Curso - Licenciatura em Física – EAD

Profa. Dra. Ana Paula Andrade

Universidade Estadual de Santa Cruz

Ilhéus - Bahia

Física Moderna

Aula 1 – Introdução

1

Nesta disciplina...

Século XX => novos conceitos:

- espaço, tempo, posição, trajetória, simultaneidade,

medida e causalidade

abra a sua mente e, consequentemente, desfrutar desta

nova janela de conhecimento, a física moderna!

2

1. A Teoria da Relatividade Especial

2. Quantização de Energia, Ondas e Partículas

3. A Física dos Átomos

4. A Mecânica Quântica

5. Aplicações da Mecânica Quântica

Unidades

3

Unidade 1 - Teoria da Relatividade Especial

conceito de espaço e tempo relativos;

os postulados da relatividade;

contração de Lorentz e dilatação do tempo;

transformações relativísticas;

massa de repouso e energia relativística.

4

- O Termo física moderna?

- conjunto de teorias desenvolvidas a partir do século

XX, tendo por base a teoria da relatividade e a teoria

quântica.

Moderna X Clássica

teoria da relatividade => altas energias

teoria quântica => pequenas dimensões

5

Segundo a teoria newtoniana: massa + força

=> conhecer o estado dinâmico do sistema em

qualquer instante futuro, em termos de seu estado inicial

O que diz a física clássica?

Sistema mecânico é completamente descrito por

meio das coordenadas da partícula

6

uma partícula de massa m, em movimento sob a influência da força , tratada em

termos de dois sistemas de referência, sistema S e sistema S’, sendo que o sistema S

se move com velocidade v em relação ao sistema S’.

F

Definição: os tempos t e t’ medidos nos

respectivos referenciais são ambos nulos no

instante em que o plano y’z’ coincide com o

plano yz. => coincidência na origem!

S S’

S’ => x’, y’, z’, t’

S => x, y, z, t

Definição: os eixos x’ e x sejam

colineares e que o sentido de v,

por construção, é o sentido

positivo destes eixos.

7

S S’

Movimento da partícula => composição de velocidades!

Estas relações são conhecidas como transformação galileana

x = x’ + vt x’ = x – vt

y = y’

z = z’

t = t’

8

Se os zeros da escala de tempo são, por definição, iguais

em algum instante e posição:

t = 0 e t’ =0 (coincidência entre os planos yz e y’z’ )

O que diz a física clássica?

=> as duas escalas de tempo permanecerão as mesmas para

todos os instantes e todas as posições, ou seja,

t = t’ para todo sempre!

9

O que diz a física clássica?

Analogamente => e

0

... de acordo com a transformação galileana: x = x’ + vt

- Portanto:

Mecânica clássica => equação de movimento:

10

O que diz a física clássica?

Equação de movimento da mecânica clássica é

invariante frente as transformações de Galileu!

- Equações de movimento são equivalentes

=> o comportamento de ambos os sistemas serão

idênticos!

11

É sempre assim?

Propagação de uma onda eletromagnética?

=> descrição pelas equações de Maxwell

Ao contrário das equações de Newton, as equações de

Maxwell não são invariantes às transformações de Galileu

=>mudam de forma matemática quando submetidas às

transformações galileanas

12

Mas o que acontece com a luz?

Se a fonte de luz estiver se movendo?

=> composição de velocidades?

Movimento de rotação da Terra?

- velocidades distintas para a luz em direções distintas?

Resposta: Experimento de Michelson- Morley

13

=> medir a velocidade da luz em duas direções

perpendiculares a partir de um sistema de referência fixo à

Terra.

- construíram um interferômetro com sensibilidade

suficiente para detectar uma possível diferença de

velocidade da luz associada ao movimento da Terra

Experimento de Michelson-Morley

Resultado: nenhuma variação foi observada!

14

Experimento de Michelson- Morley

A velocidade da luz é a mesma para todos os observadores

inerciais, não importando o movimento da fonte nem do

observador!

Einstein optou por modificar as transformações de Galileu!

=> as transformações de Galileu são incompatíveis

com a teoria eletromagnética

15

O que diz a física moderna?

Unidade 1 .

Teoria da Relatividade Especial

Bom estudo!!!

16