência tinha grandes fontes de erro!

4 FISIQUIPÉDIA - Físico-Química / 8.º ano Ole Rømer foi o primeiro a ter medido um valor finito para a velocidade da luz, em 1676, através de observações dos eclipses da lua de Júpiter, Io. Obteve cerca de km/s – já 75% do valor correto! A primeira medição da velocidade da luz

5 FISIQUIPÉDIA - Físico-Química / 8.º ano AB Rømer notou que ao longo do ano, Io parecia emergir de eclipse por detrás de Júpiter adiantada ou atrasada relativamente ao que se esperava. Quando a Terra estava, por exemplo, na posição A – mais próxima de Júpiter –, a luz de Io chegava antes do que acontecia quando a Terra estava na posição B – mais longe de Júpiter. Se a luz tivesse uma velocidade infinita isto não aconteceria – só se poderia perceber este resultado se a luz demorasse algum tempo a ir de A até B. Conhecendo o tamanho da órbita da Terra, Rømer foi capaz de calcular um valor para a velocidade da luz. A primeira medição da velocidade da luz

6 FISIQUIPÉDIA - Físico-Química / 8.º ano Para efetuar as medições, Fizeau disparou um feixe de luz branca do seu laboratório em Montmartre em direção a um espelho, a 8,5 km de distância – a luz era refletida e, ao regressar ao laboratório, passava por uma roda dentada cuja velocidade de rotação era controlada. A interferência daí resultante permitia medir a velocidade da luz. Experiências na Terra… Medir a velocidade da luz na Terra tornou-se possível com o desenvolvimento de instrumentos mais precisos – sobretudo o grande desenvolvimento na ótica ocorrido no século XIX. A experiência de Fizeau-Foucault (1849) já atingiu uma precisão de 5% no valor da velocidade da luz.

7 FISIQUIPÉDIA - Físico-Química / 8.º ano MATERIAL NECESSÁRIO: + + … incluindo na nossa cozinha! COMO FAZER: Retira o prato do micro-ondas e coloca a tablete de chocolate em cima de uma caixa de plástico, alinhada com o forno. Liga o forno micro-ondas durante cerca de 10 segundos (o tempo e a intensidade poderão variar de forno para forno, bem como a posição da tablete). Vais notar que o chocolate só derreteu em duas ou três zonas específicas. Mede a distância entre duas dessas zonas.

8 FISIQUIPÉDIA - Físico-Química / 8.º ano Como se tira daqui o valor da velocidade da luz? Como se tira daqui o valor da velocidade da luz? As micro-ondas dentro do forno são um exemplo de ondas estacionárias: devido à reflexão nas paredes do forno, a posição dos máximos da onda é sempre igual! É por isso que a tablete só derrete em zonas específicas, e é por isso que o forno tem de ter um prato giratório, para distribuir o calor! Agora consulta as especificações técnicas do forno de micro-ondas – vais reparar que, entre outras informações, é dada a frequência (f) da radiação, que poderá variar consoante o forno (não confundir com os 50 Hz de frequência da corrente elétrica).

9 FISIQUIPÉDIA - Físico-Química / 8.º ano Devido à reflexão das ondas, a distância entre dois picos que mediste é metade do comprimento de onda. λ λ/2 Sabendo a frequência f e o comprimento de onda λ, é fácil determinar a velocidade da luz: ATENÇÃO: se não obtiveres um valor exato para a velocidade da luz, tenta perceber porquê. Será que as ondas dentro do forno são exatamente estacionárias? A frequência é exatamente a que está indicada? A distância entre os dois máximos de intensidade está bem definida? Como se tira daqui o valor da velocidade da luz? Como se tira daqui o valor da velocidade da luz?

10 FISIQUIPÉDIA - Físico-Química / 8.º ano Alguns sites com informações adicionais sobre a medição da velocidade da luz: Alguns vídeos mostrando a experiência: Para saber mais…


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