aula 00 evolução das ideias da física

Prof. Ágatha Bouças

Aula 00

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Física

Aula 00 – História e

evolução das ideias da

Física

Física para SEDF



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Física

Sumário

SUMÁRIO ........................................................................................................................................... 2

APRESENTAÇÃO ................................................................................................................................. 3

HISTÓRIA E EVOLUÇÃO DAS IDEIAS DA FÍSICA...................................................................................... 5

O SURGIMENTO DA FÍSICA E A COSMOLOGIA ANTIGA...................................................................................................... 5

A GRÉCIA ANTIGA E A FÍSICA DE ARISTÓTELES .............................................................................................................. 6

A Física aristotélica ............................................................................................................................................ 7

A FÍSICA NA IDADE MÉDIA E NA IDADE MODERNA ......................................................................................................... 8

O Renascimento e a Mecânica Clássica .............................................................................................................. 8

A FÍSICA MODERNA .................................................................................................................................................. 9

A teoria quântica ............................................................................................................................................... 9

O Efeito fotoelétrico e a teoria da Relatividade ................................................................................................. 11

QUESTÕES COMENTADAS PELO PROFESSOR..................................................................................... 12

LISTA DE QUESTÕES ......................................................................................................................... 20

GABARITO ........................................................................................................................................ 24

RESUMO DIRECIONADO .................................................................................................................... 25


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Física

Apresentação

É com muita alegria que inicio este curso de Física para o concurso de Professor(a) Substituto. Seja muito bem-vindo!

Mas antes, gostaria de me apresentar. Meu nome é Ágatha Bouças e eu sou professora de Física no Direção Concursos. Me formei em 2010 no Colégio Militar do Rio de Janeiro (CMRJ) e passei em alguns vestibulares, como: Engenharia Mecânica e Direito na UFRJ; Engenharia de Produção e Administração no CEFET-RJ; Escola de Especialistas do Ar (EEAR); e Escola de Formação de Oficiais da Marinha Mercante (EFOMM), onde cursei Ciências Náuticas no Centro de Instrução Almirante Graça Aranha (CIAGA) me tornando piloto de navio.

Embarquei em navios da Companhia Brasileira de Offshore (CBO), dando apoio a

plataformas de extração de petróleo na região do Pré-Sal e há 3 anos sou professora de Matemática e Física

na preparação para concursos militares. Recentemente, fui aprovada no concurso para Agente da Polícia

Federal.

Durante esse período, pude ver inúmeros alunos com dificuldade em exatas se superando e conseguindo a

tão sonhada aprovação. Nas minhas aulas, procuro sempre simplificar as explicações ao máximo, trazendo

dicas e te mostrando que Física não é um bicho de sete cabeças.

Então conte comigo para te ajudar nessa trajetória até a sua aprovação!

A programação de aulas, que você verá adiante, foi montada especialmente para a sua preparação

focada no concurso da Secretaria de Educação. Cobriremos TODOS os tópicos exigidos, não deixando nada

de fora.

Neste material você terá:

Você sempre teve dificuldade em Física ou não lembra de nada dessa matéria? Não se preocupe que este

curso também te atende. Nós veremos toda a teoria que você precisa e resolveremos muitos exercícios para

que você possa praticar bastante cada aspecto estudado. Minha recomendação, nestes casos, é que você

comece assistindo as videoaulas, para em seguida enfrentar as aulas em PDF. E fique à vontade para me

procurar no fórum de dúvidas sempre que for necessário. Caso você queira tirar alguma dúvida antes de adquirir

o curso ou queira acompanhar meu trabalho, basta me enviar um direct pelo instagram ou me seguir:

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Física


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Física

História e evolução das ideias da Física

O surgimento da Física e a cosmologia antiga

Ao longo da história, a Física nos apresentou mentes geniais como Galilei, Einstein, Newton. Mas bem

antes dessas figuras, alguns fundamentos da Física já eram aplicados. Pode-se dizer que Física se originou

quando os seres humanos decidiram observar e analisar os fenômenos naturais de forma racional, sem apelar

para explicações místicas ou divinas.

Antigamente, os povos antigos explicavam questões do universo por meio de magia, projetando seus

sentimentos e pensamentos internos nos fenômenos que presenciavam. Assim, a cosmologia mais primitiva

conhecida – a dos povos neolíticos – se baseava naquilo que eles interagiam de imediato. Os demais eventos

fora da vida comum das pessoas eram tomados como sobrenaturais.

Stonehenge: o vestígio mais bem preservado do Período Neolítico. Foi cuidadosamente construído de modo que

se alinhasse com o nascer do sol no solstício de verão. Acredita-se que essa construção servia como um calendário solar

capaz de guiar o ciclo agrícola de plantação.

Posteriormente, com a organização da humanidade em sociedades, a necessidade de uma estabilidade

maior em sua existência culminou no desenvolvimento de mitos mais elaborados capazes de explicar a origem

do universo. Apesar de ainda perpetuarem os temas sobrenaturais, preocupou-se em formular uma

consistência lógica nos fatos apresentados nessas histórias. Era uma tentativa de explicação racional do mundo

diário. Por isso, por mais que muitos desses mitos pareçam tolos, eles foram, de alguma maneira, o embrião

das nossas primeiras teorias científicas.


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Física

O estudo da cosmologia pelas civilizações ao longo do tempo.

O advento da escrita constituiu mais um salto para a ciência e para a propagação do conhecimento. Os

babilônios, que aprenderam muito com o legado deixado pelos sumérios, eram bastante versados em

astronomia. Alguns de seus registros detalhados de fenômenos astronômicos (como os eclipses e as posições

dos planetas) foram feitos em 800 a.C. e são os documentos científicos mais antigos existentes. Outros

exemplos de povos bastante relevantes para o avanço da cosmologia foram os egípcios, indianos e chineses.

A Grécia Antiga e a Física de Aristóteles

Templo do Parthenon, dedicado à deusa Atenas

Os gregos, que absorveram muitos conhecimentos dos babilônicos, também contribuíram bastante para

o desenvolvimento da Física com o uso de argumentação e lógica. Ocasionalmente, eles também contavam

com alguns experimentos, os quais ainda eram meio “grosseiros” devido às limitações da época. As primeiras

tentativas do Mundo Ocidental de se formular uma explicação racional para os fenômenos naturais se iniciaram

ali. Dentre alguns exemplos de pensadores da Grécia Antiga estão: Leucipo e Demócrito, que sugeriram a

divisão da matéria em pequenas unidades denominadas átomos; Aristarco de Samos, um dos primeiros a


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Física

propor o heliocentrismo e a tentar calcular o tamanho relativo da Terra, da Lua e do Sol; e Arquimedes, que

desenvolveu um famoso princípio da Hidrostática – o princípio de Arquimedes – relacionado à força de empuxo.

A Física aristotélica

Um pensador que merece destaque graças às suas teorias físicas é Aristóteles.

Ele acreditava na existência de quatro elementos que modelavam toda a Terra: terra,

fogo, água e ar. Havia também uma quinta essência chamada “éter”, a qual formava

o céu e o restante da matéria presente no universo. A lógica estabelecida foi de que

substâncias pesadas, como por exemplo o ferro, possuíam terra como o seu principal

elemento constituinte. Os demais objetos mais leves tinham a presença maior dos

outros elementos, ou seja, eles eram menos “terrestres”. Os seres humanos também

eram formados por esses compostos (com exceção do éter) e a proporção deles

variava de pessoa para pessoa.

Em seu livro denominado “Física”, ele se dedicou à análise do conceito de movimento. Em sua concepção,

o movimento significava mudança: era a passagem daquilo que está em “potência” para o “ato” (passagem

daquilo que pode vir a ser para a própria existência de algo).

Novamente, ele definiu que, para haver movimento, existiam quatro causas fundamentais:

a) Causa formal: as coisas se movem por conta de uma tendência inata. Um ser se move, pois ele tem a

potencialidade de se mover (retomando o conceito de “potência” e “ato”).

b) Causa eficiente: é a causa externa e imediata do movimento. Exemplo: uma pedra sendo segurada a

uma distância do solo – ela tem “tendência de cair” por conta de sua natureza, no entanto, para que

isso ocorra é preciso que a mão se abra e deixe-a cair.

c) Causa material: é a matéria ou substância pela qual é formada uma coisa. Exemplo: a pedra não teria

tendência de cair se não fosse feita do elemento terra (lembre-se dos quatro elementos explicados

anteriormente). Se a pedra fosse formada pelo elemento fogo, ela subiria como a fumaça, em vez de

cair.

d) Causa final: toda transformação/movimento tem um propósito para ocorrer. De maneira geral, tal

propósito é a realização da forma ou do ser atual.


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Física

Nesse sentido, Aristóteles definiu que somente seres perfeitos poderiam permanecer imutáveis e

incorruptíveis. Assim, com a perfeição, não havia “potencialidades” – um ato puro não precisa sofrer

transformações.

Resumidamente, os princípios fundamentais da física aristotélica são:

a) Lugares naturais: cada elemento existente prefere estar em um lugar diferente e específico no

espaço, em relação ao centro da Terra, a qual também é o centro do universo.

b) Gravidade / Leviandade: para atingir este lugar específico, os objetos sofreriam a ação de uma

força para baixo ou para cima.

c) Movimento retilíneo: é o movimento em resposta a esta força: em linha reta a uma velocidade

constante.

d) Relação com densidade e velocidade: a velocidade é inversamente proporcional à densidade do

meio.

e) Impossibilidade da existência do vácuo: no vácuo o movimento teria velocidade infinita.

f) O éter preenchendo o espaço: todos os pontos do espaço são preenchidos pela matéria.

g) Um universo infinito: não poderia existir uma fronteira no espaço.

h) Teoria do continuum: entre os átomos existe o vácuo, por isso a matéria não poderia ser diminuta,

atômica.

i) Quintessência: objetos muito acima da superfície da Terra não são constituídos por matéria

originalmente terrestre.

j) Cosmo incorruptível e eterno: o Sol e os planetas são esferas perfeitas que não se alteram.

k) Movimento circular: os planetas descrevem um movimento circular perfeito.

A Física na Idade Média e na Idade Moderna

Seguindo o fluxo da história, houve o surgimento do Império Romano – que, como sabemos, incorporou

muito da cultura e da ciência dos gregos. No século V, o Império Romano do Ocidente encontra seu fim e inicia-

se o período conhecido como Idade Média. Durante o período medieval, a obtenção do conhecimento e a

educação ficaram muito restritos – a Igreja Católica era detentora do monopólio intelectual da época, o que

gerou uma desaceleração na produção científica. A maior parte do conhecimento grego ficou a cargo apenas

do Oriente Médio e Egito, sendo traduzido também para o árabe. Assim, os árabes puderam aprender e

aprimorar as técnicas e descobertas dos pensadores e matemáticos da Grécia – inclusive, vale ressaltar que as

leis da refração já haviam sido enunciadas pelos persas.

Assim como a queda do Império Romano do Ocidente serviu como marco para o início da Idade Média, a

queda do Império Romano do Oriente serviu como ponto inicial da Idade Moderna. Nessa transição, um grande

movimento merece nosso destaque: o Renascimento. Na Europa, o comércio renascia, as cidades se

desenvolviam, a burguesia ascendia e novas formas de ver e pensar eram trazidas à tona. Os europeus

redescobrem os conhecimentos gregos e árabes e importantes nomes da Física aparecem.

O Renascimento e a Mecânica Clássica

Como já vimos, na Grécia Antiga, observações e percepções acerca dos fenômenos e dos movimentos

que ocorriam na Terra começaram a ser sintetizadas – dando origem ao estudo da mecânica na Física. Mas foi


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Física

a partir do Renascimento que os estudiosos usaram bastante os métodos de pesquisa experimentais e

observação para darem mais um salto na Física Mecânica.

Podemos citar alguns cientistas relevantes do Renascimento:

• Nicolau Copérnico, em 1541, publica seu livro e retoma o Heliocentrismo com provas matemáticas para

suportar sua tese.

• Galileu Galilei desenvolve algumas teorias acerca do movimento, dentre elas: o Movimento Uniforme, o

Movimento do Pêndulo Simples e o Movimento de Projéteis.

• Johannes Kepler formula suas leis (as duas primeiras publicadas em 1609 e a terceira em 1619) as quais

definiram as órbitas planetárias como elípticas, afirmaram as relações existentes entre a velocidade e

as áreas percorridas pelo corpo celeste e identificaram uma constante envolvendo o período e o raio

médio da órbita.

• René Descartes desenvolve o sistema de coordenadas cartesianas, bem como a geometria analítica.

No ano de 1687, Isaac Newton realizou pesquisas que contribuíram enormemente para os estudos de

Física Mecânica com sua obra “Princípios Matemáticos da Filosofia Natural”. Nesse livro, ele unificou as três leis

do movimento: a lei da inércia, a segunda lei de Newton (cuja expressão conhecida é 𝐹 = 𝑚. 𝑎) e a lei da ação

e reação. A teoria das leis do movimento e da gravitação universal formuladas por Newton lançaram as bases

da Mecânica Clássica. Sua influência perdura até hoje e foi o ponto de vista científico dominante até ser

substituído pela teoria da relatividade de Albert Einstein, que comentaremos mais adiante.

A Física Moderna

A Física, até o final do século XIX, lidava com vários problemas complexos envolvendo situações

macroscópicas, a termodinâmica e a teoria cinética já estavam bem consolidadas, a óptica geométrica era

capaz de ser explicada pelas ondas eletromagnéticas e as leis de conservação de massa, energia e momento

eram aceitas pela maioria dos cientistas.

Porém, o conhecimento da época chegou em um impasse: as teorias clássicas não eram capazes de

explicar certos fenômenos físicos como a distribuição de energia em corpos negros e o efeito fotoelétrico. A

partir disso, surgiu uma nova era chamada de Física Moderna, a qual se debruçou sobre essas questões ainda

não respondidas e revolucionou mais uma vez o meio científico.

O descobrimento da radiação foi também relevante para os estudos seguintes da Física e da Química.

Marie Curie e Pierre Curie, em seus experimentos isolando elementos radioativos de rádio e polônio,

levantaram questões sobre a natureza indivisível do átomo e sobre a natureza da matéria.

A teoria quântica

Anteriormente, acreditava-se que a luz possuía natureza ondulatória. Cientistas como Robert Hooke,

Christian Huygens e Leonhard Euler observaram experimentalmente esse tipo de comportamento e

formularam a teoria ondulatória da luz. Inclusive, o experimento de Thomas Young da dupla fenda levou a

aceitação geral dessa teoria.


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Física

Figura demonstrativa do experimento do físico britânico Thomas Young. A luz passava por uma fenda fina e

demonstrava ser capaz de realizar difração e sofrer interferência – ambas características de uma onda.

No entanto, graças a descoberta dos raios catódicos e do problema da radiação do corpo negro, essa tese

parecia não ser capaz de explicar todos os comportamentos observados da luz. Ora ela parecia ser uma

partícula, ora parecia ser uma onda.

Nesse contexto, a hipótese de Plank de que a energia é liberada e absorvida em pacotes

discretos/quantizados ganhou espaço. Segundo Plank, a energia contida em um fóton era dada através da

equação:

𝐸 = ℎ. 𝑓

Onde:

• ℎ é uma constante (denominada de constante de Plank)

• 𝑓 é a frequência da radiação.

Ainda com relação a questão da dualidade da luz – partícula e onda – outro cientista relevante foi Louis

de Broglie. Ele postulou em seu doutorado que deveria existir uma dualidade entre matéria (assim como a luz)

que pode se comportar tanto como onda quanto como partícula. Ele também foi capaz de calcular o

comprimento de onda das partículas. Dessa forma, a relação de De Broglie é dada por:

𝜆 =ℎ

𝑝

Assim, observa-se que a Teoria Quântica foi resultado de um trabalho em equipe de vários cientistas,

dentre eles: Plank, Einstein, Rutherford, Bohr, Schrodinger, Pauli e Heisenberg. Para explicar o movimento dos


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Física

elétrons em torno do núcleo (uma vez que as leis de Newton não davam resultados corretos para esses sistemas

muito pequenos), foram propostos alguns modelos atômicos. Rutherford propôs seu modelo planetário, o qual

foi reformulado por Bohr (usando os conceitos de quantização já mencionados acima) para garantir órbitas

estáveis cada uma com energia diferente. Por fim, em 1925, o trabalho de Erwin Schrodinger e Werner

Heisenberg finalmente estabeleceu a teoria quântica.

O Efeito fotoelétrico e a teoria da Relatividade

1905 é considerado um ano maravilhoso da vida científica de Albert Einstein. Nesse ano, ele publicou

cinco artigos, dos quais três revolucionaram a Física. Embora a sua teoria da Relatividade seja a mais conhecida

pelo público em geral, foi seu trabalho sobre o efeito fotoelétrico que lhe rendeu um Prêmio Nobel de Física.

Mas em que consiste esse efeito?

Figura ilustrativa do efeito fotoelétrico

O Efeito Fotoelétrico é um fenômeno de origem quântica caracterizado pela emissão de elétrons por

um material que é iluminado por radiações eletromagnéticas de frequências específicas. Tais elétrons emitidos

receberam uma nova denominação: fótons. O efeito foi descoberto em 1886 pelo físico alemão Heinrich Hertz,

porém foi Einstein que apresentou a explicação teórica para ele, baseando-se nas ideias de teoria quântica de

Max Plank sobre a quantização da energia em pequenos pacotes. Assim, ele provou definitivamente a

dualidade onda-partícula da luz.


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Física

Com relação a Teoria da Relatividade, temos as seguintes subdivisões: a Teoria da Relatividade

Restrita – a qual analisa os fenômenos em referenciais inerciais – e a Teoria da Relatividade Geral – que estuda

os fenômenos em referenciais não inerciais.

A Teoria da Relatividade Restrita (também chamada de Teoria da Relatividade Especial) pode ser

basicamente resumida em dois postulados:

• As leis da Física são as mesmas em todos os sistemas de referência inercial.

• A velocidade da luz no vácuo tem o mesmo valor para qualquer referencial inercial, isto é, c=300.000 km/s.

De maneira bem simples, a teoria da relatividade relaciona o tempo e o espaço. Pense assim: o tempo é

um caminho pelo qual somos obrigados a trilhar, então, mesmo parados no espaço, estamos nos movendo no

tempo. Os segundos continuam a passar constantemente, independente da nossa vontade. Porém, Einstein

descobriu que seria possível acelerar ou frear essa passagem do tempo. A única coisa que basta fazer para o

tempo ir mais devagar é se movimentar!

Mas esse efeito só é capaz de ser percebido quando as velocidades são extremamente altas. Se fôssemos

capazes de construir uma nave que atingisse 1,07 bilhão de km/h e viajássemos durante 1 ano pelo espaço, ao

retornarmos à Terra, as pessoas que ficaram estariam 10 anos mais velhas que nós! Se conseguíssemos viajar a

velocidade da luz, o tempo simplesmente deixaria de passar. Posteriormente, Einstein também concluiu que a

matéria e a energia também estavam conectadas. Isso foi expresso pela equação muito famosa: 𝐸 = 𝑚𝑐².

Exemplo: Quais os dois ramos da física que surgiram no começo do século XX e revolucionaram toda a

concepção científica criada na área até então?

a) Mecânica Quântica e Mecânica Relativística

b) Cosmologia e Astronomia

c) Física do Estado Sólido e mecânica

d) Termodinâmica e Hidrostática

e) Teoria da Relatividade e Eletromagnetismo.

RESOLUÇÃO:

Como estudamos, esse corresponde ao período da Física Moderna, a qual trouxe novas teorias com a Mecânica

Quântica e a Teoria da Relatividade.

Resposta: 𝑨

Questões comentadas pelo professor

CESPE - 2018 - SEDUC-AL - Professor - Física

Texto 6A1AAA


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Física

“Pois há duas maneiras pelas quais o comprimento e o tempo e em geral qualquer coisa contínua é chamada

infinita: elas são chamadas assim tanto com relação à sua divisibilidade quanto com relação às suas

extremidades. Assim, enquanto algo não pode entrar em contato com coisas quantitativamente infinitas num

tempo finito, ela pode entrar em contato com coisas infinitas no que concerne a divisibilidade; pois neste

sentido também o tempo é infinito [composto de infinitésimos]: e assim encontramos que o tempo ocupado

pela passagem pelos infinitos não é um tempo finito, mas um tempo infinito [de infinitos infinitésimos], e o

contato com os infinitos é feito por meio de momentos não finitos mas infinitos em número.”

Aristóteles, Física 233a24-31.

Texto 6A1BBB

Assim, pois, é o tempo. A medida do movimento segundo o antes e o depois.

Aristóteles, Física, 219b1-2

Tendo como referência os textos 6A1AAA e 6A1BBB e a doutrina aristotélica do Ato e Potência, julgue o item

a seguir. (Obs.: Esses textos serão usados para os itens seguintes).

Considerando-se que, para Aristóteles, o movimento é uma potência que existe em ato como potência, conclui-

se que o movimento é caracterizado na filosofia aristotélica como algo, em princípio, que não se pode

especificar em definitivo, o que está de acordo com a caracterização do tempo como infinito, em termos de

divisibilidade.

RESOLUÇÃO:

Relembrando o conceito de ato e potência de Aristóteles: ato é aquilo que é expresso de fato na realidade

e a potência é aquilo que pode vir a ser. Como vimos, o movimento é justamente a passagem da potência para

o ato, então não é capaz de ser especificado em definitivo. Assim, isso também está de acordo com a

caracterização do tempo como infinito.

Resposta: CERTO


Ainda tendo como referência os textos 6A1AAA e 6A1BBB e a doutrina aristotélica do Ato e Potência, julgue o

item a seguir.

Considerando-se que o paradoxo de Zenão sobre a flecha afirma que o movimento é paradoxal porque, em

cada tempo, a flecha está parada em um ponto do espaço e, portanto, não poderia estar se movendo, é correto

afirmar que a definição de tempo contida no texto 6A1BBB desconstrói esse paradoxo.

RESOLUÇÃO:


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Física

De fato, o paradoxo de Zenão trata o tempo como uma unidade isolada, considerando a flecha parada

em cada fração de tempo. Porém, o que o texto 6A1BBB nos diz é que o tempo deve ser tratado como uma

comparação entre antes e o depois, desconstruindo o paradoxo.

Resposta: CERTO


Ainda tendo como referência os textos 6A1AAA e 6A1BBB e a doutrina aristotélica do Ato e Potência,

julgue o item a seguir.

No trecho do texto 6A1AAA, Aristóteles menciona ‘o comprimento e o tempo’: comprimento, para ele,

refere-se à noção de espaço, que, em sua filosofia, deve ser infinito.

RESOLUÇÃO:

Não é essa a mensagem transmitida pelo texto. Aristóteles, em sua argumentação, demonstra porque o

tempo é infinito (por conta da sua divisibilidade e das suas extremidades). O espaço seria a demonstração do

“ato”, que por sua vez é finito.

Resposta: ERRADO



item a seguir.

A doutrina aristotélica de lugares naturais só pode ser articulada no interior de uma doutrina que postula um

espaço onde não há matéria, há o vazio.

RESOLUÇÃO:

Um dos princípios da teoria de Aristóteles é justamente a impossibilidade da existência do vácuo. Para ele, o

Universo era completamente preenchido pela matéria.

Resposta: ERRADO



a seguir.

Comprimento e tempo são contínuos quanto à divisibilidade apenas em potência.

RESOLUÇÃO:


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Física

Para ser contínuo quanto à divisibilidade, o texto 6A1AAA nos diz que, dividindo, por exemplo o tempo

ou o comprimento, em minúsculas partes podemos achar infinitos pedacinhos. Assim, dentro de um intervalo,

pode-se dividir infinitamente. Lembrando a definição de Potência e Ato de Aristóteles: Potência é aquilo que

pode vir a ser e Ato é própria existência de algo. Portanto, em Ato, o comprimento e o espaço já estão definidos

(são finitos), porém em Potência eles são um conjunto infinito.

Resposta: CERTO

Quadrix - 2017 - SEDF - Professor - Física

Sem dúvida, a teoria quântica é uma construção científica de notável originalidade e solidez experimental.

Além de ter sido um dos pilares da física do século XX, essa teoria também levou a importantes mudanças de

paradigma em domínios como o da filosofia da ciência.

Internet: <www.dca.fee.unicamp.br>(com adaptações).

Em relação à teoria quântica da matéria e da radiação, julgue o item a seguir.

Einstein ampliou o conceito de quantum de luz (fóton) ao propor que um quantum de luz possui um momento

linear (p) correspondente a p = h/λ , onde h é a constante de Plank e λ o comprimento de onda.

RESOLUÇÃO:

Apesar de Einstein realmente ter ampliado o conceito de quantum, a segunda parte do item está

incorreta. A relação apresentada é a relação feita por De Broglie.

Resposta: ERRADO


O efeito fotoelétrico, descoberta de Einstein, evidencia as propriedades ondulatórias de uma onda

eletromagnética.

RESOLUÇÃO:

Como vimos durante a aula, o efeito fotoelétrico é a prova definitiva que a luz se comporta tanto como

uma onda quanto como uma partícula, uma vez que ela é capaz de ser quantizada. Então, para o item ser

correto, deveria ser “...evidencia a dualidade onda-partícula da luz”.

Resposta: ERRADO


https://www.qconcursos.com/questoes-de-concursos/provas/cespe-2010-sedu-es-professor-b-ensino-fundamental-e-medio-fisica



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Física

Em 1905 Albert Einstein propôs a teoria da relatividade restrita. No caso, o adjetivo “restrita” é usado para

indicar que a teoria se aplica somente a referenciais inerciais. A respeito dessa teoria, julgue o item a seguir.

A velocidade da luz não é constante para todos os observadores. Depende do referencial inercial em que

se situa o observador.

RESOLUÇÃO:

Lembre-se de um dos postulados da teoria da relatividade: a velocidade da luz no vácuo tem o mesmo

valor para qualquer referencial inercial, isto é, c=300.000 km/s.

Resposta: ERRADO




A teoria da relatividade restrita é composta basicamente de dois postulados: o postulado da relatividade e

o da velocidade da luz.

RESOLUÇÃO:

A proposição está correta. Voltando ao conteúdo apresentado na aula:

A Teoria da Relatividade Restrita pode ser basicamente resumida em dois postulados:

(a) As leis da Física são as mesmas em todos os sistemas de referência inercial (postulado da relatividade).

(b) A velocidade da luz no vácuo tem o mesmo valor para qualquer referencial inercial, isto é, c=300.000

km/s (postulado da velocidade da luz).

Resposta: CERTO

CESPE - 2017 - SEDF - Professor de Educação Básica - Física

Com relação à natureza ondulatória e corpuscular da matéria e à teoria quântica da radiação

eletromagnética, julgue o item que se segue.

A relação de De-Broglie entre o momento linear e o comprimento de onda é equivalente à relação entre

o momento e o comprimento de onda do fóton.

RESOLUÇÃO:


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Física

A relação do Comprimento de Onda de De Broglie é dada pela equação 𝝀 =𝒉

𝒑 e mostra que o momento

linear de um corpo é inversamente proporcional ao seu comprimento de onda. Como vimos, o fóton é uma

partícula elementar de energia luminosa e que, por ser uma partícula e uma onda também, apresenta esse

comportamento.

Resposta: CERTO




Como o fóton não tem massa não se pode calcular o seu momento linear.

RESOLUÇÃO:

O fóton tem massa de repouso zero, porém ele apresenta sim momento linear como vimos no item

anterior com a relação de De Broglie.

Pela teoria da relatividade, o fóton apresenta uma “massa relativística”, a qual é proporcional ao seu

momento.

Resposta: ERRADO




Para que o fenômeno de difração ocorra quando um elétron atravessa uma fenda, é necessário que a

ordem de grandeza do tamanho da fenda seja de p/h, em que h é a constante de Planck e p, o momento linear

do elétron.

RESOLUÇÃO:

Para ocorrer o fenômeno de difração, a fenda precisa ser da ordem de grandeza do comprimento de onda

(𝜆), o qual, segundo a relação de De Broglie, é dado pela fórmula: 𝜆 =ℎ

𝑝.

Resposta: ERRADO


https://www.qconcursos.com/questoes-de-concursos/provas/cespe-2016-fub-tecnico-de-laboratorio-fisica




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Física

Todo movimento é relativo à posição ou ao movimento do observador. A velocidade com que um objeto

se move depende do referencial; o movimento só pode ser medido em relação aos outros objetos ou

observadores. Einstein descobriu uma exceção a essa regra básica: a luz sempre viaja à mesma velocidade,

independentemente da velocidade em que o observador está se movendo. Anne Rooney. A história da física.

M. Books, p. 196 (com adaptações).

Com relação ao trabalho do cientista mencionado no texto, julgue o item a seguir.

A explicação do efeito fotoelétrico, que rendeu o prêmio Nobel de Física a Albert Einstein, é a base da teoria da

relatividade.

RESOLUÇÃO:

A teoria da Relatividade e o efeito fotoelétrico são dois trabalhos distintos, por isso o item está errado.

Resposta: ERRADO

CESPE - 2013 - SEDUC-CE - Professor Pleno I - Física

A Teoria da Relatividade Especial foi publicada em 1905 por Albert Einstein, concluindo estudos precedentes

do matemático francês Henri Poincaré e do físico neerlandês Hendrik Lorentz, entre outros. Ela substituiu os

conceitos independentes de espaço e tempo da Teoria de Newton pela ideia de espaço-tempo como uma

entidade geométrica unificada. Assinale a opção em que se apresenta corretamente um postulado da teoria de

Einstein.

A) O produto da incerteza associada ao valor de uma coordenada xi e a incerteza associada ao seu

correspondente momento linear pi não pode ser inferior, em grandeza, à constante de Planck

normalizada.

B) A luz tem velocidade invariante em relação a qualquer sistema de coordenadas inercial.

C) A luz tem velocidade invariante em relação a qualquer sistema de referência não inercial.

D) As leis que governam as mudanças de estado, em quaisquer sistemas referenciais físicos, são expressas

da mesma forma, independentemente de os sistemas de coordenadas serem ou não inerciais.

E) Um corpo está em equilíbrio estático se, em um sistema de referência inercial, a soma dos momentos

for igual a zero.

RESOLUÇÃO:

Novamente, relembrando os postulados da Teoria da Relatividade Restrita ou Especial, é

possível observar que a alternativa (b) corresponde exatamente ao segundo postulado: “A velocidade

da luz no vácuo tem o mesmo valor para qualquer referencial inercial, isto é, c=300.000 km/s”.

Resposta: B

FGV - 2014 - SEDUC-AM - Professor - Física


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Física

Em 1905, ao explicar o efeito fotoelétrico, Albert Einstein atribuiu propriedades corpusculares às ondas

luminosas. Quase duas décadas mais tarde, Louis de Broglie atribuiu propriedades ondulatórias às partículas.

De acordo com de Broglie, a um elétron que se movesse em movimento retilíneo uniforme com momento linear

de módulo p deveria estar associada uma onda com um certo comprimento de onda λ. Sendo h a constante de

Planck, a relação proposta por de Broglie entre λ, p e h é:

A) λ = h p

B) λ = p/h

C) λ = h/p

D) λ = h/p2

E) λ = p2 /h

RESOLUÇÃO:

A fórmula obtida por De Broglie é: 𝜆 =ℎ

𝑝.

Resposta: C

Fim de aula! Aguardo a sua presença em nosso próximo encontro!

Saudações,



Aula 01


Física

Lista de questões


Texto 6A1AAA

“Pois há duas maneiras pelas quais o comprimento e o tempo e em geral qualquer coisa contínua é chamada

infinita: elas são chamadas assim tanto com relação à sua divisibilidade quanto com relação às suas

extremidades. Assim, enquanto algo não pode entrar em contato com coisas quantitativamente infinitas num

tempo finito, ela pode entrar em contato com coisas infinitas no que concerne a divisibilidade; pois neste

sentido também o tempo é infinito [composto de infinitésimos]: e assim encontramos que o tempo ocupado

pela passagem pelos infinitos não é um tempo finito, mas um tempo infinito [de infinitos infinitésimos], e o

contato com os infinitos é feito por meio de momentos não finitos mas infinitos em número.”

Aristóteles, Física 233a24-31.

Texto 6A1BBB

Assim, pois, é o tempo. A medida do movimento segundo o antes e o depois.

Aristóteles, Física, 219b1-2


a seguir. (Obs.: Esses textos serão usados para os itens seguintes).

Considerando-se que, para Aristóteles, o movimento é uma potência que existe em ato como potência, conclui-

se que o movimento é caracterizado na filosofia aristotélica como algo, em princípio, que não se pode

especificar em definitivo, o que está de acordo com a caracterização do tempo como infinito, em termos de

divisibilidade.



item a seguir.

Considerando-se que o paradoxo de Zenão sobre a flecha afirma que o movimento é paradoxal porque, em

cada tempo, a flecha está parada em um ponto do espaço e, portanto, não poderia estar se movendo, é correto

afirmar que a definição de tempo contida no texto 6A1BBB desconstrói esse paradoxo.


Ainda tendo como referência os textos 6A1AAA e 6A1BBB e a doutrina aristotélica do Ato e Potência,

julgue o item a seguir.


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Física

No trecho do texto 6A1AAA, Aristóteles menciona ‘o comprimento e o tempo’: comprimento, para ele,

refere-se à noção de espaço, que, em sua filosofia, deve ser infinito.



item a seguir.

A doutrina aristotélica de lugares naturais só pode ser articulada no interior de uma doutrina que postula um

espaço onde não há matéria, há o vazio.



a seguir.

Comprimento e tempo são contínuos quanto à divisibilidade apenas em potência.


Sem dúvida, a teoria quântica é uma construção científica de notável originalidade e solidez experimental.

Além de ter sido um dos pilares da física do século XX, essa teoria também levou a importantes mudanças de

paradigma em domínios como o da filosofia da ciência.

Internet: <www.dca.fee.unicamp.br>(com adaptações).

Em relação à teoria quântica da matéria e da radiação, julgue o item a seguir.

Einstein ampliou o conceito de quantum de luz (fóton) ao propor que um quantum de luz possui um momento

linear (p) correspondente a p = h/λ , onde h é a constante de Plank e λ o comprimento de onda.


O efeito fotoelétrico, descoberta de Einstein, evidencia as propriedades ondulatórias de uma onda

eletromagnética.




A velocidade da luz não é constante para todos os observadores. Depende do referencial inercial em que

se situa o observador.




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Física




A teoria da relatividade restrita é composta basicamente de dois postulados: o postulado da relatividade e

o da velocidade da luz.




A relação de De-Broglie entre o momento linear e o comprimento de onda é equivalente à relação entre

o momento e o comprimento de onda do fóton.




Como o fóton não tem massa não se pode calcular o seu momento linear.




Para que o fenômeno de difração ocorra quando um elétron atravessa uma fenda, é necessário que a

ordem de grandeza do tamanho da fenda seja de p/h, em que h é a constante de Planck e p, o momento linear

do elétron.


Todo movimento é relativo à posição ou ao movimento do observador. A velocidade com que um objeto

se move depende do referencial; o movimento só pode ser medido em relação aos outros objetos ou

observadores. Einstein descobriu uma exceção a essa regra básica: a luz sempre viaja à mesma velocidade,

independentemente da velocidade em que o observador está se movendo. Anne Rooney. A história da física.

M. Books, p. 196 (com adaptações).

Com relação ao trabalho do cientista mencionado no texto, julgue o item a seguir.

A explicação do efeito fotoelétrico, que rendeu o prêmio Nobel de Física a Albert Einstein, é a base da teoria da

relatividade.





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Física

CESPE - 2013 - SEDUC-CE - Professor Pleno I - Física

A Teoria da Relatividade Especial foi publicada em 1905 por Albert Einstein, concluindo estudos precedentes

do matemático francês Henri Poincaré e do físico neerlandês Hendrik Lorentz, entre outros. Ela substituiu os

conceitos independentes de espaço e tempo da Teoria de Newton pela ideia de espaço-tempo como uma

entidade geométrica unificada. Assinale a opção em que se apresenta corretamente um postulado da teoria de

Einstein.

F) O produto da incerteza associada ao valor de uma coordenada xi e a incerteza associada ao seu

correspondente momento linear pi não pode ser inferior, em grandeza, à constante de Planck

normalizada.

G) A luz tem velocidade invariante em relação a qualquer sistema de coordenadas inercial.

H) A luz tem velocidade invariante em relação a qualquer sistema de referência não inercial.

I) As leis que governam as mudanças de estado, em quaisquer sistemas referenciais físicos, são expressas

da mesma forma, independentemente de os sistemas de coordenadas serem ou não inerciais.

J) Um corpo está em equilíbrio estático se, em um sistema de referência inercial, a soma dos momentos for

igual a zero.

FGV - 2014 - SEDUC-AM - Professor - Física

Em 1905, ao explicar o efeito fotoelétrico, Albert Einstein atribuiu propriedades corpusculares às ondas

luminosas. Quase duas décadas mais tarde, Louis de Broglie atribuiu propriedades ondulatórias às partículas.

De acordo com de Broglie, a um elétron que se movesse em movimento retilíneo uniforme com momento linear

de módulo p deveria estar associada uma onda com um certo comprimento de onda λ. Sendo h a constante de

Planck, a relação proposta por de Broglie entre λ, p e h é:

F) λ = h p

G) λ = p/h

H) λ = h/p

I) λ = h/p2

J) λ = p2 /h


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Física

Gabarito

C

C

E

E

C

E

E

E

C

C

E

E

E

B

C


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Física

Resumo direcionado

Veja a seguir um resumão que eu preparei com tudo o que vimos de mais importante nesta aula. Espero que

você já tenha feito o seu resumo também, e utilize o meu para verificar se ficou faltando colocar algo .

▪ Origem da Física

A Física surgiu quando o homem finalmente decidiu observar e analisar os fenômenos naturais de forma

racional, sem apelar para explicações místicas ou divinas.

Antes, os povos antigos explicavam os fatos que presenciavam por meio de mitos e de magia. Os homens

neolíticos, por exemplo, acreditavam ser sobrenaturais quaisquer eventos fora do cotidiano.

A cosmologia antiga pode ser considerada o embrião das nossas primeiras teorias científicas.

▪ Grécia Antiga

A Grécia foi um grande centro de difusão e produção de conhecimento. Lá, as primeiras tentativas do Mundo

Ocidental de se formular uma explicação racional para os fenômenos naturais se iniciaram.

Aristóteles foi um dos destaques da época na área da Física. Em seu livro denominado “Física”, ele se dedicou

à análise do conceito de movimento.

Ele também trouxe os conceitos de Ato e Potência:

• ATO: a própria existência de algo.

• POTÊNCIA: aquilo que pode ser.

Os principais conceitos da Física aristotélica são:

a) Lugares naturais: cada elemento existente prefere estar em um lugar diferente e específico no

espaço, em relação ao centro da Terra, a qual também é o centro do universo.

b) Gravidade / Leviandade: para atingir este lugar específico, os objetos sofreriam a ação de uma força

para baixo ou para cima.

c) Movimento retilíneo: é o movimento em resposta a esta força: em linha reta a uma velocidade

constante.

d) Relação com densidade e velocidade: a velocidade é inversamente proporcional à densidade do

meio.

e) Impossibilidade da existência do vácuo: no vácuo o movimento teria velocidade infinita.

f) O éter preenchendo o espaço: todos os pontos do espaço são preenchidos pela matéria.

g) Um universo infinito: não poderia existir uma fronteira no espaço.

h) Teoria do continuum: entre os átomos existe o vácuo, por isso a matéria não poderia ser diminuta,

atômica.

i) Quintessência: objetos muito acima da superfície da Terra não são constituídos por matéria

originalmente terrestre.

j) Cosmo incorruptível e eterno: o Sol e os planetas são esferas perfeitas que não se alteram.


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Física

k) Movimento circular: os planetas descrevem um movimento circular perfeito.

▪ Renascimento

Na transição da Idade Média para a Idade Moderna, surgiu um movimento científico, artístico e social

chamado Renascimento. A Europa redescobre os conhecimentos dos gregos e dos árabes e muitas teorias

relevantes são debatidas.

Isaac Newton realizou pesquisas que contribuíram enormemente para os estudos de Física Mecânica com

sua obra “Princípios Matemáticos da Filosofia Natural”. Nesse livro, ele unificou as suas famosas três leis do

movimento.

▪ Física Moderna

Antes, acreditava-se que a luz era uma onda, apenas. No entanto, com o advento da radioatividade e de

novas questões como a radiação do corpo negro, muitas perguntas ficaram sem resposta. A Física que havia na

época não era capaz de solucionar todas essas perguntas. Por isso, outros cientistas surgiram para revolucionar

novamente esse campo e trazer melhores explicações.

Plank criou sua tese de que a energia é liberada e absorvida em pacotes discretos/quantizados. Segundo ele,

a energia contida em um fóton era dada através da equação:

𝐸 = ℎ. 𝑓

Onde:

• ℎ é uma constante (denominada de constante de Plank)

• 𝑓 é a frequência da radiação.

De Broglie postulou a dualidade onda-partícula da matéria e chegou à relação:

𝜆 =ℎ

𝑝

Einstein apresentou:

• A Teoria da Relatividade: que é dividida em duas - a Teoria da Relatividade Restrita/ Especial – a

qual analisa os fenômenos em referenciais inerciais – e a Teoria da Relatividade Geral – que estuda

os fenômenos em referenciais não inerciais.

A Teoria da Relatividade Restrita (também chamada de Teoria da Relatividade Especial) pode ser

basicamente resumida em dois postulados:


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Física

a) As leis da Física são as mesmas em todos os sistemas de referência inercial.

b) A velocidade da luz no vácuo tem o mesmo valor para qualquer referencial inercial, isto é, c=300.000 km/s.

• O Efeito fotoelétrico: fenômeno de origem quântica caracterizado pela emissão de elétrons por um

material que é iluminado por radiações eletromagnéticas de frequências específicas. Tais elétrons

emitidos receberam uma nova denominação: fótons. Ele provou definitivamente a dualidade onda-

partícula da luz.

O fóton é a quantidade elementar da luz, por meio dela a energia é quantizada.

aula 00 evolução das ideias da física

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