FIS119 - A física no mundo moderno

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1 Universidade Federal de Ouro Preto ICEB - Departamento de Física Professor Armando Brizola FIS119 - A física no mundo moderno Assunto: Físicos importantes do século 19 - Parte 2 1. Quem foi Niels Bohr? Não entregou o resumo. 2. Quem foi Albert Einstein? 3. Quem foi Erwin Schrödinger? 4. Quem foi Werner Heisenberg? 5. Quem foi Hendrik Lorentz? Não entregou o resumo. 6. Quem foi Louis de Broglie? Não entregou o resumo.

2 Quem foi Albert Einstein? Albert Einstein nasceu em Ulm na Alemanha, em 14 de março de Seis semanas depois sua família mudou-se para Munique, onde ele começou a estudar.mudou-se para a Suíça ainda jovem e iniciou seus estudos na Escola Politécnica de Zurique. Em 1901 ele recebe seu diploma e adquire cidadania suíça. Após dois anos procurando um cargo como professor, ele aceitou uma posição no escritório de patentes suíço enquanto ingressava no curso de doutorado da Universidade de Zurique. Em 1905 ele obtém o grau de doutor. Durante seu período no escritório de patentes suíço, no seu tempo livre, Einstein produziu importantes trabalhos. Em 1909 ele se tornou professor em Zurique. Em 1914 ele se torna Diretor do Instituto Klaiser Wilhelm Physical e professor na Universidade de Berlim, onde ele morou até 1933 quando foi morar nos Estados Unidos. Após a guerra Einstein era uma figura de liderança para os governos do mundo, e por isso lhe foi oferecido a Presidência do Estado de Israel. Morreu em 18 de abril de 1955, aos 76 anos, em Princeton nos Estados Unidos. Relatividade Restrita A relatividade restrita está essencialmente contida em dois postulados cujos enunciados são bastante simples: Todas as leis da Física são válidas em todos os referenciais inerciais. A velocidade da luz no vácuo é uma constante universal, independente da freqüência e do movimento da fonte. Porém, a aceitação simultânea destes dois postulados leva imediatamente a uma conclusão dramática: a velocidade da luz possui o mesmo valor em todos os referenciais inerciais. Tal conclusão está em contradição com as nossas noções intuitivas de combinação das velocidades e requer, portanto uma revisão profunda dos nossos conceitos de espaço e de tempo.

3 Efeito Fotoelétrico Um importante passo no desenvolvimento das concepções sobre a natureza da luz foi dado no estudo de um fenômeno muito interessante, descoberto por H. Hertz. Este fenômeno recebeu o nome de efeito fotoelétrico. O efeito fotoelétrico consiste na emissão de elétrons pela matéria sob a ação da luz. Para se observar o efeito fotoelétrico, é conveniente utilizar um eletroscópio de folhas. No eletroscópio montase uma lâmina de zinco. Se a lâmina estiver carregada positivamente, a sua iluminação, por exemplo com a ajuda de um arco voltaico, não influi na velocidade de descarga do eletroscópio. No entanto, se a lâmina estiver carregada negativamente, o feixe de luz do arco descarrega o eletroscópio com grande rapidez. O esclarecimento do efeito fotoelétrico foi dado em 1905, por Alberto Einstein, que desenvolveu a ideia de Planck sobre a emissão intermitente de luz. Nas leis experimentais do efeito fotoelétrico, Einstein viu uma prova evidente de que a luz tem uma estrutura intermitente e é absorvida em porções independentes. A energia E de cada uma das porções de emissão, de acordo com a hipótese de Planck, é proporcional à frequência. Isso redeu a Einstein seu Prêmio Nobel de Física em Equivalência entre Energia e Massa Também em 1905, Einstein publicou um trabalho intitulado A Inércia de um Corpo Depende do Seu Conteúdo Energético?. Nesse trabalho nasce a fórmula mais famosa da física, E=mc 2. Com base na teoria relativística do efeito Doppler, Einstein concluiu que se um corpo emite a energia E na forma de radiação, sua massa diminui de E/c 2. Mesmo que essa energia tenha sido liberada na forma de radiação, Einstein decidiu generalizar e concluir que: A massa de um corpo é uma medida do seu conteúdo energético; se sua energia sofrer uma variação igual a E, a sua massa sofrerá, no mesmo sentido, uma variação igual a E/c 2.

4 Referências Nobel Lectures. Albert Einstein Biographical. Disponível em: < Acesso em: 07 de junho de BETZ, Michael. Conceitos de Relatividade Restrita. Disponível em: < Acesso em: 07 de junho de Autor Desconhecido. Efeito Fotoelétrico. Disponível em: < mecanica-quantica/efeito-fotoeletrico/>. Acesso em: 07 de junho de LEMOS, Nivaldo A. E=mc 2 : Origem e Significado. [Editorial]. Revista Brasileira de Ensino de Física, v.23, mar., Disponível em: < /rbef/pdf/v23_3.pdf>

5 Erwin Schrödinger HŌPǾŎŇÞŬÜŎ O físico Erwin Schrödinger deixou contribuições importantes em praticamente todos os ramos da ciência e da filosofia. Compartilhou com o físico inglês Paul Dirac o Prêmio Nobel de física de 1933, por suas pesquisas sobre mecânica ondulatória aplicadas à elucidação da estrutura atômica.erwin Schrödinger nasceu em Viena em 12 de agosto de Graduou-se em 1910 pela Universidade de Viena e lá trabalhou até Depois foi para Zurique, onde ficou até 1927 e elaborou suas teorias mais importantes, nas quais já se achavam os fundamentos da mecânica quântica ondulatória. A partir de uma proposição formulada em 1924 por Louis de Broglie, segundo a qual as partículas da matéria têm natureza dual -- em algumas situações, atuam como ondas -- Schrödinger desenvolveu a teoria que demonstrava o comportamento desse sistema por meio da equação da propagação, ou equação da onda. As soluções da equação de Schrödinger são funções de onda que só podem estar relacionadas com a ocorrência provável de eventos físicos.em 1927, Schrödinger aceitou um convite para suceder a Max Planck, autor da teoria quântica, na Universidade de Berlim. Permaneceu no posto até 1933, mas deixou a Alemanha por repudiar a perseguição aos judeus. Viveu então na Áustria, Bélgica, Itália e finalmente, em 1940, instalou-se na Irlanda, onde dirigiu por 15 anos o Instituto de Estudos Avançados de Dublin. Nesse período dedicou-se a pesquisas físicas, filosóficas e sobre a história da ciência.numa tentativa de mostrar como a física quântica pode ser usada para explicar a estabilidade da estrutura genética, escreveu What is Life? (1944; O que é a vida?). Retornou à Áustria em 1956, como professor emérito da Universidade de Viena. Seu pensamento filosófico foi expresso no livro Meine Weltansicht (1961; Minha visão do mundo), no qual manifesta simpatia pelo misticismo do Vedanta, sistema filosófico indiano. Erwin Schrödinger morreu em Viena, em 4 de janeiro de 1961.O papel que lhe ficara reservado no drama era resolver a impossibilidade de tratar os fenômenos microscópicos por meio das equações da mecânica clássica. Esse problema podia ser formulado assim: por que os elétrons deviam mover-se apenas em órbitas com certos valores definidos e distintos da energia e do momento angular. Carreira Nenhuma particularidade da estrutura das equações clássicas permitia a explicação do fato. As hipóteses formuladas por Bohr e Sommerfeld pareciam adequadas para solucionar o problema

6 particular do átomo de hidrogênio, mas não para construir uma teoria que abrangesse todos os fenômenos microscópicos.schrödinger encontrou a pista para a solução no trabalho de Louis de Broglie. Este físico francês tinha, em 1924, descoberto o duplo comportamento da matéria. Um elétron, por exemplo, pode comportar-se ora como partícula material, ora como feixe de ondas, e o comprimento destas depende de sua quantidade de movimento. A matéria apresenta-se, portanto, sob dupla forma, como corpúsculo ou como onda. A relação estabelecida por Broglie, no entanto, descrevia apenas o comprimento de onda das partículas, não estabelecendo sua equação fundamental. De qualquer modo, estava ali a chave com a qual Schrödinger iria abrir as portas para a criação da mecânica quântica. Em sua inteligência astuta, surgiu uma interrogação: se as partículas microscópicas comportam-se como ondas, quando se. movem no espaço, porque então não procurar descrever seu movimento de ondas, ao invés de átomos, e abandonar completamente o caminho seguido pelas equações newtonianas da mecânica dos pontos materiais, encontrando para esse movimento equações do tipo das de Maxwell Com esse fio condutor, Schrödinger lançou-se ao trabalho, tentando identificar, no comportamento das partículas, as propriedades que permitissem estabelecer sua equação de onda. Chegou então à famosa equação que tomou seu nome, vindo a ser a fórmula básica da mecânica ondulatória, e valendo-lhe a obtenção do prêmio Nobel, juntamente com o físico inglês Paul Dirac, em Gato de Schodinger O experimento mental do Gato de Schrödinger consiste em um gato preso dentro de uma caixa sem transparências, junto a um frasco de veneno e um contador Geiger ligados por relés, e um martelo. O contador Geiger será acionado ou não. Se for, transmitirá movimento através dos relés; o martelo baterá no frasco de veneno quebrando-o e o gato morrerá. Mas se o contador não acionar, o martelo não quebrará o frasco e o gato permanecerá vivo. Esse experimento mental foi proposto por Erwin Schrödinger em 1935 para demonstrar os estados de superposição quântica: só saberemos se o gato está vivo ou morto se abrirmos a caixa, mas se isso for feito, alteraremos a possibilidade do gato estar vivo ou morto. O princípio desta está intrinsecamente ligado ao Principio de incerteza de Heisenberg. O estado de superposição quântica acontece quando for desconhecido o estado de um corpo. Se não pudermos identificá-lo, diremos que este corpo está em todos os estados. Não poderíamos inferir, por exemplo, que o gato não está em estado nenhum, já que foi colocado dentro da caixa e sabemos que ele está lá.

7 GRUPO 4: RODRIGO, PATRÍCIA, RONALDO, SAMUEL, VINÍCIUS E MAURO Werner Heisenberg ( ) Werner Karl Heisenberg nasceu em Würzburg na Alemanha a 5 de dezembro de 1901 tendo falecido a 1 de fevereiro de 1976 em Munique. Foi um famoso físico, laureado com o Prémio Nobel da Física e um dos fundadores da Mecânica Quântica. Heisenberg doutorou-se pela Universidade de Munique, em 1923, e foi o chefe do programa de energia nuclear da Alemanha Nazi, apesar da natureza do seu trabalho nesta função não ser atualmente consensual. Em 1924 Heisenberg tornou-se assistente de Max Born no centro universitário de Göttingen, transferiu-se para Copenhaga, onde trabalhou com Niels Bohr. Em 1925 desenvolveu a Mecânica Matricial, o que constituiu o primeiro desenvolvimento da Mecânica Quântica. Em 1927 passou a ensinar física na Universidade de Leipzig, onde enunciou o Princípio da Incerteza ou Princípio de Heisenberg, segundo o qual é impossível medir simultaneamente e com precisão absoluta a posição e a velocidade de uma partícula, isto é, a determinação conjunta do momento e posição de uma partícula, necessariamente, contém erros não menores que a constante de Planck. Esses erros são desprezíveis em âmbito macroscópico, porém tornam-se importantes para o estudo de partículas atómicas; as duas grandezas podem ser determinadas exatamente de forma separada, quanto mais exacta for uma delas, mais incerta se torna a outra. Em 1932, Heisenberg recebeu o prémio Nobel da Física pela "criação da mecânica quântica, cuja aplicação possibilitou, entre outras, a descoberta das formas alotrópicas do hidrogénio". De 1942 a 1945, dirigiu o Instituto Max Planck em Berlim. Durante a Segunda Guerra Mundial trabalhou com Otto Hahn, um dos descobridores da fissão nuclear, no projeto de um reator nuclear. Heisenberg organizou e dirigiu o Instituto de Física e Astrofísica de Göttingen. Em 1958, o Instituto de Física e Astrofísica foi mudado para Munique, onde o cientista se concentrou na pesquisa sobre a teoria das partículas elementares, fez descobertas sobre a estrutura do núcleo atómico, da hidrodinâmica das turbulências, dos raios cósmicos e do ferromagnetismo. Albert Einstein e outros cientistas rejeitaram as ideias do físico, pois estas romperam em grande parte os princípios imóveis da física newtoniana. O "princípio de Heisenberg", utilizando o cálculo estatístico, além de mecanismos desenvolvidos para poder comprovar as suas teorias, abriu um novo campo não só para a Física, mas para a teoria do conhecimento.

8 Referências: Wikipédia - Werner Heisenberg