Mentalidade do fim do século XIX

No final do século XIX – Ciência alcançou avanços impensáveis

Lord Kelvin, entre outros: fim da Ciência!Poucos problemas a resolver, resultados e medidas apenas a melhorar. Duas nuvens cinzentas no horizonte do conhecimento

As pequenas nuvens cinzentas

1. A não comprovação da existência do éter: fluido transportador da luz

2. Emissão de radiação de um corpo aquecido

http://www.comciencia.br/reportagens/fisica/fisica05.htm

A existência do éter: experimento de Michelson-Morley, 1887

Teoria da Relatividade de Einstein

Emissão de radiação de um corpo aquecido

Teoria da Quantização da energia de Planck

Física Relativística

Física Quântica

Física Moderna – a física do século XX e XIX!!

T = 9000K

Emissão ocorre em vários comprimentos de onda, dependendo da temperatura do corpo

T = 6000K

Corpo humano, emissão a 310K – infravermelho, principalmente.

Física Quântica

http://www.if.ufrgs.br/tex/fis142/fismod/mod03/m_s01.html

1887-8, Alemanha – Heinrich Hertz obtém ondas eletromagnéticas a parir de faíscas elétricas. Observa também que luz incidindo sobre a superfície de um dos faíscadores, facilita a emissão das faíscas.

O início

1888, Philipp von Lenard verifica que luz ultravioleta facilita a emissão de partículas carregadas do metal deixando-o positivo

1889, Thomsom certifica que o Efeito Fotoelétrico consiste na emissão de elétrons pelo metal

1900, Alemanha – Max Planck: Radiação térmica emitida por corpos em equilíbrio termodinâmico ocorre com energia em pacotes discretos e não em ondas contínuas.

Radiação do corpo negro Efeito Fotoelétrico

Efeito Fotoelétrico

fhEquantum .=

Efeito Fotoelétrico

1905, Alemanha – Albert Einstein: energia da luz chega em pacotes, de acordo com Planck;

- Depende do metal-alvo;

- Depende da freqüência da luz;

- Não depende da intensidade da luz;

A “partícula” de luz - batizada posteriormente de fóton – precisa ter energia suficiente para “arrancar” o elétron. Há uma energia potencial a ser vencida.

A energia cinética dos elétrons arrancados do metal é a diferença entre a energia do fóton e a energia potencial – chamada função trabalho.

reelétronlivcinética

ligaçãoátomoelétron

fótontotal EEE += cinEWfh +=.

Freqüência da luz energia dos fótons

Intensidade da luz número de fótons

Energia do fóton

Energia de ligação a ser vencida

Energia cinética

Física Relativística

1905, Albert Einstein

Não existe referencial absoluto, portanto não há éter.

A velocidade da luz é constante independente do referencial

Contração do espaço e Dilatação do tempo

2

20

1cv

LL =

0LL < 0ΔΔ tt >

0mm >

2.Δ cmEcin =

2

2

0

1

ΔΔ

cv

tt =

2

2

0

1cv

mm =

1

1

1

2

2>=

cv

γ

Fator de Lorentz-Fitzgerald

O início

Exemplo

Caso pudéssemos transformar um pãozinho de 50g totalmente em energia pura:

2.Δ cmE = 28 )103.(050,0 xE = JxE 15105,4=

E se essa energia pudesse alimentar uma lâmpada de 100W. Isso aconteceria por quanto tempo?

O alcance das idéias de Einstein com relação a energia...

tPE Δ.= sxt 13105,4Δ =tx Δ.100105,4 15 =

Acontece que 1ano 3x107s

Logo 4,5x1013s 1,5x106anos 1,5 milhões de anos!!!!!!!

Cosmologia

Mintaka

Alnilan

Alnitaka

http://astro.if.ufrgs.br/const.htm

Órion, o caçador

As Três Marias!!!

O Cinturão de Órion

Nebulosa do Olho de Gato

Andrômeda, 2.200.000 anos-luz

Teoria do Big Bang

1947, Herman, Gamow e Alpher – o universo teve um início com uma grande explosão de uma super concentração de energia. E está expandindo continuamente até hoje. Teoria da Big Explosão

Argumentos favoráveis

1. Redshift – efeito Doppler óptico

1912 - Vesto Slipher verifica que a Galáxia de Andrômeda está se afastando de nós. Inicia uma pesquisa que mostra que esse afastamento acontece com outras também.

1929 Edwin Hubble verifica que a maioria das galáxias esta se afastando da nossa com velocidades proporcionais à distância em que se encontram.

2. Lei de Hubble

dHv .0= MpcskmH //680 = 1 Mpc = 3,086x1019km

O Universo está expansão!

3. Paradoxo de Olbers

Regiões escuras do céu comprovariam que a luz ainda está percorrendo o espaço intergalático.

O Universo teve um começo próximo !

1826, Heinrich Olbers

4. Radiação Cósmica de Fundo

Se houve uma big explosão que deu origem ao universo, deve haver uma radiação residual ainda se espalhando. Essa radiação seria equivalente à emissão de um corpo muito frio.

1964,os rádio-astrônomos Arno Allan Penzias e Robert Woodrow Wilson, dos Bell Laboratories, detectaram acidentalmente um ruído fraco e homogêneo em todas as direções do espaço.

Essa radiação foi medida depois e revelou-se equivalente à temperatura de 2,7K. O eco do Big Bang! Houve mesmo um início explosivo!!!!

5. Distribuição de matéria e antimatéria no universo

Há predominância de matéria e de elementos leves (hidrogênio, principalmente) no universo.

Resfriamento “recente” do universo seria responsável por essa distribuição.

Realmente o início do Universo foi “agora há pouco”!!!

Estimativa da Idade do Universo

dHv .0=

tdv /=0

1~H

t

Com H0 entre 57km/s/Mpc e 78 km/s/Mpc

A idade do universo estaria entre 12 e 17 bilhões de anos

Medidas recentes da radiação cósmica de fundo, com utilização de sonda espacial, apontam como idade mais provável

anos910).2,07,13( ±

Porém...

Medições recentes mostram também que, entre outras coisa:

- A quantidade de matéria observada não é suficiente para justificar o Big Bang!

- A expansão do Universos deveria diminuir ou estacionar. Mas medidas recentes mostram que ela está acelerando.

- Big Bang precisa ser modificada ou substituída por outra teoria melhor...

Enquanto isso, a vida na Terra continua, alheia a essas questões...