PANORAMA DA FÍSICA CONTEMPORÂNEA Disciplina: Evolução dos conceitos da Física Professor: Moacir Pereira de Souza Filho

Física no final do Século XIX Mecânica Termodinâmica FÍSICA Eletromagnetismo Óptica

Mecânica 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 su Netuno, primeiro planeta encontrado por uma previsão matemática.

Termodinâmica Explicava os fenômenos térmicos, temperatura, calor, transformação de calor em trabalho mecânico e vice-versa. su Os conceitos empíricos da termodinâmica foram explicado usando a mecânica estatística. Temperatura está relacionada com a energia cinética média. Pressão com as colisões com o recipiente. Calor é um processo de transferência de energia.

Mecânica Mecânica Estatística Termodinâmica

Determinismo Mecanicista 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

Eletromagnetismo Explicava os fenômenos elétricos e magnéticos Os efeitos elétricos e magnéticos eram manifestações devido a cargas elétricas su A luz é um tipo de onda eletromagnética.

Óptica Explicava os fenômenos ópticos baseado no modelo ondulatório. Natureza das cores, os eclipses, difração, interferência, polarização, refração e aplicações su

Eletromagnetismo Eletromagnetismo Óptica

A Física estava “quase” concluída restando apenas alguns problemas a serem resolvidos (Lorde Kelvin: “pequenas nuvens”).

Problemas... “pequenas nuvens” Mecânica Quântica O efeito fotoelétrico Radiação do corpo negro PROBLEMAS O experimento de Michelson-Morley Precessão do periélio de Mercúrio Teoria da Relatividade

Einstein e sua irmã Maja

Na época do ginásio

Vida e hobbies

Funcionário do escritório de Patentes

Mesmo após formado, ele não consegui emprego como Professor

Com Mileva e os filhos Hans e Edward

Congresso de Solvay - 1911

O professor “Einstein”

Sua “Matemática” era mediana

Elsa sua segunda mulher (sua prima)

Einstein ficou famoso com a comprovação da Teoria da Relatividade Geral

Einstein o “brincalhão”

Rabiscando suas equações...

A música era sua inspiração: violino e piano

Gostava de velejar e apreciava um “bom” tabaco...

Ao lado dos amigos Habicht e Solovine...

Em sua residência nos EUA...

Com o filho de Enhrenfest no colo...

Recebendo a medalha “Max Planck”

Einstein era um “pacifista”

Em momentos de descontração...

Preocupação com as consequências de E=mc²

Em busca da teoria unificada...

Einstein já aposentado...

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.

Eu lhe prometo quatro artigos [...] 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.

Isso é tudo pessoal!!!