Metodologia das ciências sociais

Segunda-feira, 21 de Novembro de 2005

Um físico na Aula Teórica nº 7 - 22 de Novembro de 2005

Aula Teórica nº 7 - 22 de Novembro de 2005

Nesta aula, teremos um convidado, o físico Luís de Melo Pereira, que nos falará da importância da teoria da relatividade de Einstein.

Título da conferência seguida de debate:

"Einstein: uma visão sobre..."

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Currículum:

Luís de Melo Pereira

Licenciado pela Faculdade de Ciências da Universidade do Porto em Física, em 1993

Concluiu o mestrado "no ensino da´Física" na Universidade do Minho em 2002, com a dissertação: "Colorimetria da íris"

Lecciona no Ensino Secundário, acumulando no ISAVE uma cadeira de Química Física

Tags: einstein

Publicado por jpneves às 18:22

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Sexta-feira, 21 de Outubro de 2005

Olá, tio Albert!

No âmbito do Ano Internacional da Física, o Departamento de Física da UMinho
está a organizar mais um ciclo de colóquios. Destinado ao grande público, este
ciclo pretende chamar a atenção para os segredos e curiosidades da Física que,
depois de descobertos, a tornam numa disciplina fascinante.

Assim, o próximo colóquio é já no dia 28 de Outubro no Museu D. Diogo de
Sousa - Braga, pelas 17 horas.

Título: Olá, tio Albert!

Orador: Prof. Doutor Manuel Fiolhais

Coordenador do Centro de Física Computacional da Universidade Coimbra Vice-presidente do Conselho Cientifico da FCTUC

Breve Resumo do Colóquio

Einstein, como outro qualquer homem, foi um viajante no espaço-tempo. Há cem
anos, em Berna, a maior e mais brilhante produção científica do genial
cientista constituiu um marco na história da Física. Os seus trabalhos
seminais, fundadores da física quântica e da teoria da relatividade, não só
alargaram as fronteiras do conhecimento, como vieram a ter implicações no
desenvolvimento das sociedades que o próprio Einstein não podia imaginar... Na
palestra começamos por mencionar o reconhecimento, cada vez mais generalizado,
de que é a Física que está por detrás de muitos desenvolvimentos científicos e
tecnológicos de que beneficiamos quotidianamente. A proclamação de 2005 como
Ano Internacional da Física está a dar contributos decisivos neste sentido.
Faz-se na palestra uma apresentação necessariamente breve dos trabalhos de
Einstein de 1905, tendo em conta estarmo-nos a dirigir a um público não
especialista. Dando-se particular ênfase ao facto de as descobertas
científicas na área da Física estarem na origem de muitas aplicações práticas,
concretiza-se com alguns exemplos relativos aos trabalhos de Einstein. De
facto, os seus trabalhos de 1905 estão na base de objectos comuns, que
utilizamos no dia a dia, e que proporcionam os níveis de conforto de que
desfrutamos neste início do século XXI, cem anos depois do annus mirabilis.
Refere-se, por fim, a necessidade de os trabalhos de Einstein fazerem parte do
núcleo duro de conhecimentos que um estudante graduado pelo ensino secundário
deve possuir para que a nossa sociedade seja constituída por cidadãos mais
cultos e melhor preparados para a vida.

Outros colóquios previstos

9 de Novembro - A Acústica na Música

Dr. André Almeida, Institut de Recherche et Coordination Acoustique Musique,
Centre Georges Pompidou, Paris

25 de Novembro - A Física na Cozinha

Engª Maria Adelaide Sousa Oliveira, Professora do ensino secundário envolvida
nas acções de divulgação do Ciência Viva A cozinha é um laboratório

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Site e contactos para mais informações
FISICUM 2005
Departamento de Física
Universidade do Minho
a/c Prof. Doutor Luís Rebouta ou
Doutora Sandra Carvalho

telefone: (+351) 253 60 43 20/253 51 04 70
fax: (+351) 253 67 89 81

e-mail: fisicum2005@fisica.uminho.pt
URL: http://www.fisica.uminho.pt/fisicum2005

Tags: einstein

Publicado por jpneves às 15:02

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Terça-feira, 10 de Fevereiro de 2004

A teoria da relatividade e a teoria quântica na Física moderna

A teoria da Relatividade

Relatividade, teoria desenvolvida no início do século XX, que, originalmente, pretendia explicar certas anomalias no conceito do movimento relativo, mas, em sua evolução, converteu-se em uma das teorias básicas mais importantes das ciências físicas. Desenvolvida fundamentalmente por Albert Einstein, foi a base para que os físicos demonstrassem, posteriormente, a unidade essencial da matéria e da energia, do espaço e do tempo, e a equivalência entre as forças de gravitação e os efeitos da aceleração de um sistema.

Em 1905, Einstein publicou seu artigo sobre a teoria da relatividade especial, segundo o qual nenhum objeto do Universo se distingue por proporcionar um marco de referência absoluto em repouso. É igualmente correto afirmar que o trem se desloca em relação à estação e que a estação se desloca em relação ao trem. A hipótese fundamental em que se baseava era a inexistência do repouso absoluto no Universo, razão pela qual toda partícula ou objeto deve ser descrito mediante uma chamada linha de Universo, que traça sua posição em um contínuo espaço-tempo de quatro dimensões (três espaciais e uma temporal), na qual têm lugar todos os fatos do Universo. Também deduz que o comprimento, a massa e o tempo de um objeto variam com sua velocidade. Assim, a energia cinética do elétron acelerado converte-se em massa, de acordo com a fórmula E=mc2. Em 1915, desenvolveu sua teoria da relatividade geral, na qual considerava objetos que se movem de forma acelerada um em relação ao outro, para explicar contradições aparentes entre as leis da relatividade e a lei da gravitação. A teoria da relatividade especial afirma que uma pessoa, dentro de um veículo fechado, não pode determinar, por meio de nenhum experimento imaginável, se está em repouso ou em movimento uniforme. A da relatividade geral afirma que, se esse veículo é acelerado ou freado, ou se faz uma curva, o seu ocupante não pode assegurar se as forças produzidas se devem à gravidade ou a outras forças de aceleração. Simplesmente, a lei da gravidade de Einstein afirma que a linha de Universo de todo objeto é uma geodésica em um contínuo (uma geodésica é a distância mais curta entre dois pontos, ainda que o espaço curvo não seja, normalmente, uma linha reta; como ocorre com as geodésicas na superfície terrestre, são círculos máximos, mas não linhas retas). A linha de Universo é curva devido à curvatura do contínuo espaço-tempo na proximidade da Terra e a isso se deve a gravidade.

A teoria da relatividade geral foi confirmada de numerosas formas desde sua proposição. Vários cientistas têm tratado de unir a teoria da força gravitacional relativista com o eletromagnetismo e com outras forças fundamentais da física: as interações nucleares forte e fraca (ver Teoria do campo unificado). Em 1928, Paul Dirac expôs uma teoria relativista do elétron. Mais tarde, desenvolveu-se uma teoria de campo quântica chamada eletrodinâmica quântica, que unificava os conceitos da relatividade e a teoria quântica, no que diz respeito à interação entre os elétrons, os pósitrons e a radiação eletromagnética. Nos últimos anos, Stephen Hawking tem se dedicado a tentar integrar por completo a mecânica quântica com a teoria da relatividade.

Teoria Quântica

Teoria quântica, teoria física baseada na utilização do conceito de unidade quântica para descrever as propriedades dinâmicas das partículas subatômicas e as interações entre a matéria e a radiação. As bases da teoria foram assentadas pelo físico alemão Max Planck, o qual, em 1900, postulou que a matéria só pode emitir ou absorver energia em pequenas unidades discretas, chamadas quanta. Outra contribuição fundamental ao desenvolvimento da teoria foi o princípio da incerteza, formulado por Werner Heisenberg em 1927.

Planck desenvolveu o conceito de quantum como resultado dos estudos da radiação do corpo negro (corpo negro refere-se a um corpo ou superfície ideal que absorve toda a energia radiante, sem nenhuma reflexão). Sua hipótese afirmava que a energia só é irradiada em quanta, cuja energia é hu, onde u é a freqüência da radiação e h é o "quanta de ação", fórmula agora conhecida como constante de Planck.

O físico francês Louis Victor de Broglie sugeriu, em 1924, que uma vez que as ondas eletromagnéticas apresentam características corpusculares, as partículas também deveriam ter características ondulatórias. O conceito ondulatório das partículas levou Erwin Schrödinger a desenvolver uma equação de onda para descrever as propriedades ondulatórias de uma partícula e, mais concretamente, o comportamento ondulatório do elétron no átomo de hidrogênio.

Ainda que a mecânica quântica descreva o átomo exclusivamente por meio de interpretações matemáticas dos fenômenos observados, pode-se dizer que o átomo é formado por um núcleo rodeado por uma série de ondas estacionárias; essas ondas têm máximos em pontos determinados e cada onda estacionária representa uma órbita. O quadrado da amplitude da onda em cada ponto, em um momento dado, é uma medida da probabilidade de que um elétron se encontre ali. Já é possível dizer que um elétron é um ponto determinado em um momento dado.

A compreensão das ligações químicas foi radicalmente alterada pela mecânica quântica e passou a basear-se nas equações de onda de Schrödinger. Os novos campos da física como a física do estado sólido, a física da matéria condensada, a supercondutividade, a física nuclear ou a física das partículas elementares apoiaram-se firmemente na mecânica quântica. Essa teoria é na base de todas as tentativas atuais de explicar a interação nuclear forte (ver Cromodinâmica quântica) e desenvolver uma teoria do campo unificado. Os físicos teóricos, como o britânico Stephen Hawking, continuam esforçando-se para desenvolver um sistema que englobe tanto a relatividade como a mecânica quântica.

Texto extraído da enciclopédia Encarta 99 da Microsoft

Tags: einstein, física quântica, teoria da relatividade

Publicado por jpneves às 20:45

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Sobre as mudanças nas teorias da Física moderna

FÍSICA

Em busca de uma teoria final

   Pesquisa pretende
   unificar as forças
   básicas da
   natureza

Um dos maiores desafios da Física moderna é desenvolver uma teoria que descreva de forma unificada todos os fenômenos do Universo. O grande obstáculo é a incompatibilidade entre duas das principais teorias físicas deste século, a relatividade geral e a mecânica quântica. Esse desafio é o tema da pesquisa de Victor de Oliveira Rivelles, professor do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (Ifusp) e dedicado ao problema desde os anos 80.

Cada uma dessas teorias desempenha perfeitamente seu papel quando é aplicada no contexto em que foi criada. Mas cada uma fracassa ao ser aplicada aos fenômenos descritos pela outra. Por que, então, modificá-las em vez de deixá-las como estão?
A idéia de unificação é a mola propulsora dos principais avanços da Física desde seus primórdios. Até o século 17, o movimento dos corpos terrestres e celestes era considerado distintamente. Os corpos terrestres tenderiam a parar depois de se movimentar por algum tempo, devido à sua natureza terrena. Já os corpos celestes, como o sol, a lua e os planetas, se moveriam eternamente o que seria uma demonstração de seu caráter divino.

A mecânica clássica, formulada pelo físico inglês Isaac Newton (1642-1727), mostrou que os corpos terrestres e celestes obedecem às mesmas leis de movimento, ao dar uma descrição unificada para ambos. Suas idéias causaram uma mudança filosófica e religiosa profunda, pois mostraram, matematicamente, que o movimento dos corpos nos céus era puramente material.
Ao sintetizar teorias que pareciam antagônicas, os cientistas conseguem descrever um número maior de fenômenos com menos hipóteses e também prever fenômenos futuros. Newton, por exemplo, baseado em sua teoria, previu a data exata do retorno do cometa Halley.
O físico alemão Albert Einstein (1879-1955), segundo seu biógrafo Abraham Pais (em Einstein Viveu Aqui, Nova Fronteira, 1997, Rio de Janeiro), disse que a teoria física tem dois anseios: englobar o máximo possível de fenômenos e suas conexões e alcançar isso com base no menor número possível de conceitos independentes e relações arbitrariamente pressupostas.

O objetivo fundamental da unificação de teorias físicas é, portanto, obter modelos mais eficazes para explicar e controlar a natureza. Foi o que Einstein obteve em 1915 ao formular a relatividade geral: uma teoria da gravitação mais abrangente que a de Newton.

Duas teorias
incompatíveis

A mecânica quântica nasceu em 1900, com a teoria de Max Planck (1858-1947), segundo a qual a energia não se propaga num fluxo contínuo, mas por meio de pequenos pacotes de energia, os quanta. Isso permitiu dois avanços: a proposição de Albert Einstein, em 1905, de que a luz também se propagaria por meio de pacotes de energia e o modelo atômico do dinamarquês Niels Bohr (1892-1987).
Ainda em 1905, Einstein formulou a teoria da relatividade restrita, baseada na proposição de que nenhum corpo pode alcançar velocidade superior à da luz no vácuo (300 mil km/s). Depois, mostrou a equação E=mc2 (energia é igual à massa multiplicada pelo quadrado da velocidade da luz).

E, em 1915, lançou a teoria da relatividade geral, mostrando que a gravidade de um corpo deforma o espaço e o tempo a seu redor. Essa tese foi comprovada alguns anos depois num eclipse solar em Sobral, no Ceará: comparando-se posições de estrelas ao redor do sol antes e durante o eclipse, constatou-se que, vistas daqui, elas pareciam estar mais próximas devido à passagem dos raios de luz delas perto do campo gravitacional do sol.
A relatividade geral inspirou outras teorias, como a da expansão do Universo, pelo norte-americano Edwin Hubble (1889-1953), em 1929, e a da formação dos buracos negros pelo indiano-norte-americano Subrahmanyan Chandrasekhar (1910- 1995), em 1931. Em 1997, Wei Cui, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, e colaboradores da Nasa, a agência espacial dos Estados Unidos, anunciaram a

descoberta de buracos negros arrastando o espaço-tempo ao seu redor, o que comprovava previsões feitas a partir da relatividade geral 80 anos antes, quando ainda não havia incompatibilidade com a teoria quântica. Em 1924, o francês Louis-Victor de Broglie (1892-1987) propôs a dualidade onda-partícula, o que lhe valeu o Prêmio Nobel de Física cinco anos depois: mostrou que o elétron pode apresentar comportamento de onda e também de partícula.

Três anos depois foi a vez de Werner Heisenberg, com o princípio da incerteza. Contrariando toda a tradição da mecânica clássica, em que a posição e a velocidade de um corpo sempre poderiam ser determinadas precisamente, Heisenberg mostrou que no domínio quântico é impossível determinar ambas com precisão simultaneamente. Einstein jamais aceitou essa formulação.